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JP2016152297A - Wafer bonding device and wafer bonding method - Google Patents

Wafer bonding device and wafer bonding method Download PDF

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JP2016152297A
JP2016152297A JP2015028521A JP2015028521A JP2016152297A JP 2016152297 A JP2016152297 A JP 2016152297A JP 2015028521 A JP2015028521 A JP 2015028521A JP 2015028521 A JP2015028521 A JP 2015028521A JP 2016152297 A JP2016152297 A JP 2016152297A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique related to a wafer bonding device and a wafer bonding method, which allows for efficient bonding of wafers, while maintaining the bonding surface of the wafers in good state.SOLUTION: A wafer bonding device for bonding wafers in vacuum or in a replacement gas atmosphere includes a transport section for transporting a wafer between a load lock chamber and a wafer storage container, a load lock chamber capable of accommodating an upper wafer, a lower wafer and a bonded wafer one by one, a bonding chamber connected with the load lock chamber via a gate valve, and a transfer section for transferring the wafer between the load lock chamber and bonding chamber. A wafer bonding method using the wafer bonding device is also provided.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ウエハ接合装置及びウエハ接合方法に関する。   The present invention relates to a wafer bonding apparatus and a wafer bonding method.

従来、種々の方式によりウエハ同士の接合がなされている。その一例として、図6に示すような構成の装置を用いる方式がある。この方式では、大気環境用のロボットアーム61がウエハのセット毎に接合チャンバー62内に挿入される。
ウエハの接合を行う接合チャンバーの内部は、ウエハの接合時にウエハの接合面にゴミが混入しないように、清浄な状態に管理されることが好ましいが、このような従来の方式では、接合チャンバー内にウエハを設置するたびに接合チャンバー内を真空状態/大気解放状態としなければならず、接合チャンバー内を高真空とすることが非常に困難であった。
Conventionally, wafers are bonded to each other by various methods. As an example, there is a method using an apparatus having a configuration as shown in FIG. In this system, a robot arm 61 for atmospheric environment is inserted into the bonding chamber 62 for each set of wafers.
The inside of the bonding chamber for bonding the wafer is preferably managed in a clean state so that dust is not mixed into the bonding surface of the wafer when the wafer is bonded. Each time a wafer is placed on the wafer, the inside of the bonding chamber must be in a vacuum state / atmospheric release state, and it has been very difficult to create a high vacuum in the bonding chamber.

また、図7に例示するような、接合するウエハの接合面をプラズマ処理する方式では、プラズマチャンバー71から接合チャンバー72へ搬送する際に、大気環境用のロボットアーム73でウエハを搬送するため、表面処理をした後のウエハの接合面に、大気中の搬送などで接合面にゴミが乗ってしまうという問題がある。また、このような工程をウエハをセットする毎に行うため、非常に時間を要するという問題があった。   Further, in the method of plasma processing the bonding surface of the wafer to be bonded as illustrated in FIG. 7, when the wafer is transferred from the plasma chamber 71 to the bonding chamber 72 by the robot arm 73 for the atmospheric environment, There is a problem in that dust adheres to the bonded surface of the wafer after the surface treatment due to transportation in the air or the like. Further, since such a process is performed every time a wafer is set, there is a problem that it takes a very long time.

図8のように、接合チャンバー81、ロボットアームなどの搬送部82及びロードロックチャンバー83を、真空状態に保つ容器内で稼働させるという方式もある。しかし、この方式では、駆動部を多く備えるロボットアームなどの搬送部82を高真空に保つことが困難であり、搬送部の構成も非常に限定的である。
また、ロードロックチャンバー83内には、例えば1サイクル分で25枚といった、多くのウエハを一度にセットする必要があるため、大型のロードロックチャンバーが必要となる。このような大型のロードロックチャンバーでは、その内部を真空・大気解放状態とするのに要する時間が長く、ロードロックチャンバー内のウエハを交換するための操作が必要となり、スループットが低下するという問題があった。
As shown in FIG. 8, there is also a method in which the joining chamber 81, the transfer unit 82 such as a robot arm, and the load lock chamber 83 are operated in a container kept in a vacuum state. However, with this method, it is difficult to keep the transfer unit 82 such as a robot arm having many drive units at a high vacuum, and the configuration of the transfer unit is also very limited.
In addition, since a large number of wafers, such as 25 wafers in one cycle, need to be set at one time in the load lock chamber 83, a large load lock chamber is required. In such a large load lock chamber, it takes a long time to bring the inside of the chamber into a vacuum / atmosphere release state, and an operation for exchanging the wafer in the load lock chamber is required, resulting in a decrease in throughput. there were.

上記のように、従来のウエハ接合技術においては、ウエハの接合面へのゴミの付着を防ぐことが難しく、装置の構成によっては、接合チャンバー内を高真空に保つことが難しいという問題があった。また、これらの問題を解消しようと試みる方式であっても、作業のスループットが悪く非常に時間を要したり、装置が非常に高価なものとなるなどの問題があった。   As described above, the conventional wafer bonding technique has a problem that it is difficult to prevent dust from adhering to the bonding surface of the wafer, and depending on the configuration of the apparatus, it is difficult to maintain a high vacuum in the bonding chamber. . In addition, even a method that attempts to solve these problems has problems such as poor work throughput and very long time, and an extremely expensive apparatus.

本発明は、接合前のウエハの接合面を良好な状態に保つことができ、かつウエハの接合を効率的に行うことが可能なウエハ接合装置及びウエハ接合方法に関する技術を提供する。   The present invention provides a technique relating to a wafer bonding apparatus and a wafer bonding method that can maintain a bonded surface of a wafer before bonding in a good state and can perform wafer bonding efficiently.

本発明によれば、真空中又は置換ガス雰囲気中でウエハの接合を行うためのウエハ接合装置であって、ロードロックチャンバーとウエハ格納容器との間でウエハを搬送する搬送部と、上ウエハ、下ウエハ、接合済ウエハを1枚ずつ収容することが可能であるロードロックチャンバーと、ゲート弁を介してロードロックチャンバーに接続された接合チャンバーと、ロードロックチャンバーと接合チャンバーとの間でウエハを移送するトランスファー部と、を含むウエハ接合装置が提供される。   According to the present invention, there is provided a wafer bonding apparatus for bonding wafers in a vacuum or in a replacement gas atmosphere, a transfer unit for transferring a wafer between a load lock chamber and a wafer storage container, an upper wafer, A load lock chamber capable of storing a lower wafer and a bonded wafer one by one, a bonding chamber connected to the load lock chamber via a gate valve, and a wafer between the load lock chamber and the bonding chamber There is provided a wafer bonding apparatus including a transfer unit for transferring.

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合装置において、ロードロックチャンバー内において、上段より、下ウエハ、上ウエハ、接合済ウエハの順に収容する。   According to an aspect of the present invention, in the above wafer bonding apparatus, the lower wafer, the upper wafer, and the bonded wafer are accommodated in this order from the upper stage in the load lock chamber.

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合装置において、トランスファー部により、接合チャンバーからロードロックチャンバーへ接合済ウエハを移送し、次いで、ロードロックチャンバーから接合チャンバーへ、上ウエハ、下ウエハの順にウエハを移送する。   According to one aspect of the present invention, in the above wafer bonding apparatus, the bonded wafer is transferred from the bonding chamber to the load lock chamber by the transfer unit, and then the upper wafer and the lower wafer are transferred from the load lock chamber to the bonding chamber. The wafers are transferred in order.

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合装置において、搬送部がウエハを保持するための2段式アームを備える。   According to one aspect of the present invention, in the above-described wafer bonding apparatus, the transfer unit includes a two-stage arm for holding the wafer.

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合装置において、ロードロックチャンバー内の接合済ウエハの下段に、さらにステージクリーニング用ウエハを収容する。   According to one aspect of the present invention, in the wafer bonding apparatus, a stage cleaning wafer is further accommodated in the lower stage of the bonded wafer in the load lock chamber.

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合装置において、2つのロードロックチャンバー及び2つの接合チャンバーを含む。   According to one aspect of the present invention, the wafer bonding apparatus includes two load lock chambers and two bonding chambers.

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合装置において、接合チャンバーに表面活性化処理機能を有する。   According to one embodiment of the present invention, in the above wafer bonding apparatus, the bonding chamber has a surface activation processing function.

本発明によれば、ロードロックチャンバーとウエハ格納容器との間でウエハを搬送する搬送部と、上ウエハ、下ウエハ、接合済ウエハを1枚ずつ収容することが可能であるロードロックチャンバーと、ゲート弁を介してロードロックチャンバーに接続された接合チャンバーと、ロードロックチャンバーと接合チャンバーとの間でウエハを移送するトランスファー部とを含む接合装置を用いたウエハの接合方法であって、
搬送部により、ロードロックチャンバーへ上ウエハ及び下ウエハを搬入する工程(A)と、
ロードロックチャンバー内を真空状態にする工程(B)と、
ゲート弁を開けることにより、ロードロックチャンバーの内部と接合チャンバーの内部とを空間的に接続する工程(C)と、
トランスファー部により、接合チャンバーからロードロックチャンバーへ接合済ウエハを移送する工程(D)と、
トランスファー部により、ロードロックチャンバーから接合チャンバーへ上ウエハ及び下ウエハを移送する工程(E)と、
ゲート弁を閉じることにより、ロードロックチャンバーの内部と接合チャンバーの内部とを空間的に分断する工程(F)と、
ロードロックチャンバー内を大気解放する工程(G)と、
搬送部により、ロードロックチャンバーから接合済ウエハを搬出する工程(H)と、
接合チャンバーにおいて上ウエハと下ウエハとを接合して接合済ウエハとする工程(I)と、
を含むウエハ接合方法が提供される。
According to the present invention, a transfer unit for transferring a wafer between a load lock chamber and a wafer storage container, a load lock chamber capable of storing an upper wafer, a lower wafer, and a bonded wafer one by one, A wafer bonding method using a bonding apparatus including a bonding chamber connected to a load lock chamber via a gate valve, and a transfer unit that transfers the wafer between the load lock chamber and the bonding chamber,
A step (A) of carrying the upper wafer and the lower wafer into the load lock chamber by the transfer unit;
A step (B) of evacuating the load lock chamber;
(C) a step of spatially connecting the inside of the load lock chamber and the inside of the bonding chamber by opening the gate valve;
A step (D) of transferring the bonded wafer from the bonding chamber to the load lock chamber by the transfer unit;
A step (E) of transferring the upper wafer and the lower wafer from the load lock chamber to the bonding chamber by the transfer unit;
A step (F) of spatially dividing the interior of the load lock chamber and the interior of the bonding chamber by closing the gate valve;
A step (G) of releasing the inside of the load lock chamber to the atmosphere;
A step (H) of unloading the bonded wafer from the load lock chamber by the transfer unit;
A step (I) of bonding an upper wafer and a lower wafer to form a bonded wafer in a bonding chamber;
A wafer bonding method is provided.

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合方法において、ロードロックチャンバー内において、上段より、下ウエハ、上ウエハ、接合済ウエハの順に収容する。   According to one aspect of the present invention, in the above wafer bonding method, the lower wafer, the upper wafer, and the bonded wafer are accommodated in this order from the upper stage in the load lock chamber.

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合方法において、ロードロックチャンバーへウエハを搬送する工程において、下ウエハ、上ウエハの順に搬送する。   According to one aspect of the present invention, in the above-described wafer bonding method, the lower wafer and the upper wafer are transferred in this order in the step of transferring the wafer to the load lock chamber.

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合方法において、2つのロードロックチャンバー及び2つの接合チャンバーを含み、搬送部により、一方のロードロックチャンバーへ上ウエハ及び下ウエハを搬入する工程に次いで、他方のロードロックチャンバーへ上ウエハ及び下ウエハを搬入する工程を経る。   According to one aspect of the present invention, in the above-described wafer bonding method, following the step of loading the upper wafer and the lower wafer into one of the load lock chambers by the transfer unit, including two load lock chambers and two bonding chambers. Then, a process of carrying the upper wafer and the lower wafer into the other load lock chamber is performed.

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合方法において、接合チャンバーにおいて、ウエハを接合する前に、各ウエハの接合面を活性化処理する表面活性化処理工程をさらに含む。   According to one aspect of the present invention, the above-described wafer bonding method further includes a surface activation processing step of activating the bonding surface of each wafer before bonding the wafer in the bonding chamber.

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合方法において、前記工程を順次行うことを1サイクルとして、該サイクルを繰り返す。   According to one aspect of the present invention, in the above wafer bonding method, the steps are sequentially performed as one cycle, and the cycle is repeated.

本発明に係るウエハ接合装置及びウエハ接合方法により、接合前のウエハの接合面を良好な状態に保つことができ、かつウエハの接合を効率的に行うことが可能となる。   With the wafer bonding apparatus and the wafer bonding method according to the present invention, the bonding surface of the wafer before bonding can be maintained in a good state, and the wafer can be bonded efficiently.

本発明の実施形態に係るウエハ接合装置の構成を説明するための概略的な図である。It is a schematic diagram for explaining a configuration of a wafer bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係るウエハ接合方法を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the wafer bonding method which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るウエハ接合方法を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the wafer bonding method which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係るウエハ接合装置の構成を説明するための概略的な図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the wafer bonding apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係るウエハ接合装置の構成を説明するための概略的な図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structure of the wafer bonding apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. 従来のウエハの接合方式を説明するための概略的な図である。It is a schematic diagram for explaining a conventional wafer bonding method. 従来のウエハの接合方式を説明するための概略的な図である。It is a schematic diagram for explaining a conventional wafer bonding method. 従来のウエハの接合方式を説明するための概略的な図である。It is a schematic diagram for explaining a conventional wafer bonding method. 従来のウエハの接合方式を説明するための概略的な図である。It is a schematic diagram for explaining a conventional wafer bonding method.

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。しかしながら、本発明がこれらの実施形態に限定されないことは自明である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. However, it is obvious that the present invention is not limited to these embodiments.

下記実施形態において、「ウエハ(以下、基板とも称する)」とは、板状の半導体を含むが、これに限定されず、半導体以外にも、ガラス、セラミックス、金属、プラスチック等の材料、またはこれらの複合材料により形成されていてもよく、円形、長方形等の種々の形状に形成される。   In the following embodiments, the “wafer (hereinafter also referred to as a substrate)” includes a plate-like semiconductor, but is not limited to this, and other than a semiconductor, a material such as glass, ceramics, metal, plastic, or the like. The composite material may be formed into various shapes such as a circle and a rectangle.

<実施形態1>
実施形態1として、本発明に係るウエハ接合方法について説明する。
本実施形態に係る接合方法は、ロードロックチャンバーとウエハ格納容器との間でウエハを搬送する搬送部と、上ウエハ、下ウエハ、接合済ウエハを1枚ずつ収容することが可能であるロードロックチャンバーと、ゲート弁を介してロードロックチャンバーに接続された接合チャンバーと、ロードロックチャンバーと接合チャンバーとの間でウエハを移送するトランスファー部とを含む接合装置を用いたウエハの接合方法であって、
搬送部により、ロードロックチャンバーへ上ウエハ及び下ウエハを搬入する工程(A)と、
ロードロックチャンバー内を真空状態にする工程(B)と、
ゲート弁を開けることにより、ロードロックチャンバーの内部と接合チャンバーの内部とを空間的に接続する工程(C)と、
トランスファー部により、接合チャンバーからロードロックチャンバーへ接合済ウエハを移送する工程(D)と、
トランスファー部により、ロードロックチャンバーから接合チャンバーへ上ウエハ及び下ウエハを移送する工程(E)と、
ゲート弁を閉じることにより、ロードロックチャンバーの内部と接合チャンバーの内部とを空間的に分断する工程(F)と、
ロードロックチャンバー内を大気解放する工程(G)と、
搬送部により、ロードロックチャンバーから接合済ウエハを搬出する工程(H)と、
接合チャンバーにおいて上ウエハと下ウエハとを接合して接合済ウエハとする工程(I)と、
を含むウエハ接合方法である。
<Embodiment 1>
As a first embodiment, a wafer bonding method according to the present invention will be described.
The bonding method according to the present embodiment includes a transfer unit that transfers a wafer between a load lock chamber and a wafer storage container, and a load lock that can store an upper wafer, a lower wafer, and a bonded wafer one by one. A wafer bonding method using a bonding apparatus including a chamber, a bonding chamber connected to the load lock chamber via a gate valve, and a transfer unit that transfers the wafer between the load lock chamber and the bonding chamber. ,
A step (A) of carrying the upper wafer and the lower wafer into the load lock chamber by the transfer unit;
A step (B) of evacuating the load lock chamber;
(C) a step of spatially connecting the inside of the load lock chamber and the inside of the bonding chamber by opening the gate valve;
A step (D) of transferring the bonded wafer from the bonding chamber to the load lock chamber by the transfer unit;
A step (E) of transferring the upper wafer and the lower wafer from the load lock chamber to the bonding chamber by the transfer unit;
A step (F) of spatially dividing the interior of the load lock chamber and the interior of the bonding chamber by closing the gate valve;
A step (G) of releasing the inside of the load lock chamber to the atmosphere;
A step (H) of unloading the bonded wafer from the load lock chamber by the transfer unit;
A step (I) of bonding an upper wafer and a lower wafer to form a bonded wafer in a bonding chamber;
A wafer bonding method including:

本実施形態に係るウエハ接合方法によれば、接合前のウエハの接合面を良好な状態に保つことができ、かつウエハの接合を効率的に行うことが可能となる。   According to the wafer bonding method according to the present embodiment, the bonded surface of the wafer before bonding can be maintained in a good state, and the wafer can be bonded efficiently.

本実施形態のウエハ接合方法で用いられるウエハ接合装置は、図1に示すように、ロードロックチャンバー1とウエハ格納容器2との間でウエハを搬送する搬送部3と、上ウエハ7、下ウエハ8、接合済ウエハ9を1枚ずつ収容することが可能であるロードロックチャンバー1と、ゲート弁4を介してロードロックチャンバー1に接続された接合チャンバー5と、ロードロックチャンバー1と接合チャンバー5との間でウエハを移送するトランスファー部6とを含む。   As shown in FIG. 1, the wafer bonding apparatus used in the wafer bonding method of this embodiment includes a transfer unit 3 for transferring a wafer between a load lock chamber 1 and a wafer storage container 2, an upper wafer 7, and a lower wafer. 8. Load lock chamber 1 capable of accommodating bonded wafers 9 one by one, bonding chamber 5 connected to load lock chamber 1 through gate valve 4, load lock chamber 1 and bonding chamber 5 And a transfer unit 6 for transferring a wafer between the first and second wafers.

ロードロックチャンバー1は、ウエハwを保持するためのカセット部10を備え、搬送部3によりウエハを搬入・搬送するためのゲート弁11が設けられている。搬送部3は、例えばダブルアーム式のウエハ搬送用ロボットであり、大気環境で稼働する。搬送部3の周囲には、ウエハ格納容器2が設置される。ウエハ格納容器2は、例えば、格納するウエハの種類毎に、上ウエハ格納容器2a、下ウエハ格納容器2b、接合済ウエハ格納容器2cと分類してもよい。送部3の周囲には、アライナー12、クリーニング用ウエハ格納容器13等を設置してもよい。   The load lock chamber 1 includes a cassette unit 10 for holding a wafer w, and a gate valve 11 for carrying in and carrying the wafer by the carrying unit 3 is provided. The transfer unit 3 is, for example, a double arm type wafer transfer robot, and operates in an atmospheric environment. A wafer storage container 2 is installed around the transfer unit 3. For example, the wafer storage container 2 may be classified into an upper wafer storage container 2a, a lower wafer storage container 2b, and a bonded wafer storage container 2c for each type of wafer to be stored. An aligner 12, a cleaning wafer storage container 13, and the like may be installed around the sending unit 3.

接合チャンバー5の内部は、真空雰囲気、あるいは不活性ガスなどの置換ガス雰囲気とすることができる。接合チャンバー5は、その内部にボンディング装置14、ウエハステージ15等を備える。
トランスファー部6は、ロードロックチャンバー1と接合チャンバー5との間で移動することができ、ウエハを把持・移送するためのトランスファーアーム16を備える。
The inside of the bonding chamber 5 can be a vacuum atmosphere or a replacement gas atmosphere such as an inert gas. The bonding chamber 5 includes a bonding apparatus 14, a wafer stage 15, and the like inside.
The transfer unit 6 can move between the load lock chamber 1 and the bonding chamber 5 and includes a transfer arm 16 for gripping and transferring the wafer.

次に、本実施形態に係るウエハ接合方法の各工程について、図2のタイムチャートを用いて説明する。図2は、本実施形態に係るウエハ接合方法の各工程の推移を示す例示的なものである。図2中の数値は、それぞれの操作に要する時間(秒)を示しているが、これらは装置の構成や接合処理に係る時間等により適宜変更される。   Next, each step of the wafer bonding method according to the present embodiment will be described with reference to the time chart of FIG. FIG. 2 is an exemplary diagram showing the transition of each process of the wafer bonding method according to the present embodiment. The numerical values in FIG. 2 indicate the time (seconds) required for each operation, but these are appropriately changed depending on the configuration of the apparatus, the time required for the bonding process, and the like.

[工程(A)]
本実施形態に係るウエハ接合方法は、搬送部3により、ロードロックチャンバー1へ上ウエハ7及び下ウエハ8を搬入する工程を含む。
この工程では、搬送部3が備えるロボットアームにより、格納容器2(上ウエハ格納容器2a、下ウエハ格納容器2b)からウエハ(上ウエハ7、下ウエハ8)を取出し、ロードロックチャンバー1まで搬送する。
[Step (A)]
The wafer bonding method according to the present embodiment includes a step of carrying the upper wafer 7 and the lower wafer 8 into the load lock chamber 1 by the transfer unit 3.
In this step, the wafers (upper wafer 7 and lower wafer 8) are taken out from the storage container 2 (upper wafer storage container 2a, lower wafer storage container 2b) and transferred to the load lock chamber 1 by the robot arm provided in the transfer unit 3. .

ウエハをロードロックチャンバー1へ搬入する前に、格納容器2から搬出したウエハを、図1に示すようなアライナー12にセットして、ウエハの位置調整を行ってもよい。図2の例では、位置調整を行っている。   Before the wafer is carried into the load lock chamber 1, the wafer carried out from the storage container 2 may be set on an aligner 12 as shown in FIG. 1 to adjust the position of the wafer. In the example of FIG. 2, position adjustment is performed.

ロードロックチャンバー1は、複数のウエハを収容することができる。本実施形態の例では、例えば図4に示すように、上ウエハ7、下ウエハ8、接合済ウエハ9、あるいは、クリーニング用ウエハ17の計4枚のウエハを収容することができる。
本実施形態に係るウエハ接合方法では、ロードロックチャンバー1内に1サイクル分のウエハを収容できるため、効率的である。
The load lock chamber 1 can accommodate a plurality of wafers. In the example of the present embodiment, for example, as shown in FIG. 4, a total of four wafers of an upper wafer 7, a lower wafer 8, a bonded wafer 9, or a cleaning wafer 17 can be accommodated.
The wafer bonding method according to this embodiment is efficient because a wafer for one cycle can be accommodated in the load lock chamber 1.

本実施形態に係るウエハ接合方法では、ロードロックチャンバー1内において、上段より、下ウエハ8、上ウエハ7、接合済ウエハ9の順に収容することが好ましい。
下ウエハ8、すなわち接合時に下側に位置するウエハは、その上面に接合面を有する。ロードロックチャンバー1内において、最上段に下ウエハ8を収容することで、上面の接合面にゴミが付着することを防ぐことができる。上ウエハ7、すなわち接合時に上側に位置するウエハは、その下面に接合面を有する。ロードロックチャンバー1内において、下ウエハ8の下段に上ウエハ7を収容することで、ウエハの搬送中などに、下ウエハ8の接合面にゴミが落下することを防ぐことができる。
In the wafer bonding method according to the present embodiment, it is preferable that the lower wafer 8, the upper wafer 7, and the bonded wafer 9 are accommodated in this order from the upper stage in the load lock chamber 1.
The lower wafer 8, that is, the wafer located on the lower side during bonding has a bonding surface on the upper surface thereof. By accommodating the lower wafer 8 in the uppermost stage in the load lock chamber 1, it is possible to prevent dust from adhering to the upper joint surface. The upper wafer 7, that is, the wafer located on the upper side during bonding has a bonding surface on the lower surface thereof. By accommodating the upper wafer 7 in the lower stage of the lower wafer 8 in the load lock chamber 1, it is possible to prevent dust from falling on the bonding surface of the lower wafer 8 during the transfer of the wafer.

また、接合済ウエハ9を上ウエハ7の下段に位置することで、未接合ウエハ(上ウエハ7、下ウエハ8)にゴミが落下することを防ぐことができる。   Further, by positioning the bonded wafer 9 in the lower stage of the upper wafer 7, it is possible to prevent dust from falling on unbonded wafers (upper wafer 7 and lower wafer 8).

本実施形態に係るウエハ接合方法では、ロードロックチャンバー1へウエハを搬送する工程において、下ウエハ8、上ウエハ7の順に搬送することが好ましい。
ロードロックチャンバー1の上段より、下ウエハ8、上ウエハ7の順で搬入することにより、上段の下ウエハ8からのゴミの落下による上ウエハ7の汚染を防ぐことができる。
In the wafer bonding method according to the present embodiment, it is preferable to transfer the lower wafer 8 and the upper wafer 7 in this order in the step of transferring the wafer to the load lock chamber 1.
By loading the lower wafer 8 and the upper wafer 7 in this order from the upper stage of the load lock chamber 1, contamination of the upper wafer 7 due to the fall of dust from the upper lower wafer 8 can be prevented.

[工程(B)]
接合済ウエハ9(前のサイクル分の接合済ウエハ9)の搬出と上ウエハ7及び下ウエハ8の搬入、あるいは、上ウエハ7及び下ウエハ8の搬入に次いで、ロードロックチャンバー1内を真空状態にする工程を含む。
ウエハの搬入・搬出後に、ゲート弁11を閉める。ロードロックチャンバー1は、最大でも、上ウエハ7、下ウエハ8、接合済ウエハ9、あるいは、クリーニング用ウエハ17の計4枚のウエハを収容するため、ロードロックチャンバー1内を真空状態にするための時間が短いという利点がある。
[Step (B)]
Following the unloading of the bonded wafer 9 (bonded wafer 9 for the previous cycle) and the loading of the upper wafer 7 and the lower wafer 8, or the loading of the upper wafer 7 and the lower wafer 8, the inside of the load lock chamber 1 is in a vacuum state. The process of making.
After loading / unloading the wafer, the gate valve 11 is closed. The load lock chamber 1 accommodates a total of four wafers, that is, the upper wafer 7, the lower wafer 8, the bonded wafer 9, or the cleaning wafer 17, so that the load lock chamber 1 is in a vacuum state. There is an advantage that the time is short.

[工程(C)]
ロードロックチャンバー1内が真空状態になった後、ロードロックチャンバー1と接合チャンバー5とを接続するゲート弁4を開けることにより、ロードロックチャンバー1の内部と接合チャンバー5の内部とを空間的に接続する工程を含む。
このとき、ロードロックチャンバー1内はすでに真空状態に保たれているため、接合チャンバー5の内部を真空状態にするための時間を短くすることができる。また、真空状態のロードロックチャンバー1に接続するため、接合チャンバー5内を高真空状態に保つことができる。
[Step (C)]
After the inside of the load lock chamber 1 is in a vacuum state, the gate valve 4 that connects the load lock chamber 1 and the bonding chamber 5 is opened, so that the inside of the load lock chamber 1 and the inside of the bonding chamber 5 are spatially separated. Connecting.
At this time, since the inside of the load lock chamber 1 is already kept in a vacuum state, the time for making the inside of the bonding chamber 5 in a vacuum state can be shortened. Moreover, since the connection is made to the load lock chamber 1 in a vacuum state, the inside of the bonding chamber 5 can be kept in a high vacuum state.

[工程(D)]
次いで、トランスファー部6により、接合チャンバー5からロードロックチャンバー1へ接合済ウエハ9を移送する工程を含む。
このとき、接合済ウエハ9は、ロードロックチャンバー1内において、未接合ウエハの下方に収容されるため、この工程の間に、未接合ウエハの接合面にゴミが付着するといったことを防ぐことができる。
[Step (D)]
Next, the transfer unit 6 includes a step of transferring the bonded wafer 9 from the bonding chamber 5 to the load lock chamber 1.
At this time, since the bonded wafer 9 is accommodated below the unbonded wafer in the load lock chamber 1, it is possible to prevent dust from adhering to the bonded surface of the unbonded wafer during this process. it can.

次いで、次のサイクルがある場合、工程(E)へ移行する。   Next, when there is a next cycle, the process proceeds to step (E).

[工程(E)]
次いで、トランスファー部6により、ロードロックチャンバー1から接合チャンバー5へ上ウエハ7及び下ウエハ8を移送する工程を含む。
ウエハの移送は、上ウエハ7、下ウエハ8の順で行うことが好ましい。このような順序でウエハの移送を行うことにより、下ウエハ8の接合面の上方でウエハが移送されることがなく、上向きの下ウエハ8の接合面上にゴミが落下することを防ぐことができる。
[Step (E)]
Next, the transfer unit 6 includes a step of transferring the upper wafer 7 and the lower wafer 8 from the load lock chamber 1 to the bonding chamber 5.
The wafer is preferably transferred in the order of the upper wafer 7 and the lower wafer 8. By transferring the wafers in this order, the wafer is not transferred above the bonding surface of the lower wafer 8 and it is possible to prevent dust from falling on the bonding surface of the upward lower wafer 8. it can.

トランスファー部6は、ウエハを把持して接合チャンバー5のボンディング装置14の位置まで移送する。ウエハステージ15では、移送されてきたウエハを静電チャックで吸着して保持する。   The transfer unit 6 holds the wafer and transfers it to the position of the bonding apparatus 14 in the bonding chamber 5. In the wafer stage 15, the transferred wafer is attracted and held by an electrostatic chuck.

上ウエハ7及び下ウエハ8の移送の前に、前のサイクルの接合済ウエハ9が接合チャンバー5内にあるときには、接合済ウエハ9をロードロックチャンバー1へ移送した後に、上ウエハ7及び下ウエハ8を移送する。   If the bonded wafer 9 of the previous cycle is in the bonding chamber 5 before the transfer of the upper wafer 7 and the lower wafer 8, the bonded wafer 9 is transferred to the load lock chamber 1, and then the upper wafer 7 and the lower wafer are transferred. 8 is transferred.

[工程(F)]
次いで、ゲート弁4を閉じることにより、ロードロックチャンバー1の内部と接合チャンバー5の内部とを空間的に分断する工程を含む。
この工程により、ロードロックチャンバー1の内部と接合チャンバー5の内部とは、空間的に分断され、と接合チャンバー5の内部は次のサイクルの接合のために真空引きを行い、ロードロックチャンバー1の内部は大気解放することができる。本実施形態のウエハ接合方法では、ゲート弁の開閉を1サイクルごとに行うため、効率的である。
[Step (F)]
Next, a step of spatially dividing the inside of the load lock chamber 1 and the inside of the bonding chamber 5 by closing the gate valve 4 is included.
By this step, the inside of the load lock chamber 1 and the inside of the bonding chamber 5 are spatially divided, and the inside of the bonding chamber 5 is evacuated for bonding in the next cycle. The interior can be released to the atmosphere. The wafer bonding method of this embodiment is efficient because the gate valve is opened and closed every cycle.

[工程(G)]
次いで、ロードロックチャンバー1内を大気解放する工程を含む。
[Step (G)]
Next, a step of releasing the inside of the load lock chamber 1 to the atmosphere is included.

[工程(H)]
次いで、搬送部3により、ロードロックチャンバー1から接合済ウエハ9を搬出する工程を含む。
接合済ウエハ9は、ロードロックチャンバー1から接合済ウエハ格納容器2cへ搬送される。
[Step (H)]
Next, the transfer unit 3 includes a step of unloading the bonded wafer 9 from the load lock chamber 1.
The bonded wafer 9 is transferred from the load lock chamber 1 to the bonded wafer storage container 2c.

[工程(I)]
上ウエハ7及び下ウエハ8が接合チャンバー5内にセットされた後、接合チャンバー5において上ウエハ7と下ウエハ8とを接合して接合済ウエハ9とする工程を含む。
工程(I)は、工程(F)の後から次のサイクルの工程(C)までの間、すなわちゲート弁4が閉じられてから開けられるまでの間に行われればよい。
[Step (I)]
After the upper wafer 7 and the lower wafer 8 are set in the bonding chamber 5, the process includes a step of bonding the upper wafer 7 and the lower wafer 8 in the bonding chamber 5 to obtain a bonded wafer 9.
Step (I) may be performed after step (F) until step (C) of the next cycle, i.e., after the gate valve 4 is closed and opened.

この工程の前に、接合チャンバー5内を高真空にする工程をさらに含んでもよい。この工程の前に、接合されるウエハの接合面を活性化処理する工程をさらに含んでもよい。この工程の前に、接合されるウエハ同士の位置を調整する工程をさらに含んでもよい。   Before this process, you may further include the process of making the inside of the joining chamber 5 into a high vacuum. Prior to this step, a step of activating the bonding surface of the wafer to be bonded may be further included. Before this process, you may further include the process of adjusting the position of the wafers joined.

上記のウエハ接合方法においては、接合チャンバー5において、ウエハを接合する前に、各ウエハの接合面を活性化処理する表面活性化処理工程をさらに含むことが好ましい。
接合チャンバー5内でウエハの接合面を活性化処理することに次いで、同一のチャンバー内で接合を行うことにより、表面処理が行われた後のウエハを大気中に晒すことなく、接合を行うことができる。ウエハ接合面の活性化処理は、接合チャンバー5内の表面処理手段18によって行われる。
In the above-described wafer bonding method, it is preferable that the bonding chamber 5 further includes a surface activation processing step of activating the bonding surface of each wafer before bonding the wafer.
After activating the bonding surface of the wafer in the bonding chamber 5, bonding is performed without exposing the wafer after the surface treatment to the atmosphere by bonding in the same chamber. Can do. The wafer bonding surface activation process is performed by the surface processing means 18 in the bonding chamber 5.

本実施形態に係るウエハ接合方法は、ウエハの移送時に大気パージをする従来のプラズマ処理方式と比較すると、未接合ウエハの接合面にゴミが付着しないという利点を有する。   The wafer bonding method according to the present embodiment has an advantage that dust does not adhere to the bonding surface of an unbonded wafer, as compared with a conventional plasma processing method in which an air purge is performed during wafer transfer.

なお、本実施形態に係るウエハ接合方法では、前記工程を順次行うことを1サイクルとして、該サイクルを繰り返すことが好ましい。
本実施形態のウエハ接合方法においては、ロードロックチャンバー1は、上ウエハ7、下ウエハ8、接合済ウエハ9、あるいは、クリーニング用ウエハ17の計4枚のウエハを収容するため、1サイクルに要する時間が短いという利点がある。図2に示すタイムチャートは、1サイクル分を示しているが、このサイクルが処理を行うウエハの数に応じて繰り返される。
また、接合チャンバー5内でウエハの接合を行っている間にも、搬送部3が稼働してウエハの搬送を行うことができるため、効率的である。
In the wafer bonding method according to the present embodiment, it is preferable that the above steps are sequentially performed as one cycle and the cycle is repeated.
In the wafer bonding method of this embodiment, the load lock chamber 1 accommodates a total of four wafers, ie, the upper wafer 7, the lower wafer 8, the bonded wafer 9, or the cleaning wafer 17, which is required for one cycle. There is an advantage that time is short. The time chart shown in FIG. 2 shows one cycle, but this cycle is repeated according to the number of wafers to be processed.
In addition, while the wafer is bonded in the bonding chamber 5, the transfer unit 3 can be operated to transfer the wafer, which is efficient.

この様なサイクルを実行する一例として、図2のタイムチャートが挙げられる。図2のタイムチャートは、本実施形態のウエハ接合方法の途中のサイクルを示すものである。複数サイクルを実行する場合には、例えば、最初のサイクルでは工程(A)から開始され、最後のサイクルでは工程(H)で終了するようにしてもよい。   An example of executing such a cycle is the time chart of FIG. The time chart of FIG. 2 shows a cycle in the middle of the wafer bonding method of the present embodiment. When executing a plurality of cycles, for example, the process may start from step (A) in the first cycle and end in step (H) in the last cycle.

なお、図9のように、接合チャンバー91にゲート弁92を介してロードロックチャンバー93を接続する方式も考えられるが、搬送部94が直接接合チャンバー91内に挿入されないため、接合チャンバー91内を高真空にすることができる。しかし、ウエハのセット毎に、ロードロックチャンバー93にウエハ95を一枚ずつセットするため、非常に時間を要するという問題がある。   As shown in FIG. 9, a method of connecting the load lock chamber 93 to the bonding chamber 91 via the gate valve 92 is also conceivable. However, since the transfer unit 94 is not inserted directly into the bonding chamber 91, High vacuum can be achieved. However, since each wafer 95 is set in the load lock chamber 93 one by one for each wafer set, there is a problem that it takes a very long time.

<実施形態2> <Embodiment 2>

本実施形態に係るウエハ接合方法では、図5に例示するように、2つのロードロックチャンバー1及び2つの接合チャンバー5を含み、搬送部3により、一方のロードロックチャンバー1へ上ウエハ7及び下ウエハ8を搬入する工程に次いで、他方のロードロックチャンバー1へ上ウエハ7及び下ウエハ8を搬入する工程を経る。   In the wafer bonding method according to the present embodiment, as illustrated in FIG. 5, the load bonding chamber 1 includes two load lock chambers 1 and two bonding chambers 5. Following the step of loading the wafer 8, a step of loading the upper wafer 7 and the lower wafer 8 into the other load lock chamber 1 is performed.

本実施形態に係るウエハ接合方法によれば、接合前のウエハの接合面を良好な状態に保つことができ、かつウエハの接合を効率的に行うことが可能となる。また、2つの接合チャンバーを含む構成とすることにより、並列的な処理が可能となり、より良好なスループットが得られる。   According to the wafer bonding method according to the present embodiment, the bonded surface of the wafer before bonding can be maintained in a good state, and the wafer can be bonded efficiently. Further, by adopting a configuration including two bonding chambers, parallel processing can be performed, and better throughput can be obtained.

ロードロックチャンバー1及び接合チャンバー5は、それぞれゲート弁4で接続されている。すなわち、本実施形態に係るウエハ接合方法では、ロードロックチャンバー1と接合チャンバー5のペアを2つ備える。   The load lock chamber 1 and the joining chamber 5 are connected to each other by a gate valve 4. That is, the wafer bonding method according to the present embodiment includes two pairs of the load lock chamber 1 and the bonding chamber 5.

次に、本実施形態に係るウエハ接合方法の各工程について、図3のタイムチャートを用いて説明する。この接合方法では、図5のように、一つの搬送部3が2つのロードロックチャンバー1へウエハを搬送する。そのため、工程(A)及び(H)(工程(A‘)及び(H’))を2つのチャンバー間で適宜繰り返すこととなる。そして、ロードロックチャンバー1、接合チャンバー5、トランスファー部6での各工程は、並列的に行われ、スループットを倍増させることができる。   Next, each step of the wafer bonding method according to the present embodiment will be described with reference to the time chart of FIG. In this bonding method, as shown in FIG. 5, one transfer unit 3 transfers a wafer to two load lock chambers 1. Therefore, steps (A) and (H) (steps (A ′) and (H ′)) are appropriately repeated between the two chambers. And each process in the load lock chamber 1, the joining chamber 5, and the transfer part 6 is performed in parallel, and a throughput can be doubled.

<実施形態3>
次に、本発明の一実施形態として、ウエハ接合装置の構成について実施形態3として説明する。
本実施形態に係るウエハ接合装置では、図1又は図4に示すように、真空中または置換ガス雰囲気中でウエハの接合を行うためのウエハ接合装置であって、ロードロックチャンバー1とウエハ格納容器2との間でウエハを搬送する搬送部3と、上ウエハ7、下ウエハ8、接合済ウエハ9を1枚ずつ収容することが可能であるロードロックチャンバー1と、ゲート弁4を介してロードロックチャンバー1に接続された接合チャンバー5と、ロードロックチャンバー1と接合チャンバー5との間でウエハを移送するトランスファー部6と、を含む。
<Embodiment 3>
Next, as an embodiment of the present invention, a configuration of a wafer bonding apparatus will be described as Embodiment 3.
As shown in FIG. 1 or FIG. 4, the wafer bonding apparatus according to the present embodiment is a wafer bonding apparatus for bonding wafers in a vacuum or in a replacement gas atmosphere, and includes a load lock chamber 1 and a wafer storage container. 2, a transfer section 3 for transferring wafers to and from the load load chamber 1 that can accommodate the upper wafer 7, the lower wafer 8, and the bonded wafer 9 one by one, and a load via the gate valve 4. A bonding chamber 5 connected to the lock chamber 1 and a transfer unit 6 for transferring a wafer between the load lock chamber 1 and the bonding chamber 5 are included.

本実施形態に係るウエハ接合装置によれば、接合前のウエハの接合面を良好な状態に保つことができ、かつウエハの接合を効率的に行うことが可能となる。   According to the wafer bonding apparatus according to the present embodiment, the bonded surface of the wafer before bonding can be maintained in a good state, and the wafer can be bonded efficiently.

本実施形態に係るウエハ接合装置は、主な構成として以下に説明するものを含むが、ウエハ接合装置全体の構成としては、これらのものを操作・制御するための制御装置、通信装置、装置同士を接続・結合するための部品などを含んでもよい。   The wafer bonding apparatus according to the present embodiment includes those described below as main components, but the configuration of the entire wafer bonding apparatus includes a control device, a communication device, and devices for operating and controlling these devices. It may also include parts for connecting and coupling.

[搬送部]
本実施形態に係るウエハ接合装置は、ロードロックチャンバー1とウエハ格納容器2との間でウエハを搬送する搬送部を含む。
本実施形態に係るウエハ接合装置では、大気環境用のロボットアームを採用することができ、搬送部を真空チャンバー内に設置する必要がなく、装置全体のコストを抑制することができる。また、ロボットアームの大きさが制限されることがないため、複数のロードロックチャンバー、複数のウエハ収納容器、あるいはアライナーなどにアクセス可能な構成とすることができる。
[Transport section]
The wafer bonding apparatus according to the present embodiment includes a transfer unit that transfers a wafer between the load lock chamber 1 and the wafer storage container 2.
In the wafer bonding apparatus according to the present embodiment, a robot arm for the atmospheric environment can be adopted, and it is not necessary to install the transfer unit in the vacuum chamber, and the cost of the entire apparatus can be suppressed. Further, since the size of the robot arm is not limited, a configuration in which a plurality of load lock chambers, a plurality of wafer storage containers, an aligner, and the like can be accessed can be provided.

本実施形態に係るウエハ接合装置では、ロボットアームの大きさが制限されることがないため、搬送部がウエハを保持するための2段式アームを備えるようにしてもよい。これにより、作業が効率よく行える。   In the wafer bonding apparatus according to the present embodiment, since the size of the robot arm is not limited, the transfer unit may include a two-stage arm for holding the wafer. Thereby, work can be performed efficiently.

[ウエハ格納容器]
ウエハ格納容器は、種々のウエハを格納・保持する。ウエハ格納容器は、それぞれ、上ウエハ、下ウエハ、接合済ウエハ、クリーニング用ウエハを種類ごとに格納するようにしてもよい。
[Wafer storage container]
The wafer storage container stores and holds various wafers. The wafer storage container may store the upper wafer, the lower wafer, the bonded wafer, and the cleaning wafer for each type.

[ロードロックチャンバー]
本実施形態に係るウエハ接合装置は、上ウエハ7、下ウエハ8、接合済ウエハ9を1枚ずつ収容することが可能であるロードロックチャンバー1を含む。ロードロックチャンバー1は、複数のウエハを収容することができる。本実施形態の例では、上ウエハ7、下ウエハ8、接合済ウエハ9、あるいは、クリーニング用ウエハ17の計4枚のウエハを収容することができる。
本実施形態に係るウエハ接合方法では、ロードロックチャンバー1内に1サイクル分のウエハを収容できるため、効率的である。また、ロードロックチャンバー1内に収容されるウエハの数が、上ウエハ7、下ウエハ8、接合済ウエハ9の計3枚、あるいは4枚であるため、ロードロックチャンバー1の内部を真空・大気解放状態にするための時間が短いという利点がある。
[Load lock chamber]
The wafer bonding apparatus according to this embodiment includes a load lock chamber 1 that can accommodate an upper wafer 7, a lower wafer 8, and a bonded wafer 9 one by one. The load lock chamber 1 can accommodate a plurality of wafers. In the example of the present embodiment, a total of four wafers, that is, the upper wafer 7, the lower wafer 8, the bonded wafer 9, or the cleaning wafer 17 can be accommodated.
The wafer bonding method according to this embodiment is efficient because a wafer for one cycle can be accommodated in the load lock chamber 1. Further, since the number of wafers accommodated in the load lock chamber 1 is three or four in total, that is, the upper wafer 7, the lower wafer 8, and the bonded wafer 9, the inside of the load lock chamber 1 is evacuated to the atmosphere. There is an advantage that the time for releasing is short.

本実施形態に係るウエハ接合装置では、ロードロックチャンバー1内において、上段より、下ウエハ8、上ウエハ7、接合済ウエハ9の順に収容するようにしてもよい。
下ウエハ8、すなわち接合時に下側に位置するウエハは、その上面に接合面を有する。ロードロックチャンバー1内において、最上段に下ウエハ8を収容することで、上面の接合面にゴミが付着することを防ぐことができる。上ウエハ7、すなわち接合時に上側に位置するウエハは、その下面に接合面を有する。ロードロックチャンバー1内において、下ウエハ8の下段に上ウエハ7を収容することで、ウエハの搬送中などに、下ウエハ8の接合面にゴミが落下することを防ぐことができる。また、接合済ウエハ9を上ウエハ7の下段に位置することで、未接合ウエハ(上ウエハ7、下ウエハ8)にゴミが落下することを防ぐことができる。
In the wafer bonding apparatus according to the present embodiment, the lower wafer 8, the upper wafer 7, and the bonded wafer 9 may be accommodated in this order from the upper stage in the load lock chamber 1.
The lower wafer 8, that is, the wafer located on the lower side during bonding has a bonding surface on the upper surface thereof. By accommodating the lower wafer 8 in the uppermost stage in the load lock chamber 1, it is possible to prevent dust from adhering to the upper joint surface. The upper wafer 7, that is, the wafer located on the upper side during bonding has a bonding surface on the lower surface thereof. By accommodating the upper wafer 7 in the lower stage of the lower wafer 8 in the load lock chamber 1, it is possible to prevent dust from falling on the bonding surface of the lower wafer 8 during the transfer of the wafer. Further, by positioning the bonded wafer 9 in the lower stage of the upper wafer 7, it is possible to prevent dust from falling on unbonded wafers (upper wafer 7 and lower wafer 8).

[接合チャンバー]
本実施形態に係るウエハ接合装置は、ゲート弁4を介してロードロックチャンバー1に接続された接合チャンバー5を含む。
真空中または置換ガス雰囲気中でウエハの接合を行う。
[Junction chamber]
The wafer bonding apparatus according to this embodiment includes a bonding chamber 5 connected to the load lock chamber 1 via a gate valve 4.
Wafer bonding is performed in a vacuum or in a replacement gas atmosphere.

本実施形態に係るウエハ接合装置では、接合チャンバー5に表面活性化処理機能を有するようにしてもよい。
接合チャンバー5内でウエハの接合面を活性化処理することに次いで、同一のチャンバー内で接合を行うことにより、表面処理が行われた後のウエハを大気中に晒すことなく、接合を行うことができる。ウエハ接合面の活性化処理は、接合チャンバー5内の表面処理手段18によって行われる。
In the wafer bonding apparatus according to the present embodiment, the bonding chamber 5 may have a surface activation processing function.
After activating the bonding surface of the wafer in the bonding chamber 5, bonding is performed without exposing the wafer after the surface treatment to the atmosphere by bonding in the same chamber. Can do. The wafer bonding surface activation process is performed by the surface processing means 18 in the bonding chamber 5.

本実施形態に係るウエハ接合装置は、ウエハの移送時に大気パージをする従来のプラズマ処理方式と比較すると、未接合ウエハの接合面にゴミが付着しないという利点を有する。   The wafer bonding apparatus according to the present embodiment has an advantage that dust does not adhere to the bonding surface of the unbonded wafer, as compared with the conventional plasma processing method in which the air purge is performed when the wafer is transferred.

表面活性化処理としては、高速原子ビーム(FAB)やイオンガン(IG)によるAr粒子衝撃により接合界面を活性化する手法や、プラズマ処理などが挙げられる。   Examples of the surface activation treatment include a method of activating the bonding interface by Ar particle bombardment by a fast atom beam (FAB) or ion gun (IG), plasma treatment, and the like.

[トランスファー部]
本実施形態に係るウエハ接合装置は、ロードロックチャンバー1と接合チャンバー5との間でウエハを移送するトランスファー部6を含む。
トランスファー部6は、ロードロックチャンバー1と接合チャンバー5との間で移動することができ、ウエハを把持・移送するためのトランスファーアーム16を備える。トランスファー部6の駆動部は大気中に存在し、トランスファーアーム16を磁性体などを介して移動させる。そのため、トランスファーアーム16は接合チャンバー5内の真空雰囲気中で移動する。トランスファー部は、ロードロックチャンバーと接合チャンバーとの間でウエハを移送するために、待避ポイントP1、ボンディングポイントP2、ロードロックポイントP3間を移動することができる。
[Transfer part]
The wafer bonding apparatus according to this embodiment includes a transfer unit 6 that transfers a wafer between the load lock chamber 1 and the bonding chamber 5.
The transfer unit 6 can move between the load lock chamber 1 and the bonding chamber 5 and includes a transfer arm 16 for gripping and transferring the wafer. The drive part of the transfer part 6 exists in air | atmosphere, and moves the transfer arm 16 via a magnetic body etc. Therefore, the transfer arm 16 moves in a vacuum atmosphere in the bonding chamber 5. The transfer unit can move between the retreat point P1, the bonding point P2, and the load lock point P3 in order to transfer the wafer between the load lock chamber and the bonding chamber.

本実施形態に係るウエハ接合装置では、トランスファー部6により、接合チャンバー5からロードロックチャンバー1へ接合済ウエハ9を移送し、次いで、ロードロックチャンバー1から接合チャンバー5へ、上ウエハ7、下ウエハ8の順にウエハを移送するようにしてもよい。   In the wafer bonding apparatus according to the present embodiment, the transfer unit 6 transfers the bonded wafer 9 from the bonding chamber 5 to the load lock chamber 1, and then transfers the upper wafer 7 and the lower wafer from the load lock chamber 1 to the bonding chamber 5. The wafers may be transferred in the order of 8.

本実施形態に係るウエハ接合装置では、ロードロックチャンバー1内の接合済ウエハ9の下段に、さらにステージクリーニング用ウエハ17を収容するようにしてもよい。クリーニング用ウエハ17により、接合チャンバー5内のウエハステージ15上のゴミなどを除去することで、ウエハの接合により好適な環境とすることができる。クリーニング用ウエハ17は、例えば、両主面に樹脂層などを備え、この樹脂層にゴミなどが付着することでウエハステージ15のクリーニングを行うことができる。
ロードロックチャンバー1内にクリーニング用ウエハ17を収容する場合、クリーニング用ウエハ17を最下段に収容することで、他のウエハへゴミを落下させるなどといった影響を防ぐことができる。
In the wafer bonding apparatus according to the present embodiment, a stage cleaning wafer 17 may be further accommodated in the lower stage of the bonded wafer 9 in the load lock chamber 1. By removing the dust and the like on the wafer stage 15 in the bonding chamber 5 with the cleaning wafer 17, it is possible to obtain a more suitable environment for bonding the wafer. The cleaning wafer 17 includes, for example, resin layers on both main surfaces, and the wafer stage 15 can be cleaned by attaching dust or the like to the resin layers.
When the cleaning wafer 17 is accommodated in the load lock chamber 1, the cleaning wafer 17 is accommodated in the lowermost stage, thereby preventing an influence such as dropping of dust onto another wafer.

アライナー12は、上ウエハ7または下ウエハ8をロードロックチャンバー1へ搬入する前の段階で、ウエハの位置調整を行う機能を有する。アライナー12は、ウエハの位置調整を行う機能に加え、ウエハを洗浄する機能を有してもよい。   The aligner 12 has a function of adjusting the position of the wafer before the upper wafer 7 or the lower wafer 8 is carried into the load lock chamber 1. The aligner 12 may have a function of cleaning the wafer in addition to the function of adjusting the position of the wafer.

<実施形態4> <Embodiment 4>

本実施形態に係るウエハ接合装置では、2つのロードロックチャンバー及び2つの接合チャンバーを含むようにしてもよい。図5に、本実施形態のウエハ接合装置の一例を示す。   The wafer bonding apparatus according to the present embodiment may include two load lock chambers and two bonding chambers. FIG. 5 shows an example of the wafer bonding apparatus of this embodiment.

これにより、接合前のウエハの接合面を良好な状態に保つことができ、かつウエハの接合を効率的に行うことが可能となる。
また、2つの接合チャンバーを含む構成とすることにより、並列的な処理が可能となり、より良好なスループットが得られる。ロードロックチャンバー1及び接合チャンバー5は、それぞれゲート弁4で接続されている。すなわち、本実施形態に係るウエハ接合方法では、ロードロックチャンバー1と接合チャンバー5のペアを2つ備える。2つの接合チャンバー5は、同じ機能を備えるものを並列的に用いてもよい。すなわち、接合チャンバー5が、接合、あるいは接合と表面活性化処理とを行えるようにしてもよい。本実施形態の場合、アライナーを2基設置してもよい。
Thereby, the bonding surface of the wafer before bonding can be maintained in a good state, and the wafer can be bonded efficiently.
Further, by adopting a configuration including two bonding chambers, parallel processing can be performed, and better throughput can be obtained. The load lock chamber 1 and the joining chamber 5 are connected to each other by a gate valve 4. That is, the wafer bonding method according to the present embodiment includes two pairs of the load lock chamber 1 and the bonding chamber 5. Two bonding chambers 5 having the same function may be used in parallel. That is, the bonding chamber 5 may perform bonding or bonding and surface activation treatment. In the case of this embodiment, two aligners may be installed.

他の形態として、一方の接合チャンバー5を、異なる機能を備えるチャンバーに置き換えてもよい。例えば、一方の接合チャンバー5が、接合、あるいは接合と表面活性化処理とを行えるようにして、他方のチャンバーを、ウエハの接合面の活性化処理を行うための機能を有する活性化チャンバーとしてもよい。   As another form, you may replace one joining chamber 5 with the chamber provided with a different function. For example, one bonding chamber 5 can perform bonding or bonding and surface activation treatment, and the other chamber can be an activation chamber having a function for activating the bonding surface of the wafer. Good.

Claims (13)

真空中又は置換ガス雰囲気中でウエハの接合を行うためのウエハ接合装置であって、
ロードロックチャンバーとウエハ格納容器との間でウエハを搬送する搬送部と、
上ウエハ、下ウエハ、接合済ウエハを1枚ずつ収容することが可能であるロードロックチャンバーと、
ゲート弁を介してロードロックチャンバーに接続された接合チャンバーと、
ロードロックチャンバーと接合チャンバーとの間でウエハを移送するトランスファー部と、
を含むウエハ接合装置。
A wafer bonding apparatus for bonding wafers in vacuum or in a replacement gas atmosphere,
A transfer unit for transferring a wafer between the load lock chamber and the wafer storage container;
A load lock chamber capable of accommodating an upper wafer, a lower wafer, and a bonded wafer one by one;
A bonding chamber connected to the load lock chamber via a gate valve;
A transfer unit for transferring a wafer between the load lock chamber and the bonding chamber;
A wafer bonding apparatus including:
ロードロックチャンバー内において、上段より、下ウエハ、上ウエハ、接合済ウエハの順に収容する請求項1に記載のウエハ接合装置。 The wafer bonding apparatus according to claim 1, wherein the lower wafer, the upper wafer, and the bonded wafer are accommodated in this order from the upper stage in the load lock chamber. トランスファー部により、接合チャンバーからロードロックチャンバーへ接合済ウエハを移送し、次いで、ロードロックチャンバーから接合チャンバーへ、上ウエハ、下ウエハの順にウエハを移送する請求項1又は2に記載のウエハ接合装置。 3. The wafer bonding apparatus according to claim 1, wherein the bonded wafer is transferred from the bonding chamber to the load lock chamber by the transfer unit, and then the upper wafer and the lower wafer are transferred from the load lock chamber to the bonding chamber in this order. . 搬送部がウエハを保持するための2段式アームを備える請求項1から3のいずれか一項に記載のウエハ接合装置。 The wafer bonding apparatus according to claim 1, wherein the transfer unit includes a two-stage arm for holding the wafer. ロードロックチャンバー内の接合済ウエハの下段に、さらにステージクリーニング用ウエハを収容する請求項1から4のいずれか一項に記載のウエハ接合装置。 5. The wafer bonding apparatus according to claim 1, further comprising a stage cleaning wafer accommodated in a lower stage of the bonded wafer in the load lock chamber. 2つのロードロックチャンバー及び2つの接合チャンバーを含む請求項1から5のいずれか一項に記載のウエハ接合装置。 The wafer bonding apparatus according to claim 1, comprising two load lock chambers and two bonding chambers. 接合チャンバーに表面活性化処理機能を有する請求項1から6のいずれか一項に記載のウエハ接合装置。 The wafer bonding apparatus according to claim 1, wherein the bonding chamber has a surface activation processing function. ロードロックチャンバーとウエハ格納容器との間でウエハを搬送する搬送部と、上ウエハ、下ウエハ、接合済ウエハを1枚ずつ収容することが可能であるロードロックチャンバーと、ゲート弁を介してロードロックチャンバーに接続された接合チャンバーと、ロードロックチャンバーと接合チャンバーとの間でウエハを移送するトランスファー部とを含む接合装置を用いたウエハの接合方法であって、
搬送部により、ロードロックチャンバーへ上ウエハ及び下ウエハを搬入する工程(A)と、
ロードロックチャンバー内を真空状態にする工程(B)と、
ゲート弁を開けることにより、ロードロックチャンバーの内部と接合チャンバーの内部とを空間的に接続する工程(C)と、
トランスファー部により、接合チャンバーからロードロックチャンバーへ接合済ウエハを移送する工程(D)と、
トランスファー部により、ロードロックチャンバーから接合チャンバーへ上ウエハ及び下ウエハを移送する工程(E)と、
ゲート弁を閉じることにより、ロードロックチャンバーの内部と接合チャンバーの内部とを空間的に分断する工程(F)と、
ロードロックチャンバー内を大気解放する工程(G)と、
搬送部により、ロードロックチャンバーから接合済ウエハを搬出する工程(H)と、
接合チャンバーにおいて上ウエハと下ウエハとを接合して接合済ウエハとする工程(I)を含むウエハ接合方法。
Loading via a gate valve, a transfer unit that transfers the wafer between the load lock chamber and the wafer storage container, a load lock chamber that can store the upper wafer, the lower wafer, and the bonded wafer one by one A wafer bonding method using a bonding apparatus including a bonding chamber connected to a lock chamber and a transfer unit that transfers the wafer between the load lock chamber and the bonding chamber,
A step (A) of carrying the upper wafer and the lower wafer into the load lock chamber by the transfer unit;
A step (B) of evacuating the load lock chamber;
(C) a step of spatially connecting the inside of the load lock chamber and the inside of the bonding chamber by opening the gate valve;
A step (D) of transferring the bonded wafer from the bonding chamber to the load lock chamber by the transfer unit;
A step (E) of transferring the upper wafer and the lower wafer from the load lock chamber to the bonding chamber by the transfer unit;
A step (F) of spatially dividing the interior of the load lock chamber and the interior of the bonding chamber by closing the gate valve;
A step (G) of releasing the inside of the load lock chamber to the atmosphere;
A step (H) of unloading the bonded wafer from the load lock chamber by the transfer unit;
A wafer bonding method including the step (I) of bonding an upper wafer and a lower wafer to form a bonded wafer in a bonding chamber.
ロードロックチャンバー内において、上段より、下ウエハ、上ウエハ、接合済ウエハの順に収容する請求項8に記載のウエハ接合方法。 The wafer bonding method according to claim 8, wherein the lower wafer, the upper wafer, and the bonded wafer are accommodated in this order from the upper stage in the load lock chamber. ロードロックチャンバーへウエハを搬送する工程において、下ウエハ、上ウエハの順に搬送する請求項8又は9に記載のウエハ接合方法。 The wafer bonding method according to claim 8 or 9, wherein in the step of transferring the wafer to the load lock chamber, the lower wafer and the upper wafer are transferred in this order. 2つのロードロックチャンバー及び2つの接合チャンバーを含み、搬送部により、一方のロードロックチャンバーへ上ウエハ及び下ウエハを搬入する工程に次いで、他方のロードロックチャンバーへ上ウエハ及び下ウエハを搬入する工程を経る請求項8から10のいずれか一項に記載のウエハ接合方法。 A process including two load lock chambers and two bonding chambers, and a process of loading the upper wafer and the lower wafer into one of the load lock chambers by the transfer unit, and then loading the upper wafer and the lower wafer into the other load lock chamber. The wafer bonding method according to claim 8, wherein the wafer bonding process is performed. 接合チャンバーにおいて、ウエハを接合する前に、各ウエハの接合面を活性化処理する表面活性化処理工程をさらに含む請求項8から11のいずれか一項に記載のウエハ接合方法。 12. The wafer bonding method according to claim 8, further comprising a surface activation processing step of activating the bonding surface of each wafer before bonding the wafer in the bonding chamber. 前記工程を順次行うことを1サイクルとして、該サイクルを繰り返す請求項8から12のいずれか一項に記載のウエハ接合方法。 The wafer bonding method according to claim 8, wherein the steps are sequentially performed as one cycle and the cycle is repeated.
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