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公開番号2024083495
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-21
出願番号2024061924,2023567191
出願日2024-04-08,2023-06-21
発明の名称接合装置および接合方法
出願人ボンドテック株式会社
代理人個人
主分類H01L 21/02 20060101AFI20240614BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】被接合物の接合面全体を均一に活性化処理できる接合装置および接合方法を提供する。
【解決手段】接合装置は、基板W1を保持するステージ141と、ステージ141に対向して配置され、基板W2を保持するヘッド142と、ステージ141に固定され、ステージ141における基板W1が配置される領域の外側から基板W2の接合面の一部を含む領域へ粒子ビームを放射する粒子ビーム源161と、ヘッド142を、基板W1、W2が互いに近づく第1方向または基板W1、W2が離れる第2方向へ移動させるヘッド駆動部144と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
２つの被接合物を接合する接合装置であって、
前記２つの被接合物のうちのいずれか一方の被接合物を保持する第１被接合物保持部と、
前記第１被接合物保持部に対向して配置され、前記２つの被接合物のうちの他方の被接合物を保持する第２被接合物保持部と、
前記第１被接合物保持部に固定され、前記第１被接合物保持部における前記一方の被接合物が配置される領域の外側から前記他方の被接合物の接合面の一部を含む領域へ粒子ビームを放射する第１粒子ビーム源と、
前記第１被接合物保持部と前記第２被接合物保持部との少なくとも一方を、前記第１被接合物保持部と前記第２被接合物保持部とが互いに近づく第１方向または前記第１被接合物保持部と前記第２被接合物保持部とが離れる第２方向へ移動させる駆動部と、を備える、
接合装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記第２被接合物保持部に固定され、前記第２被接合物保持部における前記他方が配置される領域の外側から前記第１被接合物保持部における前記一方の被接合物の接合面の一部を含む領域へ粒子ビームを放射する第２粒子ビーム源を更に備える、
請求項１に記載の接合装置。
【請求項３】
前記第１粒子ビーム源の粒子ビームの照射方向は、前記他方の被接合物の接合面の垂線に対して傾斜しており、
前記第２粒子ビーム源の粒子ビームの照射方向は、前記一方の被接合物の接合面の垂線に対して傾斜している、
請求項２に記載の接合装置。
【請求項４】
前記第１粒子ビーム源と前記第２粒子ビーム源との少なくとも一方は、粒子ビームを放射する列状に配置された複数の放射口を有し、前記複数の放射口の並び方向が前記２つの被接合物のうちの、前記放射口から放射される粒子ビームが照射される被接合物の接合面と平行になる姿勢で配置されている、
請求項２または３に記載の接合装置。
【請求項５】
前記第１粒子ビーム源と前記第２粒子ビーム源との少なくとも一方は、
粒子ビームが照射される被接合物の接合面に沿った方向に配列する複数の放射口を有し、
前記複数の放射口それぞれの開口面積は、前記複数の放射口の並び方向における中央部から離れた位置に配置される放射口ほど大きく設定されている、
請求項２または３に記載の接合装置。
【請求項６】
前記第１粒子ビーム源と前記第２粒子ビーム源との少なくとも一方は、
粒子ビームが照射される被接合物の接合面に沿った方向に配列する複数の放射口を有し、
前記複数の放射口それぞれの粒子ビームの放射方向は、前記複数の放射口の並び方向における中央部から離れた位置に配置される放射口ほど前記並び方向と直交する方向から前記並び方向における一方の端部側への傾斜角度が大きく設定されている、
請求項２または３に記載の接合装置。
【請求項７】
前記駆動部は、前記第１被接合物保持部と前記第２被接合物保持部との間の距離が長くなるほど移動速度が遅くなるように、前記第１被接合物保持部と前記第２被接合物保持部との少なくとも一方を移動させる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項８】
前記２つの被接合物の少なくとも一方は、直径６インチ以下の平面視円形の基板である、
請求項１から３のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項９】
２つの被接合物のうちのいずれか一方の被接合物を第１被接合物保持部に保持させ、前記２つの被接合物のうちの他方の被接合物を、前記第１被接合物保持部に対向して配置された第２被接合物保持部に保持させた状態で、前記第１被接合物保持部に固定された第１粒子ビーム源が、前記第１被接合物保持部における前記一方の被接合物が配置される領域の外側から前記第２被接合物保持部における前記他方の被接合物の接合面の一部を含む領域へ粒子ビームを照射しながら、前記第１被接合物保持部と前記第２被接合物保持部との少なくとも一方を、前記第１被接合物保持部と前記第２被接合物保持部とが互いに近づく第１方向または前記第１被接合物保持部と前記第２被接合物保持部とが離れる第２方向へ移動させることにより、前記２つの被接合物それぞれの接合面を活性化させる活性化工程と、
接合面が活性化された前記２つの被接合物の接合面同士を接触させることにより、前記２つの被接合物同士を接合する接合工程と、を含む、
接合方法。
【請求項１０】
前記接合工程において、前記第２被接合物保持部に固定された第２粒子ビーム源が、前記第２被接合物保持部における前記他方の被接合物が配置される領域の外側から前記一方の被接合物の接合面の一部を含む領域へ粒子ビームを照射しながら、前記第１被接合物保持部と前記第２被接合物保持部との少なくとも一方を、前記第１方向または前記第２方向へ移動させる、
請求項９に記載の接合方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合装置および接合方法に関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
一対の基板の接合面へ粒子ビームを照射することにより一対の基板の接合面それぞれを活性化させる表面活性化処理を行った後、一対の基板の接合面同士を接触させることにより一対の基板同士を接合する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。この方法では、チャンバ内において、一対の基板それぞれを保持したステージを互いに離間した状態で配置し、チャンバ内で定位置に固定された粒子ビーム源からステージに保持された基板ぞれぞれの接合面に向けて粒子ビームを照射することにより基板の接合面を活性化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－８２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、基板の接合面に対して粒子ビームの照射方向が傾斜していることから基板における粒子ビームの入射面に平行な方向において基板に入射する粒子ビームのドーズ量が不均一になってしまう。また、粒子ビーム源としては、ライン状であり、その長手方向が基板に接合面に平行となる姿勢で配置される放電室を有するものが採用される場合がある。しかしながら、このような粒子ビーム源の場合、放電室内で発生させるプラズマ密度が放電室の長手方向において不均一になり、これに伴い、基板の接合面における粒子ビームの入射面と直交する方向における粒子ビームのドーズ量が不均一になってしまう。このように、基板の接合面における粒子ビームの入射面に平行な方向並びに入射面と直交する方向において基板の接合面に入射する粒子ビームのドーズ量が不均一になると、接合面全体を均一に活性化できない虞がある。
【０００５】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、被接合物の接合面全体を均一に活性化処理できる接合装置および接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る接合装置は、
２つの被接合物を接合する接合装置であって、
前記２つの被接合物のうちのいずれか一方の被接合物を保持する第１被接合物保持部と、
前記第１被接合物保持部に対向して配置され、前記２つの被接合物のうちの他方の被接合物を保持する第２被接合物保持部と、
前記第１被接合物保持部に固定され、前記第１被接合物保持部における前記一方の被接合物が配置される領域の外側から前記他方の被接合物の接合面の一部を含む領域へ粒子ビームを放射する第１粒子ビーム源と、
前記第１被接合物保持部と前記第２被接合物保持部との少なくとも一方を、前記第１被接合物保持部と前記第２被接合物保持部とが互いに近づく第１方向または前記第１被接合物保持部と前記第２被接合物保持部とが離れる第２方向へ移動させる駆動部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被接合物の接合面全体を均一に活性化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の実施の形態に係る接合装置の概略正面図である。
実施の形態に係る接合装置の一部を示す図である。
実施の形態に係る放電室の概略正面図である。
実施の形態に係る接合装置の一部を示し、ステージ-ヘッド間距離が最短になった状態を示す図である。
実施の形態に係る接合装置の一部を示し、ステージ-ヘッド間距離が最長になった状態を示す図である。
実施の形態に係るステージにおける粒子ビームの照射領域を示す図である。
実施の形態に係るヘッドにおける粒子ビームの照射領域を示す図である。
実施の形態に係る接合装置の動作説明図である。
比較例１に係る放電室の概略正面図である。
活性化処理における粒子ビームのドーズ量の均一性の評価に用いた基板の膜厚測定箇所を示す図である。
比較例１に係る活性化処理前後のＳｉＯ
２
膜の膜厚分布を示し、図８のＰ軸方向の膜厚分布を示す図である。
比較例１に係る活性化処理前後のＳｉＯ
２
膜の膜厚分布を示し、図８のＱ軸方向の膜厚分布を示す図である。
比較例１に係る活性化処理前後のＳｉＯ
２
膜の膜厚分布を示し、図８のＰ軸方向の膜厚分布を示す図である。
比較例１に係る活性化処理前後のＳｉＯ
２
膜の膜厚分布を示し、図８のＱ軸方向の膜厚分布を示す図である。
実施の形態に係る活性化処理前後のＳｉＯ
２
膜の膜厚分布を示し、図８のＰ軸方向の膜厚分布を示す図である。
実施の形態に係る活性化処理前後のＳｉＯ
２
膜の膜厚分布を示し、図８のＱ軸方向の膜厚分布を示す図である。
実施の形態に係る活性化処理前後のＳｉＯ
２
膜の膜厚分布を示し、図８のＰ軸方向の膜厚分布を示す図である。
実施の形態に係る活性化処理前後のＳｉＯ
２
膜の膜厚分布を示し、図８のＱ軸方向の膜厚分布を示す図である。
比較例２に係る接合装置の一部を示す図である。
比較例２に係る接合装置で基板に粒子ビームを照射したときのドーズ量の分布を示す図である。
比較例１、２および実施の形態に係る粒子ビーム源におけるプラズマの分布の模式図である。
変形例に係る接合装置の一部を示す図である。
変形例に係る接合装置の動作説明図である。
変形例に係る放電室の概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態１に係る接合装置について、図を参照しながら説明する。本実施の形態に係る接合装置は、減圧雰囲気にあるチャンバ内で、２つの基板の接合面に対して活性化処理を行い、その後、基板同士を接触させて加圧することにより、２つの基板を接合する。ここで、基板としては、例えば、Ｓｉ基板、ＳｉＯ
２
ガラス基板等のガラス基板、酸化物基板（例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ
２
）基板、サファイア基板を含むアルミナ基板（Ａｌ
２
Ｏ
３
）、酸化ガリウム（Ｇａ
２
Ｏ
３
）等）、窒化物基板（例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ））、ＧａＡｓ基板、炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板、タンタル酸リチウム（Ｌｔ：ＬｉＴａＯ
３
）基板、ニオブ酸リチウム基板（Ｌｎ：ＬｉＮｂＯ
３
）、ダイヤモンド基板などのいずれかからなる被接合物である。或いは、基板Ｗ１、Ｗ２として、接合面にＡｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ等の金属から形成された電極が設けられた基板であってもよい。また、基板Ｗ１、Ｗ２は、それぞれ、直径６インチ以下の平面視円形の基板であることが好ましい。活性化処理では、２つの基板それぞれの互いに接合される接合面に対して、粒子ビームを照射することにより基板の接合面を活性化する。なお、活性化処理の前に基板を加熱してもよいし、２つの基板同士を接触させて加圧する際に加熱してもよい。
【００１０】
本実施の形態に係る接合装置は、図１に示すように、チャンバ１２０と、ステージ１４１と、ヘッド１４２と、ステージ駆動部１４３と、ヘッド駆動部１４４と、基板加熱部１４１１、１４２１と、位置ずれ量測定部１５０と、粒子ビーム源１６１、１６２と、を備える。なお、以下の説明において、適宜図２の±Ｚ方向を上下方向、ＸＹ方向を水平方向として説明する。チャンバ１２０は、排気管１２１ｂと排気弁１２１ｃとを介して真空ポンプ１２１ａに接続されている。排気弁１２１ｃを開状態にして真空ポンプ１２１ａを作動させると、チャンバ１２０内の気体が、排気管１２１ｂを通してチャンバ１２０外へ排出され、チャンバ１２０内の気圧が低減（減圧）される。なお、チャンバ１２０内の気圧は、１０
－５
Ｐａ以下にすることができる。また、排気弁１２１ｃの開閉量を変動させて排気量を調節することにより、チャンバ１２０内の気圧（真空度）を調節することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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