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JP2019071329A - Substrate bonding method and substrate bonding apparatus - Google Patents

Substrate bonding method and substrate bonding apparatus Download PDF

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JP2019071329A
JP2019071329A JP2017195957A JP2017195957A JP2019071329A JP 2019071329 A JP2019071329 A JP 2019071329A JP 2017195957 A JP2017195957 A JP 2017195957A JP 2017195957 A JP2017195957 A JP 2017195957A JP 2019071329 A JP2019071329 A JP 2019071329A
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JP
Japan
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substrate
bonding
substrates
distortion
bare silicon
Prior art date
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Application number
JP2017195957A
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Japanese (ja)
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菅谷 功
Isao Sugaya
功 菅谷
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

To solve a problem in which distortion occurs between substrates to be released from holding at least due to the atmosphere interposed between the substrates to be joined, the crystal anisotropy of the substrates to be released from holding, or the like to cause misalignment between the bonded substrates when substrates are bonded as a pair.SOLUTION: A substrate bonding method includes a first bonding step of bonding a first substrate to another member while causing distortion in the first substrate and a second bonding step of bonding the first substrate and a second substrate while causing distortion in the second substrate while maintaining the distortion generated in the first substrate, and the first bonding step includes a step of determining a bonding condition of the first substrate and another member on the basis of information on distortion estimated to occur in the second substrate when the first substrate and the second substrate are bonded.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、基板接合方法および基板接合装置に関する。   The present invention relates to a substrate bonding method and a substrate bonding apparatus.

互いに対向した二つの保持部のそれぞれに基板を保持した状態で位置合わせをした後、一方の基板の保持を解除することにより二つの基板を互いに接合する方法が知られている(例えば、特許文献1)。
[特許文献1]特開2015−95579号公報
There is known a method of bonding two substrates to each other by releasing the holding of one of the substrates after aligning the substrates while holding the substrates in each of the two holding parts facing each other (for example, Patent Document) 1).
[Patent Document 1] JP-A-2015-95579

上記の方法において、両基板を接合するときに、少なくとも接合する基板間に介在する雰囲気や保持を解除される基板の結晶異方性などに起因して、保持を解除される基板に歪みが生じ、接合した基板間に位置ずれが発生する。   In the above method, when joining both substrates, distortion occurs in the substrates to be released due to the atmosphere interposed between the substrates to be joined and the crystal anisotropy of the substrates to be released. Misalignment occurs between the bonded substrates.

本発明の一態様においては、第1の基板の凸状に変形した突出部分を他の部材に接触させて第1の接触領域を形成した後、第1の接触領域を広げることで、第1の基板に歪みを生じさせながら第1の基板と他の部材とを接合する第1接合段階と、第1の基板に生じた歪みを維持した状態で、第2の基板の凸状に変形した突出部分を他の部材に接合された第1の基板に接触させて第2の接触領域を形成した後、第2の接触領域を広げることで、第2の基板に歪みを生じさせながら第1の基板と第2の基板とを接合する第2接合段階と、を備え、第1接合段階は、第1の基板と第2の基板とを接合した場合に第2の基板に生じると推定される歪みに関する情報に基づいて、第1の基板と他の部材とを接合する接合条件を決定する段階を含む、基板接合方法が提供される。   In one aspect of the present invention, after the convexly deformed protruding portion of the first substrate is brought into contact with another member to form a first contact area, the first contact area is expanded to thereby form a first contact area. In the first bonding step of bonding the first substrate and the other member while causing distortion in the first substrate, and in a state in which the second substrate is deformed in a state in which the distortion generated in the first substrate is maintained. The protrusion portion is brought into contact with the first substrate joined to the other member to form a second contact area, and then the second contact area is expanded to cause the second substrate to be distorted. Bonding the second substrate to the second substrate, and the first bonding step is estimated to occur on the second substrate when the first substrate and the second substrate are bonded. A substrate including determining a bonding condition for bonding the first substrate and the other member based on the information on the distortion If a method is provided.

本発明の他の態様においては、第1の基板を保持する第1保持部材と、第2の基板を保持する第2保持部材と、を備え、第1保持部材に保持された第1の基板の凸状に変形した突出部分を他の部材に接触させて第1の接触領域を形成した後、第1の接触領域を広げることで、第1の基板に歪みを生じさせながら第1の基板と他の部材とを接合し、第2保持部材に保持された第2の基板の凸状に変形した突出部分を、歪みが生じている第1の基板に接触させて第2の接触領域を形成した後、第2の接触領域を広げることで、第2の基板に歪みを生じさせながら第1の基板と第2の基板とを接合する基板接合装置であって、第1の基板と第2の基板とを接合した場合に第2の基板に生じると推定される歪みに関する情報に基づいて、第1の基板と他の部材とを接合する接合条件を決定する決定部を備える基板接合装置が提供される。   In another aspect of the present invention, a first substrate held by a first holding member includes a first holding member holding a first substrate and a second holding member holding a second substrate. Forming a first contact area by bringing the protruding portion in a convex shape into contact with another member, and then expanding the first contact area, thereby causing the first substrate to be distorted while the first substrate is being generated And the other member are joined, and the convexly deformed projecting portion of the second substrate held by the second holding member is brought into contact with the strained first substrate to make the second contact area A substrate bonding apparatus for bonding a first substrate and a second substrate while causing distortion in a second substrate by expanding a second contact region after forming the first substrate and the second substrate. And the first substrate based on the information on distortion assumed to occur in the second substrate when the two substrates are joined. Substrate bonding device comprising a determination unit which determines the joining conditions for joining the members is provided.

上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。   The above summary of the invention does not enumerate all of the necessary features of the present invention. Subcombinations of these features may also be inventive.

基板接合装置100の模式的平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view of the substrate bonding apparatus 100. 基板210、230の模式的平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view of a substrate 210, 230. 基板210と基板230とを接合する手順を示す流れ図である。5 is a flowchart showing a procedure of bonding the substrate 210 and the substrate 230. 基板210を保持した基板ホルダ220の模式的平面図(A)、及び、ベアシリコン250を保持した基板ホルダ240の模式的平面図(B)である。They are a schematic plan view (A) of substrate holder 220 holding substrate 210, and a schematic plan view (B) of substrate holder 240 holding bare silicon 250. 接合部300の模式的断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a joint 300. 接合部300の模式的断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a joint 300. 接合部300の模式的断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a joint 300. 接合部300の模式的断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a joint 300. 接合過程における基板210とベアシリコン250との状態を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the state of substrate 210 and bare silicon 250 in a joining process. 接合部300の模式的断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a joint 300. 接合過程における基板210とベアシリコン250との状態を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the state of substrate 210 and bare silicon 250 in a joining process. 接合過程における、ベアシリコン250が接合された基板210と、基板230との状態を示す模式的平面図である。It is a schematic plan view which shows the state of the board | substrate 210 with which bare silicon 250 was joined, and the board | substrate 230 in a joining process. 接合過程における、ベアシリコン250が接合された基板210と、基板230との状態を示す模式的平面図である。It is a schematic plan view which shows the state of the board | substrate 210 with which bare silicon 250 was joined, and the board | substrate 230 in a joining process. 固定側用の基板ホルダ240上でのベアシリコン250と基板210との接合過程を示す部分拡大図である。FIG. 16 is a partial enlarged view showing a bonding process of bare silicon 250 and substrate 210 on substrate holder 240 for fixed side. 固定側用の基板ホルダ240上でのベアシリコン250と基板210との接合過程を示す部分拡大図である。FIG. 16 is a partial enlarged view showing a bonding process of bare silicon 250 and substrate 210 on substrate holder 240 for fixed side. 固定側用の基板ホルダ240上でのベアシリコン250と基板210との接合過程を示す部分拡大図である。FIG. 16 is a partial enlarged view showing a bonding process of bare silicon 250 and substrate 210 on substrate holder 240 for fixed side. 倍率歪みによる積層基板292での位置ずれを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the position shift in the multilayer substrate 292 by magnification distortion. シリコン単結晶基板208における結晶方位とヤング率との関係を示す模式である。It is a model which shows the relationship between the crystal orientation and Young's modulus in the silicon monocrystal substrate 208. FIG. シリコン単結晶基板209における結晶方位とヤング率との関係を示す模式である。It is a model which shows the relationship between the crystal orientation and Young's modulus in the silicon monocrystal substrate 209. FIG. 固定側用の基板ホルダ240上での、ベアシリコン250と接合された基板210と、基板230との接合過程を示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show the joining process of the board | substrate 210 joined with the bare silicon 250, and the board | substrate 230 on the board | substrate holder 240 for stationary sides. 基板210とベアシリコン250とを接合する他の手順を示す流れ図である。15 is a flowchart showing another procedure for bonding the substrate 210 and the bare silicon 250. 接合過程における基板210の状態を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the state of substrate 210 in a bonding process. 接合過程における基板210とベアシリコン250との状態を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the state of substrate 210 and bare silicon 250 in a joining process. 接合過程における基板210とベアシリコン250との状態を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the state of substrate 210 and bare silicon 250 in a joining process. 図21から図24に示す接合手順を用いた場合における、固定側用の基板ホルダ240上での、ベアシリコン250と接合された基板210と、基板230との接合過程を示す部分拡大図である。FIG. 25 is a partial enlarged view showing a bonding process of the substrate 210 bonded to the bare silicon 250 and the substrate 230 on the stationary side substrate holder 240 when the bonding procedure shown in FIG. 21 to FIG. 24 is used. . 基板210と基板230とを本接合して薄化する手順を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the procedure of carrying out main joining of the board | substrate 210 and the board | substrate 230, and thinning. 基板210および基板230から成る積層基板290と基板260とを接合する手順を示す流れ図である。10 is a flowchart showing a procedure of bonding a laminated substrate 290 consisting of a substrate 210 and a substrate 230 and the substrate 260. 接合過程における、基板210および基板230から成る積層基板290と、ベアシリコン250との状態を示す模式的断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the state of the stacked silicon substrate 290 made of the substrates 210 and 230 and the bare silicon 250 in the bonding process. 接合過程における、基板210および基板230から成る積層基板290と、ベアシリコン250との状態を示す模式的断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the state of the stacked silicon substrate 290 made of the substrates 210 and 230 and the bare silicon 250 in the bonding process. 接合過程における、ベアシリコン250と接合された基板210および基板230から成る積層基板290と、基板260との状態を示す模式的断面図である。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing the state of the laminated substrate 290 including the substrate 210 and the substrate 230 joined to the bare silicon 250 and the substrate 260 in the bonding process. 接合過程における、ベアシリコン250と接合された基板210および基板230から成る積層基板290と、基板260との状態を示す模式的断面図である。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing the state of the laminated substrate 290 including the substrate 210 and the substrate 230 joined to the bare silicon 250 and the substrate 260 in the bonding process. 図26から図31に示す手順を用いた場合における、固定側用の基板ホルダ240上での、ベアシリコン250と接合された基板210および基板230から成る積層基板290と、基板260との接合過程を示す部分拡大図である。The bonding process between the substrate 260 and the laminated substrate 290 consisting of the substrate 210 and the substrate 230 joined to the bare silicon 250 on the stationary side substrate holder 240 in the case of using the procedure shown in FIG. 26 to FIG. FIG. 接合過程における、ベアシリコン250と接合された基板210および基板230から成る積層基板290と、基板270および基板280から成る積層基板290との状態を示す模式的断面図である。FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a laminated substrate 290 formed of the substrate 210 and the substrate 230 bonded to the bare silicon 250 and a laminated substrate 290 formed of the substrate 270 and the substrate 280 in the bonding process. 接合過程における、ベアシリコン250と接合された基板210および基板230から成る積層基板290と、基板270および基板280から成る積層基板290との状態を示す模式的断面図である。FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a laminated substrate 290 formed of the substrate 210 and the substrate 230 bonded to the bare silicon 250 and a laminated substrate 290 formed of the substrate 270 and the substrate 280 in the bonding process. 図33から図34に示す接合手順を用いた場合における、固定側用の基板ホルダ240上での、ベアシリコン250と接合された基板210および基板230から成る積層基板290と、基板270および基板280から成る積層基板290との接合過程を示す部分拡大図である。A laminated substrate 290 consisting of the substrate 210 and the substrate 230 joined to the bare silicon 250, the substrate 270 and the substrate 280 on the stationary side substrate holder 240 when the joining procedure shown in FIGS. 33 to 34 is used. FIG. 16 is a partially enlarged view showing the bonding process with the laminated substrate 290 made of ベアシリコン250が接合された基板210と基板230とを本接合して薄化する手順を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the procedure of carrying out main joining of the board | substrate 210 and the board | substrate 230 which bare silicon 250 joined, and thinning. ベアシリコン250が接合された基板210および基板230から成る積層基板290と基板260とを接合する手順を示す流れ図である。FIG. 16 is a flow chart showing a procedure for bonding a laminated substrate 290 consisting of the substrate 210 and the substrate 230 to which the bare silicon 250 is bonded and the substrate 260. FIG. 接合過程における、ベアシリコン250が接合された基板210および基板230から成る積層基板290と、下ステージ332との状態を示す模式的断面図である。FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing the lower stage 332 and the laminated substrate 290 including the substrate 210 and the substrate 230 to which the bare silicon 250 is bonded in the bonding process. 接合過程における、ベアシリコン250が接合された基板210および基板230から成る積層基板290と、下ステージ332との状態を示す模式的断面図である。FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing the lower stage 332 and the laminated substrate 290 including the substrate 210 and the substrate 230 to which the bare silicon 250 is bonded in the bonding process. 接合過程における、下ステージ332と接合された、ベアシリコン250が接合されている基板210および基板230から成る積層基板290と、基板260との状態を示す模式的断面図である。FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing the state of the substrate 260 and the laminated substrate 290 consisting of the substrate 210 and the substrate 230 to which the bare silicon 250 is joined joined to the lower stage 332 in the joining process. 接合過程における、下ステージ332と接合された、ベアシリコン250が接合されている基板210および基板230から成る積層基板290と、基板260との状態を示す模式的断面図である。FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing the state of the substrate 260 and the laminated substrate 290 consisting of the substrate 210 and the substrate 230 to which the bare silicon 250 is joined joined to the lower stage 332 in the joining process. 図36から図41に示す手順を用いた場合における、下ステージ332と接合された、ベアシリコン250が接合されている基板210および基板230から成る積層基板290と、基板260との接合過程を示す部分拡大図である。FIG. 36 shows a bonding process of the substrate 260 and the laminated substrate 290 including the substrate 210 and the substrate 230 to which the bare silicon 250 is bonded, which is bonded to the lower stage 332, when the procedure shown in FIG. 36 to FIG. FIG. 接合過程における、下ステージ332と接合された、ベアシリコン250が接合されている基板210および基板230から成る積層基板290と、ベアシリコン255が接合されている基板270および基板280から成る積層基板290との状態を示す模式的断面図である。In the bonding process, a laminated substrate 290 consisting of a substrate 210 and a substrate 230 joined with the bare silicon 250 joined to the lower stage 332, and a laminated substrate 290 consisting of a substrate 270 and a substrate 280 joined with bare silicon 255 It is a typical sectional view showing the state of. 接合過程における、下ステージ332と接合された、ベアシリコン250が接合されている基板210および基板230から成る積層基板290と、ベアシリコン255が接合されている基板270および基板280から成る積層基板290との状態を示す模式的断面図である。In the bonding process, a laminated substrate 290 consisting of a substrate 210 and a substrate 230 joined with the bare silicon 250 joined to the lower stage 332, and a laminated substrate 290 consisting of a substrate 270 and a substrate 280 joined with bare silicon 255 It is a typical sectional view showing the state of. 図43から図44に示す接合手順を用いた場合における、下ステージ332と接合された、ベアシリコン250が接合されている基板210および基板230から成る積層基板290と、ベアシリコン255が接合されている基板270および基板280から成る積層基板290との接合過程を示す部分拡大図である。In the case of using the bonding procedure shown in FIGS. 43 to 44, bare silicon 255 is bonded to laminated substrate 290 made of substrate 210 and substrate 230 to which bare silicon 250 is bonded, which is bonded to lower stage 332. FIG. 16 is a partially enlarged view showing a bonding process with a laminated substrate 290 including a substrate 270 and a substrate 280. 基板210と基板230とを接合する前に、接合された基板210とベアシリコン250とを剥離する手順を示す流れ図である。10 is a flowchart showing a procedure for peeling the bonded substrate 210 and the bare silicon 250 before bonding the substrate 210 and the substrate 230. 接合過程における基板210とベアシリコン250との状態を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the state of substrate 210 and bare silicon 250 in a joining process. 接合過程における基板210とベアシリコン250との状態を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the state of substrate 210 and bare silicon 250 in a joining process. 接合過程における基板210とベアシリコン250との状態を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the state of substrate 210 and bare silicon 250 in a joining process. 接合過程における基板210とベアシリコン250との状態を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the state of substrate 210 and bare silicon 250 in a joining process. 接合過程における基板210と基板230との状態を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the state of substrate 210 and substrate 230 in a joining process. 基板210および基板230から成る積層基板290と基板260とを接合する他の手順を示す流れ図である。15 is a flowchart showing another procedure of bonding the laminated substrate 290 consisting of the substrate 210 and the substrate 230 and the substrate 260. 接合過程における、基板210および基板230から成る積層基板290と、ベアシリコン250との状態を示す模式的断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the state of the stacked silicon substrate 290 made of the substrates 210 and 230 and the bare silicon 250 in the bonding process. 接合過程における、ベアシリコン250と接合された基板210および基板230から成る積層基板290と、基板260との状態を示す模式的断面図である。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing the state of the laminated substrate 290 including the substrate 210 and the substrate 230 joined to the bare silicon 250 and the substrate 260 in the bonding process. 接合過程における、ベアシリコン250と接合された基板210および基板230から成る積層基板290と、基板260との状態を示す模式的断面図である。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing the state of the laminated substrate 290 including the substrate 210 and the substrate 230 joined to the bare silicon 250 and the substrate 260 in the bonding process. 基板210、230が局所的な湾曲を有していた場合に生じる非線形歪みによる積層基板290での位置ずれを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the position shift in the laminated substrate 290 by the nonlinear distortion which arises when the substrates 210 and 230 have a local curve. 撓み計測と反りの算出方法を説明する図である。It is a figure explaining the measurement method of bending measurement and curvature. 接合部600の一部の模式的断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a portion of a joint 600. アクチュエータ612のレイアウトを示す模式図である。FIG. 6 is a schematic view showing a layout of an actuator 612. 接合部600の一部の動作を示す模式図である。FIG. 16 is a schematic view showing an operation of a part of the bonding section 600.

以下、発明の実施の形態を説明する。下記の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, embodiments of the invention will be described. The following embodiments do not limit the claimed invention. Not all combinations of features described in the embodiments are essential to the solution of the invention.

図1は、基板接合装置100の模式的平面図である。基板接合装置100は、筐体110と、接合する基板210、230、およびベアシリコン250を収容する基板カセット120と、少なくとも2つの基板210、230を接合して作製された積層基板290、およびベアシリコン250を収容する基板カセット130と、制御部150と、搬送部140と、接合部300と、基板210、230、およびベアシリコン250を保持する基板ホルダ220、240を収容するホルダストッカ400と、プリアライナ500とを備える。筐体110の内部は温度管理されており、例えば、室温に保たれる。ベアシリコン250は、素子、回路、端子等が形成されていない未加工のシリコンウエハである。   FIG. 1 is a schematic plan view of a substrate bonding apparatus 100. FIG. The substrate bonding apparatus 100 includes a casing 110, substrates 210 and 230 to be bonded, a substrate cassette 120 for containing bare silicon 250, a laminated substrate 290 manufactured by bonding at least two substrates 210 and 230, and a bare A holder stocker 400 accommodating the substrate cassette 130 accommodating the silicon 250, the control unit 150, the transport unit 140, the joint unit 300, the substrates 210 and 230, and the substrate holders 220 and 240 holding the bare silicon 250; And a pre-aligner 500. The inside of the housing 110 is temperature-controlled, for example, kept at room temperature. The bare silicon 250 is an unprocessed silicon wafer on which elements, circuits, terminals and the like are not formed.

搬送部140は、単独の基板210、230、ベアシリコン250、基板ホルダ220、240、基板210、230、ベアシリコン250を保持した基板ホルダ220、240、複数の基板210、230を積層して形成した積層基板290等を搬送する。制御部150は、基板接合装置100の各部を相互に連携させて統括的に制御する。また、制御部150は、外部からのユーザの指示を受け付けて、積層基板290を製造する場合の製造条件を設定する。更に、制御部150は、基板接合装置100の動作状態を外部に向かって表示するユーザインターフェイスも有する。   The transport unit 140 is formed by stacking single substrates 210 and 230, bare silicon 250, substrate holders 220 and 240, substrates 210 and 230, and substrate holders 220 and 240 holding bare silicon 250, and a plurality of substrates 210 and 230. The stacked substrate 290 and the like are transported. The control unit 150 cooperates with each other in the substrate bonding apparatus 100 to control them collectively. Further, control unit 150 receives a user's instruction from the outside, and sets manufacturing conditions in the case of manufacturing laminated substrate 290. Furthermore, the control unit 150 also has a user interface for displaying the operating state of the substrate bonding apparatus 100 toward the outside.

接合部300は、対向する上ステージ322および下ステージ332を有する。上ステージ322は、基板ホルダ220または基板ホルダ240を介して、基板210、230、またはベアシリコン250を保持する。下ステージ332も同様に、基板ホルダ220または基板ホルダ240を介して、基板210、230、またはベアシリコン250を保持する。上ステージ322および下ステージ332はそれぞれ、基板210、230、またはベアシリコン250を直接保持してもよい。接合部300は、上ステージ322および下ステージ332のそれぞれに保持させた基板210、230、およびベアシリコン250のうちの何れかの組、例えば、互いに接合した状態の基板210およびベアシリコン250と、基板230とを相互に位置合わせする。その後、当該一方の組を一方のステージに保持させた状態を維持して、他方のステージによる当該他方の組の保持を解除することで、当該組を互いに接触させて接合する。この接合方法において、一方のステージに保持された状態が維持される基板210、230またはベアシリコン250を、固定側の基板210、230またはベアシリコン250と称する場合がある。また、他方のステージに保持された状態から接合時に保持を解除される基板210、230またはベアシリコン250を、解除側の基板210、230またはベアシリコン250と称する場合がある。   The joint 300 has an upper stage 322 and a lower stage 332 opposed to each other. The upper stage 322 holds the substrate 210, 230 or bare silicon 250 via the substrate holder 220 or the substrate holder 240. Similarly, the lower stage 332 holds the substrate 210, 230 or the bare silicon 250 through the substrate holder 220 or the substrate holder 240. The upper stage 322 and the lower stage 332 may directly hold the substrate 210, 230 or the bare silicon 250, respectively. Junction 300 is any set of substrates 210 and 230 and bare silicon 250 held by upper stage 322 and lower stage 332, for example, substrate 210 and bare silicon 250 in a state of being bonded to each other. Align the substrate 230 with each other. Thereafter, the one set is held by one of the stages, and holding of the other set by the other stage is released, whereby the sets are brought into contact with each other and joined. In this bonding method, the substrate 210 or 230 or the bare silicon 250 which is held in the one stage may be referred to as the fixed side substrate 210 or 230 or the bare silicon 250. Also, the substrate 210 or 230 or the bare silicon 250 released from the state held by the other stage at the time of bonding may be referred to as the substrate 210 or 230 or the bare silicon 250 on the release side.

ここで、接合した状態とは、積層された二つの基板に設けられた端子が互いに接続され、これにより、二つの基板間に電気的な導通が確保された状態を指してもよい。また、積層された二つの基板に設けられた端子が互いに接続され、これにより、二つの基板の接合強度が所定の強度以上となった状態を指してもよい。また、積層された二つの基板にアニール等の処理を行うことによって二つの基板が最終的に電気的に接続される場合には、アニール等の処理前に二つの基板が一時的に結合している状態、すなわち仮接合されている状態を指してもよい。また、積層された二つの基板にアニール等の処理を行うことによって二つの基板の接合強度が所定の強度以上となる場合には、アニール等の処理前に上記の仮接合されている状態を指してもよい。アニールにより接合強度が所定の強度以上になる状態は、例えば、二つの基板の表面同士が互いに共有結合により結合されている状態を含む。また、仮接合されている状態は、重なり合った二つの基板を分離して再利用することができる状態を含む。   Here, the bonded state may refer to a state in which terminals provided on two stacked substrates are connected to each other to thereby ensure electrical conduction between the two substrates. In addition, terminals provided on two stacked substrates may be connected to each other, which may indicate a state in which the bonding strength of the two substrates is equal to or higher than a predetermined strength. When the two substrates are finally electrically connected by performing a process such as annealing on the two stacked substrates, the two substrates are temporarily bonded before the process such as annealing. It may refer to a state of being in contact, that is, a state of being temporarily joined. In addition, when the bonding strength of the two substrates is equal to or higher than a predetermined strength by performing the processing such as annealing on the two stacked substrates, the above temporary bonding is indicated before the processing such as annealing. May be The state in which the bonding strength is equal to or higher than the predetermined strength by annealing includes, for example, a state in which the surfaces of the two substrates are covalently bonded to each other. In addition, the state of being temporarily bonded includes a state in which two overlapping substrates can be separated and reused.

プリアライナ500は、基板210、230、ベアシリコン250と基板ホルダ220、240との位置合わせをそれぞれ行い、基板210、230、ベアシリコン250を基板ホルダ220、240に保持させる。基板ホルダ220、240は、アルミナセラミックス等の硬質材料により形成されており、静電チャックや真空チャック等により基板210、230、ベアシリコン250を吸着して保持する。   The pre-aligner 500 aligns the substrates 210 and 230 and the bare silicon 250 with the substrate holders 220 and 240, respectively, and holds the substrates 210 and 230 and the bare silicon 250 on the substrate holders 220 and 240. The substrate holders 220 and 240 are formed of a hard material such as alumina ceramics, and adsorb and hold the substrates 210 and 230 and the bare silicon 250 by an electrostatic chuck, a vacuum chuck or the like.

上記のような基板接合装置100においては、素子、回路、端子等が形成された基板210、230の他に、構造物が形成されていない未加工のシリコンウエハであるベアシリコン250、Geを添加したSiGe基板、Ge単結晶基板、III−V族またはII−VI族等の化合物半導体ウエハ、および、ガラス基板等を接合することもできる。接合する対象は、回路基板および未加工基板であっても、未加工基板同士であってもよい。接合される基板210、230、ベアシリコン250は、それ自体が、既に積層された複数の基板を有する積層基板290であってもよい。接合される基板210、230、ベアシリコン250は、例えば、歪みが生じていない状態において互いに略同一の外形寸法を有する。   In the substrate bonding apparatus 100 as described above, in addition to the substrates 210 and 230 on which elements, circuits, terminals and the like are formed, bare silicon 250, which is a unprocessed silicon wafer on which a structure is not formed, is added Alternatively, a SiGe substrate, a Ge single crystal substrate, a compound semiconductor wafer of III-V group or II-VI group, a glass substrate or the like can be bonded. An object to be bonded may be a circuit board and a non-processed substrate, or may be non-processed substrates. The substrates 210, 230 and bare silicon 250 to be bonded may themselves be a laminated substrate 290 having a plurality of substrates already laminated. The substrates 210 and 230 and the bare silicon 250 to be bonded have, for example, substantially the same external dimensions in the unstrained state.

図2は、基板接合装置100において接合する基板210、230の模式的平面図である。基板210、230はそれぞれ、ノッチ214、234と、複数の回路領域216、236と、複数のアライメントマーク218、238とを有する。   FIG. 2 is a schematic plan view of the substrates 210 and 230 bonded in the substrate bonding apparatus 100. The substrates 210, 230 each have a notch 214, 234, a plurality of circuit areas 216, 236, and a plurality of alignment marks 218, 238.

複数の回路領域216、236は、基板210、230のそれぞれの表面に形成された構造物の一例であり、基板210、230のそれぞれの表面で面方向に周期的に配される。複数の回路領域216、236の各々には、フォトリソグラフィ技術等によって形成された配線、保護膜等の構造物が設けられる。複数の回路領域216、236には、基板210、230を他の基板230、210、リードフレーム等に電気的に接続する場合に接続端子となるパッド、バンプ等の接続部も配される。接続部も、基板210、230の表面に形成された構造物の一例である。   The plurality of circuit regions 216 and 236 are an example of a structure formed on the surface of each of the substrates 210 and 230, and periodically arranged in the planar direction on each surface of the substrates 210 and 230. Each of the plurality of circuit regions 216 and 236 is provided with a structure such as a wiring or a protective film formed by a photolithography technique or the like. In the plurality of circuit regions 216 and 236, connection portions such as pads and bumps serving as connection terminals when the substrates 210 and 230 are electrically connected to the other substrates 230 and 210 and lead frames are also arranged. The connection portion is also an example of a structure formed on the surface of the substrate 210, 230.

複数のアライメントマーク218、238もまた、基板210、230の表面に形成された構造物の一例であり、複数の回路領域216、236の相互の間に配されたスクライブライン212、232に配される。複数のアライメントマーク218、238は、基板210、230を他の基板230、210またはベアシリコン250と位置合わせする際の指標である。スクライブライン212、232は、基板210、230をダイシングしてチップ化するときの指標である。なお、模式的平面図を示していないベアシリコン250には、少なくともその表面に複数のアライメントマーク218が形成されている。   The plurality of alignment marks 218 and 238 are also an example of a structure formed on the surface of the substrate 210 and 230, and are disposed on scribe lines 212 and 232 disposed between the plurality of circuit regions 216 and 236. Ru. The plurality of alignment marks 218, 238 are indicators for aligning the substrate 210, 230 with the other substrate 230, 210 or the bare silicon 250. The scribe lines 212 and 232 are indicators for dicing the substrates 210 and 230 into chips. A plurality of alignment marks 218 are formed on at least the surface of bare silicon 250 not shown in a schematic plan view.

図3は、基板接合装置100において、基板210と基板230とを接合する手順を示す流れ図である。先ず、制御部150が、基板210と基板230とを接合した場合に基板230に生じると推定される歪みに関する情報を取得し(ステップS101)、取得した情報に基づいて、基板210とベアシリコン250とを接合する接合条件を決定する(ステップS102)。ここでは、制御部150は、決定した接合条件に従って、基板210を解除側にし、ベアシリコン250を固定側にすると決定する。また、制御部150は、決定した接合条件となるように、温調装置、除湿加湿装置、気圧調整器、ガス流入装置、活性化装置等を制御する信号を、例えば搬送部140、プリアライナ500、接合部300などに出力する。なお、制御部150は、このような接合条件を決定する決定部を含んでもよい。   FIG. 3 is a flow chart showing a procedure for bonding the substrate 210 and the substrate 230 in the substrate bonding apparatus 100. First, the control unit 150 acquires information on distortion estimated to occur in the substrate 230 when the substrate 210 and the substrate 230 are joined (step S101), and based on the acquired information, the substrate 210 and the bare silicon 250 And bonding conditions are determined (step S102). Here, the control unit 150 determines that the substrate 210 is to be released and the bare silicon 250 is to be fixed according to the determined bonding conditions. In addition, the control unit 150 controls the temperature control device, the dehumidifying / humidifying device, the air pressure regulator, the gas inflow device, the activation device, etc. to achieve the determined joining condition, for example, the transport unit 140, the pre-aligner 500, Output to the junction 300 or the like. Control unit 150 may include a determination unit that determines such a bonding condition.

次に、制御部150からの出力に基づき、搬送部140は、保持面221の曲率が異なる複数の解除側用の基板ホルダ220のうちから1つの基板ホルダ220を選択して、選択した基板ホルダ220と基板210とを、順次プリアライナ500に搬入する(ステップS103)。プリアライナ500において、基板210を基板ホルダ220に保持させる(ステップS104)。固定側のベアシリコン250についても基板210と同様に、制御部150からの出力に基づき、搬送部140が、固定側用の基板ホルダ240と、固定側のベアシリコン250とを、順次プリアライナ500に搬入し(ステップS103)、プリアライナ500において、ベアシリコン250を基板ホルダ240に保持させる(ステップS104)。   Next, based on the output from the control unit 150, the transport unit 140 selects one substrate holder 220 from among the plurality of release side substrate holders 220 having different curvatures of the holding surface 221, and selects the selected substrate holder The substrate 220 and the substrate 210 are sequentially carried into the pre-aligner 500 (step S103). In the pre-aligner 500, the substrate 210 is held by the substrate holder 220 (step S104). As for the bare silicon 250 on the stationary side, the transport unit 140 sequentially forms the substrate holder 240 for the stationary side and the bare silicon 250 on the stationary side into the pre-aligner 500 sequentially based on the output from the control unit 150 similarly to the substrate 210. Then, the bare silicon 250 is held by the substrate holder 240 in the pre-aligner 500 (step S104).

図4は、ステップS104で用いられる、基板210を保持した基板ホルダ220の模式的平面図(A)、及び、ベアシリコン250を保持した基板ホルダ240の模式的平面図(B)である。基板ホルダ220は、周縁部から中央部に向けて厚さが徐々に増加する断面形状を有する。これにより、湾曲した滑らかな保持面221を有する。基板ホルダ220に吸着して保持された基板210は、保持面221に密着して、保持面221の形状に倣って湾曲する。よって、保持面の表面が曲面、例えば、円筒面、球面、放物面等をなす場合は、吸着された基板210も、そのような曲面をなすように形状が変化する。基板ホルダ240は、平坦で滑らかな保持面241を有する。基板ホルダ240に吸着して保持されたベアシリコン250は、保持面241に密着して、保持面241の形状に倣って平坦になる。   FIG. 4 is a schematic plan view (A) of the substrate holder 220 holding the substrate 210 and a schematic plan view (B) of the substrate holder 240 holding the bare silicon 250, which are used in step S104. The substrate holder 220 has a cross-sectional shape that gradually increases in thickness from the peripheral portion to the central portion. This has a curved smooth holding surface 221. The substrate 210 held by suction by the substrate holder 220 is in close contact with the holding surface 221 and is curved following the shape of the holding surface 221. Therefore, when the surface of the holding surface is a curved surface, for example, a cylindrical surface, a spherical surface, a paraboloid or the like, the shape of the adsorbed substrate 210 changes so as to form such a curved surface. The substrate holder 240 has a flat and smooth holding surface 241. The bare silicon 250 held by suction to the substrate holder 240 comes in close contact with the holding surface 241 and becomes flat following the shape of the holding surface 241.

以降の説明において適宜参照する図5から図8、及び、図10は、接合部300の模式的断面図である。図5に示すように、制御部150からの出力に基づき、搬送部140は、基板210を保持した基板ホルダ220を接合部300の下ステージ332に搬入し、ベアシリコン250を保持した基板ホルダ240を接合部300の上ステージ322に搬入する(ステップS105)。   5 to 8 and 10, which are referred to as appropriate in the following description, are schematic cross-sectional views of the bonding portion 300. As shown in FIG. As shown in FIG. 5, based on the output from the control unit 150, the transport unit 140 carries the substrate holder 220 holding the substrate 210 onto the lower stage 332 of the bonding unit 300, and holds the bare silicon 250. Is carried onto the upper stage 322 of the joint 300 (step S105).

上ステージ322は、真空チャック、静電チャック等の保持機能を有し、枠体310の天板316に下向きに固定される。図5に示された状態において、上ステージ322には、既に、基板210を保持している状態の基板ホルダ220が保持されている。   The upper stage 322 has a holding function such as a vacuum chuck and an electrostatic chuck, and is fixed to the top plate 316 of the frame 310 downward. In the state shown in FIG. 5, the upper stage 322 already holds the substrate holder 220 in the state of holding the substrate 210.

下ステージ332は、真空チャック、静電チャック等の保持機能を有し、枠体310の底板312に配されたX方向駆動部331に重ねられたY方向駆動部333の上面に搭載される。図5に示された状態において、下ステージ332には、既に、基板230を保持している状態の基板ホルダ240が保持されている。なお、図5から図8、及び、図10の各々において、説明の簡略化のため、基板ホルダ220の保持面221は平坦に描かれている。   The lower stage 332 has a holding function such as a vacuum chuck or an electrostatic chuck, and is mounted on the upper surface of the Y-direction driving unit 333 superimposed on the X-direction driving unit 331 disposed on the bottom plate 312 of the frame 310. In the state shown in FIG. 5, the lower stage 332 already holds the substrate holder 240 in the state of holding the substrate 230. In each of FIGS. 5 to 8 and FIG. 10, the holding surface 221 of the substrate holder 220 is drawn flat for simplification of the description.

天板316には、顕微鏡324および活性化装置326が上ステージ322の側方に固定される。顕微鏡324は、下ステージ332に保持された基板210の上面を観察できる。   A microscope 324 and an activation device 326 are fixed to the top plate 316 to the side of the upper stage 322. The microscope 324 can observe the upper surface of the substrate 210 held by the lower stage 332.

活性化装置326は、下ステージ332に間接的に保持された基板210の上面を清浄化するプラズマを発生する。活性化装置326では、例えば減圧雰囲気下において処理ガスである酸素ガスを励起してプラズマ化し、酸素イオンを二つの基板のそれぞれの接合面に照射することにより、例えば、基板がSi上にSiO膜を形成した基板である場合には、接合面におけるSiOの結合を切断し、SiおよびOのダングリングボンドを形成する。基板の表面にこのようなダングリングボンドを形成することを活性化と称する場合がある。この状態で大気に晒すと、空気中の水分がダングリングボンドに結合して基盤表面がOH基で覆われる。これにより、基板の表面が水分子と結合しやすい状態すなわち親水化されやすい状態となる。つまり、活性化により、結果として基板の表面が親水化しやすい状態になる。基板の表面を親水化する親水化装置は、図示しないが、例えば純水によって二つの基板の接合面にそれぞれ塗布することにより接合面を親水化するとともに、接合面を洗浄する。   The activation device 326 generates plasma that cleans the top surface of the substrate 210 held indirectly by the lower stage 332. In the activation device 326, for example, oxygen gas which is a processing gas is excited into plasma in a reduced pressure atmosphere, and oxygen ions are irradiated to the respective bonding surfaces of the two substrates, for example, the substrate is a SiO film on Si. In the case of a substrate on which is formed, the bond of SiO at the bonding surface is broken to form a dangling bond of Si and O. Forming such dangling bonds on the surface of the substrate may be referred to as activation. When exposed to the atmosphere in this state, the moisture in the air bonds to the dangling bond and the substrate surface is covered with OH groups. As a result, the surface of the substrate is in a state of being easily bonded to water molecules, that is, in a state of being easily hydrophilized. That is, activation results in a state in which the surface of the substrate is likely to be made hydrophilic. The hydrophilizing device for hydrophilizing the surface of the substrate is not shown, but it is applied to the bonding surface of the two substrates, for example, with pure water to hydrophilize the bonding surface and to clean the bonding surface.

X方向駆動部331は、底板312と平行に、図中に矢印Xで示す方向に移動する。Y方向駆動部333は、X方向駆動部331上で、底板312と平行に、図中に矢印Yで示す方向に移動する。X方向駆動部331およびY方向駆動部333の動作を組み合わせることにより、下ステージ332は、底板312と平行に二次元的に移動する。   The X-direction drive unit 331 moves in the direction indicated by the arrow X in the figure in parallel to the bottom plate 312. The Y-direction drive unit 333 moves on the X-direction drive unit 331 in parallel with the bottom plate 312 in the direction indicated by the arrow Y in the drawing. By combining the operations of the X-direction driving unit 331 and the Y-direction driving unit 333, the lower stage 332 moves in two dimensions in parallel with the bottom plate 312.

また、下ステージ332は、昇降駆動部338により支持されており、昇降駆動部338の駆動により、図中の矢印Zで示す方向に昇降する。このように、下ステージ332は、基板210を保持している状態の基板ホルダ220を保持する上ステージ322との間で、基板ホルダ220に保持された基板210と基板ホルダ240に保持された基板230との相対位置を変位させる。   Further, the lower stage 332 is supported by the elevation drive unit 338, and is raised and lowered in the direction indicated by the arrow Z in the figure by the drive of the elevation drive unit 338. Thus, the lower stage 332 holds the substrate 210 held by the substrate holder 220 and the substrate held by the substrate holder 240 between the lower stage 332 and the upper stage 322 holding the substrate holder 220 in the state of holding the substrate 210. The relative position with 230 is displaced.

X方向駆動部331、Y方向駆動部333および昇降駆動部338による下ステージ332の移動量は、干渉計等を用いて精密に計測される。   The amount of movement of the lower stage 332 by the X-direction drive unit 331, the Y-direction drive unit 333 and the elevation drive unit 338 is accurately measured using an interferometer or the like.

Y方向駆動部333には、顕微鏡334および活性化装置336が、それぞれ下ステージ332の側方に搭載される。顕微鏡334は、上ステージ322に保持された基板230の下面である表面を観察できる。活性化装置336は、基板230の表面を清浄化するプラズマを発生する。尚、この活性化装置326および336を接合部300とは別の装置に設け、表面を活性化した基板および基板ホルダをロボットによって活性化装置326、336から接合部300へと搬送するようにしてもよい。   A microscope 334 and an activation device 336 are mounted on the side of the lower stage 332 in the Y-direction driver 333. The microscope 334 can observe the surface which is the lower surface of the substrate 230 held by the upper stage 322. The activation device 336 generates a plasma that cleans the surface of the substrate 230. The activation devices 326 and 336 are provided in a device different from the bonding portion 300, and the substrate with the surface activated and the substrate holder are transported from the activation devices 326 and 336 to the bonding portion 300 by a robot. It is also good.

なお、接合部300は、底板312に対して垂直な回転軸の回りに下ステージ332を回転させる回転駆動部、および、下ステージ332を揺動させる揺動駆動部を更に備えてもよい。これにより、下ステージ332を上ステージ322に対して平行にすると共に、下ステージ332に保持された基板210を回転させて、基板210、230の位置合わせ精度を向上させることができる。   The joint unit 300 may further include a rotational drive unit that rotates the lower stage 332 about a rotational axis perpendicular to the bottom plate 312, and a swing drive unit that swings the lower stage 332. Thus, the lower stage 332 can be made parallel to the upper stage 322, and the substrate 210 held by the lower stage 332 can be rotated to improve the alignment accuracy of the substrates 210 and 230.

顕微鏡324、334は、制御部150により、焦点を相互に合わせたり共通の指標を観察させたりすることによって較正される。これにより、接合部300における一対の顕微鏡324、334の相対位置が測定される。   The microscopes 324 and 334 are calibrated by the control unit 150 by focusing each other and observing a common index. Thereby, the relative position of the pair of microscopes 324 and 334 at the joint 300 is measured.

基板接合装置100はさらに、温調装置、除湿加湿装置、気圧調整器およびガス流入装置を有してもよい。温調装置は例えば基板接合装置100の枠体に設けられ、送風機によってステージ周辺に送り込まれる気体の温度を調節する。除湿加湿装置も例えば装置の枠体に設けられ、送風機によってステージ周辺に送り込まれる気体の湿度を調節する。ガス流入装置も装置の枠体に設けられ、送風機によってステージ周辺に送り込まれる気体の種類の選択を行う。気圧調整器は基板接合装置100の枠体に設けられた圧力ポンプを有し、圧力ポンプで枠体内の気圧を調整する。   The substrate bonding apparatus 100 may further include a temperature control device, a dehumidifying / humidifying device, an air pressure regulator, and a gas inflow device. The temperature control device is provided, for example, in the frame of the substrate bonding apparatus 100, and controls the temperature of the gas sent around the stage by the blower. A dehumidifying and humidifying device is also provided, for example, in the frame of the device, and regulates the humidity of the gas sent around the stage by the blower. A gas inlet is also provided in the frame of the device to select the type of gas that is pumped around the stage by the blower. The air pressure regulator has a pressure pump provided in the frame of the substrate bonding apparatus 100, and adjusts the air pressure in the frame with the pressure pump.

図5に示した状態に続いて、図6に示すように、制御部150は、X方向駆動部331およびY方向駆動部333を動作させて、顕微鏡324、334により基板210およびベアシリコン250の各々に設けられたアライメントマーク218を検出させる(ステップS106)。   Subsequently to the state shown in FIG. 5, as shown in FIG. 6, the control unit 150 operates the X-direction driving unit 331 and the Y-direction driving unit 333 to make the substrates 210 and the bare silicon 250 by the microscopes 324 and 334. The alignment marks 218 provided on each are detected (step S106).

次に、相対位置が既知である顕微鏡324、334で基板210およびベアシリコン250のアライメントマーク218の位置を検出することにより、基板210とベアシリコン250との相対位置を算出する(ステップS107)。これにより、基板210とベアシリコン250とを位置合わせする場合には、基板210およびベアシリコン250において対応するアライメントマーク218間の位置ずれ量が予め定められた閾値以下となるように、または、基板210と基板230との位置合わせの場合には、これに加えて、基板210と基板230との間で対応する回路領域216、236または接続部の位置ずれ量が予め定められた閾値以下となるように、基板210と基板230との相対移動量を算出する。位置ずれは、接合された基板210とベアシリコン250との間、または、接合された基板210と基板230との間における、対応するアライメントマーク218、238同士の位置ずれを指してもよく、接合された基板210と基板230との間における対応する接続部同士の位置ずれを指してもよい。位置ずれは、二つの基板210、230のそれぞれに生じる歪みの量の差に起因する場合がある。   Next, the relative positions of the substrate 210 and the bare silicon 250 are calculated by detecting the positions of the alignment mark 218 of the substrate 210 and the bare silicon 250 with the microscopes 324 and 334 whose relative positions are known (step S107). Thereby, when the substrate 210 and the bare silicon 250 are aligned, the amount of positional deviation between the corresponding alignment marks 218 in the substrate 210 and the bare silicon 250 is equal to or less than a predetermined threshold, or In the case of the alignment between 210 and the substrate 230, in addition to this, the amount of positional deviation of the corresponding circuit area 216, 236 or the connection between the substrate 210 and the substrate 230 becomes equal to or less than a predetermined threshold. Thus, the relative movement amount between the substrate 210 and the substrate 230 is calculated. The misalignment may refer to misalignment of the corresponding alignment marks 218, 238 between the bonded substrate 210 and the bare silicon 250, or between the bonded substrate 210 and the substrate 230, bonding The positional deviation between the corresponding connection portions between the substrate 210 and the substrate 230 may be indicated. The misalignment may be due to the difference in the amount of distortion that occurs on each of the two substrates 210, 230.

ここで、閾値は、基板210、230の相互の接合が完了したときに、基板210、230間に電気的な導通が可能となるずれ量であってもよく、基板210、230にそれぞれ設けられた構造物同士が少なくとも一部で接触するときのずれ量であってもよい。制御部150は、基板210、230間の位置ずれが予め定められた閾値以上になった場合に、接続部同士が接触しない又は適切な電気的導通が得られない状態、もしくは接合部間に所定の接合強度が得られない状態であると判断してもよい。   Here, the threshold value may be a shift amount that enables electrical conduction between the substrates 210 and 230 when bonding of the substrates 210 and 230 is completed, and provided on the substrates 210 and 230, respectively. It may be an amount of deviation when at least a part of the structures contact with each other. When the positional deviation between the substrates 210 and 230 becomes equal to or greater than a predetermined threshold value, the control unit 150 does not contact each other or can not obtain appropriate electrical continuity, or a predetermined value between junctions. It may be judged that it is in the state where the joint strength of can not be obtained.

図6に示した状態に続いて、図7に示すように、制御部150は、基板210とベアシリコン250との相対位置を記録し、基板210およびベアシリコン250の各々の接合面を化学的に活性化する(ステップS108)。制御部150は、まず、下ステージ332の位置を初期位置にリセットした後に水平に移動させて、活性化装置326、336の生成したプラズマにより基板210およびベアシリコン250の表面を走査させる。これにより、基板210およびベアシリコン250のそれぞれの表面が清浄化され、化学的な活性が高くなる。なお、ステップS108における、基板210およびベアシリコン250の活性化は、ステップS106の前に行ってもよく、基板210およびベアシリコン250を基板接合装置100に搬入する前に行ってもよい。   Subsequently to the state shown in FIG. 6, as shown in FIG. 7, the control unit 150 records the relative position between the substrate 210 and the bare silicon 250, and chemically bonds each bonding surface of the substrate 210 and the bare silicon 250. (Step S108). First, the control unit 150 resets the position of the lower stage 332 to an initial position and then moves it horizontally to scan the surfaces of the substrate 210 and the bare silicon 250 with the plasma generated by the activation devices 326 and 336. This cleans the surface of each of the substrate 210 and the bare silicon 250, resulting in high chemical activity. The activation of the substrate 210 and the bare silicon 250 in step S108 may be performed before the step S106, or may be performed before the substrate 210 and the bare silicon 250 are carried into the substrate bonding apparatus 100.

プラズマに暴露する方法の他に、不活性ガスを用いたスパッタエッチング、イオンビーム、または、高速原子ビーム等により基板210およびベアシリコン250の表面を活性化することもできる。イオンビームや高速原子ビームを用いる場合は、接合部300を減圧下にして生成することが可能である。また更に、紫外線照射、オゾンアッシャー等により基板210およびベアシリコン250を活性化することもできる。更に、例えば、液体または気体のエッチャントを用いて、基板210およびベアシリコン250の表面を化学的に清浄化することにより活性化してもよい。基板210およびベアシリコン250の表面の活性化後、基板210およびベアシリコン250の表面を親水化装置により親水化してもよい。   In addition to the method of exposure to plasma, the surfaces of the substrate 210 and the bare silicon 250 can also be activated by sputter etching using an inert gas, ion beam, fast atom beam or the like. In the case of using an ion beam or a high-speed atom beam, the junction 300 can be generated under reduced pressure. Furthermore, the substrate 210 and the bare silicon 250 can be activated by ultraviolet irradiation, ozone asher or the like. In addition, the surface of the substrate 210 and the bare silicon 250 may be activated by chemical cleaning, for example, using a liquid or gaseous etchant. After activation of the surfaces of the substrate 210 and the bare silicon 250, the surfaces of the substrate 210 and the bare silicon 250 may be hydrophilized by a hydrophilization device.

図7に示した状態に続いて、図8に示すように、制御部150は、基板210とベアシリコン250とを相互に位置合わせする(ステップS109)。制御部150は、まず、最初に検出した顕微鏡324、334の相対位置と、ステップS106において検出した基板210およびベアシリコン250のアライメントマーク218の位置に基づいて、互いに一致するように、下ステージ332を移動させる。   Following the state shown in FIG. 7, as shown in FIG. 8, the control unit 150 aligns the substrate 210 and the bare silicon 250 with each other (step S109). The control unit 150 first lowers the lower stage 332 so as to coincide with each other based on the relative positions of the microscopes 324 and 334 detected first and the positions of the alignment mark 218 of the substrate 210 and the bare silicon 250 detected in step S106. Move

図9は、接合過程における基板210とベアシリコン250との状態を示す模式的断面図である。図9は、図8に示したステップS109の状態における基板210およびベアシリコン250の状態を示している。図示のように、それぞれが基板ホルダ220、240を介して上ステージ322および下ステージ332に保持された基板210およびベアシリコン250は、互いに位置合わせされた状態で対向する。図示される通り、平坦な基板210は、湾曲した保持面221を有する基板ホルダ220に吸着されて、その曲面に倣うように変形しているので、対向する基板210とベアシリコン250との間隔は、基板210およびベアシリコン250の中央付近が周縁部よりも小さい。   FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the state of the substrate 210 and the bare silicon 250 in the bonding process. FIG. 9 shows the state of the substrate 210 and the bare silicon 250 in the state of step S109 shown in FIG. As shown, the substrate 210 and the bare silicon 250 held on the upper stage 322 and the lower stage 332 via the substrate holders 220 and 240 face each other in alignment with each other. As illustrated, the flat substrate 210 is attracted to the substrate holder 220 having the curved holding surface 221 and deformed so as to follow the curved surface, so the distance between the opposing substrate 210 and the bare silicon 250 is , And around the center of the substrate 210 and the bare silicon 250 is smaller than the peripheral portion.

図8及び図9に示した状態に続いて、図10に示すように、制御部150は、昇降駆動部338を動作させて下ステージ332を上昇させ、基板210とベアシリコン250とを相互に接近させる。そして、基板ホルダ220の湾曲した保持面221に倣うことによって凸状に変形した基板210の突出部分をベアシリコン250に接触させて接触領域を形成した後、当該接触領域を広げることで、基板210に歪みを生じさせながら基板210とベアシリコン250とを接合する。より具体的には、先ず、基板210とベアシリコン250とを接近させて、基板210およびベアシリコン250の一部を互いに接触させ、既に活性化されている当該接触箇所に接合領域を形成する。更に、基板ホルダ220による基板210の保持を解除することで、活性化された表面相互の分子間力により当該接触箇所に隣接する領域が自律的に相互に吸着され、当該接合領域が基板210およびベアシリコン250の径方向外側に向かって順次広がるボンディングウェーブが発生し、これによって、基板210に歪みを生じさせながら、基板210とベアシリコン250とを接合する(ステップS110)。接合領域は、接触領域の一例である。このように、接合面の活性化によって接合面同士を接合することを、直接接合と称する場合がある。   Subsequent to the state shown in FIGS. 8 and 9, as shown in FIG. 10, the control unit 150 operates the elevation driving unit 338 to raise the lower stage 332, and the substrate 210 and the bare silicon 250 are mutually exchanged. Get close. Then, the protruding portion of the substrate 210 deformed in a convex shape by contacting the curved holding surface 221 of the substrate holder 220 is brought into contact with the bare silicon 250 to form a contact region, and then the substrate 210 is expanded by widening the contact region. Bonding the substrate 210 and the bare silicon 250 while causing distortion. More specifically, first, the substrate 210 and the bare silicon 250 are brought close to each other, and the substrate 210 and a part of the bare silicon 250 are brought into contact with each other to form a junction region at the already activated contact point. Furthermore, by releasing the holding of the substrate 210 by the substrate holder 220, the region adjacent to the contact point is autonomously attracted to each other by the intermolecular force between the activated surfaces, and the bonding region is the substrate 210 and the like. Bonding waves are generated that sequentially extend outward in the radial direction of the bare silicon 250, thereby bonding the substrate 210 and the bare silicon 250 while causing distortion in the substrate 210 (step S110). The bonding area is an example of the contact area. As such, joining the joining surfaces with each other by activation of the joining surfaces may be referred to as direct bonding.

図11は、接合過程における基板210とベアシリコン250との状態を示す模式的断面図である。図11は、図10に示したステップS110の状態における基板210とベアシリコン250との状態を模式的に断面で示している。このように、湾曲した保持面221を有する基板ホルダ220を用いることにより、基板210およびベアシリコン250にはただひとつの接触箇所が形成され、その結果、複数の接触箇所が別個に形成されることに起因する接合面内のボイドの発生を抑止することができる。   FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the state of the substrate 210 and the bare silicon 250 in the bonding process. FIG. 11 schematically shows in cross section the state of the substrate 210 and the bare silicon 250 in the state of step S110 shown in FIG. Thus, by using the substrate holder 220 having the curved holding surface 221, only one contact point is formed on the substrate 210 and the bare silicon 250, as a result, a plurality of contact points are formed separately. It is possible to suppress the occurrence of voids in the bonding surface due to

図5から図11に示した過程の間に、搬送部140が、制御部150からの出力に基づき、解除側用の基板ホルダ220と基板230とを、順次プリアライナ500に搬入する(ステップS111)。そして、プリアライナ500において、基板230を基板ホルダ220に保持させる(ステップS112)。   During the processes shown in FIGS. 5 to 11, the transport unit 140 sequentially carries in the substrate holder 220 for release side and the substrate 230 to the pre-aligner 500 based on the output from the control unit 150 (step S111). . Then, in the pre-aligner 500, the substrate 230 is held by the substrate holder 220 (step S112).

図11に示した状態に続いて、次に搬送部140が、制御部150からの出力に基づき、基板230を保持した基板ホルダ220を、接合部300に搬入して上ステージ322に固定する(ステップS113)。この間、ベアシリコン250と接合された基板210は、基板ホルダ240を介して下ステージ332に固定された状態である。制御部150は、X方向駆動部331およびY方向駆動部333を動作させて、相対位置が既知である顕微鏡324、334により基板210および基板230の各々に設けられたアライメントマーク218、238を検出させる(ステップS114)。   Subsequently to the state illustrated in FIG. 11, the transport unit 140 subsequently carries the substrate holder 220 holding the substrate 230 into the bonding unit 300 and fixes it to the upper stage 322 based on the output from the control unit 150 ( Step S113). During this time, the substrate 210 joined to the bare silicon 250 is in a state of being fixed to the lower stage 332 via the substrate holder 240. The control unit 150 operates the X-direction driving unit 331 and the Y-direction driving unit 333 to detect the alignment marks 218 and 238 provided on each of the substrate 210 and the substrate 230 by the microscopes 324 and 334 whose relative positions are known. (Step S114).

次に、顕微鏡324、334により検出したアライメントマーク218、238の位置に基づき、基板210と基板230との相対位置を算出する(ステップS115)。そして、制御部150は、基板210と基板230との相対位置を記録し、基板210および基板230の各々の接合面を化学的に活性化する(ステップS116)。なお、ステップS116における、基板210および基板230の活性化は、ステップS114の前に行ってもよい。また、基板230の活性化は、基板230を基板接合装置100に搬入する前に行ってもよい。また、基板210の活性化は、基板210およびベアシリコン250を一旦、基板接合装置100の外部に搬出して、外部で活性化した後、再度、基板接合装置100に搬入するように行ってもよい。   Next, based on the positions of the alignment marks 218 and 238 detected by the microscopes 324 and 334, the relative position between the substrate 210 and the substrate 230 is calculated (step S115). Then, the control unit 150 records the relative position between the substrate 210 and the substrate 230, and chemically activates the bonding surface of each of the substrate 210 and the substrate 230 (step S116). The activation of the substrate 210 and the substrate 230 in step S116 may be performed before step S114. In addition, activation of the substrate 230 may be performed before the substrate 230 is carried into the substrate bonding apparatus 100. In addition, activation of the substrate 210 may be performed such that the substrate 210 and the bare silicon 250 are temporarily carried out of the substrate bonding apparatus 100 and activated outside, and then carried into the substrate bonding apparatus 100 again. Good.

ステップS116の実行後に、制御部150は、基板210と基板230とを相互に位置合わせする(ステップS117)。制御部150は、まず、最初に検出した顕微鏡324、334の相対位置と、ステップS114において検出した基板210および基板230のアライメントマーク218、238の位置に基づいて、基板210、230の互いに対応する構造物の位置ずれ量が少なくとも接合完了時に上述した閾値以下となるように、下ステージ332を移動させる。   After execution of step S116, the control unit 150 aligns the substrate 210 and the substrate 230 with each other (step S117). The control unit 150 first corresponds to each other of the substrates 210 and 230 based on the relative positions of the microscopes 324 and 334 detected first and the positions of the alignment marks 218 and 238 of the substrate 210 and the substrate 230 detected in step S114. The lower stage 332 is moved so that the displacement amount of the structure is at least equal to or less than the above-described threshold value at the completion of bonding.

図12および図13は、接合過程における、ベアシリコン250が接合された基板210と、基板230との状態を示す模式的平面図である。図12は、ステップS117の状態におけるベアシリコン250が接合された基板210と、基板230との状態を示している。図12に示すように、それぞれが基板ホルダ220、240、またはベアシリコン250を介して上ステージ322および下ステージ332に保持された基板210および基板230は、互いに位置合わせされた状態で対向する。図示される通り、平坦な基板230は、湾曲した保持面221を有する基板ホルダ220に吸着されて、その曲面に倣うように変形しているので、対向する基板210と基板230との間隔は、基板210および基板230の中央付近が周縁部よりも小さい。   12 and 13 are schematic plan views showing the state of the substrate 210 to which the bare silicon 250 is bonded and the substrate 230 in the bonding process. FIG. 12 shows the state of the substrate 210 and the substrate 230 to which the bare silicon 250 is bonded in the state of step S117. As shown in FIG. 12, the substrates 210 and 230 held by the upper stage 322 and the lower stage 332 via the substrate holders 220 and 240 or the bare silicon 250 face each other in an aligned state. As illustrated, the flat substrate 230 is attracted to the substrate holder 220 having a curved holding surface 221 and deformed so as to follow the curved surface, so the distance between the opposing substrate 210 and the substrate 230 is The vicinity of the center of the substrate 210 and the substrate 230 is smaller than the peripheral portion.

図12に示した状態に続いて、図13に示すように、制御部150は、昇降駆動部338を動作させて下ステージ332を上昇させ、基板210と基板230とを相互に接近させる。そして、基板210に生じた歪みを基板ホルダ240による保持によって維持した状態で、基板ホルダ220の湾曲した保持面221に倣うことによって凸状に変形した基板230の突出部分を基板210に接触させて接触領域を形成した後、当該接触領域を広げることで、基板230に歪みを生じさせながら基板230と基板210とを接合する。より具体的には、先ず、基板230と基板210とを接近させて、基板210および基板230の一部を互いに接触させ、既に活性化されている当該接触箇所に接合領域を形成する。更に、基板ホルダ220による基板230の保持を解除することで、基板230に歪みを生じさせながら、基板210と基板230とを直接接合する(ステップS118)。   Subsequent to the state shown in FIG. 12, as shown in FIG. 13, the control unit 150 operates the elevation driving unit 338 to raise the lower stage 332 to bring the substrate 210 and the substrate 230 closer to each other. Then, in a state in which the distortion generated in the substrate 210 is maintained by holding by the substrate holder 240, the projecting portion of the substrate 230 deformed in a convex shape is brought into contact with the substrate 210 by following the curved holding surface 221 of the substrate holder 220. After the contact region is formed, the substrate 230 and the substrate 210 are bonded while causing the substrate 230 to be distorted by expanding the contact region. More specifically, first, the substrate 230 and the substrate 210 are brought close to each other, and the substrate 210 and a part of the substrate 230 are brought into contact with each other to form a junction region at the contact point which has already been activated. Furthermore, by releasing the holding of the substrate 230 by the substrate holder 220, the substrate 210 and the substrate 230 are directly bonded while causing distortion in the substrate 230 (step S118).

ここで、基板210およびベアシリコン250の一部が互いに接触した状態と、それらが互いに接合された状態をそれぞれ示している図11と図12とを再度参照する。基板210およびベアシリコン250は、図11の状態では略同一の外形寸法で示されているが、図12の状態では基板210の外形寸法がベアシリコン250の外形寸法よりも大きい。これは、基板210とベアシリコン250との接合過程において、基板210に歪みが生じ、基板210が径方向に引き伸ばされた為である。一方で、基板210および基板230の一部が互いに接触した状態を示している図13を参照すると、図11の状態と異なり、基板210および基板230は略同一の外形寸法で示されていない。これは、上記の通り基板210はベアシリコン250との接合過程で既に径方向に引き伸ばされているが、基板230は、基板210との間に未だボンディングウェーブが発生しておらず、径方向に引き伸ばされていない為である。逆に、基板230は、基板210との接合過程で歪みが生じ、径方向に引き伸ばされる。本実施形態では主に、このような接合過程で生じる歪みによる基板210、230間の位置ずれを、上記の接合手法によって補正する。   Here, reference is again made to FIGS. 11 and 12 which show a state in which the substrate 210 and a part of the bare silicon 250 are in contact with each other and a state in which they are joined to each other. Although the substrate 210 and the bare silicon 250 are shown with substantially the same outside dimensions in the state of FIG. 11, the outside dimensions of the substrate 210 are larger than the outside dimensions of the bare silicon 250 in the state of FIG. This is because the substrate 210 is distorted in the process of bonding the substrate 210 and the bare silicon 250, and the substrate 210 is stretched in the radial direction. On the other hand, referring to FIG. 13 which shows a state in which the substrate 210 and a part of the substrate 230 are in contact with each other, unlike the state of FIG. 11, the substrate 210 and the substrate 230 are not shown with substantially the same outside dimensions. This is because although the substrate 210 is already stretched in the radial direction in the bonding process with the bare silicon 250 as described above, the bonding wave has not yet occurred between the substrate 230 and the substrate 210, and the substrate 230 is in the radial direction. It is because it is not stretched. Conversely, the substrate 230 is distorted in the process of bonding with the substrate 210 and is stretched in the radial direction. In the present embodiment, the positional deviation between the substrates 210 and 230 due to the distortion generated in the bonding process is mainly corrected by the above-described bonding method.

ここで、基板210、230に生じる歪みについて、歪みの種類などを詳細に説明する。基板210、230に生じる歪みとは、基板210、230における構造物の設計座標すなわち設計位置からの変位である。基板210、230に生じる歪みは、平面歪みと立体歪みとを含む。   Here, with respect to distortion generated in the substrates 210 and 230, the type of distortion and the like will be described in detail. The distortion generated in the substrates 210 and 230 is the displacement of the structure on the substrates 210 and 230 from the design coordinates, ie, the design position. Distortions generated in the substrates 210 and 230 include plane distortion and steric distortion.

平面歪みは、基板210、230の接合面に沿った方向に生じた歪みであり、基板210、230のそれぞれの構造物の設計位置に対して変位した位置が線形変換により表される線形歪みと、線形変換により表すことができない、線形歪み以外の非線形歪みとを含む。   Planar distortion is distortion generated in the direction along the bonding surface of the substrates 210 and 230, and linear distortion in which the position displaced with respect to the design position of each structure of the substrates 210 and 230 is represented by linear transformation and , Non-linear distortion other than linear distortion, which can not be represented by linear transformation.

線形歪みは、変位量が中心から径方向に沿って一定の増加率で増加する倍率歪みを含む。倍率歪みは、基板210、230の中心からの距離Xにおける設計値からのずれ量をXで除算することにより得られる値であり、単位はppmである。倍率歪みには、等方倍率歪みが含まれる。等方倍率歪みは、設計位置からの変位ベクトルが有するX成分およびY成分が等しい、すなわち、X方向の倍率とY方向の倍率とが等しい歪みである。設計位置からの変位ベクトルが有する、X成分およびY成分が異なる、すなわち、X方向の倍率とY方向の倍率とが異なる歪みである非等方倍率歪みは、非線形歪みに含まれる。   Linear distortion includes magnification distortion in which the amount of displacement increases at a constant rate along the radial direction from the center. The magnification distortion is a value obtained by dividing the amount of deviation from the design value at a distance X from the center of the substrates 210 and 230 by X, and the unit is ppm. Magnification distortion includes isotropic magnification distortion. The isotropic magnification distortion is distortion in which the displacement vector from the design position has the same X component and Y component, that is, the magnification in the X direction and the magnification in the Y direction are equal. Anisotropic magnification distortion, which is a distortion having different X components and Y components, ie, different magnifications in the X direction and Y direction, included in the displacement vector from the design position is included in the nonlinear distortion.

本実施形態では、二つの基板210、230のそれぞれにおける構造物の設計位置を基準とした倍率歪みの差が、二つの基板210、230間の位置ずれ量に含まれる。   In the present embodiment, the difference in magnification distortion based on the design position of the structure in each of the two substrates 210 and 230 is included in the amount of misalignment between the two substrates 210 and 230.

また、線形歪みは、直交歪みを含む。直交歪みは、基板の中心を原点として互いに直交するX軸およびY軸を設定したときに、構造物が原点からY軸方向に遠くなるほど大きな量で、設計位置からX軸方向に平行に変位している歪みである。当該変位量は、X軸に平行にY軸を横切る複数の領域のそれぞれにおいて等しく、変位量の絶対値は、X軸から離れるに従って大きくなる。さらに直交歪みは、Y軸の正側の変位の方向とY軸の負側の変位の方向とが互いに反対である。   Also, linear distortion includes orthogonal distortion. Orthogonal distortion displaces parallel to the X-axis direction from the design position by a large amount as the structure is farther from the origin in the Y-axis direction when the X-axis and Y-axis are set orthogonal to each other with the center of the substrate Distortion. The amount of displacement is equal in each of a plurality of regions crossing the Y axis in parallel with the X axis, and the absolute value of the amount of displacement increases with distance from the X axis. Further, in the orthogonal distortion, the direction of displacement on the positive side of the Y axis and the direction of displacement on the negative side of the Y axis are opposite to each other.

基板210、230の立体歪みは、基板210、230の接合面に沿った方向以外の方向すなわち接合面に交差する方向への変位である。立体歪みには、基板210、230が全体的にまたは部分的に曲がることにより基板210、230の全体または一部に生じる湾曲が含まれる。ここで、基板が曲がるとは、基板210、230が、当該基板210、230上の3点により特定された平面上に存在しない点を基板210、230の表面が含む形状に変化することを意味する。   The steric distortion of the substrates 210 and 230 is a displacement in a direction other than the direction along the bonding surface of the substrates 210 and 230, that is, in the direction crossing the bonding surfaces. The three-dimensional distortion includes a curvature that is produced on all or part of the substrate 210, 230 by the substrate 210, 230 being entirely or partially bent. Here, bending the substrate means that the surface of the substrate 210, 230 includes a point where the substrate 210, 230 does not exist on the plane specified by the three points on the substrate 210, 230. Do.

また、湾曲とは、基板の表面が曲面をなす歪みであり、例えば基板210、230の反りが含まれる。本実施例においては、反りは、重力の影響を排除した状態で基板210、230に残る歪みをいう。反りに重力の影響を加えた基板210、230の歪みを、撓みと呼ぶ。なお、基板210、230の反りには、基板210、230全体が概ね一様な曲率で屈曲するグローバルな反りと、基板210、230の一部で局所的な曲率が変化して屈曲する、ローカルな反りとが含まれる。   In addition, the curvature is distortion in which the surface of the substrate has a curved surface, and includes, for example, the curvature of the substrates 210 and 230. In the present embodiment, warpage refers to distortion remaining on the substrates 210 and 230 in a state in which the influence of gravity is eliminated. The distortion of the substrates 210 and 230 in which the influence of gravity is applied to the warpage is referred to as warpage. Note that in the warpage of the substrates 210 and 230, global warpage in which the whole of the substrates 210 and 230 bends with a substantially uniform curvature, and local curvature in which a part of the substrates 210 and 230 changes and bends, local Warpage is included.

ここで、倍率歪みは、発生原因によって初期倍率歪み、吸着倍率歪み、及び、上述した接合過程倍率歪みに分類される。   Here, the magnification distortion is classified into an initial magnification distortion, an adsorption magnification distortion, and the above-mentioned bonding process magnification distortion depending on the generation cause.

初期倍率歪みは、アライメントマーク218、回路領域216等を基板210、230に形成するプロセスで生じた応力、スクライブライン212、回路領域216等の配置に起因する周期的な剛性の変化等により、基板210、230の設計仕様に対する乖離として、基板210、230を接合する前の段階から生じている。よって、基板210、230の初期倍率歪みは、基板210、230の積層を開始する前から知ることができ、例えば、基板210、230を製造した前処理装置から初期倍率歪みに関する情報を制御部150が取得してもよい。   Initial magnification distortion may be caused by the stress generated in the process of forming the alignment marks 218, the circuit area 216, etc. on the substrates 210, 230, the periodic change in rigidity due to the arrangement of the scribe lines 212, the circuit areas 216 etc. Deviation from the design specifications of 210, 230 results from the stage before bonding the substrates 210, 230. Therefore, the initial magnification distortion of the substrates 210 and 230 can be known before starting the lamination of the substrates 210 and 230. For example, the control unit 150 can control information on the initial magnification distortion from the pretreatment apparatus that manufactured the substrates 210 and 230. May get it.

吸着倍率歪みは、反り等の歪みが生じた基板210、230が、接合により、または、平坦な保持部材への吸着により生じる倍率歪みの変化に対応する。反りが生じた基板210、230を平坦な基板ホルダ240や下ステージ332に吸着して保持させると、基板210、230は、平坦な基板ホルダ240や下ステージ332の保持面の形状に倣って変形する。ここで、基板210、230が、反りを有する状態から基板ホルダ240や下ステージ332の保持面の形状に倣った状態に変化すると、保持する前に比べて基板210、230の歪み量が変化する。   The adsorption magnification distortion corresponds to a change in magnification distortion caused by bonding of the substrates 210 and 230 in which distortion such as warpage has occurred or bonding to a flat holding member. When the warped substrates 210 and 230 are adsorbed and held by the flat substrate holder 240 and the lower stage 332, the substrates 210 and 230 are deformed according to the shapes of the flat substrate holders 240 and the holding surface of the lower stage 332. Do. Here, when the substrates 210 and 230 change from a state having warpage to a state conforming to the shapes of the holding surfaces of the substrate holder 240 and the lower stage 332, the amount of distortion of the substrates 210 and 230 changes compared to before holding. .

これにより、基板210、230の表面における回路領域216の設計仕様に対する歪み量が保持する前に比べて変化する。基板210、230の歪み量の変化は、基板210、230に形成された回路領域216等の構造物の構造、当該構造物を形成するためのプロセス、保持前の基板210、230の反りの大きさ等に応じて異なる。吸着倍率歪みの大きさは、基板210、230に反り等の歪みが生じている場合に、その歪みと吸着倍率歪みとの相関を予め調べておくことにより、基板210、230の反り量および反り形状等を含む歪みの状態から算出できる。   As a result, the amount of distortion relative to the design specifications of the circuit area 216 on the surface of the substrate 210, 230 changes as compared to before holding. The change in the amount of strain of the substrates 210 and 230 is caused by the structure of the structure such as the circuit region 216 formed on the substrates 210 and 230, the process for forming the structures, and the magnitude of the warp of the substrates 210 and 230 before holding It varies according to When the distortion such as warpage has occurred in the substrates 210 and 230, the magnitude of the distortion of the adsorption magnification is determined by examining in advance the correlation between the distortion and the distortion of the adsorption magnification. It can be calculated from the state of distortion including shape and the like.

接合過程倍率歪みは、接合の過程で基板210、230に生じる歪みに起因して、新たに生じる倍率歪みの変化である。ここで、図14から図16を用いて、ベアシリコン250などの他の部材に予め直接接合していない状態の基板210を固定側とし、基板ホルダ220などの保持部材による保持を解除した基板230を基板210に接合する場合に、基板230に生じる接合過程倍率歪みを説明する。図14、図15および図16は、固定側用の基板ホルダ240上での基板210、230の接合過程を示す部分拡大図である。図14、図15および図16には、接合部300で接合される過程にある基板210、230における、基板210、230が相互に接触した接触領域と、基板210、230が相互に接触せずに離れていてこれから接合される非接触領域との境界Kの付近の領域Qを拡大して示す。   Bonding process magnification strain is a change in magnification strain newly generated due to the strain generated on the substrates 210 and 230 in the process of bonding. Here, with reference to FIGS. 14 to 16, the substrate 230 which is not directly bonded to another member such as the bare silicon 250 in advance is the fixed side, and the substrate 230 released from the holding by the holding member such as the substrate holder 220. In the case of bonding the substrate 210 to the substrate 210, the bonding process magnification distortion generated in the substrate 230 will be described. FIGS. 14, 15 and 16 are partially enlarged views showing the bonding process of the substrates 210 and 230 on the stationary side substrate holder 240. FIG. 14, 15 and 16, the contact regions of the substrates 210 and 230 in the process of being joined at the joint 300 with the substrates 210 and 230 contacting each other and the substrates 210 and 230 not contacting each other An area Q in the vicinity of the boundary K with the non-contact area separated from and to be joined from now on is shown enlarged.

図14に示すように、互いに部分的に接触している基板210、230の接触領域が中央から外周に向かって面積を拡大する過程で、境界Kは、基板210、230の中央側から外周側に向かって移動する。境界K付近において、基板ホルダ220による保持を解除された基板230には、基板210との間に介在する雰囲気に起因して、具体的には、例えば基板210との間に介在する空気を追い出す際の空気抵抗に起因して伸びが生じる。より具体的には、境界Kにおいて、基板230の厚さ方向の中央の面に対して、基板230の図中下面側においては基板230が伸び、図中上面側においては基板230が収縮する。   As shown in FIG. 14, in the process in which the contact areas of the substrates 210 and 230 partially in contact with each other expand in area from the center to the outer periphery, the boundary K is from the center side to the outer periphery of the substrates 210 and 230 Move towards In the vicinity of the boundary K, the substrate 230 released from the holding by the substrate holder 220 expels the air present between the substrate 210 and the substrate 210, for example, due to the atmosphere present between the substrate and the substrate 210. Elongation occurs due to air resistance at the same time. More specifically, at the boundary K, the substrate 230 extends on the lower surface side of the substrate 230 with respect to the central surface in the thickness direction of the substrate 230, and the substrate 230 shrinks on the upper surface side.

これにより、図中に点線で示すように、基板230において、基板210に接合された領域の外端においては、基板230の表面における回路領域216の設計仕様に対する倍率歪みが基板210に対して拡大したかのように歪む。このため、図中に点線のずれとして現れるように、基板ホルダ240に保持された下側の基板210と、基板ホルダ220による保持を解除された上側の基板230との間に、基板230の伸び量すなわち倍率歪みの相違に起因する位置ずれが生じる。   Thereby, as shown by a dotted line in the figure, at the outer end of the region joined to substrate 210 in substrate 230, magnification distortion with respect to the design specification of circuit region 216 on the surface of substrate 230 is enlarged with respect to substrate 210. Distort as you did. For this reason, the substrate 230 is stretched between the lower substrate 210 held by the substrate holder 240 and the upper substrate 230 released from the holding by the substrate holder 220 so as to appear as a shift of a dotted line in the figure. Misalignment occurs due to differences in quantity or magnification distortion.

更に、図15に示すように、上記の状態で基板210、230が互いに接触して接合されると、基板230の拡大された倍率歪みが固定される。更に、図16に示すように、接合により固定される基板230の伸び量は、基板210、230の外周に境界Kが移動するほど累積される。   Furthermore, as shown in FIG. 15, when the substrates 210 and 230 are brought into contact with each other and bonded in the above state, the magnified magnification distortion of the substrate 230 is fixed. Furthermore, as shown in FIG. 16, the amount of extension of the substrate 230 fixed by bonding is accumulated as the boundary K moves to the outer periphery of the substrates 210 and 230.

上記のような接合過程倍率歪みの量は、接合される基板210、230の剛性、基板210、230に挟まれる雰囲気の粘性等の物理量に基づいて算出できる。また、接合される基板210、230と同一のロットで製造された基板を接合て生じたずれ量を予め測定して記録し、記録した測定値を当該ロットの基板210、230の接合において生じる接合過程倍率歪みに関する情報として制御部150が取得してもよい。なお、本実施形態において、接合過程は、基板210および基板230が、互いに一部で接触してから、接触領域の拡大が終了するまでの過程を含む。   The amount of bonding process magnification distortion as described above can be calculated based on physical quantities such as the rigidity of the substrates 210 and 230 to be bonded and the viscosity of the atmosphere sandwiched between the substrates 210 and 230. In addition, the amount of displacement produced by bonding substrates manufactured in the same lot as the substrates 210 and 230 to be bonded is measured in advance and recorded, and the recorded measurement value is obtained at the bonding of the substrates 210 and 230 in the lot. The control unit 150 may acquire the information on the process magnification distortion. In the present embodiment, the bonding process includes a process from the contact of the substrate 210 and the substrate 230 with each other to the end of the expansion of the contact region.

図17は、図14から図16を用いて説明した接合方法に起因して生じる倍率歪みによる積層基板290での位置ずれを示す模式図である。図中の矢印は、固定側の基板210を基準としたときの解除側の基板230の位置ずれを示すベクトルであり、その方向により位置ずれの方向を表し、その長さにより位置ずれの大きさを表す。図示のずれは、積層基板290の中心点から面方向に放射状に漸増するずれ量を有する。なお、図示の倍率歪みは、基板210、230を接合する前に生じた初期倍率歪みおよび吸着倍率歪みと、基板210、230を接合する過程で生じた接合過程倍率歪みとを含む。   FIG. 17 is a schematic view showing the positional deviation of the laminated substrate 290 due to the magnification distortion caused by the bonding method described using FIG. 14 to FIG. Arrows in the figure are vectors indicating the positional deviation of the release side substrate 230 with reference to the stationary side substrate 210, and the direction indicates the direction of the positional deviation, and the length indicates the size of the positional deviation. Represents The deviation shown in the drawing has a gradually increasing deviation amount in the plane direction from the center point of the laminated substrate 290. The illustrated magnification distortion includes initial magnification distortion and adsorption magnification distortion generated before bonding the substrates 210 and 230, and bonding process distortion generated in the process of bonding the substrates 210 and 230.

なお、図14から図16を用いて説明した接合方法によって基板210、230を接合する場合は、基板ホルダ240による基板210の保持を維持した状態で基板ホルダ220による基板230の保持を解除する。このため、基板210、230が接合される時点では、保持された基板210が形状を固定されているのに対して、保持を解除された基板230は歪みつつ接合される。よって、固定されたまま接合される基板210については接合過程倍率歪みを考慮しなくてもよいが、保持を解除される基板230については、接合過程倍率歪みを考慮することが望ましい。   When the substrates 210 and 230 are bonded by the bonding method described with reference to FIGS. 14 to 16, holding of the substrate 230 by the substrate holder 220 is released while holding of the substrate 210 by the substrate holder 240 is maintained. For this reason, when the substrates 210 and 230 are joined, the held substrate 210 is fixed in shape, whereas the substrate 230 released from holding is joined with distortion. Therefore, although it is not necessary to consider the bonding process magnification distortion for the substrate 210 which is bonded while being fixed, it is desirable to consider the bonding process magnification distortion for the substrate 230 whose holding is released.

固定側の基板210が、基板ホルダ240の形状等により歪んだ状態で保持されている場合、保持を解除された基板230に対しては、接合過程倍率歪みと吸着倍率歪みとの両方を考慮することが望ましく、更には、歪んだ基板210の形状に基板230が倣うことにより生じる吸着倍率歪みのような歪みも考慮することが好ましい。   When the substrate 210 on the stationary side is held in a distorted state due to the shape of the substrate holder 240 or the like, both of the bonding process magnification distortion and the adsorption magnification distortion are taken into consideration for the substrate 230 whose holding is released. Desirably, it is preferable to also consider distortion such as adsorption magnification distortion caused by the substrate 230 following the shape of the distorted substrate 210.

このように、図14から図16を用いて説明した接合方法では、基板210、230の接合後の最終的な倍率歪みの差は、基板210、230が当初より有している初期倍率歪みの差に、基板210、230を基板ホルダ220、240等に保持させた場合に生じる平坦化倍率歪みの差と、接合の過程で保持が解除される基板230の接合過程倍率歪みとが重なって形成される。   Thus, in the bonding method described with reference to FIGS. 14 to 16, the difference in final magnification distortion after bonding of the substrates 210 and 230 is the difference in initial magnification distortion that the substrates 210 and 230 originally have. The difference in flattening magnification distortion that occurs when the substrates 210 and 230 are held by the substrate holder 220 and 240, and the bonding process magnification distortion of the substrate 230 released from holding in the process of bonding overlap Be done.

上述のように、図14から図16を用いて説明した方法で基板210、230を積層して形成される積層基板290に生じる位置ずれは、初期倍率歪みの差、吸着倍率歪みの差、および接合過程倍率歪みの差の大きさと関連する。また、基板210、230に生じる倍率歪みは、反り等の基板の歪みと関連する。   As described above, the positional deviation caused in the laminated substrate 290 formed by laminating the substrates 210 and 230 by the method described with reference to FIGS. 14 to 16 is a difference in initial magnification distortion, a difference in adsorption magnification distortion, and It is related to the magnitude of the difference in the welding process magnification distortion. Moreover, the magnification distortion produced in the substrates 210 and 230 is associated with the distortion of the substrate such as warpage.

更に、これら初期倍率歪みの差、吸着倍率歪みの差、および接合過程倍率歪みの差は、上記のように、接合前の測定、計算等により推定できる。   Furthermore, the difference in the initial magnification strain, the difference in the adsorption magnification strain, and the difference in the bonding process magnification strain can be estimated by measurement before calculation, calculation, etc. as described above.

次に、基板210、230に生じる平面歪みに含まれる非線形歪みのうち、基板210、230の結晶配向に起因する異方性、すなわち結晶異方性に起因する歪みを説明する。   Next, among the non-linear distortions included in the plane distortion generated in the substrates 210 and 230, the anisotropy caused by the crystal orientation of the substrates 210 and 230, that is, the distortion caused by the crystal anisotropy will be described.

図18は、シリコン単結晶基板208における結晶方位とヤング率との関係を示す模式である。図18に示すように、(100)面を表面とするシリコン単結晶基板208においては、中心に対するノッチ214の方向を0°とするX−Y座標において、0°方向および90°方向においてヤング率が169GPaと高く、45°方向においては、ヤング率が130GPaと低い。このため、シリコン単結晶基板208を用いて作製した基板210、230においては、基板210、230の周方向に曲げ剛性の不均一な分布が生じる。すなわち、ボンディングウェーブが基板210、230の中心から周縁部に向けて進行したときの進行方向によって、基板210、230の曲げ剛性が異なっている。曲げ剛性は、基板210、230を曲げる力に対する変形のし易さを示しており、弾性率としてもよい。   FIG. 18 is a schematic diagram showing the relationship between the crystal orientation and the Young's modulus in the silicon single crystal substrate 208. As shown in FIG. As shown in FIG. 18, in the silicon single crystal substrate 208 having the (100) plane as the surface, the Young's modulus in the 0 ° direction and 90 ° direction in the XY coordinates with the direction of the notch 214 with respect to the center as 0 °. Is as high as 169 GPa, and in the 45 ° direction, the Young's modulus is as low as 130 GPa. Therefore, in the substrates 210 and 230 manufactured using the silicon single crystal substrate 208, an uneven distribution of bending stiffness occurs in the circumferential direction of the substrates 210 and 230. That is, the bending rigidity of the substrates 210 and 230 differs depending on the traveling direction when the bonding wave travels from the center of the substrates 210 and 230 toward the peripheral portion. The bending stiffness indicates the ease of deformation with respect to the bending force of the substrates 210 and 230, and may be a modulus of elasticity.

図19は、シリコン単結晶基板209における結晶方位とヤング率との関係を示す模式である。図19に示すように、(110)面を表面とするシリコン単結晶基板209においては、中心に対するノッチ214の方向を0°とするX−Y座標において、45°方向のヤング率が188GPaと最も高く、0°方向のヤング率がそれに続いて169GPaである。更に、90°方向におけるヤング率は最も低い130GPaである。このため、シリコン単結晶基板209を用いて作製した基板210、230においては、基板210、230の周方向に曲げ剛性の不均一且つ複雑な分布が生じる。   FIG. 19 is a schematic diagram showing the relationship between the crystal orientation and the Young's modulus in the silicon single crystal substrate 209. As shown in FIG. As shown in FIG. 19, in the silicon single crystal substrate 209 having the (110) plane as the surface, the Young's modulus in the 45 ° direction is 188 GPa in the XY coordinates with 0 ° as the direction of the notch 214 with respect to the center. The high, Young's modulus in the 0 ° direction is followed by 169 GPa. Furthermore, the Young's modulus in the 90 ° direction is the lowest 130 GPa. Therefore, in the substrates 210 and 230 manufactured using the silicon single crystal substrate 209, an uneven and complicated distribution of bending stiffness occurs in the circumferential direction of the substrates 210 and 230.

このように、結晶異方性がそれぞれ異なるシリコン単結晶基板208、209の何れを用いた基板210、230においても、その周方向に曲げ剛性の不均一な分布が生じる。曲げ剛性が異なる領域間では、その曲げ剛性の大きさに応じて、図14から図16までを参照して説明した接合過程で生じる歪みの大きさが異なる。具体的には、剛性が低い領域の歪みの大きさが、剛性が高い領域に比べて小さくなる。このため、図14から図16を用いて説明した方法で基板210、230を積層して製造した積層基板290においては、積層基板290の周方向について不均一な回路領域216、236の位置ずれが生じる。結晶異方性に起因する歪みによる接合基板間の位置ずれは、接合する解除側の基板230の結晶異方性に起因する。   As described above, in the substrates 210 and 230 using any of the silicon single crystal substrates 208 and 209 having different crystal anisotropy, an uneven distribution of bending stiffness occurs in the circumferential direction. Between regions having different bending stiffnesses, the magnitudes of distortions generated in the joining process described with reference to FIGS. 14 to 16 differ depending on the magnitudes of the bending stiffnesses. Specifically, the magnitude of distortion in the low rigidity region is smaller than that in the high rigidity region. Therefore, in the laminated substrate 290 manufactured by laminating the substrates 210 and 230 by the method described with reference to FIGS. 14 to 16, the misalignment of the circuit regions 216 and 236 is uneven in the circumferential direction of the laminated substrate 290. It occurs. The positional deviation between the bonding substrates due to the strain caused by the crystal anisotropy is caused by the crystal anisotropy of the substrate 230 on the release side to be bonded.

このように、図14から図16を用いて説明した方法では、少なくとも、接合する基板210と基板230との間に介在する雰囲気に起因する接合過程倍率歪みと、結晶異方性に起因する歪みとが原因で、接合する基板210と基板230との間に位置ずれが生じる。この場合、接合部300において、アライメントマーク218、238等に基づいて基板210、230の面方向における位置合わせをした場合であっても、基板210、230間の位置ずれを解消することができない場合がある。   As described above, in the method described with reference to FIGS. 14 to 16, at least the strain caused by the bonding process due to the atmosphere interposed between the substrate 210 and the substrate 230 to be bonded, and the strain due to the crystal anisotropy As a result, misalignment occurs between the substrates 210 and 230 to be bonded. In this case, even in the case where alignment in the surface direction of the substrates 210 and 230 is performed based on the alignment marks 218 and 238 in the bonding unit 300, the positional deviation between the substrates 210 and 230 can not be eliminated. There is.

そこで、本実施形態では、接合過程倍率歪みと、結晶異方性に起因する非線形歪みとが原因で、接合する基板210と基板230との間に生じる位置ずれを、基板210および基板230以外の他の部材を用いたダミーの接合によって補正する。なお、接合過程倍率歪みと、結晶異方性に起因する非線形歪みとを原因とする位置ずれに限られず、他の歪み成分、例えば、初期倍率や吸着歪みを原因とする位置ずれを併せて補正するように接合条件が設定されてもよい。   Therefore, in the present embodiment, positional deviations between the substrate 210 and the substrate 230 to be joined due to the distortion in the bonding process and the non-linear distortion caused by the crystal anisotropy are the same as in the substrate 210 and the substrate 230. It corrects by dummy joining using other members. In addition, it is not limited to positional displacement caused by bonding process magnification distortion and nonlinear distortion caused by crystal anisotropy, and other distortion components, for example, positional displacement caused by initial magnification and adsorption distortion are also corrected together The bonding conditions may be set as follows.

図3の流れ図を参照しつつ具体的に説明すると、図5から図11に示した通り、先ず、基板210と基板230とを直接接合する前に、ステップS101において、基板210と基板230とを直接接合した場合に基板230に生じる歪みに関する情報を取得し、ステップS102において、当該情報に基づき、基板210とダミーとしての他の部材の一例であるベアシリコン250とを接合する接合条件を決定する。そして、決定した接合条件に従って、ステップS110で固定側のベアシリコン250と解除側の基板210とを直接接合することで、基板210に歪みを生じさせる。次に、図12から図13に示した通り、ステップS118において、基板210に生じた歪みを維持した状態で、固定側の基板210と解除側の基板230とを直接接合することで、基板230に歪みを生じさせる。これによって、接合した基板210および基板230の間に生じる位置ずれの量を予め定められた閾値以下にする。   Specifically, referring to the flowchart of FIG. 3, as shown in FIGS. 5 to 11, first, before directly bonding the substrate 210 and the substrate 230, in step S101, the substrate 210 and the substrate 230 are Information on the strain generated in the substrate 230 when directly bonded is acquired, and in step S102, based on the information, a bonding condition for bonding the substrate 210 and the bare silicon 250, which is an example of another member as a dummy, is determined. . Then, according to the determined bonding conditions, distortion is generated in the substrate 210 by directly bonding the bare silicon 250 on the fixed side and the substrate 210 on the release side in step S110. Next, as shown in FIG. 12 to FIG. 13, in step S118, the substrate 230 on the fixed side and the substrate 230 on the release side are directly bonded while maintaining the distortion generated in the substrate 210, thereby the substrate 230 Cause distortion. As a result, the amount of displacement generated between the bonded substrate 210 and the substrate 230 is made equal to or less than a predetermined threshold.

基板230に生じる歪みに関する情報には、基板230全体が概ね一様な曲率で屈曲するグローバルな反りに関する情報と、基板230の一部で局所的な曲率の変化、すなわち局所的な湾曲が生じるローカルな反りに関する情報とが含まれる。   The information on the distortion generated in the substrate 230 includes the information on the global warpage in which the entire substrate 230 bends with a substantially uniform curvature, and the local curvature change in a part of the substrate 230, that is, the local curvature And information about the warp.

グローバルな反りに関する情報には、基板230の全体的な反りの大きさ、反りの方向、撓みの大きさ、撓みの方向等の全体的な湾曲の特性のように、基板230の全体的な湾曲を計測することにより得られる情報と、基板230の結晶異方性、製造プロセス、基板230の種類、基板230に形成された構造物の構成といった、基板230に全体的な湾曲を生じさせる原因に関する情報とが含まれる。   Information about global warpage includes the overall curvature of the substrate 230, such as the characteristics of the overall curvature of the substrate 230, the direction of warpage, the magnitude of deflection, the direction of deflection, etc. Information related to the cause of the overall curvature of the substrate 230, such as the crystal anisotropy of the substrate 230, the manufacturing process, the type of the substrate 230, and the configuration of the structure formed on the substrate 230. Information is included.

ローカルな反りに関する情報には、基板230の局所的な反りの大きさ、反りの方向、反っている部分、反りの振幅、撓みの大きさ、撓みの方向、撓みの振幅、撓んでいる部分、内部応力、応力分布等の局所的な湾曲の特性のように、基板230の局所的な湾曲を計測することにより得られる情報と、基板230の結晶異方性、製造プロセス、基板230の種類、基板230に形成された構造物の構成といった、基板230に局所的な湾曲を生じさせる原因に関する情報とが含まれる。振幅とは、基板が波状に変形したときの基板の一方の面側に湾曲した部分の頂点と他方の面側に湾曲した部分の頂点との間の幅である。   The information on the local warpage includes the size of the local warpage of the substrate 230, the direction of warpage, the warpage portion, the warpage amplitude, the warpage amplitude, the warpage direction, the warpage amplitude, the warpage area, Information obtained by measuring the local curvature of the substrate 230, such as the characteristics of the local curvature such as internal stress, stress distribution, etc., the crystal anisotropy of the substrate 230, the manufacturing process, the type of the substrate 230, The information on the cause of the local bending of the substrate 230, such as the configuration of the structure formed on the substrate 230, is included. The amplitude is the width between the apex of the portion curved to one side of the substrate and the apex of the portion curved to the other side when the substrate is deformed in a wavelike manner.

制御部150は、基板230に生じる歪みに関する情報を、基板接合装置100よりも前に行われるプロセスで使用される露光装置、成膜装置等の前処理装置から取得してもよい。また、基板接合装置100において、接合部300よりも前に行われるプロセスで使用される、例えばプリアライナ500から取得してもよい。   The control unit 150 may obtain information on distortion generated in the substrate 230 from a pretreatment apparatus such as an exposure apparatus or a film forming apparatus used in a process performed before the substrate bonding apparatus 100. In addition, in the substrate bonding apparatus 100, for example, it may be obtained from the pre-aligner 500 used in the process performed before the bonding unit 300.

基板210とベアシリコン250とを接合する接合条件には、基板210およびベアシリコン250のそれぞれの接合面の活性化度合い、接合するときのこれらの姿勢、変形度合い、互いの間隔の他、基板接合装置100内部の環境条件、より好ましくは、基板210およびベアシリコン250の周囲の環境条件が含まれる。環境条件には、温度、気圧、湿度、および、雰囲気の種類などが含まれる。また、基板210と基板230とを接合する接合条件にも、同様の条件が含まれる。これらの接合条件は、接合過程で基板230に生じる歪みに関する情報、特に、歪の原因となる情報にも含まれる。   The bonding conditions for bonding the substrate 210 and the bare silicon 250 include the activation degree of the bonding surface of each of the substrate 210 and the bare silicon 250, the posture, the deformation degree, and the distance between the two when bonding. Environmental conditions within device 100, and more preferably, surrounding substrate 210 and bare silicon 250, are included. Environmental conditions include temperature, pressure, humidity, and type of atmosphere. Further, the same conditions are included in the bonding conditions for bonding the substrate 210 and the substrate 230. These bonding conditions are also included in the information on the strain generated on the substrate 230 in the bonding process, in particular, the information causing the strain.

接合するときの基板などの姿勢とは、例えば接合するときに回路形成面が鉛直方向下向きとなるような基板の向きをいう。接合するときの基板などの変形度合いとは、例えば保持面が湾曲した基板ホルダによって保持されることで、その曲面に倣って湾曲した基板の湾曲度合いの他、互いに隔離されて独立した複数の吸着領域を有する基板ホルダによって部分的に吸着・解除されることで、自重で部分的に湾曲した基板の湾曲度合いや、基板保持ステージに内蔵されたアクチュエータによって基板保持ステージの基板保持面が変形することで、その変形面に倣って湾曲した基板の湾曲度合いなどを含む。接合するときの基板などの互いの間隔とは、例えば接合される基板間の一部が接触した状態での、他の接触していない領域間の間隔を含む。   The posture of the substrate or the like when bonding is, for example, the direction of the substrate such that the circuit formation surface is directed vertically downward when bonding. The degree of deformation of a substrate or the like when bonding is held by, for example, a substrate holder having a curved holding surface, and in addition to the curvature of a substrate curved according to the curved surface, a plurality of mutually separated and independent suctions The substrate holding surface of the substrate holding stage is deformed by the degree of curvature of the substrate which is partially curved by its own weight and the actuator incorporated in the substrate holding stage by being partially attracted and released by the substrate holder having a region And the degree of curvature of the substrate curved according to the deformed surface. The spacing between the substrates, etc. when bonding includes the spacing between other non-contacting areas, for example, with a portion of the substrates being bonded in contact.

上記ステップS102において、歪に関する情報と接合条件との相関関係が予め把握できている場合は、例えば相関関係をテーブルとして制御部150の格納部に格納しておき、歪に関する情報から接合条件を直接決定する。歪みの大きさ、方向、種類等と接合条件との相関関係が予め把握できている場合は、歪みに関する情報から基板に生じる歪みの大きさ、方向、種類等を推測し、それらに基づいて、接合条件を決定する。基板210の歪みに関する情報が示す歪みが、基板230の歪みに関する情報が示す歪みと同じであれば、基板210とベアシリコン250とを接合する接合条件は、基板210と基板230とを接合するときと同じにする。歪に関する情報が示す歪みが異なる場合、すなわち、歪み態様が異なる場合、歪み態様を同等にするために、異なる接合条件の設定する。   In the above step S102, when the correlation between the information on distortion and the joining condition can be grasped in advance, for example, the correlation is stored as a table in the storage unit of the control unit 150, and the joining condition is directly decide. If the correlation between the magnitude, direction, type, etc. of the strain and the bonding conditions is known in advance, the magnitude, direction, type, etc. of the strain generated in the substrate are estimated from the information on the strain, and based on them Determine the bonding conditions. If the distortion indicated by the information related to the distortion of the substrate 210 is the same as the distortion indicated by the information related to the distortion of the substrate 230, the bonding conditions for bonding the substrate 210 and the bare silicon 250 are when bonding the substrate 210 and the substrate 230 Do the same. In the case where distortion information indicated by distortion information is different, that is, when distortion modes are different, different junction conditions are set in order to equalize distortion modes.

接合条件と歪の相関関係として、例えば下記のものが挙げられる。ガス流入装置により、雰囲気の気体の種類として粘性が高いものを用いると、倍率が大きくなる。これは、接合時に基板間の気体を押し出すために大きな力が必要で、上の基板の変形が大きくなるからと考えられる。気圧調整器により雰囲気の気圧を高くすると、倍率が大きくなる。理由は粘性が高い場合と同じである。除湿加湿装置により雰囲気の湿度を高くすると倍率が大きくなる。これは、湿度が大きいと雰囲気の粘性が上がるからと考えられる。活性化装置により活性度すなわち接合力を大きくすると、倍率が大きくなる。これは、接合力が大きいとボンディングウェーブ速度が上がり、上の基板の変形量が大きくなるからと考えられる。したがって、ガス流入装置、気圧調整器、除湿加湿装置および活性化装置は、基板210と基板230を接合する時の歪を補正する補正装置であるともいえる。   Examples of the correlation between bonding conditions and strain include the following. If the type of gas in the atmosphere is high in viscosity by the gas inflow device, the magnification increases. This is considered to be because a large force is required to push out the gas between the substrates at the time of bonding, and the deformation of the upper substrate becomes large. When the atmospheric pressure of the atmosphere is increased by the atmospheric pressure regulator, the magnification increases. The reason is the same as when the viscosity is high. When the humidity of the atmosphere is increased by the dehumidifying / humidifying device, the magnification increases. It is considered that this is because the viscosity of the atmosphere increases when the humidity is high. As the degree of activity or bonding strength is increased by the activation device, the magnification increases. It is considered that this is because the bonding wave speed is increased when the bonding strength is large, and the deformation amount of the upper substrate is increased. Therefore, it can be said that the gas inflow device, the air pressure regulator, the dehumidifying / humidifying device, and the activation device are correction devices that correct distortion when bonding the substrate 210 and the substrate 230.

図20は、本実施形態による、固定側用の基板ホルダ240上での、ベアシリコン250と接合された基板210と、基板230との接合過程を示す部分拡大図である。図20は、図13に示した状態から、基板210と基板230との間における接合領域が基板周縁まで拡大した状態を示している。基板210、230が相互に接触した接触領域と、基板210、230が相互に接触せずに離れていてこれから接合される非接触領域との境界Kが基板周縁まで移動している状態である。また、図中、基板210、230の各々の断面に示した点線は、各々の表面に形成されたスクライブライン212、232から基板厚さ方向に引いた仮想的な線であり、ベアシリコン250の断面に示した点線は、歪みが生じていない場合における基板210、230の仮想的な線に対応する仮想的な線である。   FIG. 20 is a partially enlarged view showing a bonding process between the substrate 210 bonded to the bare silicon 250 and the substrate 230 on the stationary side substrate holder 240 according to the present embodiment. FIG. 20 shows a state in which the bonding region between the substrate 210 and the substrate 230 is expanded to the periphery of the substrate from the state shown in FIG. A boundary K between a contact area in which the substrates 210 and 230 are in contact with each other and a non-contact area in which the substrates 210 and 230 are apart from each other without being in contact with each other is being moved to the periphery of the substrate. Further, in the figure, dotted lines shown in the cross section of each of the substrates 210 and 230 are virtual lines drawn in the thickness direction of the substrate from the scribe lines 212 and 232 formed on the respective surfaces. The dotted lines shown in the cross section are imaginary lines corresponding to the imaginary lines of the substrates 210 and 230 when no distortion occurs.

上記の通り、基板210、基板230およびベアシリコン250は、歪みが生じていない状態で略同一の外形寸法を有する。図20に示される通り、ベアシリコン250の仮想的な線に対応する基板210の仮想的な線は、相対的に径方向外側にずれている。これは、ベアシリコン250に対して、基板210には少なくとも接合過程倍率歪みと結晶異方性起因の歪みとが生じて、基板210は径方向に引き伸ばされているためである。また、基板210に対して、基板230にも少なくとも接合過程倍率歪みと結晶異方性起因の歪みとが生じて、基板230も径方向に引き伸ばされている。   As described above, the substrate 210, the substrate 230 and the bare silicon 250 have substantially the same external dimensions in the unstrained state. As shown in FIG. 20, the imaginary lines of the substrate 210 corresponding to the imaginary lines of the bare silicon 250 are relatively offset radially outward. This is because at least a bonding process magnification strain and a strain due to crystal anisotropy occur in the substrate 210 with respect to the bare silicon 250, and the substrate 210 is stretched in the radial direction. In addition, at least the distortion during bonding process and distortion due to crystal anisotropy occur in the substrate 230 relative to the substrate 210, and the substrate 230 is also stretched in the radial direction.

ここで、図20すなわちステップS118での接合で基板230に生じる歪みに対応する歪み分、例えば同一の歪みを、ステップS110での基板210とベアシリコン250との接合において、基板210に予め生じさせている。よって、図20に示される通り、基板210の仮想的な線に対応する基板230の線は、相対的に略同位置になる。これにより、基板210、230が相互に接触した接触領域において、基板210に形成されている複数の回路領域216と、基板230に形成されている複数の回路領域236との間で生じる位置ずれの量が予め定められた閾値以下となる。   Here, the strain corresponding to the strain generated in the substrate 230 in the bonding in FIG. 20, ie, step S118, for example, the same strain, is previously generated in the substrate 210 in the bonding of the substrate 210 and the bare silicon 250 in step S110. ing. Therefore, as shown in FIG. 20, the lines of the substrate 230 corresponding to the virtual lines of the substrate 210 are relatively substantially at the same position. As a result, in the contact area where the substrates 210 and 230 contact each other, misalignment between the plurality of circuit regions 216 formed on the substrate 210 and the plurality of circuit regions 236 formed on the substrate 230 The amount is less than or equal to a predetermined threshold.

このように、本実施形態によれば、基板230に生じる歪みに関する情報に基づいて、基板210とベアシリコン250とを接合する接合条件を調整して決定する。基板210および基板230間の歪み量の差による基板210、230間の位置ずれ量が閾値以下となるように、接合条件を調整する。具体的には、基板210に生じる歪みの種類、大きさ、方向、分布および発生個所等を基板230に生じる歪みに対応させることにより、基板230を基板210に接合した場合に基板230に生じると推定される歪みと同様の歪みを、基板210に予め生じさせる。これにより、基板210と基板230との最終的な歪みの差を低減し、この差に起因する位置ずれの発生を抑止できる。なお、ステップS110で基板210に生じさせる歪みは、ステップS118で基板230に生じる歪みと比較して、同一である必要はなく、予め定められた範囲内の歪みであってもよい。   As described above, according to the present embodiment, the bonding condition for bonding the substrate 210 and the bare silicon 250 is adjusted and determined based on the information on the strain generated in the substrate 230. The bonding conditions are adjusted such that the amount of positional deviation between the substrates 210 and 230 due to the difference in amount of strain between the substrate 210 and the substrate 230 is equal to or less than a threshold. Specifically, when the substrate 230 is bonded to the substrate 210 by causing the type, magnitude, direction, distribution, and location of the strain generated in the substrate 210 to correspond to the strain generated in the substrate 230, A strain similar to the estimated strain is generated in advance on the substrate 210. As a result, the final difference in distortion between the substrate 210 and the substrate 230 can be reduced, and the occurrence of positional deviation due to this difference can be suppressed. The distortion generated in the substrate 210 in step S110 does not have to be the same as the distortion generated in the substrate 230 in step S118, and may be distortion within a predetermined range.

以上の接合方法によって接合された基板210および基板230は、図20に示される通り、それぞれの表面に形成された複数の回路領域216、236が互いに向かい合っていない、所謂、バックツーフェイスの状態である。そこで、これらが互いに向かい合う、所謂、フェイスツーフェイスの状態で基板210と基板230とを接合する方法の一例を、図21から図25を用いて説明する。   As shown in FIG. 20, in the so-called back-to-face state, the substrate 210 and the substrate 230 joined by the above joining method do not face each other with a plurality of circuit regions 216 and 236 formed on the respective surfaces. is there. Therefore, an example of a method of bonding the substrate 210 and the substrate 230 in a so-called face-to-face state in which they face each other will be described with reference to FIGS. 21 to 25.

図21は、基板210とベアシリコン250とを接合する他の手順を示す流れ図である。図21から図25における実施形態と、図1から図20を用いて説明した実施形態とは、接合部300が、上ステージ322の周囲で天板316に設けられた4本の支持アーム323を更に備える点、及び、下ステージ332の側面に、支持アーム323を挿通可能な鉛直方向溝が形成されている点以外は共通であるので、重複する説明は省略する。   FIG. 21 is a flow chart showing another procedure for bonding the substrate 210 and the bare silicon 250. In the embodiment in FIGS. 21 to 25 and the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 20, the joint 300 includes four support arms 323 provided on the top plate 316 around the upper stage 322. Further, since the present embodiment and the point that the vertical direction groove through which the support arm 323 can be inserted is formed on the side surface of the lower stage 332, the overlapping description will be omitted.

4本の支持アーム323は、上ステージ322の周囲において、互いに略等間隔で、例えば90度置きに配される。各支持アーム323は、基板210などの下面の外周部分に当接する支持部325を有する。4本の支持アーム323は、互いの支持部325の鉛直方向の位置が常に一致するよう、移動が制限される。各支持アーム323は、鉛直方向に移動可能で、且つ、互いに近づくように水平方向にも移動可能である。制御部150は、4本の支持アーム323の鉛直方向および水平方向の移動を制御し、4本の支持アーム323によって、例えば基板210の周囲を90度の等間隔で鉛直方向の下から支持する。   The four support arms 323 are arranged at approximately equal intervals, for example, 90 degrees, around the upper stage 322. Each support arm 323 has a support portion 325 that abuts on the outer peripheral portion of the lower surface of the substrate 210 or the like. The movement of the four support arms 323 is restricted so that the vertical positions of the support portions 325 always coincide with each other. Each support arm 323 is movable in the vertical direction, and also movable in the horizontal direction so as to approach each other. The control unit 150 controls vertical and horizontal movement of the four support arms 323, and supports the periphery of the substrate 210 from the lower side in the vertical direction at equal intervals of, for example, 90 degrees by the four support arms 323. .

ここでは先ず、制御部150が、基板210と基板230とを接合した場合に基板230に生じると推定される歪みに関する情報を取得し(ステップS201)、取得した情報に基づいて、基板210とベアシリコン250との接合条件を決定する(ステップS202)。ここでは、制御部150は、決定した接合条件に従って、基板210を解除側にし、ベアシリコン250を固定側にすると決定する。次に、搬送部140が、制御部150からの出力に基づき、基板210を、複数の回路領域216が形成された面を上にした状態で接合部300に搬入して、上ステージ322の下方に移動させる(ステップS203)。ここからの説明において適宜参照する図22は、接合過程における基板210の状態を示す模式的断面図であり、図23から図24は、接合過程における基板210とベアシリコン250との状態を示す模式的断面図である。   Here, first, the control unit 150 acquires information on distortion estimated to be generated on the substrate 230 when the substrate 210 and the substrate 230 are joined (step S201), and based on the acquired information, the substrate 210 and the bare The bonding conditions with silicon 250 are determined (step S202). Here, the control unit 150 determines that the substrate 210 is to be released and the bare silicon 250 is to be fixed according to the determined bonding conditions. Next, based on the output from the control unit 150, the transfer unit 140 carries the substrate 210 to the bonding unit 300 with the surface on which the plurality of circuit areas 216 are formed up, and the lower part of the upper stage 322 (Step S203). FIG. 22 referred to appropriately in the following description is a schematic cross-sectional view showing the state of the substrate 210 in the bonding process, and FIGS. 23 to 24 are schematic diagrams showing the state of the substrate 210 and the bare silicon 250 in the bonding process. Cross-sectional view.

図22に示すように、各支持アーム323が、制御部150からの出力に基づき、上ステージ322の下方に配されている搬送部140上の基板210の下面よりも下まで下降して、支持部325を基板210の下方に移動させた後に上昇することで、支持部325を、搬送部140上に固定された基板210の下面の外周部分における複数の回路領域216が形成されていない箇所に当接させる(ステップS204)。この状態において、4本の支持アーム323の各支持部325は、基板210の下面の外周部分に等間隔で当接している。   As shown in FIG. 22, each support arm 323 is lowered below the lower surface of the substrate 210 on the transport unit 140 disposed below the upper stage 322 based on the output from the control unit 150 to support By moving the portion 325 to the lower side of the substrate 210 and raising it, the support portion 325 is located in a portion where the plurality of circuit regions 216 in the outer peripheral portion of the lower surface of the substrate 210 fixed on the transport portion 140 are not formed. Abut on (step S204). In this state, the support portions 325 of the four support arms 323 are in contact with the outer peripheral portion of the lower surface of the substrate 210 at equal intervals.

ステップS204の実行後、制御部150が、搬送部140による基板210の固定を解除し(ステップS205)、支持アーム323を上昇させて、基板210を下ステージ332の上方へと移動する(ステップS206)。   After execution of step S204, the control unit 150 releases the fixing of the substrate 210 by the transport unit 140 (step S205), raises the support arm 323, and moves the substrate 210 above the lower stage 332 (step S206). ).

ステップS206の実行後、搬送部140が、制御部150からの出力に基づき、固定側用の基板ホルダ240とベアシリコン250とを、順次プリアライナ500に搬入する(ステップS207)。そして、プリアライナ500において、ベアシリコン250を基板ホルダ240に保持させる(ステップS208)。   After execution of step S206, the transport unit 140 sequentially carries in the substrate holder 240 for fixed side and the bare silicon 250 to the pre-aligner 500 based on the output from the control unit 150 (step S207). Then, in the pre-aligner 500, the bare silicon 250 is held by the substrate holder 240 (step S208).

図22に示した状態に続いて、次に搬送部140が、制御部150からの出力に基づき、ベアシリコン250を保持した基板ホルダ240を、接合部300に搬入して下ステージ332に固定する(ステップS209)。この間、基板210は、支持アーム323によって支持された状態で、下ステージ332の上方で待機している。制御部150は、X方向駆動部331およびY方向駆動部333を動作させて、顕微鏡324、334により基板210およびベアシリコン250の各々に設けられたアライメントマーク218を検出させる(ステップS210)。   Subsequently to the state illustrated in FIG. 22, the transport unit 140 subsequently carries the substrate holder 240 holding the bare silicon 250 into the bonding unit 300 based on the output from the control unit 150 and fixes it to the lower stage 332. (Step S209). During this time, the substrate 210 stands by above the lower stage 332 while being supported by the support arm 323. The control unit 150 operates the X-direction driving unit 331 and the Y-direction driving unit 333 to cause the microscopes 324 and 334 to detect the alignment marks 218 provided on each of the substrate 210 and the bare silicon 250 (step S210).

次に、相対位置が既知である顕微鏡324、334で基板210およびベアシリコン250のアライメントマーク218の位置を検出することにより、基板210とベアシリコン250との相対位置を算出する(ステップS211)。そして、制御部150は、基板210とベアシリコン250との相対位置を記録し、基板210およびベアシリコン250の各々の接合面を化学的に活性化する(ステップS212)。   Next, the relative positions of the substrate 210 and the bare silicon 250 are calculated by detecting the positions of the alignment mark 218 of the substrate 210 and the bare silicon 250 with the microscopes 324 and 334 whose relative positions are known (step S211). Then, the control unit 150 records the relative position between the substrate 210 and the bare silicon 250, and chemically activates each bonding surface of the substrate 210 and the bare silicon 250 (step S212).

ステップS212の実行後に、制御部150は、基板210とベアシリコン250とを相互に位置合わせする(ステップS213)。図23は、ステップS213の状態における、支持アーム323によって支持された基板210と、基板ホルダ240を介して下ステージ332上に固定されたベアシリコン250とが向かい合っている状態を示している。このとき、図23に示される通り、基板210は4本の支持アーム323によって外周部分を支持されているので、自重で中央が下方に湾曲している状態である。これにより、図23に示す状態において、対向する基板210とベアシリコン250との間隔は、基板210およびベアシリコン250の中央付近が周縁部よりも小さい。   After execution of step S212, the control unit 150 aligns the substrate 210 and the bare silicon 250 with each other (step S213). FIG. 23 shows a state in which the substrate 210 supported by the support arm 323 faces the bare silicon 250 fixed on the lower stage 332 via the substrate holder 240 in the state of step S213. At this time, as shown in FIG. 23, since the outer peripheral portion of the substrate 210 is supported by the four support arms 323, the center is curved downward by its own weight. Thus, in the state shown in FIG. 23, the distance between the opposing substrate 210 and the bare silicon 250 is smaller in the vicinity of the center of the substrate 210 and the bare silicon 250 than in the peripheral portion.

制御部150は、基板210を支持している支持アーム323を下降させて、基板210とベアシリコン250とを相互に接近させる。そして、図24に示されるように、基板210およびベアシリコン250の一部が互いに接触して、既に活性化されている当該接触箇所に接合領域が形成される。更に、支持アーム323による基板210の指示を解除することで、基板210とベアシリコン250とを直接接合する(ステップS214)。   The control unit 150 lowers the support arm 323 supporting the substrate 210 to make the substrate 210 and the bare silicon 250 approach each other. Then, as shown in FIG. 24, the substrate 210 and a part of the bare silicon 250 come in contact with each other to form a bonding region at the contact point which has already been activated. Furthermore, the substrate 210 and the bare silicon 250 are directly bonded by releasing the instruction of the substrate 210 by the support arm 323 (step S214).

図25は、図21から図24に示す接合手順を用いた場合における、固定側用の基板ホルダ240上での、ベアシリコン250と接合された基板210と、基板230との接合過程を示す部分拡大図である。本実施形態の接合手順によっても、基板230に生じる歪みの種類、大きさ、方向、分布および発生個所に対応する歪みを、予め基板210に生じさせておくことで、基板210に形成されている複数の回路領域216と、基板230に形成されている複数の回路領域236との間に生じる位置ずれの量を予め定められた閾値以下にする。このように、本実施形態によっても、基板210と基板230との最終的な歪みの差を低減し、この差に起因する位置ずれの発生を抑止できる。以降の実施形態の説明において、接合された基板210および基板230は、図21から25に示した実施形態の接合手順によって接合されたものとする、すなわち、フェイスツーフェイスの状態であるものとする。   FIG. 25 is a portion showing a bonding process between the substrate 210 bonded to the bare silicon 250 and the substrate 230 on the stationary side substrate holder 240 when the bonding procedure shown in FIGS. 21 to 24 is used. It is an enlarged view. Also according to the bonding procedure of the present embodiment, the substrate 210 is formed on the substrate 210 in advance by causing the substrate 210 to generate distortion corresponding to the type, size, direction, distribution and occurrence position of the distortion generated on the substrate 230. The amount of displacement occurring between the plurality of circuit regions 216 and the plurality of circuit regions 236 formed on the substrate 230 is made equal to or less than a predetermined threshold value. As described above, also according to the present embodiment, it is possible to reduce the final difference in distortion between the substrate 210 and the substrate 230, and to suppress the occurrence of positional deviation due to the difference. In the following description of the embodiment, it is assumed that the bonded substrates 210 and 230 are bonded by the bonding procedure of the embodiment shown in FIGS. 21 to 25, that is, in a face-to-face state. .

図26は、基板210と基板230とを本接合して薄化する手順を示す流れ図である。図25に示した状態の後、基板210、230の接合面内におけるボンディングウェーブの進行が完了した場合、所定時間の後に、ベアシリコン250を基板ホルダ240と共に基板210から剥離する(ステップS301)。接合された基板210、230から成る積層基板290を、搬送部140によって接合部300から搬出し、更に基板接合装置100から搬出する(ステップS302)。そして、他の搬送手段によって積層基板290を加熱装置に搬入し、加熱することにより本接合する(ステップS303)。本接合が完了した後、他の搬送手段によって、本接合された積層基板290を加熱装置から搬出し(ステップS304)、薄化装置に搬入して積層基板290の基板230を薄化する(ステップS305)。薄化が完了した後、他の搬送手段によって、薄化された積層基板290を薄化装置から搬出し、再度、基板接合装置100に搬入する(ステップS306)。なお、ステップS305において、積層基板290の基板210を薄化してもよい。   FIG. 26 is a flow chart showing a procedure for main bonding and thinning the substrate 210 and the substrate 230. After the state shown in FIG. 25, when the progress of the bonding wave in the bonding surface of the substrates 210 and 230 is completed, the bare silicon 250 is peeled off from the substrate 210 together with the substrate holder 240 after a predetermined time (step S301). The stacked substrate 290 formed of the bonded substrates 210 and 230 is carried out of the bonding unit 300 by the transport unit 140, and is further carried out of the substrate bonding apparatus 100 (step S302). Then, the laminated substrate 290 is carried into the heating device by another conveyance means, and is heated to perform main bonding (step S303). After the main bonding is completed, the laminated substrate 290 which has been main-joined is carried out of the heating device by another transport means (step S304), carried into the thinning device, and the substrate 230 of the laminated substrate 290 is thinned (step S305). After the thinning is completed, the thinned laminated substrate 290 is carried out of the thinning apparatus by another transport means, and carried into the substrate bonding apparatus 100 again (step S306). In step S305, the substrate 210 of the laminated substrate 290 may be thinned.

図27は、図26のステップS306を実行後の、基板210および基板230から成る積層基板290と基板260とを接合する手順を示す流れ図である。先ず、制御部150が、積層基板290と基板260とを接合した場合に基板260に生じると推定される歪みに関する情報を取得し(ステップS401)、取得した情報に基づいて、積層基板290とベアシリコン250との接合条件を接合決定する(ステップS402)。ここでは、制御部150は、決定した接合条件に従って、積層基板290を解除側にし、ベアシリコン250を固定側にすると決定する。   FIG. 27 is a flow chart showing a procedure for bonding the laminated substrate 290 consisting of the substrate 210 and the substrate 230 and the substrate 260 after performing step S306 of FIG. First, the control unit 150 acquires information on distortion estimated to occur in the substrate 260 when the laminated substrate 290 and the substrate 260 are joined (step S401), and based on the acquired information, the laminated substrate 290 and the bare The bonding condition with silicon 250 is determined (step S402). Here, the control unit 150 determines that the stacked substrate 290 is on the release side and the bare silicon 250 is on the fixing side according to the determined bonding condition.

次に、制御部150からの出力に基づき、搬送部140は、保持面221の曲率が異なる複数の解除側用の基板ホルダ220のうちから1つの基板ホルダ220を選択して、選択した基板ホルダ220と積層基板290とを、順次プリアライナ500に搬入する(ステップS403)。プリアライナ500において、積層基板290の薄化された基板230が基板ホルダ220に対面するように、積層基板290を基板ホルダ220に保持させる(ステップS404)。固定側のベアシリコン250についても積層基板290と同様に、制御部150からの出力に基づき、搬送部140が、固定側用の基板ホルダ240と、固定側のベアシリコン250とを、順次プリアライナ500に搬入し(ステップS403)、プリアライナ500において、ベアシリコン250を基板ホルダ240に保持させる(ステップS404)。   Next, based on the output from the control unit 150, the transport unit 140 selects one substrate holder 220 from among the plurality of release side substrate holders 220 having different curvatures of the holding surface 221, and selects the selected substrate holder 220 and the laminated substrate 290 are sequentially carried into the pre-aligner 500 (step S403). In the pre-aligner 500, the laminated substrate 290 is held by the substrate holder 220 such that the thinned substrate 230 of the laminated substrate 290 faces the substrate holder 220 (step S404). As for the bare silicon 250 on the stationary side, the transport unit 140 sequentially arranges the substrate holder 240 for the stationary side and the bare silicon 250 on the stationary side based on the output from the control unit 150 in the same manner as the laminated substrate 290. (Step S403), and the bare silicon 250 is held by the substrate holder 240 in the pre-aligner 500 (step S404).

次に、制御部150からの出力に基づき、搬送部140は、積層基板290とベアシリコン250とを個別に保持した基板ホルダ220、240を、接合部300に順次搬入して各ステージに固定する(ステップS405)。制御部150は、X方向駆動部331およびY方向駆動部333を動作させて、顕微鏡324、334により積層基板290およびベアシリコン250の各々に設けられたアライメントマーク218、238を検出させる(ステップS406)。   Next, based on the output from the control unit 150, the transfer unit 140 sequentially carries in the substrate holders 220 and 240 holding the laminated substrate 290 and the bare silicon 250 separately to the bonding unit 300 and fixes them to each stage. (Step S405). The control unit 150 operates the X-direction driving unit 331 and the Y-direction driving unit 333 to cause the microscopes 324 and 334 to detect the alignment marks 218 and 238 provided on each of the laminated substrate 290 and the bare silicon 250 (step S406). ).

次に、相対位置が既知である顕微鏡324、334で積層基板290およびベアシリコン250のアライメントマーク218、238の位置を検出することにより、積層基板290とベアシリコン250との相対位置を算出する(ステップS407)。なお、積層基板290の基板210および基板230はフェイスツーフェイスの状態なので、各々の回路形成面に形成されたアライメントマーク218、238は露出しないが、これを観察すべく、各基板のアライメントマークに対応する領域にはガラスなどの透明な材料が充填された観察孔が設けられ、顕微鏡324、334は当観察孔を介してアライメントマーク218、238を観察してもよい。   Next, the relative positions of the laminated substrate 290 and the bare silicon 250 are calculated by detecting the positions of the alignment marks 218 and 238 of the laminated substrate 290 and the bare silicon 250 with the microscopes 324 and 334 whose relative positions are known. Step S407). Since the substrates 210 and 230 of the laminated substrate 290 are in a face-to-face state, the alignment marks 218 and 238 formed on the respective circuit formation surfaces are not exposed, but in order to observe this, The corresponding area is provided with an observation hole filled with a transparent material such as glass, and the microscope 324, 334 may observe the alignment marks 218, 238 through the observation hole.

次に、制御部150は、積層基板290とベアシリコン250との相対位置を記録し、積層基板290およびベアシリコン250の各々の接合面を化学的に活性化する(ステップS408)。制御部150は、積層基板290とベアシリコン250とを相互に位置合わせし(ステップS409)、昇降駆動部338を動作させて下ステージ332を上昇させ、積層基板290の基板210とベアシリコン250とを相互に接近させる。図28および図29は、接合過程における積層基板290とベアシリコン250との状態を示す模式的断面図である。図28は、ステップS409の状態における積層基板290およびベアシリコン250の状態を示している。図28に示す状態に続いて、図29に示すように、積層基板290の基板210およびベアシリコン250の一部が互いに接触して、既に活性化されている当該接触箇所に接合領域が形成される。更に、基板ホルダ220による積層基板290の保持を解除することで、積層基板290の基板210とベアシリコン250とを直接接合する(ステップS410)。   Next, the control unit 150 records the relative position between the laminated substrate 290 and the bare silicon 250, and chemically activates the bonding surface of each of the laminated substrate 290 and the bare silicon 250 (step S408). The control unit 150 aligns the laminated substrate 290 and the bare silicon 250 with each other (step S409), operates the elevation driving unit 338 to raise the lower stage 332, and the substrate 210 of the laminated substrate 290 and the bare silicon 250. Bring them closer to each other. 28 and 29 are schematic cross-sectional views showing the state of the laminated substrate 290 and the bare silicon 250 in the bonding process. FIG. 28 shows the state of the laminated substrate 290 and the bare silicon 250 in the state of step S409. Following the state shown in FIG. 28, as shown in FIG. 29, the substrate 210 of the laminated substrate 290 and a part of the bare silicon 250 come in contact with each other to form a junction region at the contact point already activated. Ru. Further, by releasing the holding of the laminated substrate 290 by the substrate holder 220, the substrate 210 of the laminated substrate 290 and the bare silicon 250 are directly bonded (step S410).

図28から図29に示した過程の間に、搬送部140が、制御部150からの出力に基づき、解除側用の基板ホルダ220と基板260とを、順次プリアライナ500に搬入する(ステップS411)。そして、プリアライナ500において、基板260を基板ホルダ220に保持させる(ステップS412)。   During the processes shown in FIGS. 28 to 29, the transport unit 140 sequentially carries in the substrate holder 220 for release side and the substrate 260 to the pre-aligner 500 based on the output from the control unit 150 (step S411). . Then, in the pre-aligner 500, the substrate 260 is held by the substrate holder 220 (step S412).

図29に示した状態に続いて、次に搬送部140が、制御部150からの出力に基づき、基板260を保持した基板ホルダ220を、接合部300に搬入して上ステージ322に固定する(ステップS413)。この間、ベアシリコン250と接合された積層基板290は、ベアシリコン250を介して下ステージ332に固定された状態である。制御部150は、X方向駆動部331およびY方向駆動部333を動作させて、顕微鏡324、334により積層基板290および基板260の各々に設けられたアライメントマーク218、238を検出させる(ステップS414)。   Subsequently to the state shown in FIG. 29, the transport unit 140 carries in the substrate holder 220 holding the substrate 260 to the bonding unit 300 based on the output from the control unit 150 and fixes it to the upper stage 322 ( Step S413). During this time, the laminated substrate 290 bonded to the bare silicon 250 is in a state of being fixed to the lower stage 332 via the bare silicon 250. The control unit 150 operates the X-direction drive unit 331 and the Y-direction drive unit 333 to cause the microscopes 324 and 334 to detect the alignment marks 218 and 238 provided on the laminated substrate 290 and the substrate 260 (step S414). .

次に、相対位置が既知である顕微鏡324、334で積層基板290および基板260のアライメントマーク218、238の位置を検出することにより、積層基板290と基板260との相対位置を算出する(ステップS415)。そして、制御部150は、積層基板290と基板260との相対位置を記録し、積層基板290の基板230および基板260の各々の接合面を化学的に活性化する(ステップS416)。   Next, the relative positions of the laminated substrate 290 and the substrate 260 are calculated by detecting the positions of the alignment marks 218 and 238 of the laminated substrate 290 and the substrate 260 with the microscopes 324 and 334 whose relative positions are known (step S415). ). Then, the control unit 150 records the relative positions of the laminated substrate 290 and the substrate 260, and chemically activates the bonding surfaces of the substrate 230 of the laminated substrate 290 and the substrate 260 (step S416).

ステップS416の実行後に、制御部150は、積層基板290と基板260とを相互に位置合わせする(ステップS417)。図30および図31は、接合過程における、ベアシリコン250と接合された基板210および基板230から成る積層基板290と、基板260との状態を示す模式的断面図である。図30は、ステップS417の状態におけるベアシリコン250が接合された積層基板290と、基板260との状態を示している。図30に示すように、それぞれが基板ホルダ220、240、またはベアシリコン250を介して上ステージ322および下ステージ332に保持された積層基板290および基板260は、互いに位置合わせされた状態で対向する。図示される通り、対向する積層基板290と基板260との間隔は、積層基板290および基板260の中央付近が周縁部よりも小さい。   After execution of step S416, the control unit 150 aligns the laminated substrate 290 and the substrate 260 with each other (step S417). FIGS. 30 and 31 are schematic cross-sectional views showing the state of the laminated substrate 290 including the substrate 210 and the substrate 230 joined to the bare silicon 250 and the substrate 260 in the bonding process. FIG. 30 shows the state of the laminated substrate 290 to which the bare silicon 250 is bonded and the substrate 260 in the state of step S417. As shown in FIG. 30, the laminated substrates 290 and the substrates 260 held by the upper stage 322 and the lower stage 332 via the substrate holders 220 and 240 or the bare silicon 250 face each other in an aligned state. . As illustrated, the distance between the opposing laminated substrate 290 and the substrate 260 is smaller near the center of the laminated substrate 290 and the substrate 260 than at the peripheral portion.

図30に示した状態に続いて、図31に示すように、制御部150は、昇降駆動部338を動作させて下ステージ332を上昇させ、積層基板290の基板230および基板260の一部を互いに接触させ、更に、基板ホルダ220による基板260の保持を解除することで、積層基板290の基板230と基板260とを直接接合する(ステップS418)。   Subsequently to the state shown in FIG. 30, as shown in FIG. 31, the control unit 150 operates the elevation driving unit 338 to raise the lower stage 332, and the substrate 230 of the laminated substrate 290 and a part of the substrate 260 are By bringing the substrates into contact with each other and releasing the holding of the substrate 260 by the substrate holder 220, the substrate 230 of the laminated substrate 290 and the substrate 260 are directly bonded (step S418).

図32は、図26から図31に示す手順を用いた場合における、固定側用の基板ホルダ240上での、ベアシリコン250と接合された基板210および基板230から成る積層基板290と、基板260との接合過程を示す部分拡大図である。図中、基板260の断面に示した点線は、表面に形成されたスクライブライン262から基板厚さ方向に引いた仮想的な線である。本実施形態の接合手順によれば、図32に示される通り、基板210の仮想的な線に対応する基板230の線は、相対的に略同位置になり、且つ、基板210、230の仮想的な線に対応する基板260の線は、相対的に略同位置になる。これにより、基板260に生じる歪みに対応する歪みを予め積層基板290に生じさせておくことで、積層基板290の基板210および基板230に形成されている複数の回路領域216、236と、基板260に形成されている複数の回路領域266との間に生じる位置ずれの量を予め定められた閾値以下にする。このように、本実施形態によれば、複数の基板210、230を接合した積層基板290と、更なる基板260とを接合する場合においても、積層基板290の基板210および基板230と更なる基板260との最終的な歪みの差を低減し、この差に起因する位置ずれの発生を抑止できる。   FIG. 32 shows a laminated substrate 290 consisting of the substrate 210 and the substrate 230 joined to the bare silicon 250, and the substrate 260 on the stationary side substrate holder 240 when the procedure shown in FIG. 26 to FIG. 31 is used. It is the elements on larger scale which show the joining process with. In the drawing, dotted lines shown in the cross section of the substrate 260 are virtual lines drawn in the substrate thickness direction from scribe lines 262 formed on the surface. According to the bonding procedure of the present embodiment, as shown in FIG. 32, the lines of the substrate 230 corresponding to the virtual lines of the substrate 210 are relatively at substantially the same position, and the virtual lines of the substrates 210 and 230 The lines of the substrate 260 corresponding to the common lines are relatively substantially at the same position. As a result, distortion corresponding to the distortion generated in the substrate 260 is generated in advance in the laminated substrate 290, whereby the plurality of circuit regions 216 and 236 formed in the substrate 210 of the laminated substrate 290 and the substrate 230, and the substrate 260. The amount of displacement occurring between the plurality of circuit regions 266 formed in the first and the second circuit regions 266 is equal to or less than a predetermined threshold value. As described above, according to the present embodiment, even in the case where the laminated substrate 290 obtained by bonding the plurality of substrates 210 and 230 and the further substrate 260 are bonded, the substrate 210 and the substrate 230 of the laminated substrate 290 and the additional substrate The final distortion difference with 260 can be reduced, and the occurrence of displacement due to this difference can be suppressed.

図26から図32の実施形態では、積層基板290に基板260を直接接合する前に、積層基板290と基板260とを直接接合した場合に基板260に生じると推定される歪に対応する歪みを、積層基板290をベアシリコン250に直接接合することで、積層基板290に生じさせ、積層基板290に生じた歪みを維持した状態で、基板260にその歪みが生じるように、積層基板290に基板260を直接接合した。ここで、基板260に代えて、積層基板290と同じ接合手順によって接合された基板270および基板280を、基板210および基板230から成る積層基板290に接合する場合を説明する。   In the embodiment of FIGS. 26 to 32, distortion corresponding to distortion which is presumed to occur in the substrate 260 when the laminated substrate 290 and the substrate 260 are directly bonded before the substrate 260 is directly bonded to the laminated substrate 290 is used. By directly bonding the laminated substrate 290 to the bare silicon 250, the substrate is formed on the laminated substrate 290 so that the distortion occurs in the substrate 260 while maintaining the distortion generated on the laminated substrate 290. 260 were joined directly. Here, instead of the substrate 260, the case where the substrates 270 and 280 bonded by the same bonding procedure as the stacked substrate 290 are bonded to the stacked substrate 290 formed of the substrate 210 and the substrate 230 will be described.

図33および図34は、接合過程における、ベアシリコン250と接合された基板210および基板230から成る積層基板290と、基板270および基板280から成る積層基板290との状態を示す模式的断面図である。   FIG. 33 and FIG. 34 are schematic cross sections showing the state of the laminated substrate 290 consisting of the substrate 210 and the substrate 230 joined to the bare silicon 250 and the laminated substrate 290 consisting of the substrate 270 and the substrate 280 in the bonding process. is there.

基板270および基板280から成る積層基板290は、ステップS201からステップS210を実行後、ステップS111からステップS118を実行して、更にその後、ステップS301からステップS306を実行することで、形成される。積層基板290の基板280は、ステップS305を実行することで、基板270との接合面の反対の面が薄化されている。また、図33に示されるように、基板280が薄化された後に再度基板接合装置100に搬入された基板270および基板280から成る積層基板290は、プリアライナ500において、積層基板290の薄化されていない基板270が基板ホルダ220に対面するように、基板ホルダ220に保持される。そして、基板ホルダ220に保持された基板270および基板280から成る積層基板290は、接合部300に搬入され、上ステージ322に固定される。   The laminated substrate 290 including the substrate 270 and the substrate 280 is formed by executing steps S111 to S118 after executing steps S201 to S210, and then executing steps S301 to S306. In the substrate 280 of the layered substrate 290, the surface opposite to the bonding surface with the substrate 270 is thinned by performing step S305. Further, as shown in FIG. 33, the laminated substrate 290 consisting of the substrate 270 and the substrate 280 carried into the substrate bonding apparatus 100 again after the substrate 280 has been thinned is made thinner in the laminated substrate 290 by the pre-aligner 500. It is held by the substrate holder 220 so that the substrate 270 not facing the substrate holder 220 faces. Then, the laminated substrate 290 composed of the substrate 270 and the substrate 280 held by the substrate holder 220 is carried into the bonding unit 300 and fixed to the upper stage 322.

図33に示した状態に続いて、図34に示すように、ベアシリコン250と接合された基板210および基板230から成る積層基板290における薄化された基板230と、基板270および基板280から成る積層基板290における薄化された基板280との一部を互いに接触させ、更に、基板ホルダ220による基板270および基板280から成る積層基板290の保持を解除することで、積層基板290同士を直接接合する。   Subsequently to the state shown in FIG. 33, as shown in FIG. 34, it comprises a thinned substrate 230 and a substrate 270 and a substrate 280 in a laminated substrate 290 consisting of a substrate 210 and a substrate 230 bonded to bare silicon 250. The laminated substrates 290 are directly bonded to each other by bringing a part of the laminated substrate 290 with the thinned substrate 280 into contact with each other and releasing the holding of the laminated substrate 290 consisting of the substrate 270 and the substrate 280 by the substrate holder 220. Do.

図35は、図33から図34に示す接合手順を用いた場合における、固定側用の基板ホルダ240上での、ベアシリコン250と接合された基板210および基板230から成る積層基板290と、基板270および基板280から成る積層基板290との接合過程を示す部分拡大図である。図中、基板270、280の各々の断面に示した点線は、各々の表面に形成されたスクライブライン272、282から基板厚さ方向に引いた仮想的な線である。本実施形態の接合手順によれば、図35に示される通り、基板210の仮想的な線に対応する基板230の線は、相対的に略同位置になり、基板270の仮想的な線に対応する基板280の線は、相対的に略同位置になり、且つ、基板210、230の仮想的な線に対応する基板270、280の線は、相対的に略同位置になる。これにより、基板270および基板280から成る積層基板290に生じる歪みに対応する歪みを予め基板210および基板230から成る積層基板290に生じさせておくことで、一方の積層基板290の基板210、230に形成されている複数の回路領域216、236と、一方の積層基板290の基板270、280に形成されている複数の回路領域276、286との間に生じる位置ずれの量を予め定められた閾値以下にする。このように、本実施形態によれば、複数の基板210、230を接合した積層基板290と、複数の基板270、280が接合された積層基板290とを接合する場合においても、両積層基板290間の最終的な歪みの差を低減し、この差に起因する位置ずれの発生を抑止できる。また、本実施形態の接合手順によって接合された一対の積層基板290は、一方の積層基板290の基板210および基板230のうちの薄化された基板230を、他方の積層基板290の基板270および基板280のうちの薄化された基板280の回路形成面と接合する。   FIG. 35 shows a laminated substrate 290 comprising a substrate 210 and a substrate 230 joined to the bare silicon 250 on the stationary side substrate holder 240 when the joining procedure shown in FIG. 33 to FIG. 34 is used; FIG. 20 is a partial enlarged view showing a bonding process with a laminated substrate 290 made of 270 and a substrate 280. In the figure, the dotted lines shown in the cross section of each of the substrates 270 and 280 are virtual lines drawn in the substrate thickness direction from the scribe lines 272 and 282 formed on the respective surfaces. According to the bonding procedure of the present embodiment, as shown in FIG. 35, the lines of the substrate 230 corresponding to the virtual lines of the substrate 210 are relatively substantially at the same position, and become virtual lines of the substrate 270. The lines of the corresponding substrates 280 are relatively substantially at the same position, and the lines of the substrates 270 and 280 corresponding to the imaginary lines of the substrates 210 and 230 are relatively substantially the same. Thereby, the distortion corresponding to the distortion generated in the laminated substrate 290 made of the substrate 270 and the substrate 280 is caused in advance in the laminated substrate 290 made of the substrate 210 and the substrate 230, whereby the substrates 210 and 230 of one laminated substrate 290 are obtained. The amount of displacement occurring between the plurality of circuit regions 216 and 236 formed in the circuit board and the plurality of circuit regions 276 and 286 formed on the substrates 270 and 280 of one laminated substrate 290 is predetermined. Make it below the threshold. As described above, according to the present embodiment, even in the case where the laminated substrate 290 in which the plurality of substrates 210 and 230 are joined and the laminated substrate 290 in which the plurality of substrates 270 and 280 are joined, the two-layered substrate 290 is used. The final difference in distortion between them can be reduced, and the occurrence of displacement due to this difference can be suppressed. Further, the pair of laminated substrates 290 joined according to the joining procedure of the present embodiment is the substrate 210 of one laminated substrate 290 and the thinned substrate 230 of the substrates 230 and the substrate 270 of the other laminated substrate 290 and It is bonded to the circuit formation surface of the thinned substrate 280 of the substrate 280.

以上、図1から図35を用いて、接合過程倍率歪みと結晶異方性に起因する歪みとが原因で接合する基板間に生じる位置ずれを、接合する基板以外の他の部材としてベアシリコンを用いたダミーの接合によって補正することを説明した。次に、図36から図45を用いて、この位置ずれを、接合する基板以外の他の部材として基板保持ステージを用いたダミーの接合によって補正することを説明する。   As described above, using FIG. 1 to FIG. 35, the positional deviation caused between the substrates to be joined due to the distortion in the bonding process and the strain caused by the crystal anisotropy is bare silicon as another member other than the substrates to be joined. It has been described that the correction is made by the dummy junction used. Next, with reference to FIGS. 36 to 45, correction of this positional deviation by dummy bonding using a substrate holding stage as a member other than the substrate to be bonded will be described.

図36は、ベアシリコン250が接合された基板210と基板230とを本接合して薄化する手順を示す流れ図である。図25に示した状態の後、基板210、230の接合面内におけるボンディングウェーブの進行が完了した場合、所定時間の後に、接合された基板210、230から成る積層基板290を、ベアシリコン250が基板210に接合された状態で、搬送部140によって接合部300から搬出し、更に基板接合装置100から搬出する(ステップS501)。このようにベアシリコン250を接合した状態で積層基板290を扱う場合、ベアシリコン250は、積層基板290のハンドリングサポート基板として機能する。そして、他の搬送手段によって、ベアシリコン250が接合された状態の積層基板290を加熱装置に搬入し、加熱することにより本接合する(ステップS502)。本接合が完了した後、他の搬送手段によって、本接合された積層基板290を加熱装置から搬出し(ステップS503)、薄化装置に搬入して積層基板290の基板210および基板230のうち、ベアシリコン250が接合されていない基板230を薄化する(ステップS504)。薄化が完了した後、他の搬送手段によって、薄化された積層基板290を薄化装置から搬出し、再度、基板接合装置100に搬入する(ステップS505)。   FIG. 36 is a flow chart showing a procedure of main bonding and thinning the substrate 210 and the substrate 230 to which the bare silicon 250 is bonded. After the state shown in FIG. 25, when the progress of the bonding wave in the bonding surface of the substrates 210 and 230 is completed, the bare silicon 250 forms the laminated substrate 290 including the bonded substrates 210 and 230 after a predetermined time. In the state of being bonded to the substrate 210, the transfer unit 140 unloads the substrate from the bonding unit 300 and further unloads the substrate bonding apparatus 100 (step S501). When handling the laminated substrate 290 in the state where the bare silicon 250 is bonded in this way, the bare silicon 250 functions as a handling support substrate for the laminated substrate 290. Then, the laminated substrate 290 in a state in which the bare silicon 250 is joined is carried into the heating device by another conveyance means, and heating is performed to perform main joining (step S502). After the main bonding is completed, the laminated substrate 290 that has been main-bonded is carried out of the heating device by another transport means (step S503), carried into the thinning device, and of the substrates 210 and 230 of the laminated substrate 290, The substrate 230 to which the bare silicon 250 is not bonded is thinned (step S504). After the thinning is completed, the thinned laminated substrate 290 is carried out of the thinning apparatus by another transport means, and carried into the substrate bonding apparatus 100 again (step S505).

図37は、図36のステップS505を実行後の、ベアシリコン250が接合された基板210および基板230から成る積層基板290と基板260とを接合する手順を示す流れ図である。先ず、制御部150が、ベアシリコン250が接合された状態の積層基板290と、基板260とを接合した場合に、基板260に生じると推定される歪みに関する情報を取得し(ステップS601)、取得した情報に基づいて、ベアシリコン250が接合された状態の積層基板290と、他の部材としての、上ステージ322および下ステージ332の何れか一方との接合条件を決定する(ステップS602)。ここでは、制御部150は、決定した接合条件に従って、ベアシリコン250が接合された状態の積層基板290を上ステージ322に保持させ、上ステージ322による当該積層基板290の保持を解除することによって、当該積層基板290を下ステージ332に接合する、と決定する。   FIG. 37 is a flow chart showing a procedure of bonding the laminated substrate 290 including the substrate 210 and the substrate 230 to which the bare silicon 250 is bonded and the substrate 260 after step S505 of FIG. 36 is performed. First, when the control unit 150 joins the laminated substrate 290 in a state in which the bare silicon 250 is joined to the substrate 260, the control unit 150 acquires information on distortion estimated to be generated on the substrate 260 (step S601). Based on the obtained information, a bonding condition between the laminated substrate 290 in a state in which the bare silicon 250 is bonded and any one of the upper stage 322 and the lower stage 332 as another member is determined (step S602). Here, the control unit 150 causes the upper stage 322 to hold the laminated substrate 290 in a state in which the bare silicon 250 is joined according to the determined joining condition, and releases the holding of the laminated substrate 290 by the upper stage 322. It is determined that the laminated substrate 290 is to be bonded to the lower stage 332.

次に、制御部150からの出力に基づき、搬送部140は、保持面221の曲率が異なる複数の解除側用の基板ホルダ220のうちから1つの基板ホルダ220を選択して、選択した基板ホルダ220とベアシリコン250が接合された積層基板290とを、順次プリアライナ500に搬入する(ステップS603)。プリアライナ500において、積層基板290の薄化された基板230が基板ホルダ220に対面するように、ベアシリコン250が接合された積層基板290を基板ホルダ220に保持させる(ステップS604)。   Next, based on the output from the control unit 150, the transport unit 140 selects one substrate holder 220 from among the plurality of release side substrate holders 220 having different curvatures of the holding surface 221, and selects the selected substrate holder The laminated substrate 290 to which the bare silicon 250 is bonded is sequentially loaded onto the pre-aligner 500 (step S603). In the pre-aligner 500, the laminated substrate 290 to which the bare silicon 250 is bonded is held by the substrate holder 220 such that the thinned substrate 230 of the laminated substrate 290 faces the substrate holder 220 (step S604).

次に、制御部150からの出力に基づき、搬送部140は、ベアシリコン250が接合された状態の積層基板290を保持した基板ホルダ220を、接合部300に搬入して上ステージ322に固定する(ステップS605)。制御部150は、X方向駆動部331およびY方向駆動部333を動作させて、顕微鏡334により積層基板290に設けられたアライメントマーク218、238を検出させる(ステップS606)。   Next, based on the output from the control unit 150, the transfer unit 140 carries in the substrate holder 220 holding the laminated substrate 290 in a state in which the bare silicon 250 is bonded to the bonding unit 300 and fixes it to the upper stage 322. (Step S605). The control unit 150 operates the X-direction driving unit 331 and the Y-direction driving unit 333 to cause the microscope 334 to detect the alignment marks 218 and 238 provided on the laminated substrate 290 (step S606).

次に、相対位置が既知である顕微鏡324、334でベアシリコン250が接合された状態の積層基板290のアライメントマーク218、238の位置を検出することにより、積層基板290と下ステージ332との相対位置を算出する(ステップS607)。制御部150は、積層基板290と下ステージ332との相対位置を記録し、積層基板290に接合された状態のベアシリコン250および下ステージ332の各々の接合面を化学的に活性化する(ステップS608)。制御部150は、積層基板290とベアシリコン250とを相互に位置合わせし(ステップS609)、昇降駆動部338を動作させて下ステージ332を上昇させ、積層基板290のベアシリコン250と下ステージ332とを相互に接近させる。図38および図39は、接合過程におけるベアシリコン250が接合された積層基板290と下ステージ332との状態を示す模式的断面図である。図38は、ステップS609の状態における積層基板290および下ステージ332の状態を示している。図38に示す状態に続いて、図39に示すように、制御部150は、積層基板290に接合された状態のベアシリコン250および下ステージ332の一部を互いに接触させて、更に、基板ホルダ220による積層基板290の保持を解除することで、積層基板290に接合された状態のベアシリコン250と下ステージ332とを直接接合する(ステップS610)。   Next, the relative position between the laminated substrate 290 and the lower stage 332 is detected by detecting the positions of the alignment marks 218 and 238 of the laminated substrate 290 in a state in which the bare silicon 250 is bonded with a microscope 324 and 334 whose relative positions are known. The position is calculated (step S607). The control unit 150 records the relative positions of the layered substrate 290 and the lower stage 332, and chemically activates the bonding surfaces of the bare silicon 250 and the lower stage 332 in a state of being bonded to the layered substrate 290 (step S608). The control unit 150 aligns the laminated substrate 290 and the bare silicon 250 with each other (step S 609), operates the elevation driving unit 338 to raise the lower stage 332, and the bare silicon 250 of the laminated substrate 290 and the lower stage 332. And bring them closer to each other. FIGS. 38 and 39 are schematic cross-sectional views showing the state of the lower substrate 332 and the laminated substrate 290 to which the bare silicon 250 is bonded in the bonding process. FIG. 38 shows the state of the layered substrate 290 and the lower stage 332 in the state of step S609. Following the state shown in FIG. 38, as shown in FIG. 39, the control unit 150 brings the bare silicon 250 and the lower stage 332 in a state of being bonded to the laminated substrate 290 in contact with each other. By releasing the holding of the laminated substrate 290 by 220, the bare silicon 250 in a state of being bonded to the laminated substrate 290 and the lower stage 332 are directly bonded (step S610).

図38から図39に示した過程の間に、搬送部140が、制御部150からの出力に基づき、解除側用の基板ホルダ220と基板260とを、順次プリアライナ500に搬入する(ステップS611)。そして、プリアライナ500において、基板260を基板ホルダ220に保持させる(ステップS612)。   During the processes shown in FIGS. 38 to 39, the transport unit 140 sequentially carries in the substrate holder 220 for release side and the substrate 260 to the pre-aligner 500 based on the output from the control unit 150 (step S611). . Then, in the pre-aligner 500, the substrate 260 is held by the substrate holder 220 (step S612).

図39に示した状態に続いて、次に搬送部140が、制御部150からの出力に基づき、基板260を保持した基板ホルダ220を、接合部300に搬入して上ステージ322に固定する(ステップS613)。制御部150は、X方向駆動部331およびY方向駆動部333を動作させて、顕微鏡324、334により積層基板290および基板260の各々に設けられたアライメントマーク218、238を検出させる(ステップS614)。   Subsequently to the state shown in FIG. 39, the transport unit 140 subsequently carries the substrate holder 220 holding the substrate 260 into the bonding unit 300 and fixes it to the upper stage 322 based on the output from the control unit 150 ( Step S613). The control unit 150 operates the X-direction driving unit 331 and the Y-direction driving unit 333 to cause the microscopes 324 and 334 to detect the alignment marks 218 and 238 provided on each of the laminated substrate 290 and the substrate 260 (step S614). .

次に、相対位置が既知である顕微鏡324、334で積層基板290および基板260のアライメントマーク218、238の位置を検出することにより、積層基板290と基板260との相対位置を算出する(ステップS615)。そして、制御部150は、積層基板290と基板260との相対位置を記録し、積層基板290の薄化された基板230および基板260の各々の接合面を化学的に活性化する(ステップS616)。   Next, the relative positions of the laminated substrate 290 and the substrate 260 are calculated by detecting the positions of the alignment marks 218 and 238 of the laminated substrate 290 and the substrate 260 with the microscopes 324 and 334 whose relative positions are known (step S615) ). Then, the control unit 150 records the relative position between the laminated substrate 290 and the substrate 260, and chemically activates each bonding surface of the thinned substrate 230 and the substrate 260 of the laminated substrate 290 (step S616). .

ステップS616の実行後に、制御部150は、積層基板290と基板260とを相互に位置合わせして(ステップS617)、下ステージ332を上凸状に変形することによって、ベアシリコン250が接合された状態の積層基板290を上凸状に変形させる(ステップS618)。   After execution of step S616, the control unit 150 aligns the laminated substrate 290 and the substrate 260 with each other (step S617), and deforms the lower stage 332 in an upward convex shape to join the bare silicon 250. The layered substrate 290 in the state is deformed in a convex shape (step S618).

図40および図41は、下ステージ332と接合された、ベアシリコン250が接合されている基板210および基板230から成る積層基板290と、基板260との状態を示す模式的断面図である。図40は、ステップS618の状態における上凸状に変形した下ステージ332に接合された、ベアシリコン250が接合されている基板210および基板230から成る積層基板290と、基板260との状態を示している。図40に示すように、それぞれがベアシリコン250または基板ホルダ220を介して下ステージ332または上ステージ322に保持された積層基板290および基板260は、互いに位置合わせされた状態で対向しており、ベアシリコン250が接合されている積層基板290は上凸状に変形している。   40 and 41 are schematic cross-sectional views showing the state of the substrate 260 and the laminated substrate 290 formed of the substrate 210 and the substrate 230 to which the bare silicon 250 is joined joined to the lower stage 332. FIG. 40 shows the state of the substrate 260 and the laminated substrate 290 consisting of the substrate 210 and the substrate 230 to which the bare silicon 250 is joined joined to the upper convex deformed lower stage 332 in the state of step S618. ing. As shown in FIG. 40, the laminated substrate 290 and the substrate 260 held by the lower stage 332 or the upper stage 322 via the bare silicon 250 or the substrate holder 220 face each other in an aligned state, The laminated substrate 290 to which the bare silicon 250 is bonded is deformed in a convex shape.

ここで、接合する対象物の一方が他方に比べて曲げ剛性がかなり高い場合、例えば3枚以上の基板が接合された積層基板と一枚の基板とを接合する場合、一枚の基板を積層基板に接合する方法と同じ方法によって、積層基板を他の部材にダミーで接合しようとしても、積層基板の高い曲げ剛性に起因して積層基板に歪みが生じ難く、一枚の基板を積層基板に接合するときに一枚の基板に生じる歪みと対応する歪みを、積層基板に予め生じさせることが困難な場合がある。本実施形態においては、ベアシリコン250、基板210および基板230が接合された組と、一枚の基板260とを接合するが、その組の曲げ剛性は相対的に高いと予想されるので、一枚の基板260をこの組に接合した場合に一枚の基板260に生じると推定される歪みに対応する歪みを、この組に予め生じさせ難いことが予想される。そこで、上記のように、ステップS618を実行することで、下ステージ332を上凸状に変形することによって、ベアシリコン250が接合された状態の積層基板290を上凸状に変形させる。これにより、その対応する歪みを、ベアシリコン250が接合された状態の積層基板290に予め生じさせることができる。   Here, when one of the objects to be joined has significantly higher bending rigidity than the other, for example, when joining a laminated substrate to which three or more substrates are joined and one substrate, one substrate is laminated. Even if it is attempted to join a laminated substrate to another member with a dummy by the same method as bonding to a substrate, distortion does not easily occur in the laminated substrate due to high bending rigidity of the laminated substrate, and one substrate is used as a laminated substrate. It may be difficult in advance to cause the laminated substrate to have a distortion corresponding to the distortion generated in one substrate when bonding. In the present embodiment, although the pair in which the bare silicon 250, the substrate 210 and the substrate 230 are joined is joined to one substrate 260, the bending rigidity of the pair is expected to be relatively high. It is expected that this set is unlikely to cause in advance distortion corresponding to distortion estimated to occur in one substrate 260 when the one substrate 260 is joined to this set. Therefore, as described above, by performing step S 618, the lower stage 332 is deformed in the upper convex shape, and the layered substrate 290 in a state in which the bare silicon 250 is bonded is deformed in the upper convex shape. Thereby, the corresponding distortion can be generated in advance in the laminated substrate 290 in a state where the bare silicon 250 is joined.

図40に示した状態に続いて、図41に示すように、制御部150は、昇降駆動部338を動作させて下ステージ332を上昇させ、ベアシリコン250が接合された状態の積層基板290における薄化された基板230と、基板260との一部を互いに接触させ、更に、基板ホルダ220による基板260の保持を解除することで、積層基板290の基板230と基板260とを直接接合する(ステップS619)。   Following the state shown in FIG. 40, as shown in FIG. 41, the control unit 150 operates the elevation driving unit 338 to raise the lower stage 332, and the bare silicon 250 is bonded to the laminated substrate 290 in a state of bonding. By bringing the thinned substrate 230 and a part of the substrate 260 into contact with each other and releasing the holding of the substrate 260 by the substrate holder 220, the substrate 230 and the substrate 260 of the laminated substrate 290 are directly bonded (see FIG. Step S619).

図42は、図36から図41に示す手順を用いた場合における、下ステージ332と接合された、ベアシリコン250が接合されている基板210および基板230から成る積層基板290と、基板260との接合過程を示す部分拡大図である。   FIG. 42 shows the laminated substrate 290 of the substrate 210 and the substrate 230 to which the bare silicon 250 is joined and the substrate 260 joined to the lower stage 332 when the procedure shown in FIGS. 36 to 41 is used. It is the elements on larger scale which show a joining process.

図42に示されるように、ベアシリコン250が接合された積層基板290が下ステージ332に接合されている。また、下ステージ332が上凸状に変形しているため、これに倣って、ベアシリコン250が接合された積層基板290も上凸状に変形している。図中に一点鎖線で示す積層基板290の基板230の厚さ方向の中心部Aに比較して、基板230の図中の上面である表面では、基板230の表面が中心から周縁部に向けて面方向に拡大するように形状が変化する。また、基板230の図中の下面である裏面においては、基板230の表面が中心から周縁部に向けて面方向に縮小するように形状が変化する。   As shown in FIG. 42, the laminated substrate 290 to which the bare silicon 250 is bonded is bonded to the lower stage 332. Further, since the lower stage 332 is deformed in the upper convex shape, the laminated substrate 290 to which the bare silicon 250 is bonded is also deformed in the upper convex shape according to this. The surface of the substrate 230 is directed from the center to the peripheral edge on the surface which is the upper surface in the figure of the substrate 230 as compared with the central portion A of the substrate 230 in the thickness direction of the laminated substrate 290 shown by the alternate long and short dash line The shape changes so as to expand in the surface direction. Further, on the back surface of the substrate 230 which is the lower surface in the drawing, the shape changes so that the surface of the substrate 230 shrinks in the surface direction from the center toward the peripheral portion.

このようにベアシリコン250が接合された積層基板290を変形させることで、積層基板290の基板230の図中上側の表面は、基板230が平坦な状態に比較すると拡大される。このような形状の変化により、ベアシリコン250が接合された積層基板290に上記の対応する歪みを生じさせることができるので、ベアシリコン250が接合された積層基板290と、接合される基板260との最終的な歪みの差を低減し、この差に起因する位置ずれの発生を抑止できる。   By deforming the laminated substrate 290 to which the bare silicon 250 is bonded in this manner, the upper surface of the substrate 230 of the laminated substrate 290 in the drawing is enlarged as compared to the flat state of the substrate 230. Such a change in shape can cause the above-described corresponding distortion in the laminated substrate 290 to which the bare silicon 250 is bonded, so that the laminated substrate 290 to which the bare silicon 250 is bonded and the substrate 260 to be bonded. Can reduce the final difference in distortion and prevent the occurrence of displacement due to this difference.

接合する対象物の一方が他方に比べて曲げ剛性がかなり高い場合において、接合する対象物について推定された接合後の最終的な倍率歪みの差に基づいて、この差を補正するための接合条件の一例を説明した。この接合条件の他の例として、固定側用の基板ホルダに、保持面の曲率が異なる複数の基板ホルダのうちから、この推定された倍率歪みの差を補正可能な基板ホルダを選択する構成も考えられる。   Bonding conditions for correcting this difference based on the difference in final magnification distortion after bonding estimated for the objects to be joined, when one of the objects to be joined has a considerably higher bending stiffness than the other An example was described. As another example of the bonding condition, a configuration is also possible in which a substrate holder capable of correcting the difference in the estimated magnification distortion among a plurality of substrate holders having different holding surface curvatures is selected as the substrate holder for stationary side. Conceivable.

図36から図42の実施形態では、ベアシリコン250が接合された状態の積層基板290に基板260を直接接合する前に、積層基板290と基板260とを直接接合した場合に基板260に生じる歪に対応する歪みを、積層基板290を下ステージ332に直接接合し、更に下ステージ332を上凸状に変形することで、積層基板290に生じさせ、積層基板290に生じた歪みを維持した状態で、基板260にその歪みが生じるように、積層基板290に基板260を直接接合した。ここで、基板260に代えて、ベアシリコン250が接合された状態の積層基板290と同じ接合手順によって接合された基板270および基板280を、ベアシリコン255が基板270に接合された状態で、ベアシリコン250が接合された状態の基板210および基板230から成る積層基板290に接合する場合を説明する。   In the embodiments of FIG. 36 to FIG. 42, the distortion generated in the substrate 260 when the laminated substrate 290 and the substrate 260 are directly bonded before the substrate 260 is directly bonded to the laminated substrate 290 in the state where the bare silicon 250 is bonded. In a state in which the strain generated in the laminated substrate 290 is maintained by causing the laminated substrate 290 to be directly bonded to the lower stage 332 and further deforming the lower stage 332 in a convex shape. Then, the substrate 260 is directly bonded to the laminated substrate 290 so that the distortion occurs in the substrate 260. Here, instead of the substrate 260, the substrate 270 and the substrate 280 joined according to the same joining procedure as the laminated substrate 290 in the state where the bare silicon 250 is joined are bare with the bare silicon 255 joined to the substrate 270. The case of bonding to a laminated substrate 290 formed of the substrate 210 and the substrate 230 in a state in which the silicon 250 is bonded will be described.

図43および図44は、接合過程における、下ステージ332と接合された、ベアシリコン250が接合されている基板210および基板230から成る積層基板290と、ベアシリコン255が接合されている基板270および基板280から成る積層基板290との状態を示す模式的断面図である。   43 and 44 show a laminated substrate 290 consisting of a substrate 210 and a substrate 230 joined to a bare silicon 250 joined to the lower stage 332 and a substrate 270 joined to a bare silicon 255 in the joining process. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the state of the laminated substrate 290 formed of the substrate 280.

ベアシリコン255が接合された基板270および基板280から成る積層基板290は、ステップS201からステップS210を実行後、ステップS111からステップS118を実行して、更にその後、ステップS501からステップS505を実行することで、形成される。積層基板290の基板280は、ステップS504を実行することで、基板270との接合面の反対の面が薄化されている。また、図43に示されるように、基板280が薄化された後に再度基板接合装置100に搬入された、ベアシリコン255が接合された基板270および基板280から成る積層基板290は、プリアライナ500において、基板270に接合された状態のベアシリコン255が基板ホルダ220に対面するように、基板ホルダ220に保持される。そして、基板ホルダ220に保持された、ベアシリコン255が接合された基板270および基板280から成る積層基板290は、接合部300に搬入され、上ステージ322に固定される。   After performing steps S201 to S210, the laminated substrate 290 formed of the substrate 270 and the substrate 280 to which the bare silicon 255 is bonded performs the steps S111 to S118, and then performs the steps S501 to S505. Is formed. In the substrate 280 of the layered substrate 290, the surface opposite to the bonding surface with the substrate 270 is thinned by performing step S504. In addition, as shown in FIG. 43, the laminated substrate 290 made of the substrate 270 and the substrate 280 to which the bare silicon 255 is bonded and carried again to the substrate bonding apparatus 100 after the substrate 280 is thinned is the pre-aligner 500. The bare silicon 255 in a state of being bonded to the substrate 270 is held by the substrate holder 220 so as to face the substrate holder 220. Then, the laminated substrate 290 composed of the substrate 270 and the substrate 280 bonded to the bare silicon 255 and held by the substrate holder 220 is carried into the bonding portion 300 and fixed to the upper stage 322.

図43に示した状態に続いて、図44に示すように、ベアシリコン250と接合された基板210および基板230から成る積層基板290における薄化された基板230と、ベアシリコン255と接合された基板270および基板280から成る積層基板290における薄化された基板280との一部を互いに接触させ、更に、基板ホルダ220による、ベアシリコン255と接合された基板270および基板280から成る積層基板290の保持を解除することで、積層基板290同士を直接接合する。   Subsequently to the state shown in FIG. 43, as shown in FIG. 44, the laminated substrate 290 in the laminated substrate 290 consisting of the substrate 210 and the substrate 230 joined to the bare silicon 250 and the bare silicon 255 are joined. A portion of the laminated substrate 290 consisting of the substrate 270 and the substrate 280 and a portion of the thinned substrate 280 are brought into contact with each other, and the substrate holder 220 further comprises the laminated substrate 290 consisting of the substrate 270 and the substrate 280 joined to the bare silicon 255. The stacked substrates 290 are directly bonded to each other by releasing the holding of

図45は、図43から図44に示す接合手順を用いた場合における、下ステージ332と接合された、ベアシリコン250が接合されている基板210および基板230から成る積層基板290と、ベアシリコン255が接合されている基板270および基板280から成る積層基板290との接合過程を示す部分拡大図である。   45 shows a laminated substrate 290 including the substrate 210 and the substrate 230 to which the bare silicon 250 is joined and the bare silicon 255 joined to the lower stage 332 in the case of using the joining procedure shown in FIG. 43 to FIG. Is a partially enlarged view showing a bonding process with a laminated substrate 290 consisting of a substrate 270 and a substrate 280 to which the two are bonded.

ベアシリコン250が接合されている基板210および基板230から成る積層基板290と、ベアシリコン255が接合されている基板270および基板280から成る積層基板290とは、互いに同じ接合手順によって形成されたものであり、曲げ剛性に差が無いと考えられる。そのため、下ステージ332を上凸状に変形しなくとも、図45に示されるように、両積層基板間の最終的な倍率歪みの差を低減し、この差に起因する位置ずれの発生を抑止できる。   A laminated substrate 290 consisting of a substrate 210 and a substrate 230 to which bare silicon 250 is bonded, and a laminated substrate 290 consisting of a substrate 270 and a substrate 280 to which bare silicon 255 is bonded are formed by the same bonding procedure. It is considered that there is no difference in bending rigidity. Therefore, even if the lower stage 332 is not deformed in the upward convex shape, as shown in FIG. 45, the difference in final magnification distortion between both laminated substrates is reduced, and the occurrence of positional deviation due to this difference is suppressed. it can.

以上の複数の実施形態では、フェイスツーフェイスの状態で接合された基板210および基板230は、図21から図25に示した支持アーム323による接合手順で形成するものとして説明した。次に、図46から図51を用いて、支持アーム323を用いない接合手順によって、フェイスツーフェイスの状態で接合された基板210および基板230を形成する場合を説明する。   In the plurality of embodiments described above, the substrate 210 and the substrate 230 bonded in a face-to-face state have been described as being formed in the bonding procedure using the support arm 323 shown in FIGS. Next, the case of forming the substrates 210 and 230 bonded face-to-face according to the bonding procedure without using the support arm 323 will be described with reference to FIGS.

図46は、基板210と基板230とを接合する前に、接合された基板210とベアシリコン250とを剥離する手順を示す流れ図である。図47は、接合過程における基板210とベアシリコン250との状態を示す模式的断面図であって、図10に示したステップS110の状態における基板210とベアシリコン250との状態を模式的に断面で示した図11と同一である。ここからの説明において適宜参照する図48から図50は、接合過程における基板210とベアシリコン250との状態を示す模式的断面図である。   FIG. 46 is a flow chart showing a procedure for peeling the bonded substrate 210 and the bare silicon 250 before bonding the substrate 210 and the substrate 230. FIG. 47 is a schematic cross-sectional view showing the state of the substrate 210 and the bare silicon 250 in the bonding process, and the state of the substrate 210 and the bare silicon 250 in the state of step S110 shown in FIG. It is the same as FIG. 11 shown in FIG. FIGS. 48 to 50 appropriately referred to in the following description are schematic cross-sectional views showing the state of the substrate 210 and the bare silicon 250 in the bonding process.

制御部150は、ステップS110を実行することで、図47に示した状態から、基板ホルダ240上でのベアシリコン250と基板210との接合を完了させる。このとき、基板210の回路形成面がベアシリコン250と接合される。そして、搬送部140が、制御部150からの出力に基づき、図48に示すように、保持面が平らな他の固定側用の基板ホルダ242を接合部300に搬入して、上ステージ322に固定する(ステップS701)。この間、ベアシリコン250と接合された基板210は、ベアシリコン250を介して下ステージ332に固定された状態である。   The control unit 150 completes the bonding of the bare silicon 250 and the substrate 210 on the substrate holder 240 from the state shown in FIG. 47 by executing step S110. At this time, the circuit formation surface of the substrate 210 is bonded to the bare silicon 250. Then, based on the output from the control unit 150, as shown in FIG. 48, the transfer unit 140 carries the other stationary side substrate holder 242 having a flat holding surface into the bonding unit 300, and the upper stage 322. It fixes (step S701). During this time, the substrate 210 bonded to the bare silicon 250 is fixed to the lower stage 332 via the bare silicon 250.

図48に示した状態に続いて、図49に示すように、制御部150は、昇降駆動部338を動作させて下ステージ332を上昇させ、基板ホルダ242と基板210とを相互に接触させて、基板ホルダ242に基板210を保持させる(ステップS702)。このとき、基板210の回路形成面は、基板ホルダ242に保持される面の反対側であるため、基板ホルダ242に接触しない。また、この間、ベアシリコン250は、下ステージ332に固定された状態が維持される。   Following the state shown in FIG. 48, as shown in FIG. 49, the control unit 150 operates the elevation drive unit 338 to raise the lower stage 332, and the substrate holder 242 and the substrate 210 are brought into contact with each other. The substrate holder 242 holds the substrate 210 (step S702). At this time, since the circuit formation surface of the substrate 210 is opposite to the surface held by the substrate holder 242, the circuit formation surface does not contact the substrate holder 242. Also, during this time, the bare silicon 250 is kept fixed to the lower stage 332.

図49に示した状態に続いて、図50に示すように、制御部150は、昇降駆動部338を動作させて下ステージ332を下降させ、基板ホルダ242に保持された基板210と基板ホルダ240に保持されたベアシリコン250とを相互に離間させて、基板210からベアシリコン250を剥離する(ステップS703)。この剥離の前後において、基板210は、ベアシリコン250を介して下ステージ332に固定された状態から、基板ホルダ242に保持されることで固定された状態へと、固定が一度も解除されることなく、基板ホルダ240に保持されたベアシリコン250上から基板ホルダ242上へと移動する。これにより、基板210とベアシリコン250とを直接接合接合した場合に基板210に生じる歪みを維持する。   Following the state shown in FIG. 49, as shown in FIG. 50, the control unit 150 operates the elevation drive unit 338 to lower the lower stage 332, and the substrate 210 held by the substrate holder 242 and the substrate holder 240. The bare silicon 250 held on the substrate is separated from each other, and the bare silicon 250 is peeled off from the substrate 210 (step S703). Before and after this peeling, the substrate 210 is released from being fixed to the lower stage 332 via the bare silicon 250 to a state fixed by being held by the substrate holder 242. Instead, it moves from above the bare silicon 250 held by the substrate holder 240 onto the substrate holder 242. This maintains the distortion generated in the substrate 210 when the substrate 210 and the bare silicon 250 are directly bonded and bonded.

そして、搬送部140が、制御部150からの出力に基づき、基板ホルダ240に保持されたベアシリコン250を接合部300から搬出する。更に、基板ホルダ242に保持された基板210を上ステージ322から引き取り、上下を反転させて、下ステージ332に固定する(ステップS704)。このとき、基板210の回路形成面は、上ステージ322の側を向いている。ステップS704を実行後、図3に示したステップS111へと移行する。   Then, based on the output from the control unit 150, the transfer unit 140 carries the bare silicon 250 held by the substrate holder 240 out of the bonding unit 300. Further, the substrate 210 held by the substrate holder 242 is pulled up from the upper stage 322, turned upside down, and fixed to the lower stage 332 (step S704). At this time, the circuit formation surface of the substrate 210 faces the upper stage 322 side. After execution of step S704, the process proceeds to step S111 shown in FIG.

図51は、接合過程における基板210と基板230との状態を示す模式的断面図である。図50に示した状態に続いて、図51に示すように、搬送部140が、制御部150からの出力に基づき、基板ホルダ220に保持された基板230を接合部300に搬入して、上ステージ322に固定する。このとき、基板230の回路形成面は、下ステージ332の側を向いている。そして、制御部150が、昇降駆動部338を動作させて下ステージ332を上昇させ、基板210と基板230とを相互に接近させる。そして、基板210および基板230の一部が互いに接触して、更に、基板ホルダ220による基板230の保持を解除することで、基板210と基板230とを直接接合する。   FIG. 51 is a schematic cross-sectional view showing the state of the substrate 210 and the substrate 230 in the bonding process. Following the state shown in FIG. 50, as shown in FIG. 51, the transport unit 140 carries the substrate 230 held by the substrate holder 220 into the bonding unit 300 based on the output from the control unit 150, and It is fixed to the stage 322. At this time, the circuit formation surface of the substrate 230 faces the lower stage 332 side. Then, the control unit 150 operates the elevation driving unit 338 to raise the lower stage 332 so that the substrate 210 and the substrate 230 approach each other. Then, the substrate 210 and a part of the substrate 230 come in contact with each other, and the substrate holder 220 directly releases the holding of the substrate 230 by the substrate holder 220, thereby directly bonding the substrate 210 and the substrate 230.

図46から図51を用いて説明した実施形態の接合手順によれば、支持アーム323といった追加の構成を用いることなく、フェイスツーフェイスの状態で接合された基板210および基板230を形成できる。次に、図46から図51の接合手順によって形成された基板210および基板230から成る積層基板290に、基板260を接合する手順を図52から55を用いて説明する。なお、ベアシリコン250は、基板210と基板230とを接合する前に、基板210から既に剥離されており、基板260を接合する手順でも用いない。よって、図46から図51の接合手順においては、図36から42を用いて説明した接合手順と異なり、積層基板290と基板260との曲げ剛性に大きな差がないと考えられるため、下ステージ332の変形も行わない。   According to the bonding procedure of the embodiment described with reference to FIGS. 46 to 51, the substrates 210 and 230 bonded in the face-to-face state can be formed without using an additional configuration such as the support arm 323. Next, a procedure of bonding the substrate 260 to the laminated substrate 290 formed of the substrate 210 and the substrate 230 formed by the bonding procedure of FIGS. 46 to 51 will be described with reference to FIGS. The bare silicon 250 is already peeled off from the substrate 210 before the substrate 210 and the substrate 230 are bonded, and is not used in the procedure for bonding the substrate 260. Therefore, in the bonding procedure of FIGS. 46 to 51, unlike the bonding procedure described with reference to FIGS. 36 to 42, it is considered that there is no large difference in bending rigidity between laminated substrate 290 and substrate 260. There is no transformation of

図52は、基板210および基板230から成る積層基板290と基板260とを接合する他の手順を示す流れ図である。先ず、制御部150が、積層基板290と基板260とを接合した場合に基板260に生じると推定される歪みに関する情報を取得し(ステップS801)、取得した情報に基づいて、積層基板290と、他の部材としての、上ステージ322および下ステージ332の何れか一方との接合条件を決定する(ステップS802)。ここでは、制御部150は、決定した接合条件に従って、積層基板290を上ステージ322に保持させ、上ステージ322による当該積層基板290の保持を解除することによって、当該積層基板290を下ステージ332に接合する、と決定する。   FIG. 52 is a flow chart showing another procedure for bonding the laminated substrate 290 consisting of the substrate 210 and the substrate 230 to the substrate 260. First, the control unit 150 acquires information on distortion estimated to occur in the substrate 260 when the laminated substrate 290 and the substrate 260 are joined (step S801), and based on the acquired information, A bonding condition with any one of the upper stage 322 and the lower stage 332 as another member is determined (step S802). Here, the control unit 150 causes the upper substrate 322 to hold the laminated substrate 290 in accordance with the determined bonding condition, and releases the holding of the laminated substrate 290 by the upper stage 322 to place the laminated substrate 290 on the lower stage 332. Decide to join.

次に、制御部150からの出力に基づき、搬送部140は、保持面221の曲率が異なる複数の解除側用の基板ホルダ220のうちから1つの基板ホルダ220を選択して、選択した基板ホルダ220と積層基板290とを、順次プリアライナ500に搬入する(ステップS803)。プリアライナ500において、積層基板290の薄化された基板230が基板ホルダ220に対面するように、積層基板290を基板ホルダ220に保持させる(ステップS804)。   Next, based on the output from the control unit 150, the transport unit 140 selects one substrate holder 220 from among the plurality of release side substrate holders 220 having different curvatures of the holding surface 221, and selects the selected substrate holder 220 and the laminated substrate 290 are sequentially carried into the pre-aligner 500 (step S 803). In the pre-aligner 500, the laminated substrate 290 is held by the substrate holder 220 such that the thinned substrate 230 of the laminated substrate 290 faces the substrate holder 220 (step S804).

次に、制御部150からの出力に基づき、搬送部140は、積層基板290を保持した基板ホルダ220を、接合部300に搬入して上ステージ322に固定する(ステップS805)。制御部150は、X方向駆動部331およびY方向駆動部333を動作させて、顕微鏡334により積層基板290に設けられたアライメントマーク218、238を検出させる(ステップS806)。   Next, based on the output from the control unit 150, the transfer unit 140 carries the substrate holder 220 holding the laminated substrate 290 into the bonding unit 300 and fixes it to the upper stage 322 (step S805). The control unit 150 operates the X-direction driving unit 331 and the Y-direction driving unit 333 to cause the microscope 334 to detect the alignment marks 218 and 238 provided on the laminated substrate 290 (step S806).

次に、相対位置が既知である顕微鏡324、334で積層基板290のアライメントマーク218、238の位置を検出することにより、積層基板290と下ステージ332との相対位置を算出する(ステップS807)。制御部150は、積層基板290と下ステージ332との相対位置を記録し、積層基板290の基板210および下ステージ332の各々の接合面を化学的に活性化する(ステップS808)。制御部150は、積層基板290とベアシリコン250とを相互に位置合わせし(ステップS809)、昇降駆動部338を動作させて下ステージ332を上昇させ、積層基板290の基板210と下ステージ332とを相互に接近させる。図53は、接合過程における積層基板290と下ステージ332との状態を示す模式的断面図である。図53に示すように、制御部150は、積層基板290の基板210および下ステージ332の一部を互いに接触させて、更に、基板ホルダ220による積層基板290の保持を解除することで、積層基板290の基板210と下ステージ332とを直接接合する(ステップS810)。   Next, the relative positions of the laminated substrate 290 and the lower stage 332 are calculated by detecting the positions of the alignment marks 218 and 238 of the laminated substrate 290 with the microscopes 324 and 334 whose relative positions are known (step S807). The control unit 150 records the relative positions of the layered substrate 290 and the lower stage 332, and chemically activates the bonding surface of each of the substrate 210 and the lower stage 332 of the layered substrate 290 (step S808). The control unit 150 aligns the laminated substrate 290 and the bare silicon 250 with each other (step S809), operates the elevation driving unit 338 to raise the lower stage 332, and the substrate 210 of the laminated substrate 290 and the lower stage 332. Bring them closer to each other. FIG. 53 is a schematic cross-sectional view showing the state of the laminated substrate 290 and the lower stage 332 in the bonding process. As shown in FIG. 53, the control unit 150 brings a part of the substrate 210 and the lower stage 332 of the laminated substrate 290 into contact with each other, and further releases the holding of the laminated substrate 290 by the substrate holder 220 to obtain a laminated substrate. The substrate 210 of 290 and the lower stage 332 are directly bonded (step S810).

図53に示した過程の間に、搬送部140が、制御部150からの出力に基づき、解除側用の基板ホルダ220と基板260とを、順次プリアライナ500に搬入する(ステップS811)。そして、プリアライナ500において、基板260を基板ホルダ220に保持させる(ステップS812)。   During the process shown in FIG. 53, the transport unit 140 sequentially carries in the substrate holder 220 for release side and the substrate 260 to the pre-aligner 500 based on the output from the control unit 150 (step S811). Then, in the pre-aligner 500, the substrate 260 is held by the substrate holder 220 (step S812).

図53に示した状態に続いて、次に搬送部140が、制御部150からの出力に基づき、基板260を保持した基板ホルダ220を、接合部300に搬入して上ステージ322に固定する(ステップS813)。制御部150は、X方向駆動部331およびY方向駆動部333を動作させて、顕微鏡324、334により積層基板290および基板260の各々に設けられたアライメントマーク218、238を検出させる(ステップS814)。   Subsequently to the state shown in FIG. 53, the transport unit 140 subsequently carries the substrate holder 220 holding the substrate 260 into the bonding unit 300 and fixes it to the upper stage 322 based on the output from the control unit 150 ( Step S813). The control unit 150 operates the X-direction driving unit 331 and the Y-direction driving unit 333 to cause the microscopes 324 and 334 to detect the alignment marks 218 and 238 provided on the laminated substrate 290 and the substrate 260, respectively (step S814). .

次に、相対位置が既知である顕微鏡324、334で積層基板290および基板260のアライメントマーク218、238の位置を検出することにより、積層基板290と基板260との相対位置を算出する(ステップS815)。そして、制御部150は、積層基板290と基板260との相対位置を記録し、積層基板290の薄化された基板230および基板260の各々の接合面を化学的に活性化する(ステップS816)。   Next, the relative positions of the laminated substrate 290 and the substrate 260 are calculated by detecting the positions of the alignment marks 218 and 238 of the laminated substrate 290 and the substrate 260 with the microscopes 324 and 334 whose relative positions are known (step S815) ). Then, the control unit 150 records the relative position between the laminated substrate 290 and the substrate 260, and chemically activates the bonding surface of each of the thinned substrate 230 and the substrate 260 of the laminated substrate 290 (step S816). .

ステップS816の実行後に、制御部150は、積層基板290と基板260とを相互に位置合わせする(ステップS817)。図54は、下ステージ332と接合された、基板210および基板230から成る積層基板290と、基板260との状態を示す模式的断面図である。図54に示すように、それぞれがベアシリコン250または基板ホルダ220を介して下ステージ332または上ステージ322に保持された積層基板290および基板260は、互いに位置合わせされた状態で対向している。   After execution of step S816, control unit 150 aligns laminated substrate 290 and substrate 260 with each other (step S817). FIG. 54 is a schematic cross-sectional view showing the state of the laminated substrate 290 including the substrate 210 and the substrate 230 and the substrate 260 joined to the lower stage 332. As shown in FIG. 54, the laminated substrate 290 and the substrate 260 held by the lower stage 332 or the upper stage 322 via the bare silicon 250 or the substrate holder 220 face each other in an aligned state.

図54に示した状態に続いて、図55に示すように、制御部150は、昇降駆動部338を動作させて下ステージ332を上昇させ、積層基板290における薄化された基板230と、基板260との一部を互いに接触させ、更に、基板ホルダ220による基板260の保持を解除することで、積層基板290の基板230と基板260とを直接接合する(ステップS818)。   Following the state shown in FIG. 54, as shown in FIG. 55, the control unit 150 operates the elevation driving unit 338 to raise the lower stage 332, and the thinned substrate 230 in the laminated substrate 290, and the substrate The substrate 230 of the laminated substrate 290 and the substrate 260 are directly bonded by bringing portions of the substrate 260 into contact with each other and releasing the holding of the substrate 260 by the substrate holder 220 (step S 818).

図52から図55の実施形態では、積層基板290に基板260を直接接合する前に、積層基板290と基板260とを直接接合した場合に基板260に生じると推定される歪に対応する歪みを、積層基板290を下ステージ332に直接接合することで、積層基板290に生じさせ、積層基板290に生じた歪みを維持した状態で、基板260にその歪みが生じるように、積層基板290に基板260を直接接合した。図52から図55の実施形態において、基板260に代えて、積層基板290と同じ接合手順によって接合された一対の基板を、基板210および基板230から成る積層基板290に接合してもよい。   In the embodiment of FIGS. 52 to 55, distortion corresponding to distortion which is presumed to occur in the substrate 260 when the laminated substrate 290 and the substrate 260 are directly bonded before the substrate 260 is directly bonded to the laminated substrate 290 is used. The direct bonding of the laminated substrate 290 to the lower stage 332 causes the laminated substrate 290 to be produced, and the distortion of the laminated substrate 290 is maintained so that the distortion of the substrate 260 occurs. 260 were joined directly. In the embodiment of FIGS. 52 to 55, instead of the substrate 260, a pair of substrates joined by the same joining procedure as the laminated substrate 290 may be joined to the laminated substrate 290 consisting of the substrate 210 and the substrate 230.

次に、接合する基板210、230に生じる平面歪みに含まれる非線形歪みについて説明する。図56は、解除側の基板210が局所的な湾曲を有していた場合に生じる非線形歪みによる積層基板290での位置ずれを示す模式図である。図56に示す非線形歪みによる位置ずれは、図17に示した倍率歪みによる位置ずれを含んでいない。   Next, the non-linear distortion included in the plane distortion generated in the substrates 210 and 230 to be bonded will be described. FIG. 56 is a schematic view showing positional deviation of the laminated substrate 290 due to non-linear distortion that occurs when the release side substrate 210 has a local curvature. The displacement due to non-linear distortion shown in FIG. 56 does not include the displacement due to magnification distortion shown in FIG.

図56に示される通り、積層基板290における非線形歪み起因の位置ずれは、Xが負でYが正の第2象限と、Xが正でYが負の第4象限とで大きく発生しているが、積層基板290の中心から径方向に沿う位置ずれ量の規則的な分布は無い。図56を参照すれば、非線形歪み起因の位置ずれとは、基板210、230のそれぞれの構造物の設計位置に対して変位した位置を線形変換により表すことができないものであることがわかる。   As shown in FIG. 56, the positional deviation due to non-linear distortion in the laminated substrate 290 largely occurs in the second quadrant where X is negative and Y is positive, and in the fourth quadrant where X is positive and Y is negative. However, there is no regular distribution of displacement amounts along the radial direction from the center of the laminated substrate 290. Referring to FIG. 56, it can be understood that the positional deviation caused by the non-linear distortion can not represent the position displaced with respect to the design position of each of the structures of the substrates 210 and 230 by linear conversion.

非線形歪みは、多種多様な要因が相互に影響し合うことによって生じるが、その主たる要因は、図18および図19を参照して説明したシリコン単結晶基板208、209における結晶異方性、及び、基板210、230の製造プロセスである。図2を参照して説明した通り、基板210、230の製造プロセスにおいて、基板210、230には複数の構造物が形成される。例えば、構造物として、複数の回路領域216、236と、スクライブライン212、232と、複数のアライメントマーク218、238とが基板210、230に形成される。複数の回路領域216、236の各々には、構造物として、フォトリソグラフィ技術等より形成された配線、保護膜等の他、基板210、230を他の基板230、210、リードフレーム等に電気的に接続する場合に接続端子となるパッド、バンプ等の接続部も配されている。これらの構造物の構造や配置、すなわち構造物の構成は基板210、230の面内の剛性分布や面内応力分布に影響を与え、剛性分布や面内応力分布にムラが生じると、基板210、230には局所的な湾曲が発生する。   Non-linear distortion is caused by interaction between various factors, the main factors being the crystal anisotropy in the silicon single crystal substrates 208 and 209 described with reference to FIGS. 18 and 19, and It is a manufacturing process of substrate 210,230. As described with reference to FIG. 2, in the manufacturing process of the substrates 210 and 230, a plurality of structures are formed on the substrates 210 and 230. For example, as a structure, a plurality of circuit regions 216 and 236, scribe lines 212 and 232, and a plurality of alignment marks 218 and 238 are formed on the substrates 210 and 230. In each of the plurality of circuit regions 216 and 236, as a structure, wires formed by photolithography and the like, protective films, etc., and the substrates 210 and 230 are electrically connected to other substrates 230 and 210, lead frames, etc. Also, connection parts such as pads and bumps, which become connection terminals when connecting to The structure and arrangement of these structures, that is, the configuration of the structures affect the in-plane rigidity distribution and in-plane stress distribution of the substrates 210 and 230, and if unevenness occurs in the rigidity distribution and in-plane stress distribution, the substrate 210 , 230, a local bending occurs.

これらの構造物の構成は、基板210、230毎に異なっていても、ロジックウェハ、CISウェハ、メモリウェハ等の基板210、230の種類毎に異なっていてもよい。また、製造プロセスが同じであっても、製造装置に依って構造物の構成が多少異なることも考えられるので、それらの構造物の構成は基板210、230の製造ロット毎に異なっていてもよい。このように、基板210、230に形成される複数の構造物の構成は、基板210、230毎、基板210、230の種類毎、基板210、230の製造ロット毎、又は、基板210、230の製造プロセス毎に異なり得る。それゆえに、基板210、230の面内の剛性分布も同様に異なる。従って、製造プロセスおよび接合過程で生じる基板210、230の湾曲状態も同様に異なる。   The configuration of these structures may be different for each substrate 210 or 230, or may be different for each type of substrate 210 or 230, such as a logic wafer, a CIS wafer, or a memory wafer. In addition, even if the manufacturing process is the same, the configuration of the structures may be different depending on the manufacturing apparatus, so the configurations of those structures may be different for each manufacturing lot of the substrates 210 and 230. . As described above, the structures of the plurality of structures formed on the substrates 210 and 230 are each of the substrates 210 and 230, each type of the substrates 210 and 230, each manufacturing lot of the substrates 210 and 230, or each of the substrates 210 and 230. It may be different for each manufacturing process. Therefore, the stiffness distribution in the plane of the substrates 210, 230 is also different. Therefore, the bending state of the substrates 210 and 230 generated in the manufacturing process and the bonding process are also different.

一対の基板210、230を接合する際、解除側の基板230に局所的な湾曲が発生していると、基板230において局所的な湾曲が生じている箇所は、局所的な湾曲が生じていない箇所に比べて、他の基板210と接合されるときに基板210との間の距離が大きくなる。そのため、局所的な湾曲が生じている箇所では局所的な湾曲が生じていない箇所に比べてボンディングウェーブの進行が遅くなり、解除側の基板230における局所的な湾曲が生じていた箇所にしわ寄せが生じ、これが原因で接合した積層基板290に非線形歪みが生じることになる。すなわち、局所的な湾曲と非線形歪みとの間には相関があり、接合する前における解除側の基板230の局所的な湾曲が大きかった箇所は、接合した後における積層基板290に発生する非線形歪みも大きくなる。ただし、この因果関係は、局所的な湾曲による歪み以外の歪みが無い場合に当てはまる。一方で、接合する基板210、230が局所的な湾曲を有する場合であっても、局所的な湾曲により生じ得る非線形歪みが、例えば結晶異方性に起因する歪みでキャンセルされる場合もあり得る。   When bonding a pair of substrates 210 and 230, local bending occurs on the release-side substrate 230, local bending does not occur on a portion of the substrate 230 where local bending occurs. As compared with the location, the distance between the other substrate 210 and the substrate 210 becomes larger when it is joined. Therefore, the progress of the bonding wave is delayed at the portion where the local curvature is generated compared to the portion where the local curvature is not generated, and the wrinkle is generated at the portion where the local curvature is generated at the release side substrate 230 This causes non-linear distortion in the bonded laminated substrate 290 due to this. That is, there is a correlation between the local curvature and the non-linear distortion, and the portion where the local curvature of the release side substrate 230 is large before bonding is the non-linear distortion occurring in the laminated substrate 290 after bonding Will also grow. However, this causal relationship applies when there is no distortion other than the distortion due to the local curvature. On the other hand, even if the substrates 210 and 230 to be bonded have local curvature, non-linear distortion that may occur due to local curvature may be canceled by distortion due to, for example, crystal anisotropy. .

一対の基板210、230のうち、接合固定側の基板210に、接合前から局所的な湾曲が生じていた場合、その一方の側の全面が基板ホルダ240等によって吸着されて固定された状態が維持されるので、自身の局所的な湾曲に起因する非線形歪みは生じず、接合後の基板210、230間には固定側の基板210の局所的な湾曲に起因する非線形な位置ずれも発生しない。ただし、固定側の基板210には吸着倍率歪み等は生じているかもしれないが、このような歪は、解除側の基板230に生じる歪みに比べて小さく、その影響は殆ど無いので無視してもよい。一方で、解除側の基板230に、接合の前から局所的な湾曲が生じていた場合、上記の理由で、接合した一対の基板210、230間には非線形歪み起因の位置ずれが生じる。   In the case where local bending occurs on the bonding and fixing side substrate 210 of the pair of substrates 210 and 230 from before bonding, the entire surface on one side is adsorbed and fixed by the substrate holder 240 or the like. Since it is maintained, non-linear distortion due to its own local curvature does not occur, and non-linear displacement due to local curvature of the stationary side substrate 210 does not occur between the substrates 210 and 230 after bonding. . However, although there may be an adsorption magnification distortion or the like on the substrate 210 on the fixed side, such distortion is smaller than the distortion generated on the substrate 230 on the release side, and the influence thereof is almost negligible. It is also good. On the other hand, when the bending on the release side substrate 230 occurs locally before bonding, a positional deviation due to non-linear distortion occurs between the bonded pair of substrates 210 and 230 due to the above-mentioned reason.

このような非線形歪み起因の位置ずれを抑止すべく、制御部150は、基板210、230の接合前に少なくとも解除側の基板230の局所的な湾曲に関する情報を取得し、取得した情報に基づいて、基板210とベアシリコン250との接合条件決定する。   In order to suppress such positional deviation due to non-linear distortion, the control unit 150 acquires information on at least the local curvature of the release side substrate 230 before bonding the substrates 210 and 230, and based on the acquired information The bonding conditions of the substrate 210 and the bare silicon 250 are determined.

本実施形態においては、例えば前処理装置において、基板210、230の局所的な湾曲を実際に計測する。図57は、撓み計測と反りの算出方法を説明する図である。図57における方法では、先ず、対象基板としての基板210、230の撓みを計測する。具体的には、重力下において、基板210、230の裏面の面方向の中心を支持して中心の周りに回転させながら、顕微鏡等の非接触距離計により基板210、230の表面または裏面を観察し、顕微鏡の光学系が有する自動合焦機能から得られた距離情報の分布に基づいて、表面または裏面の位置を計測する。   In this embodiment, for example, in the pretreatment apparatus, the local curvature of the substrates 210 and 230 is actually measured. FIG. 57 is a diagram for explaining how to measure deflection and calculate warpage. In the method in FIG. 57, first, the deflection of the substrates 210 and 230 as the target substrate is measured. Specifically, while the center of the surface direction of the back surface of the substrate 210 230 is supported and rotated around the center under gravity, the front surface or the back surface of the substrate 210 230 is observed with a non-contact distance meter such as a microscope The position of the front or back is measured based on the distribution of distance information obtained from the automatic focusing function of the microscope optical system.

これにより、重力下における基板210、230の撓みの大きさと向きとを含む撓み量を測定できる。基板210、230の撓み量は、支持された中心を基準としたときの基板210、230の厚さ方向の表面または裏面の位置の変位から求められる。次に、制御部150が基板210、230の撓み量の情報を取得し、これを基板中心から径方向に沿う線形的な成分と非線形的な成分とに分解する。図57において、基板210、230の撓み量の線形的な成分は平均撓み(A)として放物線状に示され、非線形的な成分は外周での撓みの振幅(B)として波線状に示されている。   As a result, the amount of deflection including the magnitude and direction of deflection of the substrates 210 and 230 under gravity can be measured. The deflection amount of the substrates 210 and 230 can be obtained from the displacement of the position of the front surface or the back surface of the substrates 210 and 230 in the thickness direction with reference to the supported center. Next, the control unit 150 acquires information on the amount of deflection of the substrates 210 and 230, and decomposes the information into linear components and non-linear components along the radial direction from the substrate center. In FIG. 57, the linear component of the amount of deflection of the substrates 210, 230 is shown parabolically as average deflection (A), and the non-linear component is shown wavyly as the amplitude of deflection (B) at the outer periphery There is.

次に、基準基板としてのベアシリコンの撓みを計測する。ベアシリコンは、構造物が形成されていない基板210、230であって、反りが生じていない基板210、230と見なすことができる。基板210、230と同じ測定条件で、ベアシリコンの撓み量を測定する。そして、制御部150がベアシリコンの撓み量の情報を取得し、これをベアシリコン中心から径方向に沿う線形的な成分(図57の(A))と非線形的な成分(図57の(B))とに分解する。   Next, the deflection of bare silicon as a reference substrate is measured. Bare silicon can be considered as a substrate 210, 230 in which a structure is not formed, and a substrate 210, 230 in which no warpage occurs. The amount of deflection of bare silicon is measured under the same measurement conditions as for the substrates 210 and 230. Then, the control unit 150 acquires information on the amount of deflection of the bare silicon, which is linearly (linearly (A) in FIG. 57) and non-linearly proportional ((B in FIG. 57). ) And disassemble.

そして、基板210、230の外周での撓みの振幅から、ベアシリコンの外周での撓みの振幅を減算する。これにより、無重力下での計測値と見なすことができる、基板210、230の反り量の非線形的な成分を算出できる。図57において、基板210、230の反り量の非線形的な成分は外周での反りの振幅(B)として波線状に示されおり、上記のローカルな反りに対応する。なお、無重力下で計測される変形量としての反り量がこの方法で算出できる理由は、重力下で計測される変形量としての撓み量に含まれる、自重による変形量が上記減算によって実質的に差し引かれるためである。   Then, from the amplitude of the deflection at the outer periphery of the substrates 210 and 230, the amplitude of the deflection at the outer periphery of the bare silicon is subtracted. Thereby, it is possible to calculate a non-linear component of the amount of warpage of the substrates 210 and 230, which can be regarded as a measurement value under weightlessness. In FIG. 57, the non-linear component of the warpage amount of the substrates 210 and 230 is shown in a wavy line as the warpage amplitude (B) at the outer periphery, and corresponds to the above-mentioned local warpage. The reason why the amount of warpage as the amount of deformation measured under zero gravity can be calculated by this method is that the amount of deformation due to its own weight contained in the amount of deflection as the amount of deformation measured under gravity is substantially reduced by the above subtraction It is to be deducted.

なお、基板210、230の平均撓みから、ベアシリコンの平均撓みを減算することによって、無重力下での計測値と見なすことができる基板210、230の反り量の線形的な成分を算出でき、これは上記のグローバルな反りに対応する。図57において、基板210、230の反り量の線形的な成分は平均反り(A)として放物線状に示されている。   In addition, by subtracting the average deflection of bare silicon from the average deflection of the substrates 210 and 230, it is possible to calculate a linear component of the amount of warpage of the substrates 210 and 230 that can be regarded as a measurement value under weightlessness. Corresponds to the above-mentioned global warpage. In FIG. 57, the linear component of the warpage amount of the substrates 210 and 230 is parabolically shown as the mean warpage (A).

最後に、接合するときの、解除側の基板230の状況を反映させる。具体的には、解除側にする基板230の表面が下向きとなる姿勢および重力方向を考慮して基板230の外周での反りの振幅を変換することで、基板230の表面の面方向の中心を支持して上記のように計測したと仮定した場合における基板230の外周での反りの振幅を予測値として算出する。   Finally, the state of the release side substrate 230 at the time of bonding is reflected. Specifically, the center of the surface direction of the surface of the substrate 230 is determined by converting the amplitude of warpage on the outer periphery of the substrate 230 in consideration of the posture in which the surface of the substrate 230 on the release side is downward and the gravity direction. The amplitude of the warpage on the outer periphery of the substrate 230 when it is supported and measured as described above is calculated as a predicted value.

このようにして算出された、解除側の基板230と固定側の基板210との局所的な湾曲に関する情報としての、基板210、230のそれぞれの外周での反りの振幅のうち、少なくともに解除側の基板230の外周での反りの振幅に基づいて、制御部150は、基板210とベアシリコン250との接合条件を決定する。   Among the amplitudes of warpage at the outer peripheries of the substrates 210 and 230 as information on local bending of the substrate 230 on the release side and the substrate 210 on the fixed side calculated in this manner, at least on the release side. The control unit 150 determines the bonding condition between the substrate 210 and the bare silicon 250 based on the amplitude of the warpage at the outer periphery of the substrate 230.

上記の通り、基板210、230の局所的な湾曲は、基板210、230毎、基板210、230の種類毎、基板210、230の製造ロット毎、又は、基板210、230の製造プロセス毎に異なり得る。よって、制御部150は、基板210の初期接合領域を、基板210、230を接合する毎に予め設定してもよく、基板210、230の種類毎に予め設定してもよく、基板210、230の製造ロット毎に予め設定してもよく、又は、基板210、230の製造プロセス毎に予め設定してもよい。   As described above, the local curvature of the substrates 210 and 230 varies depending on the substrates 210 and 230, the types of the substrates 210 and 230, the production lots of the substrates 210 and 230, or the production processes of the substrates 210 and 230. obtain. Therefore, the control unit 150 may set the initial bonding area of the substrate 210 in advance every time the substrates 210 and 230 are bonded, or may set in advance for each type of the substrates 210 and 230. The substrates 210 and 230 It may be preset for every manufacturing lot of, or may be preset for every manufacturing process of substrate 210,230.

なお、基板210、230を基板ホルダ240等により吸着して強制的に平坦にした状態で、ラマン散乱等により基板210、230の残留応力を計測して、この残留応力を基板の局所的な湾曲に関する情報としてもよい。また、基板210、230の局所的な湾曲は、プリアライナ500において測定してもよい。   The residual stress of the substrates 210 and 230 is measured by Raman scattering or the like in a state in which the substrates 210 and 230 are forcibly flatten by being adsorbed by the substrate holder 240 or the like, and the residual stress is a local curvature of the substrates. It may be information about Also, the local curvature of the substrate 210, 230 may be measured at the pre-aligner 500.

一方、基板210、230の局所的な湾曲を測定せずに、制御部150は、解析的に基板210、230の局所的な湾曲に関する情報を取得して、取得した情報に基づいて、基板210とベアシリコン250との接合条件を決定してもよい。その場合は、基板210、230の製造プロセス、基板210、230に形成した回路領域216、236等の構造物の構成や材料、基板210、230の種類、基板210、230における応力分布に関する情報に基づいて、基板210、230に生じる反りの大きさおよび向き、基板210、230の形状等の局所的な湾曲の特性を推定してもよい。また、上記構造物を形成する過程で生じた基板210、230に対する製造プロセス、すなわち、成膜等に伴う熱履歴、エッチング等の化学処理に関する情報を反りの原因となる情報として、これらの情報に基づいて基板210、230に生じる反りを推定してもよい。   On the other hand, without measuring the local curvature of the substrate 210, 230, the control unit 150 analytically acquires information on the local curvature of the substrate 210, 230, and based on the acquired information, the substrate 210. The bonding conditions between the and the bare silicon 250 may be determined. In that case, information on the manufacturing process of the substrates 210 and 230, the configuration and materials of the structures such as the circuit regions 216 and 236 formed on the substrates 210 and 230, the type of the substrates 210 and 230, and the stress distribution in the substrates 210 and 230 Based on the characteristics of the local curvature such as the magnitude and direction of warpage of the substrates 210 and 230 and the shape of the substrates 210 and 230 may be estimated. In addition, information on the manufacturing process for the substrates 210 and 230 generated in the process of forming the above-mentioned structure, that is, the heat history accompanying film formation and the like, chemical processing such as etching, etc. The warpage that occurs in the substrates 210 and 230 may be estimated based on that.

また、基板210、230に生じる局所的な湾曲の特性を推定する場合に、基板210、230に生じた局所的な湾曲の原因となり得る基板210、230の表面構造、基板210に積層された薄膜の膜厚、成膜に用いたCVD装置等の成膜装置の傾向、ばらつき、成膜の手順、条件等の周辺情報を併せて参照してもよい。これらの周辺情報は、局所的な湾曲の特性を推定することを目的として、改めて測定してもよい。   Moreover, when estimating the characteristic of the local curvature which arises in the substrate 210, 230, the surface structure of the substrate 210, 230 which may become a cause of the local curvature which arose in the substrate 210, the thin film laminated | stacked on the substrate 210 The peripheral information such as the film thickness of the film forming apparatus, the tendency of the film forming apparatus such as the CVD apparatus used for the film forming, the variation, the film forming procedure, and the conditions may be referred to together. These pieces of peripheral information may be measured again for the purpose of estimating the characteristic of the local curvature.

更に、上記のような基板210、230の局所的な湾曲の特性を推定するには、同等の基板を処理した過去のデータ等を参照してもよいし、接合する基板210、230と同等の基板に対して想定されるプロセスの実験をして、局所的な湾曲である反り量と倍率歪みとの関係、反り量の違いと両基板間の倍率歪み差との関係、または、両基板間の倍率歪み差すなわち位置ずれ量が閾値以下となる反り量の組み合わせのデータを予め用意してもよい。更に、接合する基板210、230の成膜構造、成膜条件に基づいて、有限要素法等により反り量を解析的に求めてデータを用意してもよい。   Furthermore, in order to estimate the characteristics of local bending of the substrates 210 and 230 as described above, reference may be made to past data obtained by processing equivalent substrates or the like, or may be equivalent to the substrates 210 and 230 to be bonded. By experimenting the process assumed for the substrates, the relationship between the amount of distortion, which is the local curvature, and the relationship between the difference in the amount of distortion and the difference in the magnification distortion between both substrates, or between both substrates Data of a combination of distortion amounts at which the magnification distortion difference of, that is, the displacement amount is equal to or less than a threshold may be prepared in advance. Further, the amount of warpage may be analytically determined by the finite element method or the like based on the film formation structure of the substrates 210 and 230 to be joined and the film formation conditions, and data may be prepared.

なお、基板210、230に対する歪み量の測定は、基板接合装置100の外部で実行してもよいし、基板接合装置100、または、基板接合装置100を含むシステムの内部に基板210、230の歪みを測定する装置を組み込んでもよい。更に、内外の測定装置を併用して、測定項目を増やしてもよい。   The measurement of the amount of strain on the substrates 210 and 230 may be performed outside the substrate bonding apparatus 100, or the strain of the substrates 210 and 230 inside the system including the substrate bonding apparatus 100 or the substrate bonding apparatus 100. A device for measuring the Furthermore, the measurement items may be increased by using the inner and outer measuring devices in combination.

以上、図56及び図57を用いて基板210、230の局所的な湾曲と非線形歪に関して説明したが、これら局所的な湾曲および非線形歪に関する情報は、図3のステップS102等で接合条件を決定するのに用いられる、歪に関する情報の例になっている。さらに、これら局所的な湾曲および非線形歪を推定するのに用いられた測定値および解析値、具体的には、撓み量、反り量、剛性分布、面内応力分布等の測定値および解析値も、上記歪に関する情報の例である。また、上記歪に影響を与える、基板210、230上の構造物の構成や配置、表面構造、薄膜の膜厚、成膜装置の傾向、ばらつき、成膜の手順および条件も、上記歪に関する情報の例である。   As described above, the local bending and non-linear distortion of the substrates 210 and 230 have been described with reference to FIGS. 56 and 57, but the information on the local bending and non-linear distortion determines the bonding conditions in step S102 of FIG. It is an example of information about distortion that is used to Furthermore, measurement values and analysis values used to estimate the local bending and non-linear strain, specifically, measurement values and analysis values such as deflection amount, warpage amount, stiffness distribution, in-plane stress distribution, etc. , Is an example of information on the distortion. In addition, information about the distortion, the configuration and arrangement of structures on the substrates 210 and 230, the surface structure, the film thickness of the thin film, the tendency of the film forming apparatus, the dispersion, and the film forming procedures and conditions that affect the distortion. An example of

次に、図56から図57を用いて説明した局所的な湾曲が、解除側の基板230に生じていた場合において、基板210と基板230とを直接接合した場合に基板230に生じると推定される非線形歪みに対応する歪みを、基板210をベアシリコン250に直接接合する場合に補正装置を用いることで基板210に生じさせる方法の一例を説明する。   Next, in the case where the local curvature described with reference to FIGS. 56 to 57 occurs in the release side substrate 230, it is estimated that the local curvature occurs in the substrate 230 when the substrate 210 and the substrate 230 are directly bonded. An example of a method of causing a distortion corresponding to non-linear distortion to be generated on the substrate 210 by using the correction device when the substrate 210 is directly bonded to the bare silicon 250 will be described.

上記歪に関する情報に基づいて、制御部150は後述する補正装置による補正量を決定し、当該補正量に対応する駆動量で補正装置を駆動してもよい。この場合、当該補正装置の駆動量は接合条件の一例となっており、計測された基板230の歪に関する情報または推定や解析により算出された歪に関する情報に基づいて、同様の歪分布を基板210に積極的に形成するために、当該駆動量で補正装置が制御される。   The control unit 150 may determine a correction amount by a correction device to be described later based on the information regarding the distortion, and drive the correction device with a driving amount corresponding to the correction amount. In this case, the drive amount of the correction device is an example of the bonding condition, and based on the information on the measured distortion of the substrate 230 or the information on the distortion calculated by estimation and analysis, a similar distortion distribution is obtained. The correction amount is controlled by the drive amount to positively form the

図58は、補正装置を有する接合部600の一部の模式的断面図である。接合部600は、上記の実施形態における接合部300の下ステージ332の構成が異なる点を除いて他の構成は同一であるため説明を省略する。なお、基板ホルダ220、240のそれぞれの保持面221、241は任意の形状であってもよい。   FIG. 58 is a schematic cross-sectional view of a portion of a joint 600 having a correction device. The bonding portion 600 is the same as the other portions except for the difference in the configuration of the lower stage 332 of the bonding portion 300 in the above embodiment, and therefore the description thereof is omitted. The holding surfaces 221 and 241 of the substrate holders 220 and 240 may have any shape.

接合部600の下ステージ632は、基部611と、複数のアクチュエータ612と、吸着部613とを備える。基部611は、複数のアクチュエータ612を介して吸着部613を支持する。   The lower stage 632 of the joint 600 includes a base 611, a plurality of actuators 612, and a suction unit 613. The base 611 supports the suction unit 613 via the plurality of actuators 612.

吸着部613は、真空チャック、静電チャック等の吸着機構を有し、下ステージ632の上面を形成する。吸着部613は、搬入された基板ホルダ240を吸着して保持する。   The suction unit 613 has a suction mechanism such as a vacuum chuck or an electrostatic chuck, and forms the upper surface of the lower stage 632. The adsorption unit 613 adsorbs and holds the carried-in substrate holder 240.

複数のアクチュエータ612は、吸着部613の下方で吸着部613の下面に沿って配されている。また、複数のアクチュエータ612は、制御部150の制御の下で、外部からポンプ615およびバルブ616を介して圧力源622から作動流体が供給されることにより個別に駆動する。これにより複数のアクチュエータ612は、下ステージ632の厚さ方向すなわち基板210、ベアシリコン250の接合方向に、個々に異なる伸縮量で伸縮して、吸着部613の結合された領域を上昇または下降させる。   The plurality of actuators 612 are disposed below the suction unit 613 along the lower surface of the suction unit 613. Further, the plurality of actuators 612 are individually driven by being supplied with the working fluid from the pressure source 622 from the outside through the pump 615 and the valve 616 under the control of the control unit 150. As a result, the plurality of actuators 612 expand and contract by different amounts of expansion and contraction individually in the thickness direction of the lower stage 632, that is, the bonding direction of the substrate 210 and the bare silicon 250, to raise or lower the coupled region of the suction portion 613. .

また、複数のアクチュエータ612は、それぞれリンクを介して吸着部613に結合される。吸着部613の中央部は、支柱614により基部611に結合される。複数のアクチュエータ612が動作した場合、複数のアクチュエータ612が結合された領域毎に吸着部613の表面が厚さ方向に変位する。   In addition, the plurality of actuators 612 are coupled to the suction unit 613 via links, respectively. The central portion of the suction portion 613 is coupled to the base portion 611 by a support 614. When the plurality of actuators 612 operate, the surface of the suction unit 613 is displaced in the thickness direction for each area where the plurality of actuators 612 are coupled.

図59は、アクチュエータ612のレイアウトを示す模式図である。複数のアクチュエータ612は、支柱614を中心として放射状に配される。また、複数のアクチュエータ612の配列は、支柱614を中心とした同心円状ともとらえることができる。複数のアクチュエータ612の配置は図示のものに限られず、例えば格子状、渦巻き状等に配置してもよい。これにより、ベアシリコン250を、同心円状、放射状、渦巻き状等に形状を変化させて補正することもできる。よって、アクチュエータ612、ポンプ615およびバルブ616が補正装置の一例になっている。   FIG. 59 is a schematic view showing the layout of the actuator 612. As shown in FIG. The plurality of actuators 612 are radially disposed about the support 614. In addition, the arrangement of the plurality of actuators 612 can be regarded as concentric circles centered on the support 614. The arrangement of the plurality of actuators 612 is not limited to that illustrated, and may be arranged, for example, in a lattice, a spiral, or the like. As a result, the bare silicon 250 can be corrected by changing its shape concentrically, radially, spirally, or the like. Thus, the actuator 612, the pump 615, and the valve 616 are an example of the correction device.

図60は、接合部600の一部の動作を示す模式図である。図示のように、バルブ616を個別に開閉することにより複数のアクチュエータ612を伸縮させて、吸着部613の形状を変化させることができる。よって、吸着部613が基板ホルダ240を吸着しており、且つ、基板ホルダ240がベアシリコン250を保持している状態であれば、吸着部613の形状を変化させることにより、基板ホルダ240およびベアシリコン250の形状を変化して湾曲させることができる。   FIG. 60 is a schematic view showing an operation of a part of the bonding portion 600. As shown in FIG. As illustrated, the plurality of actuators 612 can be expanded and contracted by individually opening and closing the valves 616 to change the shape of the adsorption portion 613. Therefore, if the suction unit 613 sucks the substrate holder 240 and the substrate holder 240 holds the bare silicon 250, the substrate holder 240 and the bear are changed by changing the shape of the suction unit 613. The shape of the silicon 250 can be changed and curved.

図59に示した通り、複数のアクチュエータ612は、同心円状、即ち、下ステージ632の周方向に配列されていると見做すことができる。よって、図59に点線Mで示すように、周毎の複数のアクチュエータ612をグループにして、周縁に近づくほど駆動量を大きくすることにより、吸着部613の表面において中央を隆起させて、球面、放物面、円筒面等の形状に変化させることができる。   As shown in FIG. 59, the plurality of actuators 612 can be considered to be arranged concentrically, that is, arranged in the circumferential direction of the lower stage 632. Therefore, as shown by a dotted line M in FIG. 59, a plurality of actuators 612 for each circumference are grouped, and the drive amount is increased toward the periphery to raise the center of the surface of the adsorption portion 613 to form a spherical surface, The shape can be changed to a paraboloid surface, a cylindrical surface or the like.

これにより、湾曲した基板ホルダ240にベアシリコン250を保持させた場合と同様に、ベアシリコン250を、球面、放物面等に倣って形状を変化させて湾曲させることができる。よって、図60中に一点鎖線で示すベアシリコン250の厚さ方向の中心部Bを境に、ベアシリコン250の図中上面では、ベアシリコン250の表面が面方向に拡大するように形状を変化させる。また、ベアシリコン250の図中下面においては、ベアシリコン250の表面が面方向に縮小するように形状を変化させる。更に、複数のアクチュエータ612の伸縮量を個別に制御することにより、円筒面等の他の形状の他、複数の凹凸部を含む非線形々状にベアシリコン250の形状を変化させて湾曲させることもできる。   Thus, as in the case where the bare silicon 250 is held by the curved substrate holder 240, the bare silicon 250 can be curved to change its shape following a spherical surface, a paraboloid, or the like. Therefore, at the upper surface in the figure of bare silicon 250 at the upper surface in the figure of bare silicon 250, the shape changes so that the surface of bare silicon 250 expands in the surface direction bordering on the central portion B of bare silicon 250 in the thickness direction Let In the lower surface of bare silicon 250 in the figure, the shape is changed so that the surface of bare silicon 250 shrinks in the surface direction. Furthermore, by controlling the expansion and contraction amount of the plurality of actuators 612 individually, the shape of the bare silicon 250 may be changed in a non-linear manner including a plurality of uneven portions in addition to other shapes such as a cylindrical surface. it can.

よって、基板210と基板230とを直接接合接合した場合に基板230に生じると推定される非線形歪みに対応する歪みを、制御部150を通じて複数のアクチュエータ612を個別に動作させてベアシリコン250に局所的な湾曲を生じさせた状態で、基板210をベアシリコン250に直接接合することで、基板210に生じさせることができる。すなわち、ベアシリコン250に局所的な湾曲を生じさせることが、制御部150で決定される、基板210とベアシリコン250との接合条件となっており、当該接合条件を満たすように複数のアクチュエータ612が個別に動作される。ベアシリコン250と接合される前の基板210にも局所的な湾曲が生じていた場合、ベアシリコン250には、基板210の局所的な湾曲の分を加味して、局所的な湾曲を生じさせてもよい。   Therefore, the distortion corresponding to the non-linear distortion assumed to occur in the substrate 230 when the substrate 210 and the substrate 230 are directly bonded and joined is locally controlled to the bare silicon 250 by individually operating the plurality of actuators 612 through the control unit 150 By directly bonding the substrate 210 to the bare silicon 250 in a state where the bending occurs, the substrate 210 can be produced. That is, it is the bonding condition between the substrate 210 and the bare silicon 250 which is determined by the control unit 150 to cause local bending in the bare silicon 250, and the plurality of actuators 612 are satisfied so as to satisfy the bonding condition. Are operated individually. If local bending occurs in the substrate 210 before bonding to the bare silicon 250, the local bending of the bare silicon 250 is generated by taking account of the local bending of the substrate 210. May be

上記の例では、吸着部613が、中央で盛り上がる形状を有していた。しかしながら、吸着部613の周縁部において複数のアクチュエータ612の動作量を増加させて、吸着部613の周縁部に対して中央部を陥没させることにより、ベアシリコン250の倍率歪みを縮小することなどもできる。なお、これらに加えて、基板210、230間の歪みの差を補正すべく、温度調節による熱膨張または熱収縮等、他の補正方法を更に導入してもよい。   In the above example, the suction portion 613 has a shape that bulges at the center. However, it is also possible to reduce the magnification distortion of the bare silicon 250 by increasing the amount of movement of the plurality of actuators 612 at the peripheral portion of the suction portion 613 and depressing the central portion with respect to the peripheral portion of the suction portion 613 it can. In addition to these, in order to correct the difference in strain between the substrates 210 and 230, another correction method such as thermal expansion or thermal contraction due to temperature control may be further introduced.

以上の複数の実施形態において、保持面の曲率が異なる複数の基板ホルダ220、240から1つを選択することによって、基板210、230、およびベアシリコン250の何れかのペアの接合条件に含まれる基板210またはベアシリコン250の変形を予め決定する構成とした。また、図56から図60を用いて、基板210またはベアシリコン250をアクチュエータによって変形することによって、基板210、230、およびベアシリコン250の何れかのペアの接合条件に含まれる基板210またはベアシリコン250の変形を予め決定する構成としてもよいことを説明した。これらに加えて、またはこれらに代えて、基板ホルダ220、240を空圧式またはバネ式の中央突出部を備える構成とし、突出部による突出量が可変の構成としてもよい。また、その場合に中央突出部を空圧を用いないバネ式の突出部材としてもよく、この場合、バネは基板210またはベアシリコン250を変形させるだけの与圧を有し、バネの与圧は基板210、230、およびベアシリコン250の何れかのペアを接触させるときの押し込み荷重よりも大きい。更に、その基板ホルダ220、240において、突出部を高さの異なる複数の着脱可能な突出部材とすることによって、突出部による突出量が可変の構成としてもよい。また、静電吸着式の基板ホルダ220、240に代えて、真空吸着式の基板ホルダ220、240としてもよく、更に基板ホルダ220、240の吸着部を複数の土手を用いる区分方式としてもよい。複数の土手を用いた吸着領域の区分方式に代えて、ボンディングウェーブの進行方向に沿って複数のバキューム孔を設けてもよい。   In the above embodiments, the bonding condition of any pair of the substrates 210 and 230 and the bare silicon 250 is included by selecting one of the plurality of substrate holders 220 and 240 having different curvatures of the holding surface. The deformation of the substrate 210 or the bare silicon 250 is determined in advance. 56 to 60, the substrate 210 or bare silicon 250 is included in the bonding condition of any pair of the substrates 210 and 230 and the bare silicon 250 by deforming the substrate 210 or the bare silicon 250 by the actuator. It has been described that it may be configured to predetermine 250 variations. In addition to or in place of these, the substrate holder 220, 240 may be configured to include a pneumatic or spring-type central projecting portion, and the projecting amount by the projecting portion may be variable. In this case, the central projection may be a spring-type projecting member that does not use air pressure. In this case, the spring has a pressure enough to deform the substrate 210 or the bare silicon 250, and the pressure of the spring is It is larger than the pressing load when contacting any pair of the substrates 210 and 230 and the bare silicon 250. Furthermore, in the substrate holders 220 and 240, the protrusion may be configured as a plurality of removable protrusions having different heights, so that the amount of protrusion by the protrusions may be variable. Further, in place of the electrostatic adsorption type substrate holders 220 and 240, vacuum adsorption type substrate holders 220 and 240 may be used, and the adsorption portions of the substrate holders 220 and 240 may be a division system using a plurality of banks. A plurality of vacuum holes may be provided along the traveling direction of the bonding wave instead of the division method of the adsorption area using a plurality of banks.

以上の複数の実施形態において、ダミーの接合用に、基板210と接合する他の部材としてベアシリコン250および下ステージ332を例示したが、他の部材は構造物が形成されている他の基板であってもよい。その場合、他の基板と接合される基板210との間では、高い位置合わせ精度が求められていないことを前提としてもよい。また、他の基板と接合される基板210との間で生じる位置ずれを予め補正すべく、他の基板には、予め配置が補正された回路領域を形成してもよい。具体的には、接合面間に介在する雰囲気に起因する接合過程倍率歪み、及び、解除側の(100)基板の結晶異方性に起因する歪みによる位置ずれの量が予め定められた閾値以下となるように、回路領域を露光により形成するときのショットマップを補正して、他の基板の中心から周縁部に向けて、回路領域の間隔を全体に渡って徐々に狭くしつつ、45°方向の間隔を、0°方向及び90°方向の間隔よりも狭くする。   In the above embodiments, bare silicon 250 and lower stage 332 are illustrated as other members to be bonded to substrate 210 for dummy bonding, but the other members are other substrates on which a structure is formed. It may be. In that case, it may be assumed that high alignment accuracy is not required between the other substrate and the substrate 210 to be bonded. Further, in order to correct in advance the positional deviation occurring between the other substrate and the substrate 210 to be bonded, a circuit region whose arrangement has been corrected may be formed on the other substrate in advance. Specifically, the amount of displacement due to bonding process magnification strain due to the atmosphere interposed between bonding surfaces and strain due to crystal anisotropy of the (100) substrate on the release side is equal to or less than a predetermined threshold value The shot map when the circuit area is formed by exposure is corrected so that the distance between the circuit areas is gradually narrowed from the center to the peripheral edge of the other substrate by 45 °. The spacing of the directions is made narrower than the spacing of the 0 ° direction and the 90 ° direction.

以上の複数の実施形態の各々において、線形歪みに含まれる結晶異方性起因の歪みや倍率歪み、及び、基板210、230の局所的な湾曲に起因する非線形歪みへの対策を個別に説明した。これらの様々な歪みに起因して、基板210、230を接合て形成された積層基板290に生じる位置ずれを解消すべく、幾つかの対策を組み合わせてもよく、好ましくは全ての対策を講じてもよい。   In each of the plurality of embodiments described above, measures against strain and magnification strain due to crystal anisotropy included in linear strain and non-linear strain due to local bending of the substrates 210 and 230 are individually described. . Several measures may be combined, and preferably all measures are taken, in order to eliminate positional deviation that occurs in the laminated substrate 290 formed by bonding the substrates 210 and 230 due to these various distortions. It is also good.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態もまた、本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be added to the above embodiment. It is also apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such alterations or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。   The execution order of each process such as operations, procedures, steps, and steps in the apparatuses, systems, programs, and methods shown in the claims, the specification, and the drawings is particularly “before”, “preceding” It is to be noted that “it is not explicitly stated as“ etc. ”and can be realized in any order as long as the output of the previous process is not used in the later process. With regard to the flow of operations in the claims, the specification and the drawings, even if it is described using “first,” “next,” etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.

100 基板接合装置、110 筐体、120、130 基板カセット、140 搬送部、150 制御部、208、209 シリコン単結晶基板、210、230、260、270、280 基板、212、232、262、272、282 スクライブライン、214 ノッチ、216、236 回路領域、218、238 アライメントマーク、220、240、242 基板ホルダ、221、241 保持面、250、255 ベアシリコン、290、292 積層基板、300 接合部、310 枠体、312 底板、316 天板、322 上ステージ、323 支持アーム、324、334 顕微鏡、325 支持部、326、336 活性化装置、331 X方向駆動部、332 下ステージ、333 Y方向駆動部、338 昇降駆動部、400 ホルダストッカ、500 プリアライナ、600 接合部、611 基部、612 アクチュエータ、613 吸着部、614 支柱、615 ポンプ、616 バルブ、622 圧力源、632 下ステージ Reference Signs List 100 substrate bonding apparatus, 110 housing, 120, 130 substrate cassette, 140 transfer unit, 150 control unit, 208, 209 silicon single crystal substrate, 210, 230, 260, 270, 280 substrate, 212, 232, 262, 272, 282 scribe line, 214 notch, 216, 236 circuit area, 218, 238 alignment mark, 220, 240, 242 substrate holder, 221, 241 holding surface, 250, 255 bare silicon, 290, 292 laminated substrate, 300 bonding portion, 310 Frame body 312 bottom plate 316 top plate 322 upper stage 323 support arm 324, 334 microscope 325 support portion 326, 336 activation device 331 X direction drive portion 332 lower stage 333 Y direction drive portion 338 Lifting drive, 4 0 Horudasutokka, 500 pre-aligner, 600 joint 611 base 612 actuator, 613 suction unit, 614 posts, 615 pumps, 616 valves, 622 pressure source 632 lower stage

Claims (16)

第1の基板の凸状に変形した突出部分を他の部材に接触させて第1の接触領域を形成した後、前記第1の接触領域を広げることで、前記第1の基板に歪みを生じさせながら前記第1の基板と前記他の部材とを接合する第1接合段階と、
第2の基板の凸状に変形した突出部分を、前記歪みが生じている前記第1の基板に接触させて第2の接触領域を形成した後、前記第2の接触領域を広げることで、前記第2の基板に歪みを生じさせながら前記第1の基板と第2の基板とを接合する第2接合段階と、
を備え、
前記第1接合段階は、前記第1の基板と前記第2の基板とを接合した場合に前記第2の基板に生じると推定される歪みに関する情報に基づいて、前記第1の基板と前記他の部材とを接合する接合条件を決定する段階を含む基板接合方法。
The convexly deformed protruding portion of the first substrate is brought into contact with another member to form a first contact region, and then the first contact region is expanded to cause distortion in the first substrate. A first bonding step of bonding the first substrate and the other member while
The convexly deformed protruding portion of the second substrate is brought into contact with the first substrate on which the strain has occurred to form a second contact region, and then the second contact region is expanded, A second bonding step of bonding the first substrate and the second substrate while causing the second substrate to be distorted;
Equipped with
The first bonding step is performed based on information on distortion estimated to be generated in the second substrate when the first substrate and the second substrate are bonded, the first substrate and the other. A substrate bonding method including the step of determining the bonding conditions for bonding with the members.
前記第1接合段階では、前記第1の基板と前記他の部材とのそれぞれの互いに接合される面を活性化することによって、前記第1の基板と前記他の部材とを接合する、
請求項1に記載の基板接合方法。
In the first bonding step, the first substrate and the other member are bonded by activating the mutually bonded surfaces of the first substrate and the other member.
The substrate bonding method according to claim 1.
前記第2接合段階では、前記第1の基板と前記第2の基板とのそれぞれの互いに接合される面を活性化することによって、前記第1の基板と前記第2の基板とを接合する、
請求項1または2に記載の基板接合方法。
In the second bonding step, the first substrate and the second substrate are bonded by activating the mutually bonded surfaces of the first substrate and the second substrate.
The substrate bonding method according to claim 1.
前記第1接合段階では、前記他の部材が平坦な状態で、前記第1の基板と前記他の部材とを接合する、
請求項1から3の何れか一項に記載の基板接合方法。
In the first bonding step, the first substrate and the other member are bonded while the other member is flat.
The substrate bonding method according to any one of claims 1 to 3.
前記第2接合段階では、前記第1の基板が平坦な状態で、前記第1の基板と前記第2の基板とを接合する、
請求項1から4の何れか一項に記載の基板接合方法。
Bonding the first substrate and the second substrate while the first substrate is flat in the second bonding step;
The substrate bonding method according to any one of claims 1 to 4.
前記第2の基板に生じる前記歪みに関する情報は、計測した歪みに関する情報、および、歪みの原因となる情報の少なくとも1つを含む、
請求項1から5の何れか一項に記載の基板接合方法。
The information on the distortion generated on the second substrate includes information on the measured distortion and at least one of information causing the distortion.
The substrate bonding method according to any one of claims 1 to 5.
前記接合条件は、前記第1の基板および前記他の部材の周囲の環境の条件、および、前記第1の基板および前記他の部材のそれぞれの表面を活性化する場合の活性化の条件の少なくとも1つを含む、
請求項1から6の何れか一項に記載の基板接合方法。
The bonding conditions include at least an environmental condition around the first substrate and the other member, and an activation condition when activating the respective surfaces of the first substrate and the other member. Including one,
The substrate bonding method according to any one of claims 1 to 6.
前記第2の基板に生じる前記歪みに関する情報は、前記第1の基板と前記第2の基板との間に介在する雰囲気に起因する歪み、および、前記第2の基板の結晶異方性に起因する歪みの少なくとも一方に関する情報を含む、
請求項1から7の何れか一項に記載の基板接合方法。
The information on the strain generated in the second substrate is caused by the strain caused by the atmosphere interposed between the first substrate and the second substrate, and the crystal anisotropy of the second substrate. Contains information about at least one of the
The substrate bonding method according to any one of claims 1 to 7.
前記第2の基板に生じる前記歪みに関する情報は更に、前記第2の基板における局所的な変形に起因する非線形歪みに関する情報を含む、
請求項1から8の何れか一項に記載の基板接合方法。
The information on the distortion generated in the second substrate further includes information on non-linear distortion due to local deformation in the second substrate,
The substrate bonding method according to any one of claims 1 to 8.
前記第1の基板と前記他の部材とを接合する前記接合条件は、前記第1の基板と前記第2の基板とを接合する接合条件とは異なる、
請求項1から9の何れか一項に記載の基板接合方法。
The bonding condition for bonding the first substrate and the other member is different from the bonding condition for bonding the first substrate and the second substrate.
The substrate bonding method according to any one of claims 1 to 9.
前記第1の基板と前記他の部材とを接合する前記接合条件は、前記第1の基板と前記第2の基板とを接合する接合条件と同じである、
請求項1から9の何れか一項に記載の基板接合方法。
The bonding conditions for bonding the first substrate and the other member are the same as the bonding conditions for bonding the first substrate and the second substrate.
The substrate bonding method according to any one of claims 1 to 9.
前記接合条件を決定する段階では、前記第1の基板と前記第2の基板とを接合した場合に前記第2の基板に生じると推定される歪みに対応する歪みを前記第1の基板に生じさせるための前記接合条件を決定する請求項1から11のいずれか1項に記載の基板接合方法。   In the step of determining the bonding condition, a strain corresponding to a strain estimated to occur in the second substrate is generated in the first substrate when the first substrate and the second substrate are bonded. The substrate bonding method according to any one of claims 1 to 11, wherein the bonding condition for causing the bonding is determined. 前記第1接合段階では、基板保持ステージによる前記他の部材の保持を維持した状態で、前記第1の基板と前記他の部材とを接合、
前記第2接合段階では、前記基板保持ステージによる、前記第1の基板と接合された前記他の部材の保持を維持した状態で、前記第1の基板と前記第2の基板とを接合する、
請求項1から12の何れか一項に記載の基板接合方法。
Bonding the first substrate and the other member while maintaining the holding of the other member by the substrate holding stage in the first bonding step;
In the second bonding step, the first substrate and the second substrate are bonded in a state in which the holding of the other member bonded to the first substrate by the substrate holding stage is maintained.
The substrate bonding method according to any one of claims 1 to 12.
前記他の部材は、構造物が形成されている他の基板、及び、構造物が形成されていないベアシリコンの何れか一方である、
請求項13に記載の基板接合方法。
The other member is either another substrate on which a structure is formed, or bare silicon on which a structure is not formed.
The substrate bonding method according to claim 13.
前記他の部材は、構造物が形成されている他の基板、構造物が形成されていないベアシリコン、及び、基板保持ステージの何れかである、
請求項1から12の何れか一項に記載の基板接合方法。
The other member is any of the other substrate on which the structure is formed, bare silicon in which the structure is not formed, and the substrate holding stage.
The substrate bonding method according to any one of claims 1 to 12.
第1の基板を保持する第1保持部材と、
第2の基板を保持する第2保持部材と、を備え、
前記第1保持部材に保持された前記第1の基板の凸状に変形した突出部分を他の部材に接触させて第1の接触領域を形成した後、前記第1の接触領域を広げることで、前記第1の基板に歪みを生じさせながら前記第1の基板と前記他の部材とを接合し、前記第2保持部材に保持された前記第2の基板の凸状に変形した突出部分を、前記歪みが生じている前記第1の基板に接触させて第2の接触領域を形成した後、前記第2の接触領域を広げることで、前記第2の基板に歪みを生じさせながら前記第1の基板と第2の基板とを接合する基板接合装置であって、
前記第1の基板と前記第2の基板とを接合した場合に前記第2の基板に生じると推定される歪みに関する情報に基づいて、前記第1の基板と前記他の部材とを接合する接合条件を決定する決定部を備える基板接合装置。
A first holding member for holding a first substrate;
And a second holding member for holding a second substrate,
The convexly deformed projecting portion of the first substrate held by the first holding member is brought into contact with another member to form a first contact area, and then the first contact area is expanded. Bonding the first substrate and the other member while causing the first substrate to distort, and forming a protruding portion of the second substrate held by the second holding member in a convex shape; After forming the second contact area by bringing the second contact area into contact with the first substrate in which the strain is generated, the second contact area is expanded to cause the second substrate to be distorted; A substrate bonding apparatus for bonding a first substrate and a second substrate, wherein
Bonding for bonding the first substrate and the other member based on information on distortion assumed to occur in the second substrate when the first substrate and the second substrate are bonded Substrate bonding apparatus provided with the determination part which determines conditions.
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