(57)【要約】【課題】二枚のウェハを貼り合わせる場合に、両ウェハの貼り合わせの位置ずれ、両ウェハの歪みや変形、および貼り合わせ時のボイドの発生を効果的に防止する。【解決手段】第一基板の裏面の一部領域のみを吸着する第一チャックと、第二基板の裏面の一部領域のみを吸着する第二チャックと、第一チャックおよび第二チャックの動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、貼り合わせのために第一基板と第二基板の位置合わせを行い、第一チャックおよび第二チャックのいずれか一方のチャックが吸着した基板の表面を、他方の基板の表面に押しつけることによって、第一基板と第二基板との貼り合わせを開始する。【選択図】図５
2013258377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一基板の裏面の一部領域のみを吸着する第一チャックと、
第二基板の裏面の一部領域のみを吸着する第二チャックと、
前記第一チャックおよび前記第二チャックの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記第一基板および前記第二基板は、当該第一基板と当該第二基板とを貼り合わせる場合に、前記第一チャックによって吸着される一部領域に対応する前記第一基板の表面の領域と、前記第二チャックによって吸着される一部領域に対応する前記第二基板の表面の領域とが最初に接触するような反り量で反った形状に制御されており、
前記制御部は、
貼り合わせのために前記第一基板と前記第二基板の位置合わせを行い、
前記第一チャックおよび前記第二チャックのいずれか一方のチャックが吸着した基板の表面を、他方の基板の表面に押しつけることによって、前記第一基板と前記第二基板との貼り合わせを開始する半導体基板の製造装置。
【請求項２】
前記第一基板および前記第二基板は、略同一の反り量を有する凸面形状で、且つ、互いに凸面を対面させた形状に制御されている請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項３】
前記第一基板および前記第二基板のいずれか一方の基板が、他方の基板に比して大きい反り量を有し、
前記反り量の大きい基板は、前記反り量の小さい基板に向かって凸の形状に制御され、
前記反り量の小さい基板は、前記反り量の大きい基板に向かって凹の形状に制御されている請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第一基板および前記第二基板の反り量、又は、前記第一基板と前記第二基板との間の距離の少なくとも一方に基づいて、前記第一基板と前記第二基板との貼り合わせ条件を制御する請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項５】
前記第一基板および前記第二基板の各々に形成された複数のマークを検出する検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記検出部によって検出された前記複数のマークの位置情報に基づいて、前記第一基板および前記第二基板の位置合わせを行う請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項６】
前記第一チャックによる前記第一基板の吸着領域と、前記第二チャックによる前記第二基板の吸着領域とは面積が異なり、且つ、いずれか一方の吸着領域は、貼り合わせ方向から見て他方の一部領域に含まれる請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項７】
前記第一チャックによる前記第一基板の吸着領域の面積と、前記第二チャックによる前記第二基板の吸着領域の面積とは、前記第一基板と前記第二基板とのプリアラインメントに係る位置決め誤差および搬送誤差に基づいて決定される請求項６に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項８】
第一基板の裏面と第二基板の裏面とを貼り合わせて形成される半導体装置の製造方法であって、
前記第一基板および前記第二基板は、当該第一基板と当該第二基板とを貼り合わせる場合に、第一チャックによって吸着される前記第一基板の裏面の一部領域に対応する表面の領域と、第二チャックによって吸着される前記第二基板の裏面の一部領域に対応する表面の領域とが最初に接触するような反り量で反った形状に制御されており、
前記方法は、
前記第一基板の裏面の一部領域のみを、前記第一チャックによって吸着する第一の手順と、
前記第二基板の裏面の一部領域のみを、前記第二チャックによって吸着する第二の手順と、
貼り合わせのために前記第一基板と前記第二基板の位置合わせを行う第三の手順と、
前記第一チャックおよび前記第二チャックのいずれか一方のチャックが吸着した基板の表面を、他方の基板の表面に押しつけることによって、前記第一基板と前記第二基板との貼り合わせを開始する第四の手順と、
を含む半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、二枚の基板を貼り合わせる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フォトダイオードの開口面積を拡大することを目的として、裏面照射型センサの開発および生産が進められている。この裏面照射型センサにおいて、積層型の裏面照射型センサが、コストや画質の点で特に優れている（例えば特許文献１参照）。積層型の裏面照射型センサは、固体撮像素子が形成された基板（以下、「センサ基板」ともいう）と、論理回路が形成された基板（以下、「回路基板」ともいう）とを貼り合わせる工程と、その後センサ基板を薄くする工程とを経て製造される。
【０００３】
ここで、センサ基板と回路基板との貼り合わせに関連する各種技術が知られている（特許文献２〜１０参照）。
【０００４】
特許文献２には、一方のウェハ（「基板」と同義）を凸状に変形させて、両ウェハの中央部分を接触させて貼り合わせることによって、両基板間における気泡（以下、「ボイド」ともいう）の発生等を回避する方法が開示されている。また、特許文献３には、両方のウェハを凸状に変形させて貼り合わせることによって、ボイドの発生を回避する方法が開示されている。
【０００５】
特許文献４には、貼り合わされる両ウェハ間に存在する初期半径方向位置ずれを補償するために、ウェハを所定の曲率の反り状態に制御して貼り合わせる方法が開示されている。特許文献５および特許文献６には、貼り合わせの位置ずれを抑制するために、二つのチャックのそれぞれにウェハを平坦状に吸着させた状態で両ウェハの位置を合わせ、その後、上下ウェハを接触させて貼り合わせる方法が開示されている。
【０００６】
特許文献７には、ボイドの発生を防止するために、湾曲した吸着面を有するチャックに一方のウェハを吸着させ、平坦状に制御された他方のウェハに貼り合わせる際に、ウェハ中心からウェハ外側に向かって吸着状態を順次解除する方法が開示されている。特許文献８には、ボイドの発生を防止するために、湾曲した吸着面を有する二つのチャックのそれぞれにウェハを吸着させ、両ウェハを貼り合わせる際に、一方のウェハの吸着状態をウェハ中心からウェハ外側に向かって順次解除する方法が開示されている。
【０００７】
特許文献９には、貼り合わせ時に発生するウェハの反りを防ぐために、二枚のウェハを重ねた後、同じ位置となる点を両側から同じ圧力で貼り合わせる方法が開示されている。特許文献１０には、赤外カメラを用いて、二枚のウェハの貼り合わせが正常に進行しているか否かを判定する方法が開示されている。この特許文献１０には、ウェハを保持するステージ等を赤外線を透過しやすい材質で構成することも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２４５５０６号公報
【特許文献２】特開平０５−３２６３５３号公報
【特許文献３】特開２０００−３４８９９２号公報
【特許文献４】特開２０１２−１９２０９号公報
【特許文献５】特開２００９−４９０６６号公報
【特許文献６】特開２０１０−１３５８３６号公報
【特許文献７】特開平０７−０６６０９３号公報
【特許文献８】特開平０７−９４６７５号公報
【特許文献９】特開平０２−２６７９５１号公報
【特許文献１０】特開２０１１−２０５０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の貼り合わせ方法では、両ウェハの貼り合わせの位置ずれ、両ウェハの歪みや変形、および貼り合わせ時のボイドの発生の全てを効果的に解決することができなかった。
【００１０】
本技術は、上記の点に鑑みてなされたものであり、二枚のウェハを貼り合わせる場合に、両ウェハの貼り合わせの位置ずれ、両ウェハの歪みや変形、および貼り合わせ時のボイドの発生を効果的に防止することができる半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本技術に係る半導体装置の製造装置は、第一基板の裏面の一部領域のみを吸着する第一チャックと、第二基板の裏面の一部領域のみを吸着する第二チャックと、前記第一チャックおよび前記第二チャックの動作を制御する制御部と、を備え、前記第一基板および前記第二基板は、当該第一基板と当該第二基板とを貼り合わせる場合に、前記第一チャックによって吸着される一部領域に対応する前記第一基板の表面の領域と、前記第二チャックによって吸着される一部領域に対応する前記第二基板の表面の領域とが最初に接触するような反り量で反った形状に制御されており、前記制御部は、貼り合わせのために前記第一基板と前記第二基板の位置合わせを行い、前記第一チャックおよび前記第二チャックのいずれか一方のチャックが吸着した基板の表面を、他方の基板の表面に押しつけることによって、前記第一基板と前記第二基板との貼り合わせを開始するものである。
【００１２】
また、本技術に係る半導体装置の製造装置においては、前記第一基板および前記第二基板は、略同一の反り量を有する凸面形状で、且つ、互いに凸面を対面させた形状に制御されている。
【００１３】
また、本技術に係る半導体装置の製造装置においては、前記第一基板および前記第二基板のいずれか一方の基板は、他方の基板に比して大きい反り量を有し、前記反り量が大きい基板は、前記反り量の小さい基板に向かって凸の形状に制御され、前記反り量が小さい基板は、前記反り量の大きい基板に向かって凹の形状に制御されている。
【００１４】
また、本技術に係る半導体装置の製造装置においては、前記制御部は、前記第一基板および前記第二基板の反り量、又は、前記第一基板と前記第二基板との間の距離の少なくとも一方に基づいて、前記第一基板と前記第二基板との貼り合わせ条件を制御する。
【００１５】
また、本技術に係る半導体装置の製造装置においては、前記第一基板および前記第二基板の各々に形成された複数のマークを検出する検出部をさらに備え、前記制御部は、前記検出部によって検出された前記複数のマークの位置情報に基づいて、前記第一基板および前記第二基板の位置合わせを行う。
【００１６】
また、本技術に係る半導体装置の製造装置においては、前記第一チャックによる前記第一基板の吸着領域と、前記第二チャックによる前記第二基板の吸着領域とは面積が異なり、且つ、いずれか一方の吸着領域は、貼り合わせ方向から見て他方の一部領域に含まれる。
【００１７】
また、本技術に係る半導体装置の製造装置においては、前記第一チャックによる前記第一基板の吸着領域の面積と、前記第二チャックによる前記第二基板の吸着領域の面積とは、前記第一基板と前記第二基板とのプリアラインメントに係る位置決め誤差および搬送誤差に基づいて決定される。
【００１８】
本技術に係る半導体装置の製造方法は、第一基板の裏面と第二基板の裏面とを貼り合わせて形成される半導体装置の製造方法であって、前記第一基板および前記第二基板は、当該第一基板と当該第二基板とを貼り合わせる場合に、第一チャックによって吸着される前記第一基板の裏面の一部領域に対応する表面の領域と、第二チャックによって吸着される前記第二基板の裏面の一部領域に対応する表面の領域とが最初に接触するような反り量で反った形状に制御されており、前記方法は、前記第一基板の裏面の一部領域のみを、前記第一チャックによって吸着する第一の手順と、前記第二基板の裏面の一部領域のみを、前記第二チャックによって吸着する第二の手順と、貼り合わせのために前記第一基板と前記第二基板の位置合わせを行う第三の手順と、前記第一チャックおよび前記第二チャックのいずれか一方のチャックが吸着した基板の表面を、他方の基板の表面に押しつけることによって、前記第一基板と前記第二基板との貼り合わせを開始する第四の手順と、を含む。
【発明の効果】
【００１９】
本技術によれば、二枚のウェハを貼り合わせる場合に、両ウェハの貼り合わせの位置ずれ、両ウェハの歪みや変形、および貼り合わせ時のボイドの発生を効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本技術に係る貼り合わせ対象の二枚のウェハの一例を示す図。
【図２Ａ】本技術に係る貼り合わせ対象の二枚のウェハの第一の変形例を示す図。
【図２Ｂ】本技術に係る貼り合わせ対象の二枚のウェハの第二の変形例を示す図。
【図３】本技術に係る二枚のウェハを吸着するチャックの概要を示す図。
【図４】本技術の第一実施形態に係るチャックの構成例を示す図。
【図５】本技術の第一実施形態に係る半導体装置の製造装置を示す図。
【図６】本技術の第一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャート。
【図７】本技術の第一実施形態に係る位置ズレ測定用のマークについての説明図。
【図８】二枚のウェハの反り量が異なる場合のアラインメントマークの位置ずれを示す図。
【図９】本技術の第二実施形態に係る半導体装置の製造装置を示す図。
【図１０】本技術の第三実施形態に係る半導体装置の製造装置を示す図。
【図１１】本技術の第三実施形態に係る半導体装置の製造装置を示す図。
【図１２】本技術の第四実施形態に係る半導体装置の製造装置を示す図。
【図１３】本技術の第四実施形態に係る半導体装置の製造装置を示す図。
【図１４Ａ】参考例に係るウェハの変形の説明図。
【図１４Ｂ】参考例に係るウェハの変形の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本技術は、第一基板の裏面の一部領域のみを吸着する第一チャックと、第二基板の裏面の一部領域のみを吸着する第二チャックと、第一チャックおよび第二チャックの動作を制御する制御部と、を備え、第一基板および第二基板は、第一基板と第二基板とを貼り合わせる場合に、第一チャックによって吸着される一部領域に対応する第一基板の表面の領域と、第二チャックによって吸着される一部領域に対応する第二基板の表面の領域とが最初に接触するような反り量で反った形状に制御されており、制御部が、貼り合わせのために第一基板と第二基板の位置合わせを行い、第一チャックおよび第二チャックのいずれか一方のチャックが吸着した基板の表面を、他方の基板の表面に押しつけることによって、第一基板と第二基板との貼り合わせを開始する構成により、両ウェハの貼り合わせの位置ずれ、両ウェハの歪みや変形、および貼り合わせ時のボイドの発生を効果的に防止するものである。以下、本技術の実施の形態を説明する。
【００２２】
［第一の実施形態］
以下、本技術の第一の実施形態について説明する。図１は、本技術に係る貼り合わせ対象の二枚のウェハの一例を示す図である。
【００２３】
図１において、センサ用ウェハ（以下、「第一基板」ともいう。）１は、積層型の裏面照射型センサを構成する固体撮像素子が形成されたセンサ基板としてのウェハである。回路用ウェハ（以下、「第二基板」ともいう。）２は、積層型の裏面照射型センサを構成する論理回路が形成された回路基板としてのウェハである。なお、図１ではお椀状の第一基板１、第二基板２の端面を簡略化して示している。
【００２４】
このような第一基板１、第二基板２において、第一基板１の表面１１と第二基板２の表面２１とが貼り合わされる。なお、貼り合わせは接合と言い換えても良い。また、第一基板１および第二基板２の各々は、積層型の裏面照射型センサを構成するセンサ基板、回路基板に限定されるものではない。例えば、第一基板１および第二基板２は共に回路基板であっても良い。また例えば、第一基板１および第二基板２の各々は、積層型の裏面照射型センサ以外のセンサを構成する二枚の基板であっても良い。
【００２５】
第一基板１および第二基板２は、それぞれ所定の反り量Ｄ１、Ｄ２で反った凸面形状である。また、第一基板１および第二基板２は、いずれも他方のウェハに向かって凸の形状、すなわち凸面である表面１１、２１を互いに対面させた形状である。
【００２６】
反り量Ｄ１と反り量Ｄ２は略同一であり、１５０μｍ以下であることが望ましい。なお、第一基板１、第二基板２の各々の反り量Ｄ１、Ｄ２は、例えば第一基板１、第二基板２の各々の表面もしくは裏面に窒化シリコン膜を成膜させ、且つ、窒化シリコン膜の成膜量を変えることによって所望の反り量に制御される。ウェハの反り量の制御方法は、後述する図２Ａに示す第一基板１Ａ、第二基板２Ａ、図２Ｂに示す第一基板１Ｂ、第二基板２Ｂについても同様である。
【００２７】
第一基板１、第二基板２がともに他方のウェハに向かって凸の形状であるのは、貼り合わせの際に、複数個所が同時に接触することによってボイドが発生してしまうのを抑制するためである。また、反り量Ｄ１と反り量Ｄ２を同程度としているのは、貼り合わせの際の第一基板１と第二基板２との間の半径方向位置ずれを抑制するためである。
【００２８】
ただし、半径方向位置ずれ精度を満たす場合には、第一基板１、第二基板２の反り量を同程度としなくても良い。例えば図２Ａおよび図２Ｂに示すような反り量の組み合わせであっても良い。
【００２９】
図２Ａは、本技術に係る貼り合わせ対象の二枚のウェハの第一の変形例を示す図である。図２Ｂは、本技術に係る貼り合わせ対象の二枚のウェハの第二の変形例を示す図である。
【００３０】
図２Ａにおいて、第一基板１Ａは、固体撮像素子が形成されたセンサ基板としてのウェハである。第二基板２Ａは、論理回路が形成された回路基板としてのウェハである。このような第一基板１Ａ、第二基板２Ａにおいて、第一基板１Ａの表面１１Ａと第二基板２Ａの表面２１Ａとが貼り合わされる。
【００３１】
図２Ａに示す第一基板１Ａは、第二基板２Ａに向かって凸の形状である。一方、第二基板２Ａは、第一基板１Ａに向かって凹の形状である。また、第一基板１Ａの反り量Ｄ３は、第二基板２の反り量Ｄ４よりも大きい。反り量Ｄ３、Ｄ４は１５０μｍ以下であることが望ましい。
【００３２】
第一基板１Ａ、第二基板２Ａはともに下方向に凸の形状であり、且つ、反り量Ｄ３が反り量Ｄ４よりも大きい。そのため、ウェハ中心からウェハ外側に向かう程、第一基板１Ａ、第二基板２Ａ間の距離が長くなる。これにより、第一基板１Ａ、第二基板２Ａを貼り合わせる際に、複数個所が同時に接触することによってボイドが発生してしまうのを抑制することができる。
【００３３】
なお、第一基板１Ａの反り量Ｄ３が大きいため、第一基板１Ａ、第二基板２Ａを貼り合わせるためには第一基板１Ａを曲げる力が必要となる。そこで、第一基板１Ａ、第二基板２Ａ間の接合力が強くなるような接合条件を採用することによって、安定した貼り合わせが可能となる。このような接合条件とは、例えば貼り合わせの前段階において、第一基板１Ａの表面１１Ａと第二基板２Ａの表面１２Ａとを活性化するためのプラズマの照射時間を長くする等の条件である。
【００３４】
一方、図２Ｂにおいて、第一基板１Ｂは、固体撮像素子が形成されたセンサ基板としてのウェハである。第二基板２Ｂは、論理回路が形成された回路基板としてのウェハである。このような第一基板１Ｂ、第二基板２Ｂにおいて、第一基板１Ｂの表面１１Ｂと第二基板２Ｂの表面２１Ｂとが貼り合わされる。
【００３５】
図２Ｂに示す第二基板２Ｂは、第一基板１Ｂに向かって凸の形状である。一方、第一基板１Ｂは、第二基板２Ｂに向かって凹の形状である。また、第二基板２Ｂの反り量Ｄ６は、第一基板１Ｂの反り量Ｄ５よりも大きい。反り量Ｄ５、Ｄ６は１５０μｍ以下であることが望ましい。
【００３６】
第一基板１Ｂ、第二基板２Ｂはともに上方向に凸の形状であり、且つ、反り量Ｄ６が反り量Ｄ５よりも大きい。そのため、ウェハ中心からウェハ外側に向かう程、第一基板１Ｂ、第二基板２Ｂ間の距離が長くなる。これにより、第一基板１Ｂ、第二基板２Ｂを貼り合わせる際に、複数個所が同時に接触することによってボイドが発生してしまうのを抑制することができる。
【００３７】
なお、第二基板２Ｂの反り量Ｄ６が大きいため、第一基板１Ｂ、第二基板２Ｂを貼り合わせるためには第二基板２Ｂを曲げる力が必要となる。そこで、図２Ａの第一基板１Ａ、第二基板２Ａと同様に、第一基板１Ｂ、第二基板２Ｂ間の接合力が強くなるような接合条件を採用することによって、安定した貼り合わせが可能となる。
【００３８】
［ウェハの吸着機構］
図３は、本技術に係る二枚のウェハを吸着するチャックの概要を示す図である。ここでは、図１の第一基板１を吸着するセンサ基板用チャック（以下、「第一チャック」ともいう）３、および第二基板２を吸着する回路基板用チャック（以下、「第二チャック」ともいう）４について説明する。なお、図３では第一チャック３、第二チャック４を簡略化して示している。
【００３９】
第一チャック３は、第一基板１の裏面１２を着脱可能に吸着する縦長円柱状の吸着部である。第一チャック３の下面の直径は、例えば１．４ｍｍである。一方、第二チャック４は、第二基板２の裏面２２を着脱可能に吸着する縦長円柱状の吸着部である。第二チャック４の上面の直径は、第一チャック３の下面の直径より小さく、例えば１ｍｍである。これら第一チャック３および第二チャック４の詳細については図４を用いて後述する。
【００４０】
第一チャック３は、第一基板１の裏面１２の略中央の一部領域としての吸着領域１３を吸着する。一方、第二チャック４は、第二基板２の裏面２２の略中央の一部領域としての吸着領域２３を吸着する。
【００４１】
なお、前述のように第一基板１、第二基板２の反りが所望の反り量に制御されることによって、貼り合わせ時には、吸着領域１３の反対側の領域１４と、吸着領域２３の反対側の領域２４とが最初に接触する。このことは、図２Ａに示す第一基板１Ａおよび第二基板２Ａ、図２Ｂに示す第一基板１Ｂおよび第二基板２Ｂについても同様である。
【００４２】
このように第一チャック３は、吸着領域１３のみで第一基板１を吸着している。同様に、第二チャック４は、吸着領域２３のみで第二基板２を吸着している。そのため、第一基板１、第二基板２を変形させる外力が小さくなり、第一基板１、第二基板２の歪みや位置ずれを低減できる。また、第一チャック３と第一基板１との接触面積と、第二チャック４と第二基板２との接触面積とがともに小さいので、異物の咬み込みによる第一基板１、第二基板２の歪みや位置ずれの発生を防ぐことができる。
【００４３】
また、吸着領域１３以外の領域において、第一基板１は第一チャック３と接触しない、すなわち第一チャック３からの外力を受けない。そのため、第一チャック３による吸着を解除した場合に、本来の反りに戻ろうとする第一基板１が第一チャック３から外力を受けることによって、歪んでしまったり位置ずれを起こしたりすることを抑制できる。第二基板２についても同様である。
【００４４】
また、第一チャック３と第一基板１との接触面積、すなわち吸着領域１３の面積は、第二チャック４と第二基板２との接触面積、すなわち吸着領域２３の面積よりも大きい。さらには、図３の上下方向、すなわち貼り合わせ方向から見て、一方の吸着領域２３の面積が他方の吸着領域１３の面積に含まれる。
【００４５】
このような吸着領域１３の面積と吸着領域２３の面積との違いは、第一基板１、第二基板２の搬送に係る誤差や、第一基板１、第二基板２のプリアラインメントの際の位置決め誤差を吸収可能とするためのものである。つまり、これらの誤差によって、貼り合わせ方向から見た第一チャック３による第一基板１の吸着位置と、第二チャック４による第二基板２の吸着位置とがずれた場合であっても、接触面積が大きい第一チャック３に相当する位置に、接触面積が小さい第二チャック４が収まる。なお、ここでいうプリアラインメントとは、ウェハをチャックによって吸着させる前段階に実施されるウェハの予備的な位置決めを示す。
【００４６】
これにより、第一基板１、第二基板２の搬送誤差や、プリアラインメントの際の位置決め誤差の影響を除くことができる。また、貼り合わせの際に、第一基板１又は第二基板２を傾かせる力が生じるのを防ぐことができる。なお、吸着領域１３の半径は、吸着領域２３の半径よりも約１５０μｍ程度長いことが望ましい。
【００４７】
［チャックの構成］
図４は、本技術の第一実施形態に係るチャックの構成例を示す図である。図４では、図３の第一チャック３の押圧方向、図中の矢印Ａ１の方向に沿う概略断面図を示している。
【００４８】
以下、図４を用いて、第一チャック３の詳細構成を例に説明するが、第二チャック４についても同様であるものとする。
【００４９】
図４に示す第一チャック３は、チャック本体３ａ、吸引配管３ｂ、吸引部３ｃ、押圧部３ｄを有する略円柱状の構造である。
【００５０】
チャック本体３ａは、例えば樹脂、硬質の金属等の十分な剛性を有する材料で形成される。吸引配管３ｂは、チャック本体３ａの内部に穿設された縦孔によって構成され、上端は外部の不図示の吸引装置に接続される。この吸引配管３ｂの下端は吸引部３ｃに連通する。
【００５１】
吸引部３ｃは、メッシュ状の層状（板状）部材であり、チャック本体３ａの下底面に設けられる。吸引部３ｃは、例えばセラミック等の材料からなる層に穴を形成することにより作製される多孔板である。
【００５２】
押圧部３ｄは、吸引部３ｃの押圧面３ｅ側の表面上に設けられる。押圧部３ｄは、押圧面３ｅの平行度を確保及び維持するために、例えば金属、樹脂、セラミック等の十分な剛性を有する材料で形成する。なお、図４に示す例では、押圧面３ｅ上の一部に吸引部３ｂが露出するように、吸引部３ｃ及び押圧部３ｄは構成される。
【００５３】
図４に示す第一チャック３が第一基板１に接触すると、吸引配管３ｂおよび吸引部３ｃを介して第一基板１を真空吸引することにより、第一基板１の一部領域のみを吸着する。そして、第一チャック３と第一基板１との間に発生する吸着力が、仮接合時に第一基板１、第二基板２間に発生する位置ずれ力以上となるように、真空吸引の吸引力を適宜調整する。
【００５４】
以上、図４を用いて第一チャック３の詳細構成の一例について説明してきたが、第一チャック３の詳細構成は、第一基板１の一部領域のみを吸着可能であれば、図４に示す構成に限定されるものではない。
【００５５】
［半導体装置の製造装置］
図５は、本技術の第一実施形態に係る半導体装置の製造装置を示す図である。ここでいう半導体装置とは、第一基板１、第二基板２を貼り合わせて形成される半導体基板１００に基づいて作製される積層型の裏面照射型センサである。図５では、製造装置１０の貼り合わせ方向に沿う概略断面図を示している。
【００５６】
図５に示す製造装置１０は、第一チャック３、第二チャック４、第一チャック保持部５、第二チャック保持部６、検出部７、８、制御部９を備え、第一基板１と第二基板２とを貼り合わせる貼り合わせ装置である。なお、以下に示す図５の説明において、図３と同様の構成要素については同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【００５７】
第一チャック保持部５は、所定の厚みを有する板状の部材である。この第一チャック保持部５は、第一チャック３を軸Ｘ１を回転軸として回転可能に、且つ、軸Ｘ１に沿って上下に移動可能に駆動する第一チャック駆動部５１を備える。第一チャック駆動部５１の動作は制御部９によって制御される。また、第一チャック保持部５自身が図中の上下左右方向を移動可能であり、その動作も制御部９によって制御される。
【００５８】
第二チャック保持部６は、第一チャック保持部５と同様に、所定の厚みを有する板状の部材である。この第二チャック保持部６は、第二チャック４を軸Ｘ２を回転軸として回転可能に、且つ、軸Ｘ２に沿って上下に移動可能に駆動する第二チャック駆動部６１を備える。第二チャック駆動部６１の動作は制御部９によって制御される。また、第二チャック保持部６自身が図中の上下左右方向を移動可能であり、その動作も制御部９によって制御される。
【００５９】
検出部７は、第一チャック保持部５と第一基板１との間の第一チャック３を避けたスペースにおいて、図中の上下左右方向を移動可能に設けられる。この検出部７は、第一基板１に形成された複数のアラインメントマーク１５を検出する。この検出部７は、例えば赤外線カメラや赤外線顕微鏡等の赤外線を用いた光学系であることが望ましい。
【００６０】
検出部８は、第二チャック保持部６と第二基板２との間の第二チャック４を避けたスペースにおいて、図中の上下左右方向を移動可能に設けられる。この検出部８は、第二基板２に形成された複数のアラインメントマーク２５を検出する。この検出部８は、検出部７と同様に、例えば赤外線カメラや赤外線顕微鏡等の赤外線を用いた光学系であることが望ましい。
【００６１】
制御部９は、検出部７によって検出された第一基板１のアラインメントマーク１５の位置情報に基づいて、第一基板１の位置、高さ、厚みおよび反り量等の状態情報を算出する。同様に、検出部８によって検出された第二基板２のアラインメントマーク２５の位置情報に基づいて、第二基板２の状態情報を算出する。また、求められた第一基板１、第二基板２の状態情報に基づいて、第一チャック３、第二チャック４等の動作を制御する。この制御部９は、不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、およびインタフェース部等を備える。この制御部９の詳細動作については、図６を用いて後述する。
【００６２】
以上に示す構成により、製造装置１０は第一基板１、第二基板２を貼り合わせる。第一基板１には、検出部７によって認識可能な複数のアラインメントマーク１５が形成されている。検出部７が赤外線を用いた光学系である場合、このアラインメントマーク１５は金属で形成され、第一基板１内の光路中に赤外線を遮蔽や吸収する層をなくすこととする。第二基板２には、第一基板１と同様に、複数のアラインメントマーク２５が形成されている。
【００６３】
このように本実施形態の製造装置１０では、検出部７、８の各々が第一基板１、第二基板２のごく近傍に設けられている。そのため、製造装置１０は第一基板１、第二基板２の位置、高さを高精度に測定するとともに、第一基板１、第二基板２に対する高精度なアラインメントや補正が可能になる。また、製造装置１０は、第一基板１、第二基板２の位置、高さ、厚み、および反り量等の状態が変化した場合であっても貼り合わせを制御できる。
【００６４】
［半導体装置の製造方法］
図６は、本技術の第一実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。なお、図６では、第一基板１、第二基板２に基づいて所望の半導体装置を製造する製造方法のうち、第一基板１、第二基板２を貼り合わせる方法について説明する。
【００６５】
まずステップ１およびステップ１１において、製造装置１０は、第一基板１および第二基板２を搬入する（Ｓ１、Ｓ１１）。ここでは、不図示の搬入装置が製造装置１０内に第一基板１および第二基板２を搬入する。なお、第一基板１は図１に示す態様と表裏面を逆にして搬入される。一方、第二基板２は図１に示す態様のまま搬入される。すなわち、第一基板１および第二基板２は、いずれも上に凸の態様で搬入される。
【００６６】
次にステップ２およびステップ１２において、製造装置１０は、第一基板１および第二基板２のそれぞれについて、プリアラインメントによりおおよその位置決めをする（Ｓ２、Ｓ１２）。
【００６７】
その後ステップ３において、製造装置１０は、ステップ２でプリアラインメントされた第一基板１の表裏面を反転する（Ｓ３）。これにより第一基板１、第二基板２は、図５に示すように、ともに他方のウェハに向かって凸の態様で配置される。なお、ステップ１において第一基板１を図１に示す態様で搬入するとともに、このステップ３の処理を実行しなくても良い。
【００６８】
その後ステップ４において、製造装置１０は、表裏面が反転された第一基板１を吸着する（Ｓ４）。具体的には、第一チャック３が第一基板１の吸着領域１３を吸着する。なお、吸着領域１３の吸着面積は例えば直径数ｍｍ程度の略円状の領域であり、以降の各工程で位置ずれが生じない範囲でなるべく小さくすることが望ましい。
【００６９】
一方ステップ１４において、製造装置１０は、第二基板２を吸着する（Ｓ１４）。具体的には、第二チャック４が第二基板２の吸着領域２３を吸着する。また、吸着領域２３の吸着面積は、吸着領域１３の吸着面積よりも半径が約１５０μｍ小さい領域であることが望ましい。
【００７０】
その後ステップ５およびステップ１５において、製造装置１０は、第一基板１および第二基板２の位置を測定する（Ｓ５、Ｓ１５）。ここでは、まず第一基板１の吸着領域１３を第一チャック３に吸着させた状態で、検出部７が第一基板１に形成されたアラインメントマーク１５を検出する。同様に、検出部８が第二基板２に形成されたアラインメントマーク２５を検出する。
【００７１】
具体的に説明する。軸Ｘ１を回転軸として第一基板１を回転させた状態で、検出部７は、第一基板１の裏面１２側から第一基板１の面内の複数個所に形成された複数のアラインメントマーク１５の３次元位置情報を検出する。ここで、複数のアラインメントマーク１５についてより詳細に説明する。
【００７２】
図７は、本技術の第一実施形態に係るアラインメントマーク１５についての説明図である。以下、図５に示すアラインメントマーク１５の詳細例について説明するが、アラインメントマーク２５についても同様であるものとする。
【００７３】
アラインメントマーク１５は、第一基板１の第二基板２に対する貼り合わせ側の面部に設けられる（図５参照）。図７に示すように、アラインメントマーク１５は、第一基板１の平面視において、格子点状に配列される。
【００７４】
図７に示すように、第一基板１においては、半導体基板１００が切断され分離されることで各固体撮像装置を構成する複数のチップ１６と、半導体基板１００を複数のチップに分離するためのダイシングラインが存在するダイシング領域（スクライブ領域）１７とが存在する。ダイシングの工程において、ダイシング領域１７に存在するダイシングラインに沿って半導体基板１００が切断されることで、半導体基板１００が複数の半導体チップに分離され、固体撮像装置が得られる。
【００７５】
複数のチップ１６は、第一基板１において、縦方向・横方向に沿って各方向について等間隔に規則的に配列される。複数のチップ１６の配列について、横方向（図７における左右方向）を第１の方向とした場合、縦方向（図７における上下方向）は、第１の方向に直行する第２の方向ということができる。図７に示すように、複数のチップ１６は、第一基板１において平面的に略全範囲にわたって設けられる。
【００７６】
ダイシング領域１７は、上述のような複数のチップ１６の配列に対応して、格子状に形成される。すなわち、ダイシング領域１７は、縦方向に互いに隣り合うチップ１６同士の間隔の幅を有する横方向のライン部分と、横方向に互いに隣り合うチップ１６同士の間隔の幅を有する縦方向のライン部分とにより、格子状に形成される。
【００７７】
このように縦方向・横方向に沿って規則的に配置されるチップ１６群と、格子状に形成されるダイシング領域１７とを有する第一基板１において、アラインメントマーク１５は、ダイシング領域１７における格子点の部分に設けられるのが好適である。ただし、必ずしもダイシング領域１７における格子点の部分に設けられる必要はない。
【００７８】
また、アラインメントマーク１５の配置に関しては、第一基板１において全面的に設けられることが望ましい。つまり、アラインメントマーク１５は、第一基板１において平面的に略全範囲にわたって設けられるチップ１６との関係において均一的に配置されることが望ましい。
【００７９】
図７に示すように、アラインメントマーク１５は、一方の対向する辺と他方の対向する辺とがそれぞれチップ１６の配列を規定する縦方向または横方向に沿うような正方形状の外形を有する。なお、アラインメントマーク１５は、例えば約１００μｍ×１００μｍの略十字状の外形を有しても良い。
【００８０】
アラインメントマーク１５は、例えば、シリコン基板である第一基板１に金属パターンが形成されることにより設けられる。第一基板１に金属パターンを形成するための手法としては、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）やエッチング等の公知の手法が用いられる。
【００８１】
アラインメントマーク１５は、第一基板１を透過した赤外線の反射光から、検出部７によって検出される。このため、アラインメントマーク１５は、赤外線の反射光から検出部７によって検出されるように、他の部分（シリコン部分）とは異なる反射率を有する部分として設けられる。
【００８２】
例えば、上述したようにアラインメントマーク１５が金属パターン部分である場合、アラインメントマーク１５の金属部分は他の部分（シリコン部分）より大きな反射率を有する部分となる。つまり、この場合、アラインメントマーク１５の部分からは赤外線の反射光が戻ってくるので、検出部７によってアラインメントマーク１５が検出される。
【００８３】
アラインメントマーク１５としては、第一基板１における他の部分（シリコン部分）に対する反射率の差により、赤外線の反射光から検出部７によって検出されるものであればよい。したがって、アラインメントマーク１５は、第一基板１にシリコンとは反射率が異なる材料が埋め込まれることで構成されている。ここで、アラインメントマーク１５を構成する、シリコンとは反射率が異なる材料としては、例えばアルミニウム、銅、タングステン等の金属が挙げられる。ただし、アラインメントマーク１５を形成する材料は、金属材料に限定されず、例えば酸化膜等であってもよい。
【００８４】
本実施形態のようにアラインメントマーク１５が第一基板１の表面１１に設けられる場合、第一基板１が第二基板２と貼り合わされる前に単体で製造プロセスを経ている間に、所定のタイミングで、第一基板１にアラインメントマーク１５が形成される。そして、アラインメントマーク１５が形成された第一基板１が、アラインメントマーク１５が形成された面側から、第二基板２と貼り合わされる。
【００８５】
以上図７を用いて説明してきた複数のアラインメントマーク１５の３次元位置情報が、検出部７によって検出される（図６のＳ５）。
【００８６】
なお、ステップ５において制御部９は、検出部７によって検出された複数のアラインメントマーク１５の３次元位置情報に基づいて、第一基板１全面の位置、高さ、厚みおよび反り量等の第一基板１の形状情報を求める。同様の方法により、ステップ１５において制御部９は、検出部８によって検出された複数のアラインメントマーク２５の３次元位置情報に基づいて、第二基板２全面の位置、高さ、および反り量等の第二基板２の形状情報を求める。
【００８７】
またステップ５およびステップ１５において制御部９は、求められた第一基板１、第二基板２の形状情報に基づいて、第一基板１、第二基板２の中心位置と回転角を算出する。ここでいう中心位置とは、お椀状の第一基板１、第二基板２の中心部分の位置である。回転角とは、第一基板１又は第二基板２の中心を原点とした場合における第一基板１又は第二基板２の時計回りもしくは反時計回りの回転角度である。その後、第一基板１、第二基板２の中心位置と回転角が揃うように、第一基板１、第二基板２の新たな位置を求める。
【００８８】
なお、ステップ５およびステップ１５では、第一基板１、第二基板２の反り量が異なる場合、図８に示す第一基板１のアラインメントマーク１５ａ、第二基板２のアラインメントマーク２５ａのように、アラインメントマークの位置がずれる。
【００８９】
図８は、二枚のウェハの反り量が異なる場合のアラインメントマークの位置ずれを示す図である。この場合であっても、第一基板１、第二基板２に形成された複数のアラインメントマーク１５ａ、１５ｂ、２５ａ、２５ｂの３次元位置情報に基づいて、各第一基板１、第二基板２の中心位置と回転角を算出する。
【００９０】
その後ステップ６において、製造装置１０は、第一基板１および第二基板２をアラインメント（位置決め）する（Ｓ６）。ステップ６では、第一基板１の吸着領域１３のみを第一チャック３に吸着させた状態で、制御部９は、第一チャック３および第一チャック保持部５を動作させて、ステップ５で決定された位置に第一基板１を移動させる。同様に、第二基板２の吸着領域２３のみを第二チャック４に吸着させた状態で、制御部９は、第二チャック４および第二チャック保持部６を動作させて、ステップ１５で決定された位置に第二基板２を移動させる。
【００９１】
その後ステップ７において、製造装置１０は、第一基板１、第二基板２の貼り合わせを開始する（Ｓ７）。ステップ７では、不図示のプラズマ照射機が、貼り合わせ前の第一基板１の表面１１と第二基板２の表面１２とを活性化するためにプラズマを照射する。その後、制御部９が、第一チャック駆動部５１および第一チャック保持部５を動作させて、第一チャック３に吸着された第一基板１の表面１１を、所定の押し圧、例えば１Ｎ〜５０Ｎ位の力で第二基板２の表面２１に押し付ける。
【００９２】
この際、制御部９は、ステップ６で算出された第一基板１、第二基板２の反り量、及び、第一基板１、第二基板２間の距離の少なくとも一方に基づいて、貼り合わせ条件を制御する。ここでいう貼り合わせ条件とは、第一基板１、第二基板２の貼り合わせを制御する各種パラメータであり、第一基板１、第二基板２の相対位置、押し圧、ウェハの厚み方向の移動距離および前述の接合条件等の少なくとも一種類である。
【００９３】
例えば、ステップ６で算出された第一基板１、第二基板２の反り量のうちのいずれか一方の反り量が大きい場合には、反り量に応じて上述のプラズマの照射時間を長くする又は押し圧を強くする。これにより、第一基板１、第二基板２間の接合力を向上させることができる。また例えば、第一基板１、第二基板２の反り量に応じて、第一基板１、第二基板２の相対位置を補正する。また例えば第一基板１と第二基板２との間の距離が５μｍになるまでは第一チャック３、第二チャック４を高速に移動させ、その後に所定の押し圧で第一基板１を第二基板２に押し付けても良い。
【００９４】
なお、ステップ７において、制御部９は、第二チャック駆動部６１および第二チャック保持部６を動作させて、第二チャック４に吸着された第二基板２の表面２１を、所定の押し圧で第一基板１の表面１１に押し付けても良い。
【００９５】
その後ステップ８において、製造装置１０は、第一基板１を貼り合わせる（Ｓ８）。ステップ８では、制御部９は、所定の時間経過後又は所定の段階まで貼り合わせ状態が進んだ後に、第一基板１および第二基板２のうちの一方、ここでは第一基板１の第一チャック３による吸着を解除し、第一チャック３を退避させる。
【００９６】
ここでいう所定の段階とは、例えば第一基板１、第二基板２の略中央部分が貼り合わされた段階である。この段階で第一チャック３による第一基板１の吸着を解除することによって、吸着による第一基板１への外力を低減できる。また所定の段階とは、例えば第一基板１、第二基板２の貼り合わせが完了した段階である。この段階まで第一チャック３による第一基板１の吸着を保持することによって、第一基板１、第二基板２間の位置ずれを抑制することができる。
【００９７】
なお、貼り合わせ状態の観察手段としては、前述の検出部７、８を用いても良い。また、アラインメント光学系よりも視野の大きな赤外線光学系を用いても良い。視野の大きな赤外線光学系で貼り合わせ中の第一基板１、第二基板２を観察すると、ボンディングウェーブと呼ばれる貼り合わせの界面が進行していく様子を観察することができるので、貼り合わせ状態の段階を把握することができる。
【００９８】
その後ステップ９において、製造装置１０は、貼り合わされた第一基板１および第二基板２を搬出する（Ｓ９）。ここでは、不図示の搬出装置が、第二チャック４に吸着され、互いに貼り合わされた第一基板１、第二基板２からなる半導体基板１００を搬出する。
【００９９】
以上に示す各工程により、第一基板１、第二基板２は貼り合わされる。なお、このようにして作製された半導体基板１００が以降従来と同様の工程を経ることによって、所望の積層型の裏面照射型センサが製造される。なお、ステップ７では、第一基板１、第二基板２の貼り合わせの前にプラズマ照射が実施されたが、本技術の適用対象はプラズマ照射工程を含む貼り合わせに限定されるものではない。
【０１００】
［第二の実施形態］
以下、本技術の第二の実施形態について説明する。
【０１０１】
前述の第一の実施形態では、検出部７が、第一チャック保持部５と第一基板１との間のスペースに設けられる形態であった（図５参照）。ここでは、検出部７Ａが、第一チャック保持部５の外側、すなわち第一チャック保持部５を介して第一チャック３と反対側のスペースに設けられる形態について説明する（図９参照）。検出部８Ａについても同様である。
【０１０２】
図９は、本技術の第二実施形態に係る半導体装置の製造装置を示す図である。なお、以下に示す図９の説明において、図５と同様の構成要素については同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【０１０３】
検出部７Ａは、第一チャック保持部５の外側のスペースにおいて、図中の上下左右方向を移動可能に設けられている。この検出部７Ａは、第一チャック保持部５に形成された複数の開口部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの各々を介して、第一基板１に形成された複数のアラインメントマーク１５を検出する。この検出部７Ａは、例えば赤外線カメラや赤外線顕微鏡等の赤外線を用いた光学系であることが望ましい。
【０１０４】
検出部８Ａは、第二チャック保持部６の外側のスペースにおいて、図中の上下左右方向を移動可能に設けられている。この検出部８Ａは、第二チャック保持部６に形成された開口部６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの各々を介して、第二基板２に形成された複数のアラインメントマーク２５を検出する。この検出部８Ａは、検出部７Ａと同様に、例えば赤外線カメラや赤外線顕微鏡等の赤外線を用いた光学系であることが望ましい。
【０１０５】
以上に示す第二実施形態に係る製造装置１０Ａのように、検出部７Ａおよび検出部８Ａをそれぞれ第一チャック保持部５、第二チャック保持部６の外側に設けても良い。
【０１０６】
［第三の実施形態］
以下、本技術の第三の実施形態について説明する。なお、前述の第一の実施形態では、第一チャック３、第二チャック４がそれぞれ第一チャック保持部５、第二チャック保持部６の略中央に設けられた形態（図５参照）であった。ここでは、図１０に示すように、第一チャック３、第二チャック４がそれぞれ第一チャック保持部５、第二チャック保持部６の端部付近に設けられる形態について説明する。
【０１０７】
図１０および図１１は、本技術の第三実施形態に係る半導体装置の製造装置を示す図である。図１０および図１１では、それぞれ第一基板１、第二基板２を貼り合わせる前後の様子を示している。
【０１０８】
図１０に示す第一チャック駆動部５２、第二チャック駆動部６２は、それぞれ図５の第一チャック駆動部５１、第二チャック駆動部６１に相当する。ここでは、これら各構成要素についての重複する説明を省略する。また、図５と同様の構成要素については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【０１０９】
以上に示す第三実施形態に係る製造装置１０Ｂのように、第一チャック３、第二チャック４を、それぞれ第一チャック保持部５、第二チャック保持部６の端部付近に設けても良い。
【０１１０】
［第四の実施形態］
以下、本技術の第四の実施形態について説明する。なお、前述の第一の実施形態では、第一チャック保持部５、第二チャック保持部６は水平方向に設置される形態であった（図５参照）。ここでは、図１２に示すように、第一チャック保持部５Ｃ、第二チャック保持部６Ｃは鉛直方向に設置される形態について説明する。
【０１１１】
図１２および図１３は、本技術の第四実施形態に係る半導体装置の製造装置を示す図である。図１２および図１３では、それぞれ第一基板１、第二基板２を貼り合わせる前後の様子を示している。
【０１１２】
図１２に示す第一チャック保持部５Ｃ、第二チャック保持部６Ｃ、第一チャック駆動部５３、第二チャック保持部６３は、それぞれ図５の第一チャック保持部５、第二チャック保持部６、第一チャック駆動部５１、第二チャック保持部６１に相当する。ここでは、これら各構成要素についての重複する説明を省略する。また、図５と同様の構成要素については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【０１１３】
以上に示す第四実施形態に係る製造装置１０Ｃのように、第一基板１、第二基板２を縦置きにし、且つ、第一チャック３、第二チャック４をそれぞれ第一チャック保持部５Ｃ、第二チャック保持部６Ｃの鉛直上方向の端部付近に配置しても良い。これにより、第一基板１、第二基板２の自重によるたわみ、すなわち反り量の変化を抑制でき、第一基板１、第二基板２の自重による位置ずれを抑制できる。
【０１１４】
以上説明してきた本実施形態に係る半導体装置の製造装置および製造方法によれば、例えば図５に示すように、測定部７、８の各々が第一基板１、第二基板２のごく近傍に設けられている。そのため、第一基板１、第二基板２の位置、高さを高精度に測定するとともに、第一基板１、第二基板２の高精度なアラインメントや補正が可能になる。また、第一基板１、第二基板２の位置、高さ、厚み、および反り量等の状態が変化した場合であっても、貼り合わせを制御できる。
【０１１５】
また、例えば図３に示すように、第一チャック３は吸着領域１３のみで第一基板１を吸着している。同様に、第二チャック４は吸着領域２３のみで第二基板２を吸着している。そのため、第一基板１、第二基板２を変形させる外力が小さくなり、第一基板１、第二基板２の歪みや位置ずれを低減できる。また、第一チャック３と第一基板１との接触面積と、第二チャック４と第二基板２との接触面積とがともに小さいので、異物の咬み込みによる第一基板１、第二基板２の歪みや位置ずれの発生を防ぐことができる。
【０１１６】
また、例えば図３に示すように、吸着領域１３の面積が、第一基板１、第二基板２の搬送に係る誤差や、第一基板１、第二基板２のプリアラインメントの際の位置決め誤差を吸収可能としているな分だけ、吸着領域２３の面積よりも広い面積になるように構成されている。そのため、第一基板１、第二基板２の搬送誤差や、第一基板１、第二基板２のプリアラインメントの際の位置決め（例えば直径で±１５０μｍ程度）の影響を除くことができる。
【０１１７】
また、例えば図３に示すように、吸着領域１３以外の領域において、第一基板１は第一チャック３と接触しない、すなわち第一チャック３からの外力を受けない。そのため、第一チャック３による吸着を解除した場合に、本来の反りに戻ろうとする第一基板１が第一チャック３から外力を受けることによって、歪んでしまったり位置ずれを起こしたりすることを抑制できる。第二基板２についても同様である。
【０１１８】
また、例えば図３に示すように、第一基板１、第二基板２の各々の反りは、貼り合わせ時に、吸着領域１３の反対側の領域１４と、吸着領域２３の反対側の領域２４とが最初に接触するような反り量に制御されている。そのため、貼り合わせに伴う第一基板１、第二基板２の歪みやボイドの発生を抑制できる。特に、両ウェハの反り量が同程度である場合には、第一基板１、第二基板２の倍率ずれも抑制可能である。
【０１１９】
また、例えば図２Ａおよび図２Ｂに示すように、一方のウェハの反り量が大きい場合、貼り合わせ前のプラズマ活性化時間を長くする等によって、ウェハ間の接合力を変化させる。これにより、ウェハの歪み、貼り合わせ時の位置ずれ、およびボイドの発生を低減できる貼り合わせが可能となる。
【０１２０】
なお、発明が解決しようとする課題について補足する。前述のように、従来の貼り合わせ方法では、両ウェハの貼り合わせの位置ずれ、両ウェハの歪みや変形、および貼り合わせ時のボイドの発生の全てを効果的に解決できなかった。
【０１２１】
ここで、例えば上記特許文献５および特許文献６に示す方法では、貼り合わせの位置ずれを抑制できる一方、チャックに設けられたローディングピン用の開口部や異物によって、ウェハの変形や歪み、ボイドの発生を解決できない課題があった。
【０１２２】
この課題は、例えば上記特許文献７および特許文献８に示す方法によって解決できそうである。しかしながら、貼り合わせは数ｃｍ／秒以上と高速で進行すること、ウェハ表面の微妙な変化により貼り合わせの進行状態が変化すること等の理由によって、チャックの吸着の時間制御は困難である。また、特許文献９に示す方法に従って赤外線カメラ等で貼り合わせの進行状態を検知することも、チャック等の構造部が存在するため困難である。また、真空チャックやウェハアラインメント機構等の複雑な機械構造を全て赤外線を透過する材料で構成することは実質的に不可能である。
【０１２３】
また、上記特許文献１０に開示された方法では、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウェハを作製するために必要な貼り合わせ位置精度を実現できても、積層型の裏面照射型センサに必要な極めて高精度な貼り合わせ位置精度を実現することは困難であった。ノッチ又はオリフラのみを利用して両ウェハの位置決めをしていることと、押圧に伴うウェハ移動による両ウェハの位置変化を考慮していないことに因る。
【０１２４】
また、チャックへのウェハの吸着状態を解除すると、ウェハの反りに応じてウェハが変形するため、ウェハの歪みや位置ずれの原因となってしまう。
【０１２５】
図１４Ａおよび図１４Ｂは、参考例に係るウェハの変形の説明図である。図１４Ａに示す製造装置１０１は、上チャック１０５（基板駆動部）と、下チャック１０４と、押圧部材１０３とを備える。
【０１２６】
上チャック１０５は、第一基板１を着脱可能に保持する板状部材である。上チャック１０５の外周付近には、第一基板１を真空吸引するための吸引口１０５ａが設けられる。さらに、上チャック１０５の中央付近には、押圧部材１０３を上チャック１０５の厚さ方向に移動可能にする荷重印加部が設けられる。
【０１２７】
下チャック１０４は、第二基板２を着脱可能に保持する板状部材である。下チャック１０４の外周付近には、第二基板２を真空吸引するための吸引口１０４ａが設けられる。
【０１２８】
ここで、押圧部材１０３によって第一基板１に高荷重を印加すると、第一基板１の荷重印加領域が変形して第二基板２に接触する。その後、吸引口１０５ａ、１０４ａによる吸着状態を解除すると、図１４Ｂに示すように、第一基板１、第二基板２はともに初期反り量に戻ろうとして変形する。
【０１２９】
このように、第一基板１、第二基板２が自身の反りに応じて変形してしまう。そして、この変形が第一基板１、第二基板２の歪みや位置ずれの原因となる。
【０１３０】
本技術に係る半導体装置の製造装置および製造方法によれば、これらの課題を解決し、二枚のウェハを貼り合わせる場合に、両ウェハの貼り合わせの位置ずれ、両ウェハの歪みや変形、および貼り合わせ時のボイドの発生を効果的に防止することができる。
【０１３１】
なお、本技術は、以下のような構成を取ることができる。
（１）第一基板の裏面の一部領域のみを吸着する第一チャックと、
第二基板の裏面の一部領域のみを吸着する第二チャックと、
前記第一チャックおよび前記第二チャックの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記第一基板および前記第二基板は、当該第一基板と当該第二基板とを貼り合わせる場合に、前記第一チャックによって吸着される一部領域に対応する前記第一基板の表面の領域と、前記第二チャックによって吸着される一部領域に対応する前記第二基板の表面の領域とが最初に接触するような反り量で反った形状に制御されており、
前記制御部は、
貼り合わせのために前記第一基板と前記第二基板の位置合わせを行い、
前記第一チャックおよび前記第二チャックのいずれか一方のチャックが吸着した基板の表面を、他方の基板の表面に押しつけることによって、前記第一基板と前記第二基板との貼り合わせを開始する半導体基板の製造装置。
（２）前記第一基板および前記第二基板は、略同一の反り量を有する凸面形状で、且つ、互いに凸面を対面させた形状に制御されている前記（１）に記載の半導体装置の製造装置。
（３）前記第一基板および前記第二基板のいずれか一方の基板が、他方の基板に比して大きい反り量を有し、
前記反り量の大きい基板は、前記反り量の小さい基板に向かって凸の形状に制御され、
前記反り量の小さい基板は、前記反り量の大きい基板に向かって凹の形状に制御されている前記（１）に記載の半導体装置の製造装置。
（４）前記制御部は、前記第一基板および前記第二基板の反り量、又は、前記第一基板と前記第二基板との間の距離の少なくとも一方に基づいて、前記第一基板と前記第二基板との貼り合わせ条件を制御する前記（１）〜（３）に記載の半導体装置の製造装置。
（５）前記第一基板および前記第二基板の各々に形成された複数のマークを検出する検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記検出部によって検出された前記複数のマークの位置情報に基づいて、前記第一基板および前記第二基板の位置合わせを行う前記（１）〜（４）に記載の半導体装置の製造装置。
（６）前記第一チャックによる前記第一基板の吸着領域と、前記第二チャックによる前記第二基板の吸着領域とは面積が異なり、且つ、いずれか一方の吸着領域は、貼り合わせ方向から見て他方の一部領域に含まれる前記（１）〜（５）に記載の半導体装置の製造装置。
（７）前記第一チャックによる前記第一基板の吸着領域の面積と、前記第二チャックによる前記第二基板の吸着領域の面積とは、前記第一基板と前記第二基板とのプリアラインメントに係る位置決め誤差および搬送誤差に基づいて決定される前記（１）〜（６）に記載の半導体装置の製造装置。
（８）第一基板の裏面と第二基板の裏面とを貼り合わせて形成される半導体装置の製造方法であって、
前記第一基板および前記第二基板は、当該第一基板と当該第二基板とを貼り合わせる場合に、第一チャックによって吸着される前記第一基板の裏面の一部領域に対応する表面の領域と、第二チャックによって吸着される前記第二基板の裏面の一部領域に対応する表面の領域とが最初に接触するような反り量で反った形状に制御されており、
前記方法は、
前記第一基板の裏面の一部領域のみを、前記第一チャックによって吸着する第一の手順と、
前記第二基板の裏面の一部領域のみを、前記第二チャックによって吸着する第二の手順と、
貼り合わせのために前記第一基板と前記第二基板の位置合わせを行う第三の手順と、
前記第一チャックおよび前記第二チャックのいずれか一方のチャックが吸着した基板の表面を、他方の基板の表面に押しつけることによって、前記第一基板と前記第二基板との貼り合わせを開始する第四の手順と、
を含む半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【０１３２】
１  第一基板（センサ用ウェハ）
２  第二基板（回路用ウェハ）
３  第一チャック（センサ基板用チャック）
４  第二チャック（回路基板用チャック）
１０    製造装置
１１、２１  表面
１２、２２  裏面
１３、２３  吸着領域（一部領域）
【図１】
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【図２Ａ】
2013258377.tif 000004
【図２Ｂ】
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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１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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