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JP7770495B2 - Bonding equipment - Google Patents
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JP7770495B2 - Bonding equipment - Google Patents

Bonding equipment

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JP7770495B2 JP2024143976A JP2024143976A JP7770495B2 JP 7770495 B2 JP7770495 B2 JP 7770495B2 JP 2024143976 A JP2024143976 A JP 2024143976A JP 2024143976 A JP2024143976 A JP 2024143976A JP 7770495 B2 JP7770495 B2 JP 7770495B2
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Description

本開示は、接合装置に関する。 The present disclosure relates to an anastomosis device .

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)。 A conventional method for bonding substrates such as semiconductor wafers involves modifying the surfaces of the substrates to be bonded, making the modified substrate surfaces hydrophilic, and bonding the hydrophilized substrates together using van der Waals forces and hydrogen bonds (intermolecular forces) (see Patent Document 1).

特開2017-005058号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-005058

本開示は、重合基板の接合品質を向上させることができる技術を提供する。 This disclosure provides technology that can improve the bonding quality of laminated 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、ストライカーと、処理容器と、ガス吐出部と、ガス吸引部と、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。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。処理容器は、前記第1保持部、前記第2保持部および前記ストライカーを収容する。ガス吐出部は、前記処理容器内の雰囲気とは湿度が異なるガスを、互いに向かい合った前記第1基板と前記第2基板との間に吐出する。ガス吸引部は、互いに向かい合った前記第1基板と前記第2基板との間の雰囲気を吸引する。また、平面視において、前記ガス吐出部および前記ガス吸引部は、前記第1基板および前記第2基板の中心を基準にして互いに向かい合うように位置する。 A bonding apparatus according to one aspect of the present disclosure includes a first holding unit, a second holding unit, a striker, a processing vessel, a gas discharge unit, and a gas suction unit . The first holding unit suction-holds a first substrate from above. The second holding unit suction-holds a second substrate from below. The striker presses the center of the first substrate from above to contact the second substrate. The processing vessel accommodates the first holding unit, the second holding unit, and the striker. The gas discharge unit discharges gas having a humidity different from that of the atmosphere in the processing vessel between the first and second substrates facing each other . The gas suction unit suctions the atmosphere between the first and second substrates facing each other. In addition, in a plan view, the gas discharge unit and the gas suction unit are positioned to face each other with the centers of the first and second substrates as references.

本開示によれば、重合基板の接合品質を向上させることができる。 This disclosure makes it possible to improve the bonding quality of laminated substrates.

図1は、実施形態に係る接合システムの構成を示す模式平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of a bonding system according to an embodiment. 図2は、実施形態に係る接合システムの構成を示す模式側面図である。FIG. 2 is a schematic side view showing the configuration of the joining system according to the embodiment. 図3は、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。FIG. 3 is a schematic side view of the upper wafer and the lower wafer according to the embodiment. 図4は、実施形態に係る表面改質装置の構成を示す模式断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a surface modification apparatus according to an embodiment. 図5は、実施形態に係る接合装置の構成を示す模式平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view showing the configuration of the joining device according to the embodiment. 図6は、実施形態に係る接合装置の構成を示す模式側面図である。FIG. 6 is a schematic side view showing the configuration of the joining device according to the embodiment. 図7は、実施形態に係る接合装置の上チャックおよび下チャックの構成を示す模式側面図である。FIG. 7 is a schematic side view showing the configuration of the upper chuck and the lower chuck of the joining device according to the embodiment. 図8は、実施形態に係る吸引吐出機構の構成を示す拡大側面図である。FIG. 8 is an enlarged side view showing the configuration of the suction and discharge mechanism according to the embodiment. 図9は、実施形態に係る接合システムが実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart illustrating a part of a processing procedure of a process executed by the joint system according to the embodiment. 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。FIG. 10 is a timing chart showing the operation of each unit in the joining process according to the embodiment. 図11は、実施形態に係る接合処理の詳細を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining details of the joining process according to the embodiment. 図12は、実施形態の変形例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。FIG. 12 is a timing chart showing the operation of each unit in the joining process according to the modified embodiment. 図13は、実施形態の変形例に係るガス吸引部およびガス吐出部の配置の一例を示す上面図である。FIG. 13 is a top view showing an example of the arrangement of the gas suction section and the gas discharge section according to a modified example of the embodiment. 図14は、実施形態の変形例に係るガス吸引部およびガス吐出部の配置の別の一例を示す上面図である。FIG. 14 is a top view showing another example of the arrangement of the gas suction section and the gas discharge section according to the modified example of the embodiment. 図15は、実施形態に係る接合装置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。FIG. 15 is a flowchart illustrating the procedure of the joining process executed by the joining device according to the embodiment.

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 device and joining method disclosed herein will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Note that the present disclosure is not limited to the embodiments shown below. It should be noted that the drawings are schematic, and the dimensional relationships and ratios of each element may differ from reality. Furthermore, the drawings may include portions where the dimensional relationships and ratios differ from one another.

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。 A conventional method for bonding substrates such as semiconductor wafers involves modifying the surfaces of the substrates to be bonded, making the modified substrate surfaces hydrophilic, and then bonding the hydrophilized substrates together using van der Waals forces and hydrogen bonds (intermolecular forces).

一方で、親水化された基板同士を接合して重合基板を形成する際に、かかる重合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。また、かかる重合基板を形成する際に、接合界面の状態にばらつきが生じた結果、重合基板の歪み(ディストーション)が大きくなってしまう場合もある。 On the other hand, when hydrophilized substrates are bonded together to form a composite substrate, voids (hereinafter referred to as edge voids) may occur around the edges of the composite substrate. Furthermore, when forming such a composite substrate, variations in the state of the bonding interface may occur, resulting in significant distortion of the composite substrate.

そして、これらのように重合基板の接合品質が悪化してしまうと、かかる重合基板内に形成される素子の歩留まりが低下する恐れがある。 If the bonding quality of the laminated substrate deteriorates in this way, there is a risk that the yield of elements formed within such a laminated substrate will decrease.

そこで、上述の問題点を克服し、重合基板の接合品質を向上させることができる技術の実現が期待されている。 Therefore, there is a need to develop technology that can overcome the above-mentioned problems and improve the bonding quality of laminated 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。
<Configuration of the joining system>
First, the configuration of a bonding system 1 according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of the bonding system 1 according to an embodiment, and FIG. 2 is a schematic side view of the same. Also, FIG. 3 is a schematic side view of an upper wafer and a lower wafer according to an embodiment. Note that, for ease of understanding, the drawings referred to below may show an orthogonal coordinate system in which the vertically upward direction is the positive direction of the Z axis.

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 bonding system 1 shown in Figure 1 forms a laminated wafer T by bonding a first substrate W1 and a second substrate W2.

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 semiconductor substrate such as a silicon wafer or a compound semiconductor wafer, on which multiple electronic circuits are formed. The second substrate W2 is a bare wafer on which no electronic circuits are formed. The first substrate W1 and the second substrate W2 have approximately the same diameter. Electronic circuits may also 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 will be referred to as the "upper wafer W1," and the second substrate W2 will be referred to as the "lower wafer W2." In other words, the upper wafer W1 is an example of a first substrate, and the lower wafer W2 is an example of a second substrate. Furthermore, when referring collectively to the upper wafer W1 and the lower wafer W2, they may be referred to 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。 Furthermore, hereinafter, as shown in FIG. 3, of the surfaces of the upper wafer W1, the surface that is bonded to the lower wafer W2 will be referred to as the "bonding surface W1j," and the surface opposite the bonding surface W1j will be referred to as the "non-bonding surface W1n." Furthermore, of the surfaces of the lower wafer W2, the surface that is bonded to the upper wafer W1 will be referred to as the "bonding surface W2j," and the surface opposite the bonding surface W2j will be referred to as the "non-bonding surface W2n."

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/unloading station 2 and a processing station 3. The loading/unloading station 2 and the processing station 3 are arranged in the positive direction of the X-axis in the order loading/unloading station 2 and processing station 3. The loading/unloading station 2 and the processing station 3 are also integrally connected.

搬入出ステーション2は、載置台10と、搬送領域20とを備える。載置台10は、複数の載置板11を備える。各載置板11には、複数枚(たとえば、25枚)の基板を水平状態で収容するカセットC1、C2、C3がそれぞれ載置される。たとえば、カセットC1は上ウェハW1を収容するカセットであり、カセットC2は下ウェハW2を収容するカセットであり、カセットC3は重合ウェハTを収容するカセットである。 The loading/unloading station 2 includes a mounting table 10 and a transfer area 20. The mounting table 10 includes multiple mounting plates 11. Each mounting plate 11 is loaded with a cassette C1, C2, or C3, which holds multiple substrates (e.g., 25 substrates) in a horizontal position. For example, cassette C1 is a cassette that holds upper wafers W1, cassette C2 is a cassette that holds lower wafers W2, and cassette C3 is a cassette that holds overlapping wafers T.

搬送領域20は、載置台10のX軸正方向側に隣接して配置される。かかる搬送領域20には、Y軸方向に延在する搬送路21と、この搬送路21に沿って移動可能な搬送装置22とが設けられる。 The transport area 20 is located adjacent to the mounting table 10 on the positive side of the X axis. This transport area 20 is provided with a transport path 21 extending in the Y axis direction and a transport device 22 that can move along this transport path 21.

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 transfer device 22 can move not only in the Y-axis direction but also in the X-axis direction and can rotate around the Z-axis. The transfer device 22 transfers the upper wafer W1, lower wafer W2, and overlapping wafer T between cassettes C1 to C3 placed on the mounting plate 11 and the third processing block G3 of processing station 3, which will be described later.

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。 Note that the number of cassettes C1 to C3 placed on the placement plate 11 is not limited to that shown in the figure. Furthermore, in addition to cassettes C1, C2, and C3, cassettes for recovering defective substrates may also be placed on the placement plate 11.

処理ステーション3には、各種装置を備えた複数の処理ブロック、たとえば3つの処理ブロックG1、G2、G3が設けられる。たとえば、処理ステーション3の正面側(図1のY軸負方向側)には、第1処理ブロックG1が設けられ、処理ステーション3の背面側(図1のY軸正方向側)には、第2処理ブロックG2が設けられる。また、処理ステーション3の搬入出ステーション2側(図1のX軸負方向側)には、第3処理ブロックG3が設けられる。 Processing station 3 is equipped with multiple processing blocks, such as three processing blocks G1, G2, and G3, each equipped with various devices. For example, a first processing block G1 is provided on the front side of processing station 3 (negative Y-axis side in Figure 1), and a second processing block G2 is provided on the rear side of processing station 3 (positive Y-axis side in Figure 1). Furthermore, a third processing block G3 is provided on the loading/unloading station 2 side of processing station 3 (negative X-axis side in Figure 1).

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。 The first processing block G1 is equipped with a surface modification device 30 that modifies the bonding surfaces W1j, W2j of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 using plasma from a processing gas. The surface modification device 30 breaks the SiO2 bonds on the bonding surfaces W1j, W2j of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 to form single-bonded SiO, thereby modifying the bonding surfaces W1j, W2j to make them more susceptible to subsequent hydrophilization.

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 the surface modification device 30, for example, a given process gas is excited into plasma and ionized in a reduced pressure atmosphere. Then, ions of elements contained in the process gas are irradiated onto the bonding surfaces W1j, W2j of the upper wafer W1 and the lower wafer W2, thereby subjecting the bonding surfaces W1j, W2j to plasma processing and modification. Details of the surface modification device 30 will be described later.

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。 The second processing block G2 is equipped with a surface hydrophilization device 40 and a bonding device 41. The surface hydrophilization device 40 hydrophilizes the bonding surfaces W1j and W2j of the upper wafer W1 and the lower wafer W2, for example, using pure water, and also cleans the bonding surfaces W1j and W2j.

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, pure water is supplied onto the upper wafer W1 or lower wafer W2 while the upper wafer W1 or lower wafer W2 held by, for example, a spin chuck is rotated. As a result, the pure water supplied onto the upper wafer W1 or lower wafer W2 spreads over the bonding surfaces W1j, W2j of the upper wafer W1 or lower wafer W2, making the bonding surfaces W1j, W2j hydrophilic.

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 bonding device 41 bonds the upper wafer W1 and the lower wafer W2. Details of the bonding device 41 will be described later.

第3処理ブロックG3には、図2に示すように、上ウェハW1、下ウェハW2および重合ウェハTのトランジション(TRS)装置50、51が下から順に2段に設けられる。 As shown in FIG. 2, the third processing block G3 is equipped with transition (TRS) devices 50 and 51 for the upper wafer W1, lower wafer W2, and overlapping wafer T, arranged in two stages from bottom to top.

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。 As shown in FIG. 1, a transfer region 60 is formed in the area surrounded by the first processing block G1, the second processing block G2, and the third processing block G3. A transfer device 61 is disposed in the transfer region 60. The transfer device 61 has a transfer arm that can move, for example, vertically, horizontally, and around a vertical axis.

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 transfer device 61 moves within the transfer area 60 and transfers the upper wafer W1, lower wafer W2, and overlapping wafer T to given devices within the first processing block G1, second processing block G2, and third processing block G3 adjacent to the transfer area 60.

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 bonding system 1 also includes a control device 4. The control device 4 controls the operation of the bonding system 1. The control device 4 is, for example, a computer, and includes a control unit 5 and a memory unit 6. The memory unit 6 stores programs that control various processes, such as the bonding process. The control unit 5 controls the operation of the bonding system 1 by reading and executing the programs stored in the memory unit 6.

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 on a computer-readable recording medium and installed from that recording medium into the memory unit 6 of the control device 4. Examples of computer-readable recording media include hard disks (HDs), flexible disks (FDs), compact disks (CDs), magnetic optical disks (MOs), 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 the surface modification device>
Next, the configuration of the surface modification device 30 will be described with reference to Fig. 4. Fig. 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the surface modification device 30.

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 surface modification apparatus 30 has a processing vessel 70 whose interior can be sealed. A loading/unloading port 71 for the upper wafer W1 or the lower wafer W2 is formed on the side of the processing vessel 70 facing the transfer area 60 (see FIG. 1), and a gate valve 72 is provided at the loading/unloading port 71.

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 stage 80 is disposed inside the processing vessel 70. The stage 80 is, for example, a lower electrode and is made of a conductive material such as aluminum. Below the stage 80, multiple drive units 81, each equipped with a motor, are provided. The multiple drive units 81 raise and lower the stage 80.

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 exhaust ring 103 with multiple baffle holes is placed between the stage 80 and the inner wall of the processing vessel 70. The exhaust ring 103 allows the atmosphere inside the processing vessel 70 to be uniformly exhausted from within the processing vessel 70.

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 power feed rod 104 made of a conductor is connected to the underside of the stage 80. A first high-frequency power supply 106 is connected to the power feed rod 104 via a matching device 105, which may be a blocking capacitor, for example. During plasma processing, a given high-frequency voltage is applied to the stage 80 from the first high-frequency power supply 106.

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 upper electrode 110 is disposed inside the processing vessel 70. The upper surface of the stage 80 and the lower surface of the upper electrode 110 are disposed parallel to each other and facing each other with a given distance between them. The distance between the upper surface of the stage 80 and the lower surface of the upper electrode 110 is adjusted by the drive unit 81.

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 upper electrode 110 is grounded and connected to ground potential. Because the upper electrode 110 is grounded in this way, damage to the underside of the upper electrode 110 during plasma processing can be suppressed.

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。 In this way, a high-frequency voltage is applied from the first high-frequency power supply 106 to the stage 80, which serves as the lower electrode, generating plasma inside the processing vessel 70.

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 this embodiment, the stage 80, power feed rod 104, matching box 105, first high-frequency power supply 106, upper electrode 110, and matching box are an example of a plasma generation mechanism that generates plasma of the processing gas within the processing vessel 70. The first high-frequency power supply 106 is controlled by the control unit 5 of the control device 4 described above.

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 hollow portion 120 is formed inside the upper electrode 110. A gas supply pipe 121 is connected to the hollow portion 120. The gas supply pipe 121 is connected to a gas supply source 122 that stores a processing gas and a static elimination gas inside. The gas supply pipe 121 is also provided with a group of supply devices 123, including valves and flow rate regulators that control the flow of the processing gas and the static elimination gas.

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 gas supply source 122 are flow-controlled by a supply device group 123 and introduced into the hollow portion 120 of the upper electrode 110 via a gas supply pipe 121. Examples of processing gases that can be used include oxygen gas, nitrogen gas, and argon gas. Examples of static elimination gases that can be used include inert gases such as nitrogen gas and argon gas.

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 baffle plate 124 is provided inside the hollow portion 120 to promote uniform diffusion of the processing gas and static elimination gas. The baffle plate 124 has a large number of small holes. The lower surface of the upper electrode 110 has a large number of gas outlets 125 formed therein, which eject the processing gas and static elimination gas from the hollow portion 120 into the processing vessel 70.

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。 The processing vessel 70 is formed with an intake port 130. The intake port 130 is connected to an intake pipe 132 that communicates with a vacuum pump 131 that reduces the atmosphere inside the processing vessel 70 to a given vacuum level.

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 the stage 80, i.e., the surface facing the upper electrode 110, is a horizontal surface that is circular in plan view and has a diameter larger than the diameters of the upper wafer W1 and lower wafer W2. A stage cover 90 is placed on the upper surface of the stage 80, and the upper wafer W1 or lower wafer W2 is placed on the placement portion 91 of the stage cover 90.

<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。
<Configuration of the joining device>
Next, the configuration of the joining device 41 will be described with reference to Fig. 5 and Fig. 6. Fig. 5 is a schematic plan view showing the configuration of the joining device 41 according to the embodiment, and Fig. 6 is a schematic side view showing the configuration of the joining device 41 according to the embodiment.

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 bonding apparatus 41 has a processing vessel 190 whose interior can be sealed. A loading/unloading port 191 for the upper wafer W1, the lower wafer W2, and the overlapping wafer T is formed on the side of the processing vessel 190 facing the transfer region 60, and an opening/closing shutter 192 is provided at the loading/unloading port 191.

処理容器190の内部は、内壁193によって搬送領域T1と処理領域T2に区画される。上述した搬入出口191は、搬送領域T1における処理容器190の側面に形成される。また、内壁193にも、上ウェハW1、下ウェハW2および重合ウェハTの搬入出口194が形成される。 The interior of the processing vessel 190 is divided into a transfer region T1 and a processing region T2 by an inner wall 193. The above-mentioned loading/unloading port 191 is formed on the side of the processing vessel 190 in the transfer region T1. In addition, loading/unloading ports 194 for the upper wafer W1, lower wafer W2, and overlapping wafer T are also formed in the inner wall 193.

また、処理容器190の内部は、図示しない湿度保持機構によって、所与の一定の湿度に維持されている。これにより、接合装置18は、上ウェハW1と下ウェハW2との接合処理を安定した環境で実施することができる。 The interior of the processing vessel 190 is maintained at a given constant humidity level by a humidity retention mechanism (not shown). This allows the bonding device 18 to perform the bonding process between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 in a stable environment.

搬送領域T1のY軸負方向側には、上ウェハW1、下ウェハW2および重合ウェハTを一時的に載置するためのトランジション200が設けられる。トランジション200は、たとえば2段に形成され、上ウェハW1、下ウェハW2および重合ウェハTのいずれか2つを同時に載置することができる。 A transition 200 is provided on the negative Y-axis side of the transfer region T1 for temporarily placing the upper wafer W1, lower wafer W2, and overlapping wafer T. The transition 200 is formed, for example, in two stages, and any two of the upper wafer W1, lower wafer W2, and overlapping wafer T can be placed on it simultaneously.

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 transfer mechanism 201 is provided in the transfer region T1. The transfer mechanism 201 has a transfer arm that is movable, for example, vertically, horizontally, and around a vertical axis. The transfer mechanism 201 transfers the upper wafer W1, lower wafer W2, and overlapping wafer T within the transfer region T1 or between the transfer region T1 and the processing region T2.

搬送領域T1のY軸正方向側には、上ウェハW1および下ウェハW2の水平方向の向きを調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 position adjustment mechanism 210 is provided on the positive Y-axis side of the transfer region T1 to adjust the horizontal orientation of the upper wafer W1 and the lower wafer W2. This position adjustment mechanism 210 rotates the upper wafer W1 and the lower wafer W2, which are held by suction on a holding unit (not shown), while detecting the positions of the notches of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 with a detection unit (not shown).

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。 As a result, the position adjustment mechanism 210 adjusts the position of the notch portion to adjust the horizontal orientation of the upper wafer W1 and the lower wafer W2. In addition, an inversion mechanism 220 is provided in the transfer region T1 to invert the front and back surfaces of the upper wafer W1.

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。 Also, as shown in FIG. 6, an upper chuck 230 and a lower chuck 231 are provided in the processing region T2. The upper chuck 230 suction-holds the upper wafer W1 from above. The lower chuck 231 is provided below the upper chuck 230 and suction-holds the lower wafer W2 from below. The upper chuck 230 is an example of a first holding unit, and the lower chuck 231 is an example of a second holding unit.

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。 As shown in FIG. 6, the upper chuck 230 is supported by a support member 300 provided on the ceiling surface of the processing vessel 190. The support member 300 is provided with an upper imaging unit (not shown) that images the bonding surface W2j of the lower wafer W2 held by the lower chuck 231. This upper imaging unit is provided adjacent to the upper chuck 230.

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。 As shown in Figures 5 and 6, the lower chuck 231 is supported by a first lower chuck moving unit 310 provided below the lower chuck 231. The first lower chuck moving unit 310 moves the lower chuck 231 in the horizontal direction (Y-axis direction), as described below. The first lower chuck moving unit 310 is configured to move the lower chuck 231 vertically and rotate it around a vertical axis.

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 chuck moving part 310 is provided with a lower imaging part (not shown) that images the bonding surface W1j of the upper wafer W1 held by the upper chuck 230. This lower imaging part is provided adjacent to the lower chuck 231.

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。 As shown in Figures 5 and 6, the first lower chuck moving part 310 is attached to a pair of rails 315 that are provided on the underside of the first lower chuck moving part 310 and extend horizontally (in the Y-axis direction). The first lower chuck moving part 310 is configured to be movable along the rails 315.

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。 The pair of rails 315 are provided on the second lower chuck moving part 316. The second lower chuck moving part 316 is attached to a pair of rails 317 that are provided on the underside of the second lower chuck moving part 316 and extend horizontally (in the X-axis direction).

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 chuck moving unit 316 is configured to be movable along rails 317, i.e., to move the lower chuck 231 horizontally (in the X-axis direction). The pair of rails 317 are mounted on a mounting table 318 provided on the bottom surface of the processing vessel 190.

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 configuration of the upper chuck 230 and lower chuck 231 in the joining device 41 will be described with reference to Figure 7. Figure 7 is a schematic side view showing the configuration of the upper chuck 230 and lower chuck 231 of the joining device 41 according to an embodiment.

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 upper chuck 230 is generally disk-shaped and, as shown in FIG. 7, is partitioned into multiple, for example, three, regions 230a, 230b, and 230c. These regions 230a, 230b, and 230c are provided in this order from the center of the upper chuck 230 toward its peripheral edge (outer periphery). Region 230a has a circular shape in a plan view, and regions 230b and 230c have annular shapes in a plan view.

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。 As shown in FIG. 7, each of the regions 230a, 230b, and 230c is independently provided with a central suction pipe 240a, an intermediate suction pipe 240b, and a peripheral suction pipe 240c for suction-holding the upper wafer W1.

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 central suction pipe 240a suction-holds the central portion of the upper wafer W1. The peripheral suction pipe 240c suction-holds the peripheral portion W1e of the upper wafer W1. The intermediate suction pipe 240b suction-holds the intermediate portion of the upper wafer W1, which is midway between the central portion and the peripheral portion W1e.

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 vacuum pump 241a is connected to the central suction pipe 240a, a vacuum pump 241b is connected to the intermediate suction pipe 240b, and a vacuum pump 241c is connected to the peripheral suction pipe 240c. In this way, the upper chuck 230 is configured to allow the upper wafer W1 to be vacuumed in each of the regions 230a, 230b, and 230c.

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。 In addition, the bonding device 41 can determine whether the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are bonded at each position by monitoring the suction status of the suction pipes at each position. For example, when the vacuum pump 241b is operating and the pressure inside the intermediate suction pipe 240b changes from negative to atmospheric pressure, it can be assumed that the upper wafer W1 has separated from the intermediate suction pipe 240b.

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 control unit 5 can determine that the upper wafer W1 has been bonded to the lower wafer W2 at the middle of the wafer W because the upper wafer W1 has been separated from the middle suction pipe 240b.

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-hole 243 is formed in the center of the upper chuck 230, penetrating the upper chuck 230 in the thickness direction. The center of this upper chuck 230 corresponds to the center W1c of the upper wafer W1, which is held by suction on the upper chuck 230. The pressure pin 253 of the striker 250 is inserted into the through-hole 243.

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 striker 250 is mounted on the upper surface of the upper chuck 230 and presses the center W1c of the upper wafer W1 with a pressure pin 253. The pressure pin 253 is movable linearly along a vertical axis by a cylinder portion 251 and an actuator portion 252, and its tip presses against the opposing substrate (in this embodiment, the upper wafer W1).

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 pressure pin 253 serves as a starter that first brings the center W1c of the upper wafer W1 and the center W2c of the lower wafer W2 into contact when bonding the upper wafer W1 and the lower wafer W2, as described below.

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 lower chuck 231 is generally disk-shaped and is partitioned into multiple regions, for example, two regions 231a and 231b. These regions 231a and 231b are arranged in this order from the center of the lower chuck 231 toward its periphery. Region 231a has a circular shape in a plan view, and region 231b has an annular shape in a plan view.

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。 As shown in FIG. 7, each region 231a, 231b is provided with an independent suction pipe 260a, 260b for suction-holding the lower wafer W2. A different vacuum pump 261a, 261b is connected to each suction pipe 260a, 260b. In this way, the lower chuck 231 is configured so that the vacuum suction of the lower wafer W2 can be set for each region 231a, 231b.

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。 Stopper members 263 are provided at multiple locations, for example, five locations, around the periphery of the lower chuck 231 to prevent the upper wafer W1, lower wafer W2, and overlapping wafer T from jumping out or sliding off the lower chuck 231.

また、接合装置41は、互いに向かい合う上ウェハW1と下ウェハW2との間の雰囲気を吸引し、さらに互いに向かい合う上ウェハW1と下ウェハW2との間に低湿度ガスを吐出する吸引吐出機構270を備える。 The bonding device 41 also includes a suction/discharge mechanism 270 that suctions the atmosphere between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 facing each other, and further discharges low-humidity gas between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 facing each other.

吸引吐出機構270は、本体部271と、ガス吸引部272(図8参照)と、ガス吐出部273とを有する。本体部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 suction and discharge mechanism 270 has a main body 271, a gas suction section 272 (see Figure 8), and a gas discharge section 273. The main body 271 has, for example, a circular ring shape and is arranged to surround the periphery of the upper chuck 230.

ガス吸引部272は、互いに向かい合う上ウェハW1と下ウェハW2との間の雰囲気を吸引する。かかるガス吸引部272の詳細については後述する。 The gas suction unit 272 sucks the atmosphere between the upper wafer W1 and the lower wafer W2, which face each other. Details of the gas suction unit 272 will be described later.

ガス吐出部273は、本体部271に形成される複数の吐出口273d(図8参照)から、互いに向かい合う上ウェハW1と下ウェハW2との間に低湿度ガスを吐出する。実施形態において、低湿度ガスは、処理容器190内の雰囲気よりも湿度が低いガスであり、たとえば、処理容器190内の雰囲気よりも湿度が低い不活性ガス(たとえば、窒素ガスなど)である。 The gas discharge unit 273 discharges low-humidity gas between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 facing each other from multiple discharge ports 273d (see FIG. 8) formed in the main body 271. In this embodiment, the low-humidity gas is a gas with a lower humidity than the atmosphere inside the processing vessel 190, such as an inert gas (such as nitrogen gas) with a lower humidity than the atmosphere inside the processing vessel 190.

ガス吐出部273は、ガス供給源273aと、バルブ273bと、流量調整器273cと、複数の吐出口273dとを有する。そして、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、吐出口273dから吐出される。 The gas discharge unit 273 has a gas supply source 273a, a valve 273b, a flow regulator 273c, and multiple discharge ports 273d. The low-humidity gas supplied from the gas supply source 273a has its flow rate controlled by the valve 273b and the flow regulator 273c, and is discharged from the discharge ports 273d.

<吸引吐出機構の構成>
つづいて、吸引吐出機構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、実施形態に係る吸引吐出機構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に近づけられ、下チャック231がホーム位置に位置した場合の拡大断面図である。
<Configuration of suction and discharge mechanism>
Next, the detailed configuration of the suction and discharge mechanism 270 will be described with reference to Fig. 8. Fig. 8 is an enlarged side view showing the configuration of the suction and discharge mechanism 270 according to the embodiment. Fig. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which the upper wafer W1 held by the upper chuck 230 and the lower wafer W2 held by the lower chuck 231 are brought close to each other by a predetermined distance and the lower chuck 231 is located at the home position.

上述のように、吸引吐出機構270は、本体部271と、ガス吸引部272と、ガス吐出部273とを有する。また、吸引吐出機構270は、さらに、支持部274と、封止部275と、センサ部276とを有する。 As described above, the suction and discharge mechanism 270 has a main body 271, a gas suction section 272, and a gas discharge section 273. The suction and discharge mechanism 270 also has a support section 274, a sealing section 275, and a sensor section 276.

本体部271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。 The main body portion 271 has, for example, a circular ring shape and is positioned to surround the peripheral edge of the upper chuck 230 while maintaining a given distance from the peripheral edge of the upper chuck 230.

ガス吸引部272は、複数の吸引口272aと、バルブ272bと、吸引機構272cとを有する。複数の吸引口272aは、本体部271における内周側の面に周方向に均等に複数形成されている。 The gas suction section 272 has multiple suction ports 272a, a valve 272b, and a suction mechanism 272c. The multiple suction ports 272a are formed on the inner peripheral surface of the main body section 271, evenly spaced in the circumferential direction.

吸引機構272cは、たとえばポンプであり、バルブ272bを介して複数の吸引口272aに接続される。制御部5は、バルブ272bおよび吸引機構272cを動作させることにより、互いに向かい合う上ウェハW1と下ウェハW2との間の雰囲気を複数の吸引口272aから吸引することができる。 The suction mechanism 272c is, for example, a pump, and is connected to the multiple suction ports 272a via the valve 272b. By operating the valve 272b and the suction mechanism 272c, the control unit 5 can suck the atmosphere between the opposing upper wafer W1 and lower wafer W2 through the multiple suction ports 272a.

ガス吐出部273は、ガス供給源273a(図7参照)と、バルブ273bと、流量調整器273c(図7参照)と、複数の吐出口273dとを有する。複数の吐出口273dは、本体部271における内周側の面に周方向に均等に複数形成されている。なお、図8の例では、吐出口273dと吸引口272aとが互いに近接して配置される。 The gas discharge section 273 has a gas supply source 273a (see FIG. 7), a valve 273b, a flow rate regulator 273c (see FIG. 7), and multiple discharge ports 273d. The multiple discharge ports 273d are formed on the inner peripheral surface of the main body section 271, evenly spaced in the circumferential direction. In the example of FIG. 8, the discharge ports 273d and the suction port 272a are arranged close to each other.

制御部5は、バルブ273bおよび流量調整器273cを動作させることにより、複数の吐出口273dから互いに向かい合う上ウェハW1と下ウェハW2との間に低湿度ガスを吐出することができる。 By operating the valve 273b and the flow rate regulator 273c, the control unit 5 can discharge low-humidity gas from the multiple discharge ports 273d between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 facing each other.

支持部274は、本体部271を上チャック230に支持する。封止部275は、たとえば円環形状を有し、本体部271の下面に取り付けられる。封止部275は、弾性変形が可能な材料で構成される。 The support portion 274 supports the main body portion 271 on the upper chuck 230. The sealing portion 275 has, for example, a circular ring shape and is attached to the underside of the main body portion 271. The sealing portion 275 is made of an elastically deformable material.

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に対して、下チャック231に保持された下ウェハW2がホーム位置に位置する場合に、上ウェハW1および下ウェハW2が外部から封止される。 Here, in the bonding apparatus 41 according to the embodiment, when the lower wafer W2 held by the lower chuck 231 is positioned at the home position relative to the upper wafer W1 held by the upper chuck 230, the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are sealed from the outside.

すなわち、下ウェハW2がホーム位置に位置する場合に、上ウェハW1および下ウェハW2は、上チャック230と、下チャック231と、本体部271と、支持部274と、封止部275とで外部(処理容器190(図5参照)内の雰囲気)から遮蔽される。 In other words, when the lower wafer W2 is located in the home position, the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are shielded from the outside (the atmosphere inside the processing vessel 190 (see FIG. 5)) by the upper chuck 230, the lower chuck 231, the main body 271, the support portion 274, and the sealing portion 275.

なお、封止部275は弾性変形するため、図8に示す状態から上ウェハW1と下ウェハW2とがさらに近づけられて下ウェハW2がボンド位置に位置する場合に、かかる封止部275が阻害要因となることはない。 In addition, because the sealing portion 275 is elastically deformable, when the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are brought closer together from the state shown in FIG. 8 and the lower wafer W2 is positioned at the bond position, the sealing portion 275 does not become an obstruction factor.

なお、本開示において、ボンド位置とは、ストライカー250によって上ウェハW1の中心部W1cを押圧する処理を実施する際の下チャック231の位置である。下チャック231がボンド位置にある場合、上ウェハW1と下ウェハW2との間の間隔は、たとえば、50μm程度である。 In this disclosure, the bond position refers to the position of the lower chuck 231 when the striker 250 presses the center W1c of the upper wafer W1. When the lower chuck 231 is in the bond position, the gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 is, for example, approximately 50 μm.

また、本開示において、ホーム位置とは、下チャック231をボンド位置に配置する処理を開始する際に、いったん下チャック231を待機させる位置である。下チャック231がホーム位置にある場合、上ウェハW1と下ウェハW2との水平方向の位置調整は完了しており、上ウェハW1と下ウェハW2との間の間隔は、たとえば、80μm~100μm程度である。 In addition, in this disclosure, the home position refers to a position where the lower chuck 231 is temporarily placed on standby when the process of placing the lower chuck 231 at the bonding position begins. When the lower chuck 231 is in the home position, the horizontal position adjustment of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 is complete, and the gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 is, for example, approximately 80 μm to 100 μm.

センサ部276は、上ウェハW1および下ウェハW2の少なくとも一方(図では上ウェハW1)に近接して設けられる。センサ部276は、たとえば、上チャック230において上ウェハW1に近接する位置に設けられる。センサ部276は、湿度センサなどを有する。 The sensor unit 276 is provided adjacent to at least one of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 (upper wafer W1 in the figure). The sensor unit 276 is provided, for example, at a position on the upper chuck 230 adjacent to the upper wafer W1. The sensor unit 276 includes a humidity sensor, etc.

制御部5は、センサ部276を動作させることにより、互いに向かい合う上ウェハW1と下ウェハW2との間の雰囲気の湿度を測定することができる。 By operating the sensor unit 276, the control unit 5 can measure the humidity of the atmosphere between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 facing each other.

<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 performed by the joining system>
Next, the details of the processes executed by the bonding system 1 according to the embodiment will be described with reference to Figures 9 to 11. Note that the various processes described below are executed based on the control of the control unit 5 of the control device 4.

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。 Figure 9 is a flowchart showing part of the processing procedure executed by the bonding system 1 according to the embodiment. First, a cassette C1 containing multiple upper wafers W1, a cassette C2 containing multiple lower wafers W2, and an empty cassette C3 are placed on a given loading plate 11 of the loading/unloading station 2.

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。 Then, the transfer device 22 removes the upper wafer W1 from the cassette C1 and transfers it to the transition device 50 in the third processing block G3 of the processing station 3.

次に、上ウェハW1は、搬送装置61によって第1処理ブロックG1の表面改質装置30に搬送される。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 transfer device 61 to the surface modification device 30 in the first processing block G1. At this time, the gate valve 72 is open, and the processing vessel 70 is exposed to atmospheric pressure. In the surface modification device 30, the processing gas is excited into plasma and ionized in a given reduced-pressure atmosphere.

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 generated in this manner are irradiated onto the bonding surface W1j of the upper wafer W1, and the bonding surface W1j is plasma-treated. 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 transfer device 61 to the surface hydrophilization device 40 in the second processing block G2. In the surface hydrophilization device 40, pure water is supplied onto the upper wafer W1 while the upper wafer W1 held on the spin chuck is rotated.

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。 The supplied pure water then diffuses over the bonding surface W1j of the upper wafer W1. As a result, in the surface modification device 30, OH groups (silanol groups) adhere to the dangling bonds of silicon atoms on the modified bonding surface W1j of the upper wafer W1, making the bonding surface W1j hydrophilic (step S102). The pure water also cleans the bonding surface W1j of the upper wafer W1.

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 transfer device 61 to the bonding device 41 in the second processing block G2. After being transferred into the bonding device 41, the upper wafer W1 is transferred to the position adjustment mechanism 210 via the transition 200. The position adjustment mechanism 210 then adjusts the horizontal orientation of the upper wafer W1 (step S103).

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。 Then, the upper wafer W1 is transferred from the position adjustment mechanism 210 to the reversing mechanism 220. Next, in the transfer region T1, the reversing mechanism 220 is operated to reverse the front and back surfaces of the upper wafer W1 (step S104). That is, the bonding surface W1j of the upper wafer W1 faces downward.

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)。 Then, the inversion mechanism 220 rotates and moves below the upper chuck 230. The upper wafer W1 is then transferred from the inversion mechanism 220 to the upper chuck 230. The upper wafer W1 is held by suction at its non-bonding surface W1n on the upper chuck 230 (step S105).

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 described above, the lower wafer W2 is being processed. First, the transfer device 22 removes the lower wafer W2 from the cassette C2 and transfers it to the transition device 50 in the processing station 3.

次に、下ウェハW2は、搬送装置61によって表面改質装置30に搬送され、下ウェハW2の接合面W2jが改質される(ステップS106)。なお、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 by the transfer device 61 to the surface modification device 30, where the bonding surface W2j of the lower wafer W2 is modified (step S106). Note that step S106 is the same process as step S101 described above.

その後、下ウェハW2は、搬送装置61によって表面親水化装置40に搬送され、下ウェハW2の接合面W2jが親水化される(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。 Then, the lower wafer W2 is transferred by the transfer device 61 to the surface hydrophilization device 40, where the bonding surface W2j of the lower wafer W2 is hydrophilized (step S107). Note that step S107 is the same process as step S102 described above.

その後、下ウェハW2は、搬送装置61によって接合装置41に搬送される。接合装置41に搬入された下ウェハW2は、トランジション200を介して位置調整機構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)。 The lower wafer W2 is then transferred to the bonding device 41 by the transfer device 61. After being transferred to the bonding device 41, the lower wafer W2 is transferred to the position adjustment mechanism 210 via the transition 200. The horizontal orientation of the lower wafer W2 is then adjusted by the position adjustment mechanism 210 (step S108).

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。 Then, the lower wafer W2 is transferred to the lower chuck 231 and held by suction on the lower chuck 231 (step S109). The lower wafer W2 is held by suction on its non-bonding surface W2n on the lower chuck 231 with its notch facing in a predetermined direction.

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, the horizontal positions of the upper wafer W1 held by the upper chuck 230 and the lower wafer W2 held by the lower chuck 231 are adjusted (step S110).

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 first lower chuck moving unit 310 moves the lower chuck 231 vertically upward to adjust the vertical positions of the upper chuck 230 and the lower chuck 231. This adjusts the vertical positions of the upper wafer W1 held by the upper chuck 230 and the lower wafer W2 held by the lower chuck 231 (step S111).

このとき、下ウェハW2の接合面W2jと上ウェハW1の接合面W1jとの間の間隔は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, for example, 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 while maintaining a given distance between them (step S112), and the bonding process in the bonding device 41 is completed.

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。 Figure 10 is a timing chart showing the operation of each part in the bonding process according to this embodiment. Note that Figure 10 shows the timing chart from the point at which the above-mentioned step S110 (adjusting the horizontal positions of the upper wafer W1 and the lower wafer W2) is completed.

最初に、制御部5は、時間T11から、ガス吸引部272を制御することにより、互いに向かい合う上ウェハW1と下ウェハW2との間の雰囲気を吸引する。 First, from time T11, the control unit 5 controls the gas suction unit 272 to suction the atmosphere between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 facing each other.

また、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る動作と、下チャック231をボンド位置からホーム位置に下降させる動作とを繰り返す。すなわち、制御部5は、時間T11から、上ウェハW1と下ウェハW2との間の間隔を伸縮させる。 Furthermore, from time T11, the control unit 5 repeats the operation of raising the lower chuck 231 from the home position to the bond position and the operation of lowering the lower chuck 231 from the bond position to the home position. In other words, from time T11, the control unit 5 expands or contracts the gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2.

このように、上ウェハW1と下ウェハW2との間の間隔を伸縮させることにより、制御部5は、上ウェハW1と下ウェハW2との間の雰囲気を効率よく吸引することができる。 In this way, by expanding and contracting the gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2, the control unit 5 can efficiently suck in the atmosphere between the upper wafer W1 and the lower wafer W2.

そして、制御部5は、時間T11から所与の時間経過した時間T12で、ガス吸引部272を停止させるとともに、ガス吐出部273を動作させて、上ウェハW1と下ウェハW2との間に低湿度ガスを吐出する。これにより、制御部5は、上ウェハW1と下ウェハW2との間を低湿度の雰囲気に置換することができる。 Then, at time T12, a given time after time T11, the control unit 5 stops the gas suction unit 272 and operates the gas discharge unit 273 to discharge low-humidity gas between the upper wafer W1 and the lower wafer W2. This allows the control unit 5 to replace the atmosphere between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 with a low-humidity atmosphere.

また、制御部5は、時間T12以降においても、上ウェハW1と下ウェハW2との間の間隔を伸縮させる動作を継続する。これにより、制御部5は、上ウェハW1と下ウェハW2との間の雰囲気を効率よく低湿度の雰囲気に置換することができる。 Furthermore, the control unit 5 continues to expand or contract the gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 even after time T12. This allows the control unit 5 to efficiently replace the atmosphere between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 with a low-humidity atmosphere.

次に、制御部5は、上ウェハW1と下ウェハW2との間の湿度が所与の湿度に到達した時間T13で、ガス吐出部273を停止させるとともに、下チャック231をボンド位置に上昇させる。 Next, at time T13 when the humidity between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 reaches a predetermined humidity level, the control unit 5 stops the gas discharge unit 273 and raises the lower chuck 231 to the bonding position.

なお、制御部5は、上ウェハW1と下ウェハW2との間の湿度が所与の湿度に到達したか否かについての情報を、センサ部276から得ることができる。すなわち、制御部5は、センサ部276の検出結果に基づいて、上ウェハW1と下ウェハW2との間の間隔を伸縮させる処理を終了させる。 The control unit 5 can obtain information from the sensor unit 276 as to whether the humidity between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 has reached a given humidity level. That is, the control unit 5 terminates the process of expanding or contracting the gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 based on the detection result of the sensor unit 276.

そして、制御部5は、下チャック231がボンド位置に到達したタイミングで、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。 Then, when the lower chuck 231 reaches the bonding position, the control unit 5 lowers the pressing pin 253 of the striker 250. This causes the striker 250 to press down the center W1c of the upper wafer W1, pressing the center W1c of the upper wafer W1 and the center W2c of the lower wafer W2 together with a given force.

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。 This initiates bonding between the pressed center W1c of the upper wafer W1 and the center W2c of the lower wafer W2. Specifically, because 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, van der Waals forces (intermolecular forces) are first generated between the bonding surfaces W1j and W2j, bonding the bonding surfaces W1j and W2j 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, because 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 form hydrogen bonds, firmly bonding the bonding surfaces W1j and W2j 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。 Then, the bonding area between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 expands from the center W1c of the upper wafer W1 and the center W2c of the lower wafer W2 toward the outer periphery. That is, the bonding between the bonding surfaces W1j and W2j, which is formed by van der Waals forces and hydrogen bonds, expands sequentially from the centers W1c and W2c toward the outer periphery.

まずは、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 striker 250 presses down on the center W1c of the upper wafer W1, separating the upper wafer W1 from the center suction pipe 240a. That is, at time T13, the upper wafer W1 is bonded to the lower wafer W2 at the center of the wafer W.

そして、接合領域が外周部に向けて順次拡がった結果、時間T14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、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。 Then, as the bonding region gradually expands toward the outer periphery, at time T14, the upper wafer W1 separates from the peripheral suction pipe 240c. At this point, the bonding region has reached the peripheral portions W1e and W2e of the wafer W, so the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are bonded together over their entire surfaces, forming an overlapped wafer T.

次に、制御部5は、時間T14から所与の時間経過した時間T15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T16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, at time T15, a given time after time T14, the control unit 5 lowers the position of the lower chuck 231 from the bond position to the home position. Then, at time T16, the control unit 5 lowers the lower chuck 231 to the home position, thereby enabling the overlapped wafer T, which is held by suction on the lower chuck 231, to be removed from the bonding device 41.

実施形態では、ここまで説明した各種処理によって、重合ウェハTの接合品質を向上させることができる。その理由について以下に述べる。 In this embodiment, the various processes described above can improve the bonding quality of the overlapped wafer T. The reasons for this are explained below.

図11は、実施形態に係る接合処理の詳細を説明するための図である。図11の(a)に示すように、上ウェハW1と下ウェハW2とが互いに向かい合うように配置された後、図11の(b)に示すように、ガス吐出部273から低湿度ガスが上ウェハW1と下ウェハW2との間に吐出される。 Figure 11 is a diagram for explaining the details of the bonding process according to the embodiment. As shown in Figure 11(a), the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are arranged facing each other, and then, as shown in Figure 11(b), low-humidity gas is discharged from the gas discharge unit 273 between the upper wafer W1 and the lower wafer W2.

これにより、上ウェハW1と下ウェハW2との間が低湿度の雰囲気に置換されることから、図11の(c)に示すように、上ウェハW1の接合面W1jおよび下ウェハW2の接合面W2jに吸着する水分が揮発する。 As a result, the atmosphere between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 is replaced with a low-humidity atmosphere, causing moisture adsorbed to the bonding surface W1j of the upper wafer W1 and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 to evaporate, as shown in Figure 11 (c).

そして、実施形態では、接合面W1j、W2jに吸着する水分が少なくなることにより、接合面W1j、W2jの水素結合が少なくなることから、上ウェハW1と下ウェハW2とを接合する際の接合領域の進行速度を遅くすることができる。 In this embodiment, less moisture is adsorbed to the bonding surfaces W1j and W2j, which reduces hydrogen bonding at the bonding surfaces W1j and W2j, thereby slowing down the speed at which the bonding region advances when bonding the upper wafer W1 and the lower wafer W2.

これにより、実施形態では、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。 As a result, in this embodiment, it is possible to reduce edge voids that occur in the laminated wafer T. The reasons why such edge voids can be reduced are explained 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, the central portions W1c and W2c are bonded by intermolecular forces to form a bonded region. As the bonded region expands toward the peripheral portions W1e and W2e of the wafer W, waves (so-called bonding waves) are generated.

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, one of the causes of edge voids is thought to be the sudden pressure fluctuations that occur at the peripheral edges W1e and W2e of the wafer W when the bonding wave reaches these edges W1e and W2e.

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 such sudden pressure fluctuations cause the ambient temperature near the peripheral portions W1e and W2e to drop suddenly, causing condensation to form on the peripheral portion W1e of the upper wafer W1 and the peripheral portion W2e of the lower wafer W2, resulting in the formation of edge voids.

一方で、実施形態では、上ウェハW1と下ウェハW2とを接合する際の接合領域の進行速度を遅くしていることから、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ることを抑制することができる。 On the other hand, in this embodiment, the speed of advance of the bonding region when bonding the upper wafer W1 and the lower wafer W2 is slowed down, thereby preventing sudden pressure fluctuations near the peripheral edges W1e and W2e of the wafer W.

これにより、制御部5は、ウェハWの周縁部W1e、W2eにおいて温度が急激に低下することを抑制することができることから、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。 This allows the control unit 5 to prevent a sudden drop in temperature at the peripheral portions W1e and W2e of the wafer W, thereby preventing condensation from occurring at the peripheral portion W1e of the upper wafer W1 and the peripheral portion W2e of the lower wafer W2.

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を低減することができることから、重合ウェハTの接合品質を向上させることができる。 Therefore, according to the embodiment, it is possible to reduce edge voids that occur in the overlapped wafer T, thereby improving the bonding quality of the overlapped wafer T.

また、実施形態では、ガス吐出部273で低湿度ガスを上ウェハW1と下ウェハW2との間に吐出する処理に先立って、ガス吸引部272で上ウェハW1と下ウェハW2との間の雰囲気を吸引するとよい。 In addition, in this embodiment, prior to the process of discharging low-humidity gas between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 using the gas discharge unit 273, it is preferable to suction the atmosphere between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 using the gas suction unit 272.

これにより、制御部5は、間隔が比較的狭く、そのままでは低湿度ガスへの置換が進行しにくい上ウェハW1と下ウェハW2との間の隙間に対して、効率よく低湿度ガスを投入することができる。 This allows the control unit 5 to efficiently inject low-humidity gas into the gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2, which is relatively narrow and where replacement with low-humidity gas would be difficult if left as is.

したがって、実施形態によれば、接合処理全体の時間を短くすることができることから、重合ウェハTを効率よく製造することができる。 Therefore, according to the embodiment, the overall bonding process time can be shortened, allowing the laminated wafer T to be manufactured efficiently.

また、実施形態では、下チャック231に保持された下ウェハW2がホーム位置に位置する場合に、弾性変形が可能な材料で構成される封止部275によって、上ウェハW1および下ウェハW2を外部から封止するとよい。 Furthermore, in an embodiment, when the lower wafer W2 held by the lower chuck 231 is located in the home position, the upper wafer W1 and the lower wafer W2 may be sealed from the outside by a sealing portion 275 made of an elastically deformable material.

これにより、制御部5は、ガス吸引部272で上ウェハW1と下ウェハW2との間の雰囲気を吸引する際に、上ウェハW1と下ウェハW2との間の隙間を陰圧にすることができる。すなわち、制御部5は、間隔が比較的狭い上ウェハW1と下ウェハW2との間の隙間に対して、さらに効率よく低湿度ガスを投入することができる。 As a result, the control unit 5 can create a negative pressure in the gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 when the gas suction unit 272 suctions the atmosphere between the upper wafer W1 and the lower wafer W2. In other words, the control unit 5 can more efficiently inject low-humidity gas into the relatively narrow gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2.

したがって、実施形態によれば、接合処理全体の時間をさらに短くすることができることから、重合ウェハTをさらに効率よく製造することができる。 Therefore, according to the embodiment, the overall bonding process time can be further shortened, allowing the laminated wafer T to be manufactured more efficiently.

また、実施形態では、吸引吐出機構270から上ウェハW1と下ウェハW2との間の雰囲気を吸引、または上ウェハW1と下ウェハW2との間にガスを吐出する際に、上ウェハW1と下ウェハW2との間の間隔を伸縮させるとよい。 In addition, in this embodiment, when the suction/discharge mechanism 270 sucks in the atmosphere between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 or discharges gas between the upper wafer W1 and the lower wafer W2, it is preferable to expand or contract the gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2.

これにより、制御部5は、上ウェハW1と下ウェハW2との間の雰囲気が循環するポンピング効果を得ることができることから、間隔が比較的狭い上ウェハW1と下ウェハW2との間の隙間に対して、さらに効率よく低湿度ガスを投入することができる。 This allows the control unit 5 to obtain a pumping effect that circulates the atmosphere between the upper wafer W1 and the lower wafer W2, allowing for more efficient injection of low-humidity gas into the relatively narrow gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2.

したがって、実施形態によれば、接合処理全体の時間をさらに短くすることができることから、重合ウェハTをさらに効率よく製造することができる。 Therefore, according to the embodiment, the overall bonding process time can be further shortened, allowing the laminated wafer T to be manufactured more efficiently.

なお、上記の実施形態では、制御部5が、時間T11から時間T13までのすべての期間で上ウェハW1と下ウェハW2との間の間隔を伸縮させる処理を実施しているが、必ずしも時間T11から時間T13までのすべての期間でこの伸縮処理を実施しなくともよい。 In the above embodiment, the control unit 5 performs processing to expand or contract the gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 for the entire period from time T11 to time T13, but this expansion or contraction processing does not necessarily have to be performed for the entire period from time T11 to time T13.

たとえば、制御部5は、時間T11から時間T13までの一部の期間で上ウェハW1と下ウェハW2との間の間隔を伸縮させる処理を実施してもよい。たとえば、制御部5は、時間T11から時間T12までの期間で上ウェハW1と下ウェハW2との間の間隔を伸縮させる処理を実施してもよいし、時間T12から時間T13までの期間で上ウェハW1と下ウェハW2との間の間隔を伸縮させる処理を実施してもよい。 For example, the control unit 5 may perform a process to expand or contract the gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 during a portion of the period from time T11 to time T13. For example, the control unit 5 may perform a process to expand or contract the gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 during the period from time T11 to time T12, or may perform a process to expand or contract the gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 during the period from time T12 to time T13.

また、制御部5は、時間T11から時間T13までの間、上ウェハW1と下ウェハW2との間の間隔を伸縮させる処理を実施しなくてもよい。 Furthermore, the control unit 5 does not need to perform the process of expanding or contracting the gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 between time T11 and time T13.

なお、上述の場合において、かかる伸縮処理を実施しない期間では、制御部5は、下チャック231の位置をホーム位置に維持しながら吸引吐出機構270を動作させるとよい。 In the above case, during the period when such expansion/contraction processing is not being performed, the control unit 5 may operate the suction/discharge mechanism 270 while maintaining the position of the lower chuck 231 in the home position.

これにより、下チャック231の位置がボンド位置である場合と比べて上ウェハW1と下ウェハW2との間隔を拡げることができることから、この伸縮処理を実施しない場合でも、低湿度ガスへの置換を進めることができる。 This allows the gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 to be wider than when the lower chuck 231 is in the bond position, so replacement with low-humidity gas can be carried out even without performing this expansion/contraction process.

また、上記の実施形態では、センサ部276から得られる上ウェハW1と下ウェハW2との間の湿度の情報に基づいて、ストライカー250による上ウェハW1の押圧処理を実施しているが、実施形態におけるストライカー250の制御方法はかかる例に限られない。 In addition, in the above embodiment, the striker 250 performs the pressing process on the upper wafer W1 based on information about the humidity between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 obtained from the sensor unit 276, but the method for controlling the striker 250 in the embodiment is not limited to this example.

たとえば、制御部5は、吸引吐出機構270の動作時間(時間T11~T13に対応)が所与の時間に達した場合に、上ウェハW1と下ウェハW2との間が所望の低湿度に達したとみなして、ストライカー250による上ウェハW1の押圧処理を実施してもよい。なお、かかる所与の時間は、あらかじめ記憶部6に記憶されているとよい。 For example, when the operating time of the suction and discharge mechanism 270 (corresponding to times T11 to T13) reaches a given time, the control unit 5 may determine that the desired low humidity has been reached between the upper wafer W1 and the lower wafer W2, and may perform a pressing process on the upper wafer W1 using the striker 250. It is preferable that this given time be stored in advance in the memory unit 6.

また、上記の実施形態では、吸引吐出機構270のガス吐出部273から、処理容器190内の雰囲気よりも湿度が低い低湿度ガスを吐出する例について示しているが、処理容器190内の雰囲気よりも湿度が高い高湿度ガスをガス吐出部273から吐出してもよい。 In addition, in the above embodiment, an example is shown in which a low-humidity gas having a lower humidity than the atmosphere inside the processing vessel 190 is discharged from the gas discharge unit 273 of the suction and discharge mechanism 270, but a high-humidity gas having a higher humidity than the atmosphere inside the processing vessel 190 may also be discharged from the gas discharge unit 273.

これにより、接合処理直前の上ウェハW1および下ウェハW2における接合面W1j、W2jの水素結合を多くすることができることから、たとえば、重合ウェハTの歪み(ディストーション)を小さくすることができる。 This increases the hydrogen bonding at the bonding surfaces W1j and W2j of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 immediately before the bonding process, thereby reducing distortion of the overlapping wafer T, for example.

すなわち、実施形態では、吸引吐出機構270のガス吐出部273から、処理容器190内の雰囲気とは湿度が異なるガス(低湿度ガスまたは高湿度ガス)をガス吐出部273から吐出するとよい。 In other words, in this embodiment, it is preferable to discharge a gas (low-humidity gas or high-humidity gas) having a humidity different from that of the atmosphere inside the processing vessel 190 from the gas discharge unit 273 of the suction and discharge mechanism 270.

これにより、接合処理直前の上ウェハW1および下ウェハW2における接合面W1j、W2jの水素結合に関する状態をさまざまに制御することができることから、重合ウェハTの接合品質をさまざまに向上させることができる。 This allows for various control of the hydrogen bonding state of the bonding surfaces W1j and W2j of the upper wafer W1 and lower wafer W2 immediately before the bonding process, thereby improving the bonding quality of the overlapped wafer T in various ways.

<変形例>
つづいて、図12~図14を参照しながら、実施形態の変形例について説明する。図12は、実施形態の変形例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12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。
<Modification>
Next, a modified example of the embodiment will be described with reference to Fig. 12 to Fig. 14. Fig. 12 is a timing chart showing the operation of each part in the bonding process according to the modified example of the embodiment. Note that Fig. 12 shows the timing chart from the point in time when the above-mentioned step S110 (adjusting the horizontal positions of the upper wafer W1 and the lower wafer W2) is completed.

最初に、制御部5は、時間T21から、ガス吸引部272を制御することにより、互いに向かい合う上ウェハW1と下ウェハW2との間の雰囲気を吸引するとともに、ガス吐出部273を動作させて、上ウェハW1と下ウェハW2との間に低湿度ガスを吐出する。 First, from time T21, the control unit 5 controls the gas suction unit 272 to suction the atmosphere between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 facing each other, and operates the gas discharge unit 273 to discharge low-humidity gas between the upper wafer W1 and the lower wafer W2.

すなわち、この変形例では、制御部5が、時間T21から、上ウェハW1と下ウェハW2との間から雰囲気を吸引する処理と、上ウェハW1と下ウェハW2との間に低湿度ガスを吐出する処理とを並行して実施する。 In other words, in this modified example, from time T21, the control unit 5 concurrently performs a process of sucking the atmosphere from between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 and a process of discharging low-humidity gas between the upper wafer W1 and the lower wafer W2.

これにより、制御部5は、間隔が比較的狭い上ウェハW1と下ウェハW2との間の隙間に対して、さらに効率よく低湿度ガスを投入することができる。したがって、変形例によれば、接合処理全体の時間をさらに短くすることができることから、重合ウェハTをさらに効率よく製造することができる。 This allows the control unit 5 to more efficiently inject low-humidity gas into the relatively narrow gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2. Therefore, according to this modified example, the overall bonding process time can be further shortened, allowing the laminated wafer T to be manufactured more efficiently.

また、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る動作と、下チャック231をボンド位置からホーム位置に下降させる動作とを繰り返す。すなわち、制御部5は、時間T21から、上ウェハW1と下ウェハW2との間の間隔を伸縮させる。 Furthermore, from time T21, the control unit 5 repeats the operation of raising the lower chuck 231 from the home position to the bond position and the operation of lowering the lower chuck 231 from the bond position to the home position. In other words, from time T21, the control unit 5 expands or contracts the gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2.

このように、上ウェハW1と下ウェハW2との間の間隔を伸縮させることにより、制御部5は、上ウェハW1と下ウェハW2との間の雰囲気をさらに効率よく低湿度ガスに置換することができる。 In this way, by expanding or contracting the gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2, the control unit 5 can more efficiently replace the atmosphere between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 with low-humidity gas.

次に、制御部5は、上ウェハW1と下ウェハW2との間の湿度が所与の湿度に到達した時間T22で、ガス吸引部272およびガス吐出部273を停止させるとともに、下チャック231をボンド位置に上昇させる。 Next, at time T22 when the humidity between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 reaches a predetermined humidity level, the control unit 5 stops the gas suction unit 272 and the gas discharge unit 273 and raises the lower chuck 231 to the bonding position.

なお、制御部5は、吸引吐出機構270の動作時間が所与の時間に達した場合に、上ウェハW1と下ウェハW2との間が所望の低湿度に達したとみなして、次の処理(ストライカー250による上ウェハW1の押圧処理)を実施してもよい。 In addition, when the operating time of the suction and discharge mechanism 270 reaches a given time, the control unit 5 may determine that the desired low humidity has been reached between the upper wafer W1 and the lower wafer W2, and may perform the next process (pressing the upper wafer W1 with the striker 250).

そして、制御部5は、下チャック231がボンド位置に到達したタイミングで、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。 Then, when the lower chuck 231 reaches the bonding position, the control unit 5 lowers the pressing pin 253 of the striker 250. This causes the striker 250 to press down the center W1c of the upper wafer W1, pressing the center W1c of the upper wafer W1 and the center W2c of the lower wafer W2 together with a given force.

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。以下の処理については実施形態と同様の処理であることから、詳細な説明は省略する。 This initiates bonding between the pressed center W1c of the upper wafer W1 and the center W2c of the lower wafer W2. The following process is the same as in the embodiment, so a detailed description will be omitted.

なお、この変形例では、雰囲気を吸引する処理と、低湿度ガスを吐出する処理とを並行して実施することから、ガス吸引部272の吸引口272aとガス吐出部273の吐出口273dとが互いに離間して配置されるとよい。 In this modified example, since the process of suctioning the atmosphere and the process of discharging the low-humidity gas are performed in parallel, it is preferable that the suction port 272a of the gas suction unit 272 and the discharge port 273d of the gas discharge unit 273 are positioned apart from each other.

これにより、吐出口273dから吐出される低湿度ガスが近接する吸引口272aからすぐに吸引されて、低湿度ガスへの置換が進まなくなる現象を抑制することができる。 This prevents the low-humidity gas discharged from the discharge port 273d from being immediately sucked in through the nearby suction port 272a, preventing the gas from being replaced with low-humidity gas.

たとえば、図13に示すように、平面視において、複数の吸引口272aを周方向にひとかたまりに並べて配置するとともに、複数の吐出口273dを周方向にひとかたまりに並べて配置してもよい。また、図14に示すように、平面視において、吸引口272aと吐出口273dとを周方向に交互に並べて配置してもよい。 For example, as shown in FIG. 13, in a plan view, multiple suction ports 272a may be arranged in a group in the circumferential direction, and multiple discharge ports 273d may be arranged in a group in the circumferential direction. Alternatively, as shown in FIG. 14, in a plan view, the suction ports 272a and discharge ports 273d may be arranged alternately in the circumferential direction.

図13は、実施形態の変形例に係るガス吸引部272およびガス吐出部273の配置の一例を示す上面図であり、図14は、実施形態の変形例に係るガス吸引部272およびガス吐出部273の配置の別の一例を示す上面図である。 Figure 13 is a top view showing an example of the arrangement of the gas suction section 272 and the gas discharge section 273 according to a modified embodiment, and Figure 14 is a top view showing another example of the arrangement of the gas suction section 272 and the gas discharge section 273 according to a modified embodiment.

これらのような配置により、上ウェハW1と下ウェハW2との間の空間全体に低湿度ガスの流れを形成することができることから、制御部5は、上ウェハW1と下ウェハW2との間の雰囲気をさらに効率よく低湿度ガスに置換することができる。 This arrangement allows a flow of low-humidity gas to be formed throughout the entire space between the upper wafer W1 and the lower wafer W2, allowing the control unit 5 to more efficiently replace the atmosphere between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 with low-humidity gas.

なお、変形例において、吸引口272aおよび吐出口273dの配置は、図13の例および図14の例に限られない。 In addition, in the modified example, the arrangement of the suction port 272a and the discharge port 273d is not limited to the examples in Figures 13 and 14.

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、ストライカー250と、処理容器190と、ガス吐出部273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。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。処理容器190は、第1保持部(上チャック230)、第2保持部(下チャック231)およびストライカー250を収容する。ガス吐出部273は、処理容器190内の雰囲気とは湿度が異なるガスを吐出する。制御部5は、各部を制御する。また、制御部5は、第2基板(下ウェハW2)と向かい合った第1基板(上ウェハW1)がストライカー250で押圧される直前に、第1基板(上ウェハW1)と第2基板(下ウェハW2)との間にガス吐出部273からガスを吐出する。これにより、重合ウェハTの接合品質を向上させることができる。 The bonding apparatus 41 according to the embodiment includes a first holding unit (upper chuck 230), a second holding unit (lower chuck 231), a striker 250, a processing vessel 190, a gas discharge unit 273, and a control unit 5. The first holding unit (upper chuck 230) suction-holds the first substrate (upper wafer W1) from above. The second holding unit (lower chuck 231) suction-holds the second substrate (lower wafer W2) from below. The striker 250 presses the center W1c of the first substrate (upper wafer W1) from above to bring it into contact with the second substrate (lower wafer W2). The processing vessel 190 houses the first holding unit (upper chuck 230), the second holding unit (lower chuck 231), and the striker 250. The gas discharge unit 273 discharges a gas with a humidity different from that of the atmosphere inside the processing vessel 190. The control unit 5 controls each component. The control unit 5 also discharges gas from the gas discharge unit 273 between the first substrate (upper wafer W1) and the second substrate (lower wafer W2) just before the first substrate (upper wafer W1) facing the second substrate (lower wafer W2) is pressed by the striker 250. This improves the bonding quality of the overlapped wafer T.

また、実施形態に係る接合装置41において、ガス吐出部273は、処理容器190内の雰囲気よりも湿度が低い低湿度ガスを第1基板(上ウェハW1)と第2基板(下ウェハW2)との間に吐出する。これにより、重合ウェハTに発生するエッジボイドを低減することができる。 In addition, in the bonding apparatus 41 according to this embodiment, the gas discharge unit 273 discharges a low-humidity gas having a lower humidity than the atmosphere inside the processing vessel 190 between the first substrate (upper wafer W1) and the second substrate (lower wafer W2). This reduces edge voids that occur in the overlapping wafer T.

また、実施形態に係る接合装置41において、制御部5は、第2基板(下ウェハW2)と向かい合った第1基板(上ウェハW1)がストライカー250で押圧される直前に、第1基板(上ウェハW1)と第2基板(下ウェハW2)との間の間隔を伸縮させる。これにより、重合ウェハTをさらに効率よく製造することができる。 In addition, in the bonding apparatus 41 according to the embodiment, the control unit 5 expands or contracts the gap between the first substrate (upper wafer W1) and the second substrate (lower wafer W2) immediately before the first substrate (upper wafer W1) facing the second substrate (lower wafer W2) is pressed by the striker 250. This allows the overlapped wafer T to be manufactured more efficiently.

また、実施形態に係る接合装置41は、互いに向かい合う第1基板(上ウェハW1)と第2基板(下ウェハW2)との間の雰囲気の湿度を検出するセンサ部276をさらに備える。また、制御部5は、センサ部276の検出結果に基づいて、第1基板(上ウェハW1)と第2基板(下ウェハW2)との間の間隔を伸縮させる処理を終了する。これにより、上ウェハW1と下ウェハW2との間の湿度が所与の湿度に到達した後に押圧処理を実施することができることから、重合ウェハTの接合品質をさらに向上させることができる。 The bonding apparatus 41 according to the embodiment further includes a sensor unit 276 that detects the humidity of the atmosphere between the opposing first substrate (upper wafer W1) and second substrate (lower wafer W2). The control unit 5 terminates the process of expanding or contracting the gap between the first substrate (upper wafer W1) and the second substrate (lower wafer W2) based on the detection result of the sensor unit 276. This allows the pressing process to be performed after the humidity between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 has reached a predetermined humidity level, further improving the bonding quality of the overlapped wafers T.

また、実施形態に係る接合装置41において、制御部5は、第2保持部(下チャック231)の位置がボンド位置にある場合に、第1基板(上ウェハW1)と第2基板(下ウェハW2)との間にガス吐出部273からガスを吐出する。ボンド位置は、第2基板(下ウェハW2)と向かい合った第1基板(上ウェハW1)がストライカー250で押圧される際の第2保持部(下チャック231)の位置である。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。 In addition, in the bonding apparatus 41 according to the embodiment, the control unit 5 discharges gas from the gas discharge unit 273 between the first substrate (upper wafer W1) and the second substrate (lower wafer W2) when the second holding unit (lower chuck 231) is in the bonding position. The bonding position is the position of the second holding unit (lower chuck 231) when the first substrate (upper wafer W1) facing the second substrate (lower wafer W2) is pressed by the striker 250. This reduces edge voids that occur in the overlapped wafer T.

また、実施形態に係る接合装置41は、互いに向かい合った第1基板(上ウェハW1)と第2基板(下ウェハW2)との間の雰囲気を吸引するガス吸引部272をさらに備える。これにより、重合ウェハTを効率よく製造することができる。 The bonding apparatus 41 according to this embodiment also includes a gas suction unit 272 that suctions the atmosphere between the first substrate (upper wafer W1) and the second substrate (lower wafer W2) facing each other. This allows for efficient production of the overlapped wafer T.

また、実施形態に係る接合装置41において、制御部5は、ガス吸引部272で第1基板(上ウェハW1)と第2基板(下ウェハW2)との間の雰囲気を吸引した後に、ガス吐出部273からガスを吐出する。これにより、重合ウェハTを効率よく製造することができる。 In addition, in the bonding apparatus 41 according to this embodiment, the control unit 5 causes the gas suction unit 272 to suction the atmosphere between the first substrate (upper wafer W1) and the second substrate (lower wafer W2), and then discharges gas from the gas discharge unit 273. This allows the overlapped wafer T to be manufactured efficiently.

また、実施形態に係る接合装置41において、制御部5は、ガス吸引部272で第1基板(上ウェハW1)と第2基板(下ウェハW2)との間の雰囲気を吸引する動作と並行して、ガス吐出部273からガスを吐出する。これにより、重合ウェハTをさらに効率よく製造することができる。 In addition, in the bonding apparatus 41 according to this embodiment, the control unit 5 discharges gas from the gas discharge unit 273 in parallel with the operation of the gas suction unit 272 to suction the atmosphere between the first substrate (upper wafer W1) and the second substrate (lower wafer W2). This allows the overlapped wafer T to be manufactured more efficiently.

また、実施形態に係る接合装置41は、互いに向かい合う第1基板(上ウェハW1)と第2基板(下ウェハW2)との間の雰囲気の湿度を検出するセンサ部276をさらに備える。また、制御部5は、センサ部276の検出結果に基づいて、第2基板(下ウェハW2)と向かい合った第1基板(上ウェハW1)をストライカー250で押圧する。これにより、上ウェハW1と下ウェハW2との間の湿度が所与の湿度に到達した後に押圧処理を実施することができることから、重合ウェハTの接合品質をさらに向上させることができる。 The bonding apparatus 41 according to the embodiment further includes a sensor unit 276 that detects the humidity of the atmosphere between the opposing first substrate (upper wafer W1) and second substrate (lower wafer W2). Based on the detection results of the sensor unit 276, the control unit 5 presses the opposing first substrate (upper wafer W1) against the second substrate (lower wafer W2) using the striker 250. This allows the pressing process to be performed after the humidity between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 reaches a predetermined humidity level, further improving the bonding quality of the overlapped wafers T.

<接合処理の詳細>
つづいて、図15を参照しながら、実施形態に係る接合装置41が実行する接合処理の詳細について説明する。図15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 the joining process>
Next, details of the joining process performed by the joining device 41 according to the embodiment will be described with reference to Fig. 15. Fig. 15 is a flowchart showing the processing procedure of the joining process performed by the joining device 41 according to the embodiment.

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フローチャートを示している。 Note that Figure 15 shows a flowchart from the point at which step S110 (adjusting the horizontal positions of the upper wafer W1 and the lower wafer W2) shown in Figure 9 is completed.

最初に、制御部5は、接合装置41を制御して、下チャック231をホーム位置に移動させる(ステップS201)。次に、制御部5は、接合装置41を制御して、下チャック231をホーム位置からボンド位置に上昇させる動作と、下チャック231をボンド位置からホーム位置に下降させる動作とを繰り返す。すなわち、制御部5は、上ウェハW1と下ウェハW2との間の間隔を伸縮させる(ステップS202)。 First, the control unit 5 controls the bonding device 41 to move the lower chuck 231 to the home position (step S201). Next, the control unit 5 controls the bonding device 41 to repeatedly raise the lower chuck 231 from the home position to the bond position and lower the lower chuck 231 from the bond position to the home position. That is, the control unit 5 expands or contracts the gap between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 (step S202).

また、制御部5は、かかるステップS202の処理と並行して、ガス吸引部272を制御して、互いに向かい合う上ウェハW1と下ウェハW2との間の雰囲気を吸引する(ステップS203)。 In parallel with the processing of step S202, the control unit 5 controls the gas suction unit 272 to suction the atmosphere between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 facing each other (step S203).

次に、制御部5は、ガス吸引部272を制御して、上ウェハW1と下ウェハW2との間の雰囲気の吸引を停止する(ステップS204)。そして、制御部5は、ガス吐出部273を制御して、互いに向かい合う上ウェハW1と下ウェハW2との間にガス(低湿度ガスまたは高湿度ガス)を吐出する(ステップS205)。 Next, the control unit 5 controls the gas suction unit 272 to stop suction of the atmosphere between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 (step S204). Then, the control unit 5 controls the gas discharge unit 273 to discharge gas (low humidity gas or high humidity gas) between the opposing upper wafer W1 and lower wafer W2 (step S205).

次に、制御部5は、上ウェハW1と下ウェハW2との間が所与の湿度に到達したか否かを判定する(ステップS206)。ここで、上ウェハW1と下ウェハW2との間が所与の湿度に到達していない場合(ステップS206,No)、かかるステップS206の処理を繰り返す。 Next, the control unit 5 determines whether the humidity between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 has reached a given level (step S206). If the humidity between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 has not reached a given level (step S206, No), the control unit 5 repeats the process of step S206.

一方で、上ウェハW1と下ウェハW2との間が所与の湿度に到達している場合(ステップS206,Yes)、制御部5は、ガス吐出部273を制御して、上ウェハW1と下ウェハW2との間へのガスの吐出を停止する(ステップS207)。 On the other hand, if the humidity between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 has reached a predetermined level (step S206, Yes), the control unit 5 controls the gas discharge unit 273 to stop discharging gas between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 (step S207).

そして、制御部5は、接合装置41を制御して、下チャック231をボンド位置に移動させる(ステップS208)。最後に、制御部5は、ストライカー250で上ウェハW1の中心部を押圧して(ステップS209)、一連の処理を終了する。 Then, the control unit 5 controls the bonding device 41 to move the lower chuck 231 to the bonding position (step S208). Finally, the control unit 5 presses the center of the upper wafer W1 with the striker 250 (step S209), completing the series of processes.

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、基板対向工程(ステップS110)と、ガス吐出工程(ステップS205)と、押圧工程(ステップS209)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。基板対向工程(ステップS110)は、第1保持部(上チャック230)に保持された第1基板(上ウェハW1)と第2保持部(下チャック231)に保持された第2基板(下ウェハW2)とを互いに向かい合わせる。ガス吐出工程(ステップS205)は、第1保持部(上チャック230)および第2保持部(下チャック231)を収容する処理容器190内の雰囲気とは湿度が異なるガスを、第1基板(上ウェハW1)と第2基板(下ウェハW2)との間に吐出する。押圧工程(ステップS209)は、ガス吐出工程(ステップS205)の直後に、ストライカー250で第1基板(上ウェハW1)の中心部W1cを上方から押圧する。これにより、重合ウェハTの接合品質を向上させることができる。 The bonding method according to the embodiment includes a first holding process (step S105), a second holding process (step S109), a substrate facing process (step S110), a gas discharge process (step S205), and a pressing process (step S209). The first holding process (step S105) uses a first holding unit (upper chuck 230) that suction-holds the first substrate (upper wafer W1) from above. The second holding process (step S109) uses a second holding unit (lower chuck 231) that suction-holds the second substrate (lower wafer W2) from below. In the substrate facing process (step S110), a first substrate (upper wafer W1) held by the first holding unit (upper chuck 230) and a second substrate (lower wafer W2) held by the second holding unit (lower chuck 231) are brought face to face. In the gas discharge process (step S205), a gas with a humidity different from that of the atmosphere in the processing vessel 190 containing the first holding unit (upper chuck 230) and the second holding unit (lower chuck 231) is discharged between the first substrate (upper wafer W1) and the second substrate (lower wafer W2). In the pressing process (step S209), immediately after the gas discharge process (step S205), the striker 250 presses the center portion W1c of the first substrate (upper wafer W1) from above. This improves the bonding quality of the overlapped wafer T.

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。 The above describes an embodiment of the present disclosure, but the present disclosure is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present disclosure.

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、添付の特許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。 The embodiments disclosed herein should be considered in all respects as illustrative and not restrictive. Indeed, the above-described embodiments may be embodied in a variety of forms. Furthermore, 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
190 処理容器
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)
250 ストライカー
270 吸引吐出機構
272 ガス吸引部
273 ガス吐出部
276 センサ部
W1 上ウェハ(第1基板の一例)
W2 下ウェハ(第2基板の一例)
REFERENCE SIGNS LIST 1 Bonding system 5 Control unit 41 Bonding device 190 Processing container 230 Upper chuck (an example of a first holding unit)
231 Lower chuck (an example of a second holding portion)
250 striker 270 suction and discharge mechanism 272 gas suction unit 273 gas discharge unit 276 sensor unit W1 upper wafer (an example of a first substrate)
W2: Lower wafer (an example of a second substrate)

Claims (4)

第1基板を上方から吸着保持する第1保持部と、
第2基板を下方から吸着保持する第2保持部と、
前記第1基板の中心部を上方から押圧して前記第2基板に接触させるストライカーと、
前記第1保持部、前記第2保持部および前記ストライカーを収容する処理容器と、
前記処理容器内の雰囲気とは湿度が異なるガスを、互いに向かい合った前記第1基板と前記第2基板との間に吐出するガス吐出部と、
互いに向かい合った前記第1基板と前記第2基板との間の雰囲気を吸引するガス吸引部と、
を備え、
平面視において、前記ガス吐出部および前記ガス吸引部は、前記第1基板および前記第2基板の中心を基準にして互いに向かい合うように位置し、
前記ガス吐出部および前記ガス吸引部は、それぞれ複数設けられ、
平面視において、複数の前記ガス吐出部は、周方向にひとかたまりに並んで位置し、
平面視において、複数の前記ガス吸引部は、周方向にひとかたまりに並んで位置する
接合装置。
a first holding unit that suction-holds the first substrate from above;
a second holding portion that suction-holds the second substrate from below;
a striker that presses the center of the first substrate from above to bring it into contact with the second substrate;
a processing vessel that accommodates the first holding part, the second holding part, and the striker;
a gas discharge unit that discharges a gas having a humidity different from that of the atmosphere in the processing chamber between the first substrate and the second substrate facing each other;
a gas suction unit that suctions an atmosphere between the first substrate and the second substrate facing each other;
Equipped with
the gas discharge unit and the gas suction unit are positioned to face each other with respect to the centers of the first substrate and the second substrate in a plan view;
a plurality of the gas discharge portions and a plurality of the gas suction portions are provided,
In a plan view, the plurality of gas discharge portions are positioned side by side in a group in the circumferential direction,
In a plan view, the plurality of gas suction portions are arranged in a group in the circumferential direction.
Bonding equipment.
第1基板を上方から吸着保持する第1保持部と、
第2基板を下方から吸着保持する第2保持部と、
前記第1基板の中心部を上方から押圧して前記第2基板に接触させるストライカーと、
前記第1保持部、前記第2保持部および前記ストライカーを収容する処理容器と、
前記処理容器内の雰囲気とは湿度が異なるガスを、互いに向かい合った前記第1基板と前記第2基板との間に吐出するガス吐出部と、
互いに向かい合った前記第1基板と前記第2基板との間の雰囲気を吸引するガス吸引部と、
を備え、
平面視において、前記ガス吐出部および前記ガス吸引部は、前記第1基板および前記第2基板の中心を基準にして互いに向かい合うように位置し、
前記ガス吸引部の吸引口は、斜め下方向を向いている
合装置。
a first holding unit that suction-holds the first substrate from above;
a second holding portion that suction-holds the second substrate from below;
a striker that presses the center of the first substrate from above to bring it into contact with the second substrate;
a processing vessel that accommodates the first holding part, the second holding part, and the striker;
a gas discharge unit that discharges a gas having a humidity different from that of the atmosphere in the processing chamber between the first substrate and the second substrate facing each other;
a gas suction unit that suctions an atmosphere between the first substrate and the second substrate facing each other;
Equipped with
the gas discharge unit and the gas suction unit are positioned to face each other with respect to the centers of the first substrate and the second substrate in a plan view;
The suction port of the gas suction unit faces diagonally downward.
Bonding equipment.
前記ガス吐出部の吐出口は、斜め下方向を向いている
請求項1または2に記載の接合装置。
The bonding device according to claim 1 or 2, wherein the gas discharge portion has a discharge port facing obliquely downward.
前記ガス吐出部は、前記処理容器内の雰囲気よりも湿度が低い低湿度ガスを前記第1基板と前記第2基板との間に吐出する
請求項1~のいずれか一つに記載の接合装置。
4. The bonding apparatus according to claim 1, wherein the gas discharge unit discharges a low-humidity gas having a humidity lower than that of an atmosphere in the processing chamber between the first substrate and the second substrate.
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