(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が載せられるカートリッジと、
前記カートリッジが載せられるキャリッジと、
静電チャックに印加される印加電圧に応じて定まる静電引力により前記基板を吸着する該静電チャックと、
前記キャリッジに対して前記静電チャックを駆動する圧接機構と
を具備し、
前記カートリッジは、前記カートリッジに載せられている基板が前記静電チャックに吸着されている場合で、前記静電チャックが前記キャリッジから遠ざけられるときに、前記カートリッジが前記キャリッジから遠ざからないような形状に形成されている
接合装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記カートリッジは、前記カートリッジに前記基板が載せられているときに、前記基板の表面のうちの前記カートリッジに対向する領域から前記カートリッジまでの平均距離が、前記印加電圧が印加されて前記基板に加えて前記カートリッジが吸着されるときの該カートリッジの限界平均距離より大きくなるように、形成されている
接合装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記カートリッジは、前記カートリッジに前記基板が載せられているときに、前記カートリッジの表面のうちの前記基板に対向する領域の表面粗さが、前記印加電圧が印加されて前記基板に加えて前記カートリッジが吸着されるときの該カートリッジの限界表面粗さより大きくなるように、形成されている
接合装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３のいずれかにおいて、
前記カートリッジは、前記カートリッジに前記基板が載せられているときに、前記カートリッジの表面のうちの前記基板に対向する領域の平面度が、前記印加電圧が印加されて前記基板に加えて前記カートリッジが吸着されるときの該カートリッジの限界平面度より大きくなるように、形成されている
接合装置。
【請求項５】
請求項２〜請求項４のいずれかにおいて、
前記カートリッジは、前記カートリッジに前記基板が載せられているときに、前記カートリッジの表面のうちの前記基板に対向する領域の面積が、前記印加電圧が印加されて前記基板に加えて前記カートリッジが吸着されるときの該カートリッジの限界面積より小さくなるように、形成されている
接合装置。
【請求項６】
請求項２〜請求項５のいずれかにおいて、
前記カートリッジは、前記カートリッジに前記基板が載せられているときに、前記カートリッジの表面のうちの前記基板との接触面積が、前記印加電圧が印加されて前記基板に加えて前記カートリッジが吸着されるときの該カートリッジの限界接触面積より小さくなるように、前記カートリッジの表面のうちの前記基板に対向する領域に穴が形成されている
接合装置。
【請求項７】
請求項２〜請求項６のいずれかにおいて、
前記カートリッジは、前記カートリッジに前記基板が載せられているときに、前記カートリッジの表面のうちの前記基板との接触面積が、前記印加電圧が印加されて前記基板に加えて前記カートリッジが吸着されるときの該カートリッジの限界接触面積より小さくなるように、前記カートリッジの表面のうちの前記基板に対向する領域に突起が形成されている
接合装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかにおいて、
前記カートリッジは、前記カートリッジの重量が、前記印加電圧が印加されて前記基板に加えて前記カートリッジが吸着されるときの該カートリッジの限界重量より大きくなるように、形成されている
接合装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれかにおいて、
前記キャリッジは、引っ掛け部が形成され、
前記カートリッジは、前記カートリッジが前記キャリッジに載せられるときに前記引っ掛け部に引っ掛けられることにより前記印加電圧における吸着力により前記カートリッジが前記キャリッジから遠ざかるのを防止する
接合装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれかにおいて、
前記圧接機構は、さらに、前記静電チャックが上基板を吸着している場合で、下基板が載せられている他のカートリッジが前記キャリッジに載せられているときに、前記上基板と前記下基板とが接合されるように、前記キャリッジに対して前記静電チャックを駆動する
接合装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記上基板と前記下基板とが接合される前に、前記上基板の前記下基板に対向する面と前記下基板の前記上基板に対向する面とを活性化させる活性化装置
をさらに具備する接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合装置に関し、特に、複数の基板を１枚の基板に接合するときに利用される接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細な電気部品や機械部品を集積化したＭＥＭＳが知られている。そのＭＥＭＳとしては、マイクロリレー、圧力センサ、加速度センサなどが例示される。真空雰囲気で活性化されたウェハ表面同士を接触させることにより、そのウェハを接合する常温接合が知られている。このような常温接合は、そのＭＥＭＳを作製することに好適である。このような常温接合する常温接合装置は、量産性向上を指向する必要があり、そのウェハをより安定して取り扱うことが望まれている。
【０００３】
特開２００４−２０７６０６号公報には、薄くなった半導体ウェハでも安定的に支持できると共に、結晶方位マークが形成されているため、著しく剛性が低下した半導体ウェハであっても取り扱いが容易であり、研削によって半導体ウェハの外周に欠けが生じても常に結晶方位を認識することができるウェハサポートプレートが開示されている。そのウェハサポートプレートは、半導体ウェハを支持する支持面を有するウェハサポートプレートであって、支持された半導体ウェハの結晶方位を示す結晶方位マークが形成されていることを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０７６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、接合される基板をより安定して取り扱う接合装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、基板をより安定して接合する接合装置を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、接合される基板の位置ずれを防止する接合装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に、発明を実施するための形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００７】
本発明による接合装置（１）は、基板が載せられるカートリッジ（７）と、カートリッジ（７）が載せられるキャリッジ（４５）と、静電引力によりその基板を吸着する静電チャック（１８）と、キャリッジ（４５）に対して静電チャック（１８）を駆動する圧接機構（１１）とを備えている。カートリッジ（７）は、カートリッジ（７）に載せられている上基板（５０−１）が静電チャック（１８）に吸着されている場合で、静電チャック（１８）がキャリッジ（４５）から遠ざけられるときに、カートリッジ（７）がキャリッジ（４５）から遠ざからないような形状に、形成されている。
【０００８】
カートリッジ（７）は、カートリッジ（７）に上基板（５０−１）が載せられているときに、上基板（５０−１）の表面のうちのカートリッジ（７）に対向する領域からカートリッジ（７）までの平均距離が所定の距離より大きくなるように、形成されていることが好ましい。
【０００９】
カートリッジ（７）は、カートリッジ（７）に上基板（５０−１）が載せられているときに、カートリッジ（７）の表面のうちの上基板（５０−１）に対向する領域の表面粗さが所定の表面粗さより大きくなるように、形成されていることが好ましい。また、カートリッジ（８）は、カートリッジ（８）に下基板（５０−２）が載せられているときに、カートリッジ（８）の表面のうちの下基板（５０−２）に対向する領域の表面粗さが所定の表面粗さより大きくなるように、形成されていることが好ましい。
【００１０】
カートリッジ（７）は、カートリッジ（７）に上基板（５０−１）が載せられているときに、カートリッジ（７）の表面のうちの上基板（５０−１）に対向する領域の面積が所定の面積より小さくなるように、形成されていることが好ましい。また、カートリッジ（８）は、カートリッジ（８）に下基板（５０−２）が載せられているときに、カートリッジ（８）の表面のうちの下基板（５０−２）に対向する領域の面積が所定の面積より小さくなるように、形成されていることが好ましい。
【００１１】
カートリッジ（７）は、カートリッジ（７）に上基板（５０−１）が載せられているときに、カートリッジ（７）の表面のうちの上基板（５０−１）に対向する領域の平面度が所定の平面度より大きくなるように、形成されていることが好ましい。また、カートリッジ（８）は、カートリッジ（８）に下基板（５０−２）が載せられているときに、カートリッジ（８）の表面のうちの下基板（５０−２）に対向する領域の平面度が所定の平面度より大きくなるように、形成されていることが好ましい。
【００１２】
カートリッジ（７）は、カートリッジ（７）に上基板（５０−１）が載せられているときに、カートリッジ（７）の表面のうちの上基板（５０−１）に対向する領域に穴（１１２）が形成されていることが好ましい。また、カートリッジ（８）は、カートリッジ（８）に下基板（５０−２）が載せられているときに、カートリッジ（８）の表面のうちの下基板（５０−２）に対向する領域に穴（１１２）が形成されていることが好ましい。
【００１３】
カートリッジ（７）は、カートリッジ（７）に上基板（５０−１）が載せられているときに、カートリッジ（７）の表面のうちの上基板（５０−１）に対向する領域に突起（１１６）が形成されていることが好ましい。また、カートリッジ（８）は、カートリッジ（８）に下基板（５０−２）が載せられているときに、カートリッジ（８）の表面のうちの下基板（５０−２）に対向する領域に突起（１１６）が形成されていることが好ましい。
【００１４】
カートリッジ（７）は、カートリッジ（７）の重量が所定の重量より大きくなるように、形成されていることが好ましい。また、カートリッジ（８）は、カートリッジ（８）の重量が所定の重量より大きくなるように、形成されていることが好ましい。
【００１５】
キャリッジ（４５）は、引っ掛け部（１５２）が形成されている。このとき、カートリッジ（７、８）は、カートリッジ（７、８）がキャリッジ（４５）に載せられるときに引っ掛け部（１５２）に引っかかる引っかかり部（１４３）が形成されていることが好ましい。
【００１６】
圧接機構（１１）は、さらに、静電チャック（１８）が上基板（５０−１）を吸着している場合で、下基板（５０−２）が載せられている他のカートリッジ（８）がキャリッジ（４５）に載せられているときに、上基板（５０−１）と下基板（５０−２）とが接合されるように、キャリッジ（４５）に対して静電チャック（１８）を駆動する。
【００１７】
本発明による接合装置（１）は、上基板（５０−１）と下基板（５０−２）とが接合される前に、上基板（５０−１）の下基板（５０−２）に対向する面と下基板（５０−２）の上基板（５０−１）に対向する面とを活性化させる活性化装置（１４）をさらに備えていることが好ましい。
【００１８】
カートリッジ（７）は、カートリッジ（７）に上基板（５０−１）が載せられているときに、カートリッジ（７）と上基板（５０−１）とに挟まれる空間を外部に接続する流路が形成されていることが好ましい。その空間に充填された気体は、カートリッジ（７）と上基板（５０−１）とが配置される雰囲気が減圧されるときに、その流路を通って外部に排気される。このため、このようなカートリッジ（７）は、その雰囲気が減圧されるときに、その気体がカートリッジ（７）に対して上基板（５０−１）を移動させることを防止することができる。カートリッジ（８）は、カートリッジ（８）に下基板（５０−２）が載せられているときに、カートリッジ（８）と下基板（５０−２）とに挟まれる空間を外部に接続する流路が形成されていることが好ましい。その空間に充填された気体は、カートリッジ（８）と下基板（５０−２）とが配置される雰囲気が減圧されるときに、その流路を通って外部に排気される。このため、このようなカートリッジ（８）は、その雰囲気が減圧されるときに、その気体がカートリッジ（８）に対して下基板（５０−２）を移動させることを防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明による接合装置は、静電チャックの吸着力を変化させることなく、かつ、基板に所定の加工を施すことなく、接合される基板をより安定して取り扱うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、接合装置を示す断面図である。
【図２】図２は、ステージキャリッジを示す斜視図である。
【図３】図３は、搬送装置のハンドを示す平面図である。
【図４】図４は、上カートリッジを示す平面図である。
【図５】図５は、上カートリッジを示す断面図である。
【図６】図６は、ウェハ位置決めピンを示す断面図である。
【図７】図７は、位置決め用ピンを示す断面図である。
【図８】図８は、下カートリッジを示す平面図である。
【図９】図９は、下カートリッジを示す断面図である。
【図１０】図１０は、上ウェハを搬送する動作を示す図である。
【図１１】図１１は、下ウェハを搬送する動作を示す図である。
【図１２】図１２は、ウェハに接触する接触面積が小さいカートリッジに印加される吸着面全体吸着力とウェハに接触する接触面積が大きいカートリッジに印加される吸着面全体吸着力との関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、比較例のカートリッジにウェハが載った状態を示す断面図である。
【図１４】図１４は、他の島部分を示す斜視図である。
【図１５】図１５は、さらに他の島部分を示す斜視図である。
【図１６】図１６は、さらに他の島部分を示す断面図である。
【図１７】図１７は、ウェハに接触する面の表面粗さが大きいカートリッジに印加される吸着力とウェハに接触する面の表面粗さが小さいカートリッジに印加される吸着力との関係を示すグラフである。
【図１８】図１８は、さらに他の島部分を示す断面図である。
【図１９】図１９は、ウェハに接触する面の平面度が大きいカートリッジに印加される吸着力とウェハに接触する面の平面度が小さいカートリッジに印加される吸着力との関係を示すグラフである。
【図２０】図２０は、他のカートリッジを示す平面図である。
【図２１】図２１は、他のキャリッジを示す側面図である。
【図２２】図２２は、他のカートリッジが他のキャリッジに載せられた状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図面を参照して、本発明による接合装置の実施の形態を記載する。その接合装置１は、図１に示されているように、接合システムに適用されている。すなわち、その接合システムは、接合装置制御装置１０と接合装置１とを備えている。接合装置１は、接合チャンバー２とロードロックチャンバー３とを備えている。接合チャンバー２とロードロックチャンバー３とは、内部を環境から密閉する容器である。接合装置１は、さらに、ゲートバルブ５を備えている。ゲートバルブ５は、接合チャンバー２とロードロックチャンバー３との間に介設されている。ゲートバルブ５は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、接合チャンバー２の内部とロードロックチャンバー３の内部とを接続するゲートを閉鎖し、または、そのゲートを開放する。ロードロックチャンバー３は、図示されていない蓋を備えている。その蓋は、ロードロックチャンバー３の外部と内部とを接続するゲートを閉鎖し、または、そのゲートを開放する。
【００２２】
ロードロックチャンバー３は、真空ポンプ４を備えている。真空ポンプ４は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、ロードロックチャンバー３の内部から気体を排気する。真空ポンプ４としては、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、油拡散ポンプが例示される。ロードロックチャンバー３は、さらに、搬送機構６を内部に備えている。搬送機構６は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、ゲートバルブ５を介してロードロックチャンバー３の内部に配置されたウェハを接合チャンバー２に搬送し、または、ゲートバルブ５を介して接合チャンバー２に配置されたウェハをロードロックチャンバー３の内部に搬送する。
【００２３】
接合チャンバー２は、真空ポンプ９を備えている。真空ポンプ９は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、接合チャンバー２の内部から気体を排気する。真空ポンプ９としては、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、油拡散ポンプが例示される。
【００２４】
接合チャンバー２は、さらに、ステージキャリッジ４５と位置合わせ機構１２とを備えている。ステージキャリッジ４５は、接合チャンバー２の内部に配置され、水平方向に平行移動可能に、かつ、鉛直方向に平行である回転軸を中心に回転移動可能に支持されている。位置合わせ機構１２は、さらに、接合装置制御装置１０により制御されることにより、ステージキャリッジ４５が水平方向に平行移動し、または、ステージキャリッジ４５が鉛直方向に平行である回転軸を中心に回転移動するように、ステージキャリッジ４５を駆動する。位置合わせ機構１２は、図示されていない複数のアライメント機構をさらに備えている。その複数のアライメント機構は、それぞれ、接合装置制御装置１０により制御されることにより、ステージキャリッジ４５に保持されるウェハの画像を撮影し、静電チャック１８に吸着されるウェハの画像を撮影する。
【００２５】
接合チャンバー２は、さらに、圧接機構１１と圧接軸１３と静電チャック１８と荷重計１９とを備えている。圧接軸１３は、接合チャンバー２に対して鉛直方向に平行移動可能に支持されている。静電チャック１８は、圧接軸１３の下端に配置されている。静電チャック１８は、誘電層の内部に内部電極が配置されている。その誘電層は、セラミックから形成され、平坦な面が形成されている。静電チャック１８は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、その内部電極に所定の印加電圧が印加される。静電チャック１８は、その内部電極に所定の印加電圧が印加されることにより、その誘電層の平坦な面の近傍に配置されるウェハを静電力によって吸着する。圧接機構１１は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、接合チャンバー２に対して鉛直方向に圧接軸１３を平行移動させる。圧接機構１１は、さらに、静電チャック１８が配置される位置を測定し、その位置を接合装置制御装置１０に出力する。荷重計１９は、圧接軸１３に印加される荷重を測定することにより、静電チャック１８により保持されたウェハに印加される荷重を測定し、その荷重を接合装置制御装置１０に出力する。
【００２６】
接合チャンバー２は、さらに、イオンガン１４と電子源１５とを備えている。イオンガン１４は、静電チャック１８が上方に配置されているときに、位置合わせ機構１２と静電チャック１８との間の空間に向くように配置されている。イオンガン１４は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、位置合わせ機構１２と静電チャック１８との間の空間を通り、接合チャンバー２の内側表面に交差する照射軸に沿って、アルゴンイオンを加速して放出する。イオンガン１４は、さらに、図示されていない金属ターゲットを備えている。その金属ターゲットは、そのアルゴンイオンが照射される位置に配置されている。電子源１５は、イオンガン１４と同様にして、位置合わせ機構１２と静電チャック１８との間の空間に向くように配置されている。電子源１５は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、位置合わせ機構１２と静電チャック１８との間の空間を通り、接合チャンバー２の内側表面に交差する他の照射軸に沿って、電子を加速して放出する。
【００２７】
接合装置制御装置１０は、コンピュータであり、図示されていないＣＰＵと記憶装置とリムーバルメモリドライブと入力装置とインターフェースとを備えている。そのＣＰＵは、接合装置制御装置１０にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置と入力装置とインターフェースとを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのＣＰＵにより生成される情報を一時的に記録する。そのリムーバルメモリドライブは、記録媒体が挿入されたときに、その記録媒体に記録されているデータを読み出すことに利用される。そのリムーバルメモリドライブは、特に、コンピュータプログラムが記録されている記録媒体が挿入されたときに、そのコンピュータプログラムを接合装置制御装置１０にインストールするときに利用される。その入力装置は、ユーザに操作されることにより情報を生成し、その情報をそのＣＰＵに出力する。その入力装置としては、キーボードが例示される。そのインターフェースは、接合装置制御装置１０に接続される外部機器により生成される情報をそのＣＰＵに出力し、そのＣＰＵにより生成された情報をその外部機器に出力する。その外部機器は、真空ポンプ４と搬送機構６と真空ポンプ９と圧接機構１１と位置合わせ機構１２とイオンガン１４と電子源１５と静電チャック１８と荷重計１９とを含んでいる。
【００２８】
接合装置制御装置１０にインストールされるコンピュータプログラムは、接合装置制御装置１０に複数の機能を実現させるための複数のコンピュータプログラムから形成されている。その複数の機能は、入力装置を介して入力される情報に基づいて、真空ポンプ４と搬送機構６と真空ポンプ９と圧接機構１１と位置合わせ機構１２とイオンガン１４と電子源１５と静電チャック１８と荷重計１９とを制御する。
【００２９】
図２は、ステージキャリッジ４５を示している。ステージキャリッジ４５は、概ね円盤状に形成されている。ステージキャリッジ４５は、その円盤の軸が鉛直方向に平行になるように配置され、その円盤の上側の面に平坦な支持面４６が形成されている。ステージキャリッジ４５は、支持面４６に複数のアライメント用孔４７が形成されている。複数のアライメント用孔４７は、位置合わせ機構１２の複数のアライメント機構の近傍にそれぞれ配置されるように、形成されている。ステージキャリッジ４５は、さらに、支持面４６の外周部に複数の位置決めピン４８−１〜４８−２が形成されている。複数の位置決めピン４８−１〜４８−２は、それぞれ、円形で先細の突起に形成されている。
【００３０】
図３は、搬送機構６が備えるハンド１７を示している。ハンド１７は、爪２１−１、２１−２が形成されている。爪２１−１、２１−２は、それぞれ、板状に形成されている。爪２１−１、２１−２は、１つの水平面に沿うように配置されている。爪２１−１は、直線状の辺縁２５−１を有している。爪２１−２は、直線状の辺縁２５−２を有している。爪２１−１、２１−２は、辺縁２５−１が辺縁２５−２に対向するように、かつ、辺縁２５−１と辺縁２５−２とが平行になるように配置されている。爪２１−１は、辺縁２５−１の一部に切り欠き４９−１が形成されている。爪２１−２は、辺縁２５−２の一部に切り欠き４９−２が形成されている。切り欠き４９−２は、切り欠き４９−１に対向するように、形成されている。
【００３１】
図４は、上カートリッジ７を示している。上カートリッジ７は、アルミニウムまたはステンレス鋼から形成され、概ね円盤状に形成され、上ウェハを載せるために利用される。上カートリッジ７は、複数の位置決め穴５３−１〜５３−２と複数のアライメント用穴５４とが形成されている。複数の位置決め穴５３−１〜５３−２は、円形に形成され、その円盤の外周の近傍に形成されている。複数の位置決め穴５３−１〜５３−２の径は、それぞれ、ステージキャリッジ４５の位置決めピン４８−１〜４８−２の径に概ね等しい。複数の位置決め穴５３−１〜５３−２は、さらに、位置決め穴５３−１と位置決め穴５３−２との距離が位置決めピン４８−１と位置決めピン４８−２との距離に一致するように、形成されている。すなわち、複数の位置決め穴５３−１〜５３−２は、上カートリッジ７がステージキャリッジ４５に置かれたときに、複数の位置決めピン４８−１〜４８−２に嵌まるように、配置されている。すなわち、上カートリッジ７は、複数の位置決め穴５３−１〜５３−２に複数の位置決めピン４８−１〜４８−２が嵌まるようにステージキャリッジ４５に置かれたときに、ステージキャリッジ４５の定位置に載せられる。
【００３２】
複数のアライメント用穴５４は、貫通するように形成されている。複数のアライメント用穴５４は、上カートリッジ７がステージキャリッジ４５に置かれたときに、ステージキャリッジ４５の複数のアライメント用孔４７にそれぞれ接続されるように形成されている。複数のアライメント用穴５４は、さらに、上カートリッジ７に上ウェハが載せられたときに、その上ウェハに形成されるアライメントマークに一致するように、形成されている。
【００３３】
上カートリッジ７は、さらに、その円盤の上側の面に、複数の島部分５１−１〜５１−４と複数のウェハ位置決めピン５２−１〜５２−３とが形成されている。複数の島部分５１−１〜５１−４は、その円盤の上側の面から突出する突起に形成され、上カートリッジ７に載せられる上ウェハの外周に沿うように形成され、上端が１つの平面に沿うように形成されている。複数のウェハ位置決めピン５２−１〜５２−３は、その円盤の上側の面から突出する突起に形成され、上カートリッジ７に載せられる上ウェハの外周に沿うように形成されている。ウェハ位置決めピン５２−２〜５２−３は、特に、上カートリッジ７に載せられる上ウェハのオリエンテーションフラットに沿うように形成されている。このとき、上ウェハは、オリエンテーションフラットがウェハ位置決めピン５２−２〜５２−３に接するように、かつ、外周がウェハ位置決めピン５２−１に接するように、上カートリッジ７に載せられるときに、上カートリッジ７の定位置に載せられる。上カートリッジ７は、さらに、上ウェハがその定位置に載せられたときに、上カートリッジ７と上ウェハ５０−１とに挟まれる空間が外部に通じる流路が形成されるように、複数の島部分５１−１〜５１−４が形成されている。すなわち、複数の島部分５１−１〜５１−４は、互いに、連ならないように形成されている。
【００３４】
さらに、複数のウェハ位置決めピン５２−１〜５２−３は、複数の島部分５１−１〜５１−４より高く形成され、複数の島部分５１−１〜５１−４の高さとその上ウェハの厚さとの和より低く形成されている。すなわち、複数の島部分５１−１〜５１−４は、図５に示されているように、上カートリッジ７に上ウェハ５０−１が載せられたときに、上ウェハ５０−１の上カートリッジ７に対向する面の外周に接触するように、形成されている。複数のウェハ位置決めピン５２−１〜５２−３は、上カートリッジ７に上ウェハ５０−１が載せられたときに、上ウェハ５０−１の側面に接触するように、形成されている。複数のウェハ位置決めピン５２−１〜５２−３は、上カートリッジ７に上ウェハ５０−１が載せられたときに、上ウェハ５０−１の上カートリッジ７に対向する面の裏面から突出しないように、形成されている。
【００３５】
上カートリッジ７は、図６に示されているように、フランジ部分５６と本体部分５７とから形成されている。本体部分５７は、円柱状に形成されている。その円柱の径は、ハンド１７の辺縁２５−１と辺縁２５−２との間隔より小さい。フランジ部分５６は、本体部分５７の円柱の側面から張り出すように形成され、円盤状に形成されている。その円盤の径は、ハンド１７辺縁２５−１と辺縁２５−２との間隔より大きい。すなわち、上カートリッジ７は、フランジ部分５６が爪２１−１〜２１−２に載ることにより、搬送機構６に把持される。
【００３６】
上カートリッジ７は、さらに、図７に示されているように、位置決め用ピン５９が形成されている。位置決め用ピン５９は、フランジ部分５６の下側に向いている面から突出する突起に形成されている。位置決め用ピン５９の径は、切り欠き４９−１〜４９−２の径と概ね等しい。位置決め用ピン５９は、フランジ部分５６の円盤の中心に関して互いに対称である２つの部分に、２つが形成されている。すなわち、位置決め用ピン５９は、上カートリッジ７が搬送機構６に把持されたときに、爪２１−１〜２１−２の切り欠き４９−１〜４９−２にそれぞれ嵌まるように、形成されている。このとき、上カートリッジ７は、爪２１−１〜２１−２の切り欠き４９−１〜４９−２にそれぞれ嵌まるように搬送機構６に把持されるときに、ハンド１７の定位置に把持される。
【００３７】
図８は、下カートリッジ８を示している。下カートリッジ８は、アルミニウムから形成され、概ね円盤状に形成され、下ウェハを載せるために利用される。下カートリッジ８は、複数の位置決め穴６３−１〜６３−２と複数のアライメント用穴６４とが形成されている。複数の位置決め穴６３−１〜６３−２は、円形に形成され、その円盤の外周の近傍に形成されている。複数の位置決め穴６３−１〜６３−２の径は、それぞれ、ステージキャリッジ４５の位置決めピン４８−１〜４８−２の径に概ね等しい。複数の位置決め穴６３−１〜６３−２は、さらに、位置決め穴６３−１と位置決め穴６３−２との距離が位置決めピン４８−１と位置決めピン４８−２との距離に一致するように、形成されている。すなわち、複数の位置決め穴６３−１〜６３−２は、下カートリッジ８がステージキャリッジ４５に置かれたときに、複数の位置決めピン４８−１〜４８−２に嵌まるように、配置されている。すなわち、下カートリッジ８は、複数の位置決め穴６３−１〜６３−２に複数の位置決めピン４８−１〜４８−２が嵌まるようにステージキャリッジ４５に置かれたときに、ステージキャリッジ４５の定位置に載せられる。
【００３８】
複数のアライメント用穴６４は、貫通するように形成されている。複数のアライメント用穴６４は、下カートリッジ８がステージキャリッジ４５に置かれたときに、ステージキャリッジ４５の複数のアライメント用孔４７にそれぞれ接続されるように形成されている。複数のアライメント用穴６４は、さらに、下カートリッジ８に下ウェハが載せられたときに、その下ウェハに形成されるアライメントマークに一致するように、形成されている。
【００３９】
下カートリッジ８は、さらに、その円盤の上側の面に、島部分６１と複数のウェハ位置決めピン６２−１〜６２−３とが形成されている。島部分６１は、その円盤の上側の面から突出する突起に形成され、下カートリッジ８に載せられる下ウェハの形状と概ね等しい形状に形成され、上端が１つの平面に沿うように形成されている。島部分６１は、上端に溝６５が形成されている。溝６５は、上端に格子状に形成されている。溝６５は、さらに、島部分６１の側面に繋がるように、形成されている。
【００４０】
複数のウェハ位置決めピン６２−１〜６２−３は、その円盤の上側の面から突出する突起に形成され、下カートリッジ８に載せられる下ウェハの外周に沿うように形成されている。ウェハ位置決めピン６２−２〜６２−３は、特に、下カートリッジ８に載せられる下ウェハのオリエンテーションフラットに沿うように形成されている。このとき、下ウェハは、オリエンテーションフラットがウェハ位置決めピン６２−２〜６２−３に接するように、かつ、外周がウェハ位置決めピン６２−１に接するように、下カートリッジ８に載せられるときに、下カートリッジ８の定位置に載せられる。
【００４１】
さらに、複数のウェハ位置決めピン６２−１〜６２−３は、島部分６１より高く形成され、島部分６１の高さとその下ウェハの厚さとの和より低く形成されている。すなわち、島部分６１は、下カートリッジ８に下ウェハが載せられたときに、その下ウェハの下カートリッジ８に対向する面の大部分に接触するように、形成されている。複数のウェハ位置決めピン６２−１〜６２−３は、下カートリッジ８に下ウェハが載せられたときに、その下ウェハの側面に接触するように、形成されている。複数のウェハ位置決めピン６２−１〜６２−３は、下カートリッジ８に下ウェハが載せられたときに、その下ウェハの下カートリッジ８に対向する面の裏面から突出しないように、形成されている。
【００４２】
下カートリッジ８は、図９に示されているように、フランジ部分６６と本体部分６７とから形成されている。本体部分６７は、円柱状に形成されている。その円柱の径は、辺縁２５−１と辺縁２５−２との間隔より小さい。フランジ部分６６は、本体部分６７の円柱の側面から張り出すように形成され、円盤状に形成されている。その円盤の径は、辺縁２５−１と辺縁２５−２との間隔より大きい。すなわち、下カートリッジ８は、フランジ部分６６が爪２１−１〜２１−２に載ることにより、搬送機構６に把持される。
【００４３】
下カートリッジ８は、さらに、上カートリッジ７と同様にして、その位置決め用ピンが形成されている。その位置決め用ピンは、フランジ部分６６の下側に向いている面から突出する突起に形成されている。その位置決め用ピンの径は、切り欠き４９−１〜４９−２の径と概ね等しい。その位置決め用ピンは、フランジ部分６６の円盤の中心に関して互いに対称である２つの部分に、２つが形成されている。すなわち、その位置決め用ピンは、下カートリッジ８が搬送機構６に把持されたときに、爪２１−１〜２１−２の切り欠き４９−１〜４９−２にそれぞれ嵌まるように、形成されている。このとき、下カートリッジ８は、爪２１−１〜２１−２の切り欠き４９−１〜４９−２にそれぞれ嵌まるように搬送機構６に把持されるときに、ハンド１７の定位置に把持される。
【００４４】
接合装置１を用いて実行される接合方法では、作業者は、まず、ゲートバルブ５を閉鎖して、真空ポンプ９を用いて接合チャンバー２の内部に真空雰囲気を生成し、ロードロックチャンバー３の内部に大気圧雰囲気を生成する。作業者は、オリエンテーションフラットがウェハ位置決めピン５２−２〜５２−３に接するように、かつ、外周がウェハ位置決めピン５２−１に接するように、上カートリッジ７に上ウェハ５０−１を載せる。作業者は、オリエンテーションフラットがウェハ位置決めピン６２−２〜６２−３に接するように、かつ、外周がウェハ位置決めピン６２−１に接するように、下カートリッジ８に下ウェハ５０−２を載せる。作業者は、ロードロックチャンバー３の蓋を開けて、ロードロックチャンバー３の内部に上カートリッジ７を配置し、ロードロックチャンバー３の内部に下カートリッジ８を配置する。作業者は、次いで、ロードロックチャンバー３の蓋を閉めて、ロードロックチャンバー３の内部に真空雰囲気が生成されるように真空ポンプ４を制御する。
【００４５】
接合装置制御装置１０は、ロードロックチャンバー３の内部に真空雰囲気が生成された後に、ゲートバルブ５を開放する。接合装置制御装置１０は、まず、上ウェハ５０−１を静電チャック１８に保持させる。図１０は、上ウェハ５０−１を静電チャック１８に保持させる動作を示している。接合装置制御装置１０は、図１０（ａ）に示されているように、上ウェハ５０−１が載せられた上カートリッジ７がロードロックチャンバー３からステージキャリッジ４５の上まで搬送されるように、搬送機構６を制御する。
【００４６】
接合装置制御装置１０は、図１０（ｂ）に示されているように、搬送機構６のハンド１７が降下するように、搬送機構６を制御する。このとき、上カートリッジ７は、複数の位置決め穴５３−１〜５３−２がステージキャリッジ４５の複数の位置決めピン４８−１〜４８−２にそれぞれ嵌まり、ステージキャリッジ４５に保持される。接合装置制御装置１０は、搬送機構６のハンド１７がロードロックチャンバー３の内部に退避するように、搬送機構６を制御する。接合装置制御装置１０は、次いで、上ウェハ５０−１に形成されたアライメントマークの画像が撮影されるように、位置合わせ機構１２のアライメント機構を制御する。接合装置制御装置１０は、上ウェハ５０−１の水平方向の位置が所定の位置に配置されるように、その画像に基づいて位置合わせ機構１２を制御する。
【００４７】
接合装置制御装置１０は、次いで、図１０（ｃ）に示されているように、静電チャック１８の誘電層が上ウェハ５０−１に接触するように、すなわち、静電チャック１８が鉛直下方向に下降するように、圧接機構１１を制御し、静電チャック１８が上ウェハ５０−１を吸着するように、静電チャック１８を制御する。このとき、上カートリッジ７の複数のウェハ位置決めピン５２−１〜５２−３は、上ウェハ５０−１から突出しないように形成されているために、静電チャック１８に接触しない。このため、接合装置１は、静電チャック１８に上ウェハ５０−１をより確実に接触させることができ、静電チャック１８に上ウェハ５０−１をより確実に保持させることができる。
【００４８】
接合装置制御装置１０は、図１０（ｄ）に示されているように、上ウェハ５０−１が上カートリッジ７から離れるように、すなわち、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するように、圧接機構１１を制御する。接合装置制御装置１０は、上ウェハ５０−１が上カートリッジ７から離れた後で、上ウェハ５０−１が載せられていない上カートリッジ７がステージキャリッジ４５からロードロックチャンバー３の内部に搬送されるように、搬送機構６を制御する。
【００４９】
接合装置制御装置１０は、上ウェハ５０−１が静電チャック１８に保持された後に、下ウェハ５０−２をステージキャリッジ４５に保持させる。図１１は、下ウェハ５０−２をステージキャリッジ４５に保持させる動作を示している。接合装置制御装置１０は、上ウェハ５０−１を静電チャック１８に保持させた後に、図１１（ａ）に示されているように、下ウェハ５０−２が載せられた下カートリッジ８がロードロックチャンバー３からステージキャリッジ４５の上まで搬送されるように、搬送機構６を制御する。
【００５０】
接合装置制御装置１０は、図１１（ｂ）に示されているように、搬送機構６のハンド１７が降下するように、搬送機構６を制御する。このとき、下カートリッジ８は、複数の位置決め穴６３−１〜６３−２がステージキャリッジ４５の複数の位置決めピン４８−１〜４８−２にそれぞれ嵌まり、ステージキャリッジ４５に保持される。接合装置制御装置１０は、搬送機構６のハンド１７がロードロックチャンバー３の内部に退避するように、搬送機構６を制御する。接合装置制御装置１０は、次いで、下ウェハ５０−２に形成されたアライメントマークの画像が撮影されるように、位置合わせ機構１２のアライメント機構を制御する。接合装置制御装置１０は、下ウェハ５０−２の水平方向の位置が所定の位置に配置されるように、その画像に基づいて位置合わせ機構１２を制御する。
【００５１】
接合装置制御装置１０は、次いで、ゲートバルブ５を閉鎖し、接合チャンバー２の内部に所定の真空度の接合雰囲気が生成されるように、真空ポンプ９を制御する。接合装置制御装置１０は、接合チャンバー２の内部にその接合雰囲気が生成されているときに、図１１（ｃ）に示されているように、静電チャック１８に保持された上ウェハ５０−１とステージキャリッジ４５に保持された下ウェハ５０−２とが離れた状態で、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２との間に向けて粒子が放出されるように、イオンガン１４を制御する。その粒子は、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とに照射され、その表面に形成される酸化物等を除去し、その表面に付着している不純物を除去する。
【００５２】
接合装置制御装置１０は、静電チャック１８が所定の位置まで鉛直下方向に下降するように、圧接機構１１を制御する。接合装置制御装置１０は、さらに、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とが所定の距離だけ離れるように、すなわち、静電チャック１８が所定の位置で停止するように、圧接機構１１を制御する。接合装置制御装置１０は、次いで、上ウェハ５０−１に形成されたアライメントマークと下ウェハ５０−２に形成されたアライメントマークとが映し出される画像が撮影されるように、位置合わせ機構１２のアライメント機構を制御する。接合装置制御装置１０は、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とが設計通りに接合されるように、その撮影された画像に基づいて位置合わせ機構１２を制御する。
【００５３】
接合装置制御装置１０は、上ウェハ５０−１が下ウェハ５０−２に接触するように、すなわち、静電チャック１８が鉛直下方向に下降するように、圧接機構１１を制御する。上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とは、その接触により接合され、１枚の接合ウェハが生成される。このとき、下カートリッジ８の複数のウェハ位置決めピン６２−１〜６２−３は、下ウェハ５０−２から突出しないように形成されているために、静電チャック１８または上ウェハ５０−１に接触しない。このため、接合装置１は、上ウェハ５０−１に下ウェハ５０−２をより確実に接触させることができ、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とをより確実に接合させることができる。さらに、このとき、下カートリッジ８の島部分６１は、下ウェハ５０−２の概ね全部に接触する。このため、下ウェハ５０−２は、接合時に印加される荷重により破損されることが防止され、接合装置１は、より大きい荷重を上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とに印加することができる。
【００５４】
接合装置制御装置１０は、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するように、圧接機構１１を制御する。接合装置制御装置１０は、次いで、ゲートバルブ５を開放し、その接合ウェハが載せられている下カートリッジ８をステージキャリッジ４５からロードロックチャンバー３に搬送されるように、搬送機構６を制御する。接合装置制御装置１０は、ゲートバルブ５を閉鎖して、ロードロックチャンバー３の内部に大気圧雰囲気が生成されるように、真空ポンプ４を制御する。作業者は、ロードロックチャンバー３の内部に大気圧雰囲気が生成された後に、ロードロックチャンバー３の蓋を開けて、その接合ウェハを取り出す。
【００５５】
このような常温接合方法によれば、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とは、搬送機構６に接触しないで、接合面の汚染が防止され、より確実に常温接合されることができる。この結果、接合装置１は、信頼性がより向上する。
【００５６】
常温接合するためのステージと搬送装置との間のウェハの受け渡しは、一般的に、接合チャンバー内に配置されるリフトピンを用いて実行される。このような常温接合方法によれば、接合装置１は、このようなリフトピンを備える必要がなく、製造コストをより小さくすることができ、メンテナンスを軽減することができる。その物体を駆動する駆動系は、一般的に、ガスを放出し、チャンバー内に配置されたときに、そのチャンバー内の雰囲気を汚染する。このため、接合装置１は、そのリフトピンを駆動する駆動系を備えないことにより、このような放出ガスを低減することができ、ウェハが接合される雰囲気の汚染を防止することができる。この結果、接合装置１は、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２との接合面の汚染を防止し、より確実に常温接合することができ、信頼性がより向上する。
【００５７】
ウェハは、大口径化、極薄化している。このとき、ウェハは、搬送機構６に直接に保持されるときに、変形し、落下、破損するおそれがある。このような常温接合方法によれば、下ウェハ５０−２は、一方の面のほとんど全体が下カートリッジ８に接触して下カートリッジ８に保持されて搬送され、変形、落下、破損のおそれを低減することができる。この結果、接合装置１は、より確実に常温接合することができ、信頼性がより向上する。
【００５８】
図１０（ｄ）に示されているように、上カートリッジ７に載せられている上ウェハ５０−１が静電チャック１８に吸着されている場合で、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するときに、静電チャック１８から上カートリッジ７に吸着力が印加されることにより、上カートリッジ７は、静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇することがある。
【００５９】
図１２は、静電チャック１８の内部電極に印加される印加電圧と吸着面全体吸着力との関係を示している。その吸着面全体吸着力は、上カートリッジ７に載せられている上ウェハ５０−１が静電チャック１８に吸着されているときに、上カートリッジ７に印加される吸着力を示し、あるいは、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０-２とを接合してなる接合ウェハが下カートリッジ８に載せられている状態で、静電チャック１８に吸着されているときに下カートリッジ８に印加される吸着力を示している。前者の吸着力は、通常の１組のウェハの接合シーケンス中において上ウェハを静電チャックで把持する際に発生し、後者の吸着力は、多層接合を行う場合などに、接合後のウェハを静電チャックで把持する際に発生する。その関係１０１は、その印加電圧が大きいほどその吸着面全体吸着力が大きいことを示している。図１２は、さらに、その印加電圧と、比較例のカートリッジに載せられているウェハが静電チャック１８に吸着されているときに、そのカートリッジに印加される吸着面全体吸着力との関係を示している。ここでは上カートリッジを例に挙げる。その比較例の上カートリッジは、上カートリッジ７の島部分５１−１〜５１−４が、上ウェハ５０−１と概ね形状が等しい平坦な面を有する他の島部分に置換されたものである。このとき、その比較例の上カートリッジは、その比較例の上カートリッジに上ウェハ５０−１が載せられたときに、上ウェハ５０−１の表面のうちのその比較例の上カートリッジに対向する面の大部分がその島部分に接触する。その関係１０２は、関係１０１と同様にして、その印加電圧が大きいほどその吸着面全体吸着力が大きいことを示している。
【００６０】
関係１０２と関係１０１とは、その印加電圧が等しいときに、上ウェハ５０−１と上カートリッジとが接触する接触面積が大きいほどその上カートリッジに印加される吸着面全体吸着力が大きいことを示している。関係１０１は、さらに、その印加電圧が所定の電圧１０３であるときに、上カートリッジ７に印加される重力１０４に比較して、その吸着面全体吸着力がより小さいことを示している。すなわち、上カートリッジ７は、静電チャック１８の内部電極に所定の電圧１０３が印加されるときに、上カートリッジ７が静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇しないように、上ウェハ５０−１と上カートリッジとが接触する接触面積が小さく設計されている。
【００６１】
このため、接合装置１は、上カートリッジ７に載せられている上ウェハ５０−１が静電チャック１８に吸着されている場合で、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するときに、上カートリッジ７が静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇することが防止される。
また、同様に接合後のウェハと下カートリッジ８との接触面積を調整することで吸着面全体吸着力の低減効果を得ることができる。この施策により、接合装置１は、下カートリッジ８に載せられている接合ウェハが静電チャック１８に吸着されている場合で、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するときに、下カートリッジ８が静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇することが防止される。
その結果、接合装置１は、静電チャック１８の吸着力を変化させることなく、かつ、ウェハに所定の加工を施すことなく、ウェハをより安定して取り扱うことができる。
【００６２】
上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２に例示されるウェハ７０は、図１３に示されているように、変形していることがある。ウェハ７０は、上カートリッジ７と下カートリッジ８とに例示されるカートリッジ７１に載せられているときに、ウェハ７０とカートリッジ７１との間に空間７２を形成する。空間７２に充填されている空気は、ウェハ７０を持ち上げ、ウェハ７０をカートリッジ７１の上を移動させることがある。
【００６３】
すなわち、上カートリッジ７と上ウェハ５０−１とに挟まれる空間に充填された気体は、複数の島部分５１−１〜５１−４の隙間を通って外部に排気される。このような排気は、上カートリッジ７と上ウェハ５０−１とに挟まれた気体が上ウェハ５０−１を持ち上げることを防止し、上ウェハ５０−１が上カートリッジ７の上を移動することを防止する。さらに、下カートリッジ８と下ウェハ５０−２とに挟まれる空間に充填された気体は、溝６５を通って外部に排気される。このような排気は、下カートリッジ８と下ウェハ５０−２とに挟まれた気体が下ウェハ５０−２を持ち上げることを防止し、下ウェハ５０−２が下カートリッジ８の上を移動することを防止する。
【００６４】
なお、上ウェハ５０−１は、円盤状と異なる形状に形成されている異形ウェハに置換されることもできる。このとき、上カートリッジ７は、上ウェハ５０−１と同様にして、減圧時にその異形ウェハが移動しないように、その異形ウェハを載せることができる。この結果、接合装置１は、その異形ウェハの接合面の汚染を防止し、その異形ウェハをより確実に常温接合することができる。上カートリッジ７は、その異形ウェハごとに、作製されることもできる。
【００６５】
なお、下ウェハ５０−２は、円盤状と異なる形状に形成されている異形ウェハに置換されることもできる。このとき、下カートリッジ８は、下ウェハ５０−２と同様にして、減圧時にその異形ウェハが移動しないように、その異形ウェハを載せることができる。この結果、接合装置１は、その異形ウェハの接合面の汚染を防止し、その異形ウェハをより確実に常温接合することができる。下カートリッジ８は、その異形ウェハごとに、作製されることもできる。このとき、接合装置１は、その異形ウェハごとにステージキャリッジ４５を作製する必要がなく、より安価に作製されることができる。
【００６６】
なお、下カートリッジ８に形成される溝６５は、格子状と異なる他の形状に形成されることもできる。その形状としては、放射状が例示される。溝６５は、下カートリッジ８と下ウェハ５０−２とに挟まれた気体の排気の効率を向上させるために、多数であることが好ましく、太いことが好ましい。溝６５は、さらに、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２と接合時に、下ウェハ５０−２の変形を生じさせるため、細いことが好ましく、少数であることが好ましい。このため、溝６５の形状は、下ウェハ５０−２の属性により、適宜に設計されることが好ましい。
【００６７】
図１４は、下カートリッジ８に形成される他の島部分を示している。その島部分１１１は、複数の孔１１２が形成されている。複数の孔１１２は、下ウェハ５０−２と島部分１１１とが接触する接触面積が所定の面積より小さくなるように、設計されている。島部分１１１が形成される下カートリッジは、既述の実施の形態における下カートリッジ８と同様にして、その下カートリッジに載せられている上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とを接合してなる接合ウェハが静電チャック１８に吸着されている場合で、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するときに、静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇することが防止される。その結果、接合装置１は、静電チャック１８の吸着力を変化させることなく、かつ、ウェハに所定の加工を施すことなく、ウェハをより安定して取り扱うことができる。
【００６８】
図１５は、下カートリッジ８に形成される、さらに他の島部分を示している。その島部分１１５は、複数の突起１１６が形成されている。複数の突起１１６は、下ウェハ５０−２と島部分１１５とが接触する接触面積が所定の面積より小さくなるように、設計されている。島部分１１５が形成される下カートリッジは、既述の実施の形態における下カートリッジ８と同様にして、その下カートリッジに載せられている上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とが接合してなる接合ウェハが静電チャック１８に吸着されている場合で、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するときに、静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇することが防止される。その結果、接合装置１は、静電チャック１８の吸着力を変化させることなく、かつ、ウェハに所定の加工を施すことなく、ウェハをより安定して取り扱うことができる。
【００６９】
図１６は、上カートリッジ７および下カートリッジ８に形成される、さらに他の島部分を示している。その島部分１２１は、上ウェハ５０−１、下ウェハ５０−２に接触する面１２２の表面粗さが所定の表面粗さより大きくなるように、形成されている。
【００７０】
図１７は、静電チャック１８の内部電極に印加される印加電圧と吸着力との関係を示している。その吸着力は、上カートリッジ７、下カートリッジ８に載せられているウェハが静電チャック１８に吸着されているときに、上カートリッジ７、下カートリッジ８とウェハとが接触する接触面の単位面積あたりに静電チャック１８から上カートリッジ７、下カートリッジ８に印加される力を示している。その関係１２５は、その印加電圧が大きいほどその吸着力が大きいことを示している。図１７は、さらに、その印加電圧と、比較例のカートリッジに載せられているウェハが静電チャック１８に吸着されているときに、そのカートリッジに印加される吸着力との関係を示している。その比較例のカートリッジは、上カートリッジ７、下カートリッジ８の島部分１２１の面１２２が、表面粗さが所定の表面粗さより小さい鏡面に置換されたものである。その関係１２６は、関係１２５と同様にして、その印加電圧が大きいほどその吸着力が大きいことを示している。
【００７１】
上ウェハの場合、面１２２と上ウェハ５０−１との平均距離ｄ１は、鏡面と上ウェハ５０−１との平均距離より大きい。一方、静電引力の大きさは、２枚の極板間の距離の自乗に反比例することが知られている。すなわち、関係１２６と関係１２５とは、その印加電圧が等しいときに、上ウェハ５０−１と上カートリッジとの表面粗さが大きいほどその上カートリッジに印加される吸着力が小さいことを示している。関係１２５は、さらに、その印加電圧が所定の電圧１０３であるときに、上カートリッジ７に印加される重力を接触面の面積で除算した商１２７に比較して、その吸着力がより小さいことを示している。すなわち、上カートリッジ７は、静電チャック１８の内部電極に所定の電圧１０３が印加されるときに、上カートリッジ７が静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇しないように、面１２２の表面粗さが所定の表面粗さより大きく設計されている。
【００７２】
島部分１２１が形成される上カートリッジは、既述の実施の形態における上カートリッジ７と同様にして、その上カートリッジに載せられている上ウェハ５０−１が静電チャック１８に吸着されている場合で、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するときに、静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇することが防止される。
同様に、島部分１２１が形成された下カートリッジ８が、関係１２５相当の面１２２を備える場合、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とを接合してなる接合ウェハが静電チャック１８に吸着されている場合で、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するときに、静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇することが防止される。
その結果、接合装置１は、静電チャック１８の吸着力を変化させることなく、かつ、ウェハに所定の加工を施すことなく、ウェハをより安定して取り扱うことができる。
【００７３】
図１８は、上カートリッジ７、下カートリッジ８に形成される、さらに他の島部分を示している。その島部分１３１は、上ウェハ５０−１、下ウェハ５０−２に接触する面１３２の平面度が所定の平面度より大きくなるように、形成されている。すなわち、面１３２の凹凸の間隔は、既述の実施の形態における面１２２の凹凸の間隔に対して十分に大きく、かつ、上ウェハ５０−１、下ウェハ５０−２の径に対して十分に小さい。
【００７４】
図１９は、静電チャック１８の内部電極に印加される印加電圧と吸着力との関係を示している。その吸着力は、上カートリッジ７、下カートリッジ８に載せられているウェハが静電チャック１８に吸着されているときに、上カートリッジ７、下カートリッジ８とウェハとが接触する接触面の単位面積あたりに静電チャック１８から上カートリッジ７、下カートリッジ８に印加される力を示している。その関係１３５は、その印加電圧が大きいほどその吸着力が大きいことを示している。図１９は、さらに、その印加電圧と、比較例のカートリッジに載せられているウェハが静電チャック１８に吸着されているときに、そのカートリッジに印加される吸着力との関係を示している。その比較例のカートリッジは、上カートリッジ７、下カートリッジ８の島部分１３１の面１３２が、平面度が所定の平面度より小さい平坦面に置換されたものである。その関係１３６は、関係１３５と同様にして、その印加電圧が大きいほどその吸着力が大きいことを示している。
【００７５】
上ウェハの場合、面１３２と上ウェハ５０−１との平均距離ｄ２は、平坦面と上ウェハ５０−１との平均距離より大きい。一方、静電引力の大きさは、２枚の極板間の距離の自乗に反比例することが知られている。すなわち、関係１３６と関係１３５とは、その印加電圧が等しいときに、上ウェハ５０−１と上カートリッジとの平面度が小さいほどその上カートリッジに印加される吸着力が大きいことを示している。関係１３５は、さらに、その印加電圧が所定の電圧１０３であるときに、上カートリッジ７に印加される重力を接触面の面積で除算した商１３７に比較して、その吸着力がより小さいことを示している。すなわち、上カートリッジ７は、静電チャック１８の内部電極に所定の電圧１０３が印加されるときに、上カートリッジ７が静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇しないように、面１３２の平面度が所定の平面度より大きく設計されている。
【００７６】
島部分１３１が形成される上カートリッジは、既述の実施の形態における上カートリッジ７と同様にして、その上カートリッジに載せられている上ウェハ５０−１が静電チャック１８に吸着されている場合で、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するときに、静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇することが防止される。
同様に、島部分１３１が形成された下カートリッジ８が、関係１３５相当の面１３２を備える場合、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とを接合してなる接合ウェハが静電チャック１８に吸着されている場合で、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するときに、静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇することが防止される。
その結果、接合装置１は、静電チャック１８の吸着力を変化させることなく、かつ、ウェハに所定の加工を施すことなく、ウェハをより安定して取り扱うことができる。島部分１３１は、さらに、既述の実施の形態における島部分１２１に比較して、表面積をより小さく形成することができる。このため、島部分１３１が形成される上カートリッジは、島部分１２１が形成される上カートリッジに比較して、接合チャンバー２内の真空度の劣化をより防止することができる。
【００７７】
図２０は、他のカートリッジを示している。そのカートリッジ１４１は、既述の実施の形態におけるカートリッジと同様にして、島部分１４２が形成されている。カートリッジ１４１は、さらに、複数の引っ掛かり部１４３が形成されている。引っ掛かり部１４３は、孔であり、大径部分１４４と小径部分１４５とから形成されている。大径部分１４４は、概ね円筒状に形成されている。小径部分１４５は、大径部分１４４に接続され、概ね溝状に形成され、その溝の幅が大径部分１４４の円筒の直径より小さい。さらに、島部分１４２のうちの小径部分１４５の周りは、厚さがカートリッジ１４１の厚さより小さくなるように、その周りのウェハに対向する側に空間が形成されるように、形成されている。
【００７８】
図２１は、他のステージキャリッジを示している。そのステージキャリッジ１５１は、上側の平坦な支持面１５５に複数のピン１５２が形成されている。複数のピン１５２は、ステージキャリッジ１５１に上カートリッジ１４１が載せられたときに、複数の引っ掛かり部１４３に引っ掛かるように、形成されている。すなわち、複数のピン１５２の各々は、高さが上カートリッジ１４１の厚さより小さく、支柱部分１５３と頭部分１５４とから形成されている。支柱部分１５３は、概ね円柱状に形成されている。支柱部分１５３は、さらに、その円柱の直径が小径部分１４５の溝の幅より小さくなるように、かつ、高さが小径部分１４５の周辺の厚さより大きくなるように、形成されている。頭部分１５４は、概ね円盤状に形成されている。頭部分１５４は、さらに、その円盤の直径が支柱部分１５３の円柱の直径より大きくなるように、その円盤の直径が大径部分１４４の円筒の直径より小さくなるように、その円盤の直径が小径部分１４５の溝の幅より大きくなるように、形成されている。
【００７９】
カートリッジ１４１は、まず、支柱部分１５３が大径部分１４４に挿入されるようにステージキャリッジ１５１に載せられた後に、図２２に示されているように、支柱部分１５３が引っ掛かり部１４３に配置されるように水平方向に平行移動されることにより、ステージキャリッジ１５１に保持される。
【００８０】
このようなカートリッジ１４１は、カートリッジ１４１に載せられているウェハが静電チャック１８に吸着されている場合で、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するときに、静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇することが防止される。その結果、このようなカートリッジ１４１とステージキャリッジ１５１とが適用された接合装置は、静電チャック１８の吸着力を変化させることなく、かつ、ウェハに所定の加工を施すことなく、ウェハをより安定して取り扱うことができる。なお、カートリッジ１４１の引っ掛かり部１４３は、貫通していない穴に置換されることもできる。このようなカートリッジとステージキャリッジ１５１とが適用された接合装置は、カートリッジ１４１と同様にして、静電チャック１８の吸着力を変化させることなく、かつ、ウェハに所定の加工を施すことなく、ウェハをより安定して取り扱うことができる。
【００８１】
なお、カートリッジ１４１の島部分１４２のウェハに面する領域は、ウェハに悪影響を与えないような表面性状を有していればよい。たとえば、上ウェハ５０−１を載せる上カートリッジの場合に、その領域は、上ウェハ５０−１に面する領域の面積が所定の面積より小さくなるように、かつ、上ウェハ５０−１に面する領域が所定の表面粗さより小さくなるように、かつ、上ウェハ５０−１に面する領域が所定の平面度より小さくなるように、形成されることもできる。
【符号の説明】
【００８２】
１    ：接合装置
２    ：接合チャンバー
３    ：ロードロックチャンバー
４    ：真空ポンプ
５    ：ゲートバルブ
６    ：搬送機構
７    ：上カートリッジ
８    ：下カートリッジ
９    ：真空ポンプ
１０  ：接合装置制御装置
１１  ：圧接機構
１２  ：位置合わせ機構
１３  ：圧接軸
１４  ：イオンガン
１５  ：電子源
１７  ：ハンド
１８  ：静電チャック
１９  ：荷重計
２１−１〜２１−２：爪
２５−１：辺縁
２５−２：辺縁
４５  ：ステージキャリッジ
４６  ：支持面
４７  ：複数のアライメント用孔
４８−１〜４８−２：位置決めピン
４９−１〜４９−２：切り欠き
５０−１：上ウェハ
５０−２：下ウェハ
５１−１〜５１−４：島部分
５２−１〜５２−３：複数のウェハ位置決めピン
５３−１〜５３−２：複数の位置決め穴
５４  ：複数のアライメント用穴
５６  ：フランジ部分
５７  ：本体部分
５９  ：位置決め用ピン
６１  ：島部分
６２−１〜６２−３：複数のウェハ位置決めピン
６３−１〜６３−２：複数の位置決め穴
６４  ：複数のアライメント用穴
６５  ：溝
６６  ：フランジ部分
６７  ：本体部分
７０  ：ウェハ
７１  ：カートリッジ
７２  ：空間
１１１：島部分
１１２：複数の孔
１１５：島部分
１１６：複数の突起
１２１：島部分
１２２：面
１３１：島部分
１３２：面
１４１：カートリッジ
１４２：島部分
１４３：引っ掛かり部
１４４：大径部分
１４５：小径部分
１５１：ステージキャリッジ
１５２：複数のピン
１５３：支柱部分
１５４：頭部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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