JP2010153513A

JP2010153513A - 基板処理装置、基板貼り合わせ装置、基板処理方法、基板貼り合わせ方法、及び、半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2010153513A
Application number: JP2008328606A
Authority: JP
Inventors: Isao Sugaya; 功菅谷; Shingo Matsuoka; 新吾松岡; Kazuya Okamoto; 和也岡本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2028-12-24
Also published as: JP5386973B2

Abstract

【課題】ウエハに生じた亀裂の発生若しくは進行を抑制する。
【解決手段】基板を処理する基板処理装置であって、上記基板に変形及び破損の少なくとも一方が生じたときに発生する振動を検出する振動検出部と、該振動検出部で検出された振動の周波数帯域及び振れ幅の少なくとも一方に基づいて、上記基板の処理条件を設定する条件設定部とを備えることを特徴とする基板処理装置。当該基板処理装置は、上記基板を加圧する加圧部を更に備え、上記条件設定部は、上記振動検出部により所定の周波数帯域の振動が検出された場合に、上記加圧部の加圧力の低下、及び、上記加圧部の位置調整の少なくとも一方を実施することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、基板処理装置、基板貼り合わせ装置、基板処理方法、基板貼り合わせ方法、及び、半導体装置の製造方法に関する。

薄化工程において、ウエハのような基板の表面に形成された膜がウエハから剥離するときに発生するアコースティックエミッションを検出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１３１７３２号公報

しかしながら、処理時に基板自体に発生する微小な変化、例えば、亀裂の発生、進行等を検出することはできない。そこで、本発明では、処理された基板における亀裂の発生若しくは進行を抑制することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、基板を処理する基板処理装置であって、上記基板に変形及び破損の少なくとも一方が生じたときに発生する振動を検出する振動検出部と、該振動検出部で検出された振動の周波数帯域及び振れ幅の少なくとも一方に基づいて、上記基板の処理条件を設定する条件設定部とを備えることを特徴とする基板処理装置が提供される。

また、本発明の第２の態様においては、重ね合わされた複数の基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、上記基板の各々に変形及び破損の少なくとも一方が生じたときに発生する振動を検出する振動検出部と、該振動検出部で検出された振動の周波数帯域及び振れ幅の少なくとも一方に基づいて、上記基板の処理条件を設定する条件設定部とを備えることを特徴とする基板貼り合わせ装置が提供される。

また、本発明の第３の態様においては、基板に変形及び破損の少なくとも一方が生じたときに発生する振動を検出する振動検出工程と、該振動検出工程で検出された振動の周波数帯域及び振れ幅の少なくとも一方に基づいて、上記基板の処理条件を設定する条件設定工程とを有することを特徴とする基板処理方法が提供される。

また、本発明の第４の態様においては、重ね合わされた複数の基板に変形及び破損の少なくとも一方が生じたときに発生する振動を検出する振動検出工程と、該振動検出工程で検出された振動の周波数帯域及び振れ幅の少なくとも一方に基づいて、上記基板の各々の処理条件を設定する条件設定工程とを有することを特徴とする基板貼り合わせ方法が提供される。

また、本発明の第５の態様においては、基板処理方法を用いて基板を処理する基板処理工程と、該基板処理工程で処理された上記基板を切断することにより分割する切断工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。

なお、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。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下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。また、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。

図１は、基板処理装置である貼り合わせ装置１００の全体構造を模式的に示す平面図である。貼り合わせ装置１００は、二つのウエハＷの相対位置を合わせるアライメント機構１２と、該アライメント機構１２により位置合わせされた一対のウエハＷを接合する接合機構１４とを備える。アライメント機構１２において、位置合せされる前の各ウエハＷは、ウエハホルダＷＨにより静電吸着等の吸引力で保持され、位置合せされた一対のウエハＷは、一対のウエハホルダＷＨから狭持される。

また、貼り合わせ装置１００は、一対のウエハＷを、これらを保持する一対のウエハホルダＷＨと共にアライメント機構１２から接合機構１４に搬送する搬送機構１６とを備える。当該一対のウエハＷは、接合機構１４において、ウエハホルダＷＨと共に加圧加熱されることにより接合される。

また、貼り合わせ装置１００は、制御部１２０を備える。制御部１２０は、貼り合わせ装置１００全体の動作を制御する。また、接合機構１４には、ウエハＷで発生したアコースティックエミッション（以下、ＡＥという）を検出するＡＥセンサ３０２が配されている。

ここで、本実施形態において、ＡＥとは、ウエハＷの亀裂の発生、進展、若しくはウエハＷの亀裂に繋がる歪みの発生に伴って発生する弾性波であって、超音波の周波数帯域の振動若しくは音波である。また、当該弾性波の振れ幅は、ウエハＷに亀裂が生じていない場合と比較して大きい。また、ＡＥセンサ３０２は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電材料により形成された検出素子を備えており、当該検出素子により、ウエハＷ、ウエハホルダＷＨ及び貼り合わせ装置を伝播してきたＡＥを電気信号に変換する。後述するように、本実施形態では、ＡＥセンサ３０２により検出されたＡＥの周波数又は振れ幅に応じて、ウエハＷの亀裂の大小、有無、若しくはウエハＷの亀裂に繋がる歪みの有無を判断する。

図２は、アライメント機構１２の構造を模式的に示す断面図である。アライメント機構１２は、枠体３１１の内側に配された固定ステージ１４１、移動ステージ１４２および昇降部３６０を備える。

固定ステージ１４１は、天板３１２の下面に固定され、ウエハホルダＷＨに保持されたウエハＷを下面に保持する。ウエハＷは、静電吸着により、ウエハホルダＷＨの下面に保持されて、後述するアラインメントの対象の一方となる。

移動ステージ１４２は、底板３１６の上に載置され、底板に対して固定されたガイドレール３５２に案内されつつＸ方向に移動するＸステージ３５４と、Ｘステージ３５４の上でＹ方向に移動するＹステージ３５６とを有する。これにより、移動ステージ１４２に搭載された部材を、ＸＹ平面上の任意の方向に移動できる。

昇降部３６０は、移動ステージ１４２上に搭載され、シリンダ３６２およびピストン３６４を有する。ピストン３６４は、外部からの指示に応じて、シリンダ３６２内をＺ方向に昇降する。

ピストン３６４の上面には、ウエハホルダＷＨが保持される。更に、ウエハホルダＷＨ上にウエハＷが保持される。当該ウエハＷは、後述するアラインメントの対象の一方となる。

なお、ウエハＷは、その表面（図上では下面）に、アラインメントの基準となるアラインメントマークＭを有する。また、アライメント機構１２は、アライメントマークＭを観察する顕微鏡３４２、３４４を有する。アライメント機構１２は、顕微鏡３４２、３４４により得られたアライメントマークＭの映像から、上下のウエハＷの相対位置を算出する。そして、アライメント機構１２は、算出結果に応じて、移動ステージ１４２をＸ方向及びＹ方向に移動させて上下のウエハＷのアライメント調整を実施した後、昇降部３６０を作動させて上下一対のウエハＷを当接させる。

図３は、接合機構１４の概略構成を示す側断面図である。この図に示すように、接合機構１４は、枠体２４４の内側に配置された、押圧部２４６、加圧ステージ２４８、受圧ステージ２５０、圧力検知部２５２を備える。

枠体２４４は、互いに平行で水平な天板２５４および底板２５６と、天板２５４および底板２５６を結合する複数の支柱２５８とを備える。天板２５４、支柱２５８および底板２５６は、ウエハＷ及びウエハホルダＷＨへの加圧の反力が作用した場合に変形が生じない程度の剛性を有する。

枠体２４４の内側において、底板２５６の上には、押圧部２４６が配置される。押圧部２４６は、底板２５６の上面に固定されたシリンダ２６０と、シリンダ２６０の内側に配置されたピストン２６２とを有する。ピストン２６２は、図示されていない空圧駆動部により駆動されて、図中に矢印Ｚにより示す、底板２５６に対して直角な方向に昇降する。

ピストン２６２の上端には、加圧ステージ２４８が搭載される。加圧ステージ２４８は、ピストン２６２の上端に結合された水平な板状の支持部２６６と、支持部２６６に平行な板状の第１基板保持部２６８とを有する。

第１基板保持部２６８は、複数のアクチュエータ２６７を介して、支持部２６６から支持される。アクチュエータ２６７は、図示された一対のアクチュエータ２６７の他に、紙面に対して前方および後方にも配置される。また、これらアクチュエータ２６７の各々は、相互に独立して動作させることができる。このような構造により、アクチュエータ２６７を適宜動作させることにより、第１基板保持部２６８の傾斜を任意に変えることができる。また、第１基板保持部２６８は、ヒータ２７０を有しており、当該ヒータ２７０により加熱される。

また、ウエハＷは、ウエハホルダＷＨに静電吸着されており、第１基板保持部２６８は、真空吸着等により上面にウエハホルダＷＨを吸着する。これにより、ウエハＷは、ウエハホルダＷＨ及び第１基板保持部２６８と共に揺動する一方、第１基板保持部２６８からの移動あるいは脱落を防止される。

受圧ステージ２５０は、第２基板保持部２７２および複数の懸架部２７４を有する。懸架部２７４は、天板２５４の下面から垂下される。第２基板保持部２７２は、懸架部２７４の下端近傍において下方から支持され、加圧ステージ２４８に対向して配置される。おり、第２基板保持部２７２は、真空吸着等により下面にウエハホルダＷＨを吸着する。さらに、第２基板保持部２７２は、ヒータ２７６を有しており、当該ヒータ２７６により加熱される。

第２基板保持部２７２は、下方から懸架部２７４により支持される一方、上方への移動は規制されない。ただし、天板２５４および第２基板保持部２７２の間には、複数のロードセル２７８、２８０、２８２が挟まれる。複数のロードセル２７８、２８０、２８２は、圧力検知部２５２の一部を形成して、第２基板保持部２７２の上方移動を規制すると共に、第２基板保持部２７２に対して上方に印加された圧力を検出する。

押圧部２４６の支柱２５８がシリンダ２６０の中に引き込まれ、加圧ステージ２４８が降下している場合には、加圧ステージ２４８および受圧ステージ２５０の間には広い間隙ができる。接合の対象となる一対のウエハＷは、これらを挟む一対のウエハホルダＷＨと共に上記間隙に対して側方から挿入されて、加圧ステージ２４８の上に載せられる。

ここで、加圧ステージ２４８が受圧ステージ２５０に向かって上昇して、一対のウエハＷを押圧する。さらに、押圧中に、ヒータ２７０、２７６が加圧ステージ２４８および受圧ステージ２５０を加熱する。これにより、一対のウエハＷが接合される。

第２基板保持部２７２におけるウエハホルダＷを保持する保持面としての下面には、上述のＡＥセンサ３０２が配されている。ＡＥセンサ３０２は、当該下面におけるウエハホルダＷＨが吸着される領域より外周側に取付けられており、ウエハＷ、ウエハホルダＷＨ及び第２基板保持部２７２を伝播してきたＡＥを電気信号としてのＡＥ信号に変換する。

図４は、ＡＥ検出部３００及び制御部１２０の概略を示す図である。この図に示すように、ＡＥ検出部３００は、接合機構１４に配されたＡＥセンサ３０２と、各ＡＥセンサ３０２に対応して設けられたＡＥ計測装置３０４とを備えている。

ＡＥ計測装置３０４は、デジタル信号処理によりＡＥ信号を数値化する。また、ＡＥ計測装置３０４は、第１のバンドパスフィルタと第２のバンドパスフィルタとを備えている。この第１のバンドパスフィルタは、ＡＥ信号のうちで第１の周波数帯域のＡＥ信号を通過させ、上記第１の周波数帯域から外れた周波数帯域のＡＥ信号を遮断する。また、第２のバンドパスフィルタは、ＡＥ信号のうちで上記第１の周波数帯域より高域の第２の周波数帯域のＡＥ信号を通過させ、上記第２の周波数帯域から外れた周波数帯域のＡＥ信号を遮断する。

また、制御部１２０は、アクチュエータ２６７の駆動を制御する位置調整制御部３０６と、ピストン２６２の駆動を制御する加圧制御部３０８と、搬送機構１６の駆動を制御する搬送制御部３１０とを備えている。位置調整制御部３０６は、ＡＥ計測装置３０４から第１の周波数帯域のＡＥ信号を受信した場合に、アクチュエータ２６７を駆動して第１基板保持部２６８のＺ方向に対する傾きを調整する。即ち、第１基板保持部２６８の校正を実施する。また、加圧制御部３０８は、ＡＥ計測装置３０４から第１の周波数帯域のＡＥ信号を受信した場合に、ピストン２６２の駆動源としての空圧駆動部の空圧を低下させることにより、ウエハＷへの加圧力を低下させる。また、搬送制御部３１０は、ＡＥ計測装置３０４から第２の周波数帯域のＡＥ信号を受信した場合に、搬送機構１６にウエハＷをウエハホルダＷＨと共に接合機構１４から除去させる。

位置調整制御部３０６は、第１基板保持部２６８の校正をするに際して、ロードセル２７８、２８０、２８２により検出された圧力に応じてアクチュエータ２６７の駆動を制御する。位置調整制御部３０６は、ロードセル２７８により検出された圧力が、ロードセル２８２により検出された圧力よりも高く、その圧力差が閾値を超える場合、ロードセル２７８と上下に対向して配されたアクチュエータ２６７を駆動して第１基板保持部２６８におけるロードセル２７８と対向する領域を下降させる。そして、位置調整制御部３０６は、ロードセル２７８とロードセル２８２とにより検出された圧力の差が閾値未満となった場合、第１基板保持部２６８の校正を終了する。

一方、位置調整制御部３０６は、ロードセル２８２により検出された圧力が、ロードセル２７８により検出された圧力よりも高く、その圧力差が閾値を超える場合、ロードセル２８２と上下に対向して配されたアクチュエータ２６７を駆動して第１基板保持部２６８におけるロードセル２８２と対向する領域を下降させる。そして、位置調整制御部３０６は、ロードセル２７８とロードセル２８２とにより検出された圧力の差が閾値未満となった場合、第２基板保持部２７２の校正を終了する。

図５は、亀裂が発生する前後の時間帯における第１の周波数帯域のＡＥ信号と第２の周波数帯域のＡＥ信号との検出度数を表すグラフである。なお、このグラフでは、第１の周波数帯域のＡＥ信号を実線で示すと共に、第２の周波数帯域のＡＥ信号を鎖線で示している。

このグラフに示すように、亀裂が発生する直前のウエハＷから、第１の周波数帯域のＡＥが発生する。ＡＥセンサ３０２は、当該第１の周波数帯域のＡＥを検出してＡＥ信号をＡＥ計測装置３０４へ出力する。ＡＥ計測装置３０４へ出力されたＡＥ信号は第１のバンドパスフィルタを通過して制御部１２０に至る。また、亀裂が発生したウエハＷから、第１の周波数帯域より高域の第２の周波数帯域のＡＥが発生する。ＡＥセンサ３０２は、当該第２の周波数帯域のＡＥを検出してＡＥ信号をＡＥ計測装置３０４へ出力する。ＡＥ計測装置３０４へ出力されたＡＥ信号は第２のバンドパスフィルタを通過して制御部１２０に至る。即ち、ＡＥ検出部３００が検出する第１の周波数帯域のＡＥは、ウエハＷに亀裂に繋がる歪みが発生するのに伴って発生するＡＥの周波数帯域に設定されており、ＡＥ検出部３００が検出する第２の周波数帯域のＡＥは、ウエハＷに亀裂が発生してから進行している間に発生するＡＥの周波数帯域に設定されている。

図６は、加圧機構としての接合機構１４により複数のウエハＷを加圧して貼り合せるウエハ加圧工程、第１の周波数帯域のＡＥと第２の周波数帯域のＡＥとを検出するＡＥ検出工程、及び接合機構１４の加圧状態を調整したり、亀裂が生じたウエハＷを除去したりする加圧機構調整／ウエハ除去工程とを説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示す処理ルーチンでは、まず、ステップＳ１００において、制御部１２０が、ＡＥ計測装置３０４から第１の周波数帯域のＡＥ信号を受信したか否かを判定する。判定が肯定された場合には、ステップＳ１０２へ移行する一方、判定が否定された場合には、ステップＳ１０８へ移行する。

ステップＳ１０２では、加圧制御部３０８が、ピストン２６２の駆動源としての空圧駆動部の空圧を低下させることにより、ウエハＷへの加圧力を低下させる。また、位置調整制御部３０６が、アクチュエータ２６７を駆動して第１基板保持部２６８の第２基板保持部２７２に対する平行度を校正する。

次に、ステップＳ１０４では、制御部１２０が、ＡＥ計測装置３０４から第２の周波数帯域のＡＥ信号を受信したか否かを判定する。判定が肯定された場合には、ステップＳ１０６へ移行する一方、判定が否定された場合には、ステップＳ１０８へ移行する。なお、第１の周波数帯域のＡＥ信号、及び第２の周波数帯域のＡＥ信号を受信したか否かは、これらの検出度数が所定値以上になったか否かを判定する。これにより、ノイズを誤検出することを抑制できる。

ステップＳ１０６では、搬送制御部３１０が、搬送機構１６にウエハＷをウエハホルダＷＨと共に接合機構１４から除去させる。以上で処理ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ１０８では、制御部１２０が、加圧ステージ２４８がホームポジションまで下降したか否か、即ち、接合機構１４によるウエハＷの接合が終了したか否かを判定する。判定が否定された場合には、ステップＳ１００へ移行する一方、判定が肯定された場合には、処理ルーチンを終了する。

以上、本実施形態では、亀裂に繋がる歪みが発生したウエハＷから発生するＡＥを検出した場合に、ウエハＷに対する加圧力を低下させ、ウエハＷを加圧する第１基板保持部２６８と第２基板保持部２７２との平行度を校正する。即ち、第１基板保持部２６８と第２基板保持部２７２とによるウエハＷの加圧状態が、ウエハＷに亀裂が発生し得る状態になった場合には、当該加圧状態を脱するべく、接合機構１４の加圧条件を変更する。従って、ウエハＷにおける亀裂の発生、若しくは発生した亀裂の進行を抑制できる。

また、本実施形態では、亀裂が発生した後のウエハＷから発生するＡＥを検出した場合に、当該ウエハＷを除去する。これにより、亀裂が生じたウエハＷを用いて半導体装置が製造されることを抑制できる。即ち、亀裂が生じたウエハＷと亀裂が生じていないウエハＷとを接合することにより、後者のウエハＷを無駄に消費してしまうことを防止できる。

図７は、貼り合わせ装置１００の他の実施形態に係るＡＥ検出部４００及び制御部４２０の概略を示す図である。この図に示すように、ＡＥ検出部４００は、各接合機構１４に配された上述のＡＥセンサ３０２と、各ＡＥセンサ３０２に対応して設けられたＡＥ計測装置４０４とを備えている。

ＡＥ計測装置４０４は、バンドパスフィルタとハイパスフィルタとを備えている。このバンドパスフィルタは、振れ幅が第１の閾値以上且つ第1の閾値より大きい第２の閾値未満のＡＥ信号を通過させ、第１の閾値未満且つ第２の閾値以上のＡＥ信号を遮断する。また、ハイパスフィルタは、振れ幅が第２の閾値以上のＡＥ信号を通過させ、振れ幅が第２の閾値未満のＡＥ信号を遮断する。

また、制御部４２０は、アクチュエータ２６７の駆動を制御する位置調整制御部４０６と、ピストン２６２の駆動を制御する加圧制御部４０８と、搬送機構１６の駆動を制御する搬送制御部４１０とを備えている。位置調整制御部４０６は、ＡＥ計測装置４０４から振れ幅が第１の閾値以上且つ第１の閾値より大きい第２の閾値未満のＡＥ信号を受信した場合に、アクチュエータ２６７を駆動して第１基板保持部２６８のＺ方向に対する傾きを調整する第１基板保持部２６８の校正を実施する。なお、位置調整制御部４０６は、上述の位置調整制御部３０６と同様に、第１基板保持部２６８の校正を実施する。また、加圧制御部４０８は、ＡＥ計測装置４０４から振れ幅が第２の閾値以上のＡＥ信号を受信した場合に、ピストン２６２の駆動源としての空圧駆動部の空圧を低下させることにより、ウエハＷに対する加圧力を低下させる。また、搬送制御部４１０は、ＡＥ計測装置４０４から振れ幅が第１の閾値以上且つ第２の閾値未満のＡＥ信号を受信した場合に、搬送機構１６にウエハＷをウエハホルダＷＨと共に接合機構１４から除去させる。

図８は、亀裂が発生する前後の時間帯におけるＡＥ信号の振れ幅を表すグラフである。このグラフに示すように、亀裂が発生する直前のウエハＷから、振れ幅が第１の閾値以上且つ第２の閾値未満のＡＥが発生する。ＡＥセンサ３０２からＡＥ計測装置４０４へ出力されたＡＥ信号はバンドパスフィルタを通過して制御部４２０に至る。また、亀裂が発生したウエハＷから、振れ幅が第１の閾値より大きい第２の閾値以上のＡＥが発生する。ＡＥセンサ３０２からＡＥ計測装置４０４へ出力されたＡＥ信号はハイパスフィルタを通過して制御部４２０に至る。即ち、上記第１の閾値は、ウエハＷに亀裂に繋がる歪みが発生するのに伴って発生するＡＥの振れ幅の下限値に設定されており、上記第２の閾値は、ウエハＷに亀裂が発生してから進行している間に発生するＡＥの振れ幅の下限値に設定されている。

図９は、接合機構１４により複数のウエハＷを加圧して貼り合せるウエハ加圧工程、振れ幅が第１の閾値以上第２の閾値未満のＡＥと振れ幅が第２の閾値以上のＡＥとを検出するＡＥ検出工程、及び接合機構１４の加圧状態を調整したり、亀裂が生じたウエハＷを除去したりする加圧機構調整／ウエハ除去工程とを説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示す処理ルーチンでは、まず、ステップＳ２００において、制御部４２０が、ＡＥ計測装置４０４から振れ幅が第1の閾値以上のＡＥ信号を受信したか否かを判定する。判定が肯定された場合には、ステップＳ２０２へ移行する一方、判定が否定された場合には、ステップＳ２０８へ移行する。

ステップＳ２０２では、加圧制御部４０８は、ピストン２６２の駆動源としての空圧駆動部の空圧を低下させることにより、ウエハＷへの加圧力を低下させる。また、位置調整制御部４０６は、アクチュエータ２６７を駆動して第１基板保持部２６８の第２基板保持部２７２に対する平行度を校正する。

次に、ステップＳ２０４では、制御部４２０が、ＡＥ計測装置４０４から振れ幅が第２の閾値以上のＡＥ信号を受信したか否かを判定する。判定が肯定された場合には、ステップＳ２０６へ移行する一方、判定が否定された場合には、ステップＳ２０８へ移行する。

ステップＳ２０６では、搬送制御部４１０が、搬送機構１６にウエハＷをウエハホルダＷＨと共に接合機構１４から除去させ、処理ルーチンを終了する。一方、ステップＳ２０８では、制御部４２０が、接合機構１４によるウエハＷの接合が終了したか否かを判定する。判定が否定された場合にはステップ２１０へ移行する一方、判定が肯定された場合には処理ルーチンを終了する。

以上、本実施形態においても、亀裂に繋がる歪みの発生に伴ってウエハＷから発生するＡＥを検出した場合に、ウエハＷに対する加圧力を低下させ、ウエハＷを加圧する第１基板保持部２６８と第２基板保持部２７２との平行度を校正する。従って、ウエハＷにおける亀裂の発生、発生した亀裂の進行を抑制できる。また、亀裂が発生した後のウエハＷから発生するＡＥを検出した場合に、当該ウエハＷを除去する。これにより、亀裂が生じたウエハＷを用いて半導体装置が製造されることを抑制できる。

図１０は、貼り合わせ装置１００の他の実施形態に係るＡＥ検出部５００及び制御部５２０の概略を示す図である。この図に示すように、ＡＥ検出部５００は、各接合機構１４に配された上述のＡＥセンサ３０２と、各ＡＥセンサ３０２に対応して設けられたＡＥ計測装置５０４とを備えている。

ＡＥ計測装置５０４は、バンドパスフィルタを備えている。このバンドパスフィルタは、所定の周波数帯域のＡＥ信号を通過させ、当該周波数帯域から外れたＡＥ信号を遮断する。

また、制御部５２０は、アクチュエータ２６７の駆動を制御する位置調整制御部５０６と、ピストン２６２の駆動を制御する加圧制御部５０８と、搬送機構１６の駆動を制御する搬送制御部５１０とを備えている。また、制御部５２０には、ロードセル２７８、２８０、２８２から圧力データが送信される。

位置調整制御部５０６は、ＡＥ計測装置５０４から上記所定の周波数帯域のＡＥ信号を受信すると共に、ロードセル２７８、２８０、２８２が検出した圧力値と設定値との差が閾値未満の場合に、アクチュエータ２６７を駆動して第１基板保持部２６８のＺ方向に対する傾きを調整する第１基板保持部２６８の校正を実施する。なお、位置調整制御部５０６は、上述の位置調整制御部３０６と同様に、第１基板保持部２６８の校正を実施する。また、加圧制御部５０８は、ＡＥ計測装置５０４から上記所定の周波数帯域のＡＥ信号を受信すると共に、ロードセル２７８、２８０、２８２が検出した圧力値と設定値との差が閾値未満の場合に、ピストン２６２の駆動源としての空圧駆動部の空圧を低下させることにより、ウエハＷに対する加圧力を低下させる。また、搬送制御部５１０は、ＡＥ計測装置５０４から上記所定の周波数帯域のＡＥ信号を受信すると共に、ロードセル２７８、２８０、２８２が検出した圧力値と設定値との差が閾値を超える場合に、搬送機構１６にウエハＷをウエハホルダＷＨと共に接合機構１４から除去させる。

図１１は、亀裂が発生する前後の時間帯における上記所定の周波数帯域のＡＥ信号とロードセル２７８、２８０、２８２の圧力の検出結果とを表すグラフである。なお、ＡＥ信号を図中実線で示すと共に、圧力値を図中点線で示している。

このグラフに示すように、亀裂が発生する直前若しくは直後のウエハＷから、上記所定の周波数帯域のＡＥが発生する。ＡＥセンサ３０２からＡＥ計測装置５０４へ出力されたＡＥ信号はバンドパスフィルタを通過して制御部５２０に至る。

また、第１基板保持部２６８と第２基板保持部２７２とによるウエハＷの加圧力は、設定値まで徐々に高められる。そして、当該加圧力は設定値で所定時間維持される。ここで、加圧中のウエハＷに亀裂が生じる場合、上記加圧力がウエハＷにより吸収されることから、ロードセル２７８、２８０、２８２が検出する圧力値が瞬間的に低下して当該圧力値と設定値との差、即ち圧力の変動量が閾値を超える。即ち、上記所定の周波数帯域は、ウエハＷに亀裂に繋がる歪みが発生するのに伴って発生するＡＥの周波数帯域に設定されており、上記圧力の変動量の閾値は、ウエハＷに亀裂が発生してから進行している間に発生する圧力の変動量の近似値に設定されている。

図１２は、接合機構１４により複数のウエハＷを加圧して貼り合せるウエハ加圧工程、所定の周波数帯域のＡＥを検出するＡＥ検出工程、接合機構１４の加圧力を計測するか圧力計測工程、及び接合機構１４の加圧状態を調整したり、亀裂が生じたウエハＷを除去したりする加圧機構調整／ウエハ除去工程とを説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示す処理ルーチンでは、まず、ステップＳ３００において、制御部５２０が、ＡＥ計測装置５０４から上記所定の周波数帯域のＡＥ信号を受信したか否かを判定する。判定が肯定された場合には、ステップＳ３０２へ移行する一方、判定が否定された場合には、ステップＳ３０８へ移行する。

ステップＳ３０２では、制御部５２０が、ロードセル２７８、２８０、２８２が検出する圧力の変動量が上記閾値未満であるか否かを判定する。判定が肯定された場合には、ステップＳ３０４へ移行する一方、判定が否定された場合には、ステップＳ３０６へ移行する。

ステップＳ３０４では、加圧制御部５０８は、ピストン２６２の駆動源としての空圧駆動部の空圧を低下させることにより、ウエハＷへの加圧力を低下させる。また、位置調整制御部５０６は、アクチュエータ２６７を駆動して第１基板保持部２６８の第２基板保持部２７２に対する平行度を校正する。

ステップＳ３０６では、搬送制御部５１０が、搬送機構１６にウエハＷをウエハホルダＷＨと共に接合機構１４から除去させ、処理ルーチンを終了する。一方、ステップＳ３０８では、制御部５２０が、接合機構１４によるウエハＷの接合が終了したか否かを判定する。判定が否定された場合には、ステップ３００へ移行する一方、判定が肯定された場合には、処理ルーチンを終了する。

以上、本実施形態においても、亀裂に繋がる歪みが発生するのに伴ってウエハＷから発生するＡＥを検出した場合に、ウエハＷに対する加圧力を低下させ、ウエハＷを加圧する第１基板保持部２６８と第２基板保持部２７２との平行度を校正する。従って、ウエハＷにおける亀裂の発生、若しくは発生した亀裂の進行を抑制できる。また、接合機構１４の加圧力の変動の大小に基づいてウエハＷに亀裂が生じたと判断した場合に、当該ウエハＷを除去する。これにより、亀裂が生じたウエハＷを用いて半導体装置が製造されることを抑制できる。

図１３は、貼り合わせ装置１００の他の実施形態に係るＡＥ検出部６００及び制御部６２０の概略を示す図である。この図に示すように、ＡＥ検出部６００は、各接合機構１４に配された上述のＡＥセンサ３０２と、各ＡＥセンサ３０２に対応して設けられたＡＥ計測装置６０４とを備えている。

ＡＥ計測装置６０４は、ハイパスフィルタを備えている。このハイパスフィルタは、振れ幅が閾値以上のＡＥ信号を通過させ、当該閾値未満のＡＥ信号を遮断する。

また、制御部６２０は、アクチュエータ２６７の駆動を制御する位置調整制御部６０６と、ピストン２６２の駆動を制御する加圧制御部６０８と、搬送機構１６の駆動を制御する搬送制御部６１０とを備えている。また、制御部６２０には、ロードセル２７８、２８０、２８２から圧力データが送信される。

位置調整制御部６０６は、ＡＥ計測装置５０４から振れ幅が上記閾値以上のＡＥ信号を受信すると共に、ロードセル２７８、２８０、２８２が検出した圧力値と設定値との差が閾値未満の場合に、アクチュエータ２６７を駆動して第１基板保持部２６８のＺ方向に対する傾きを調整する第１基板保持部２６８の校正を実施する。なお、位置調整制御部６０６は、上述の位置調整制御部３０６と同様に、第１基板保持部２６８の校正を実施する。また、加圧制御部６０８は、ＡＥ計測装置６０４から振れ幅が上記閾値以上のＡＥ信号を受信すると共に、ロードセル２７８、２８０、２８２が検出した圧力値と設定値との差が閾値未満の場合に、ピストン２６２の駆動源としての空圧駆動部の空圧を低下させることにより、ウエハＷに対する加圧力を低下させる。また、搬送制御部６１０は、ＡＥ計測装置６０４から振れ幅が上記閾値以上のＡＥ信号を受信すると共に、ロードセル２７８、２８０、２８２が検出した圧力値と設定値との差が閾値を超える場合に、搬送機構１６にウエハＷをウエハホルダＷＨと共に接合機構１４から除去させる。

図１４は、亀裂が発生する前後の時間帯における振れ幅が上記閾値以上のＡＥ信号とロードセル２７８、２８０、２８２の圧力の検出結果とを表すグラフである。なお、ＡＥ信号を図中実線で示すと共に、圧力値を図中鎖線で示している。

このグラフに示すように、亀裂が発生する直前のウエハＷから、振れ幅が上記閾値以上のＡＥが発生する。ＡＥセンサ３０２からＡＥ計測装置６０４へ出力されたＡＥ信号はハイパスフィルタを通過して制御部６２０に至る。

また、第１基板保持部２６８と第２基板保持部２７２とによるウエハＷの加圧力は、設定値まで徐々に高められる。そして、当該加圧力は設定値で所定時間維持される。ここで、上述したように、ウエハＷに亀裂が生じるに際して、上記加圧力がウエハＷにより吸収されることから、ロードセル２７８、２８０、２８２が検出する圧力値が瞬間的に低下して当該圧力値と設定値との差、即ち圧力の変動量が閾値を超える。即ち、振れ幅の上記閾値は、ウエハＷに亀裂に繋がる歪みが発生するのに伴って発生するＡＥの振れ幅に設定されており、上記の圧力の変動量の閾値は、ウエハＷに亀裂が発生してから進行している間に発生する圧力の変動量の近似値に設定されている。

図１５は、接合機構１４により複数のウエハＷを加圧して貼り合せるウエハ加圧工程、振れ幅が上記閾値以上のＡＥを検出するＡＥ検出工程、接合機構１４の加圧力を計測する加圧力計測工程、及び接合機構１４の加圧状態を調整したり、亀裂が生じたウエハＷを除去したりする加圧機構調整／ウエハ除去工程とを説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示す処理ルーチンでは、まず、ステップＳ４００において、制御部６２０が、ＡＥ計測装置６０４から振れ幅は上記閾値以上のＡＥ信号を受信したか否かを判定する。判定が肯定された場合には、ステップＳ４０２へ移行する一方、判定が否定された場合には、ステップＳ４０８へ移行する。

ステップＳ４０２では、制御部６２０が、ロードセル２７８、２８０、２８２が検出する圧力の変動量が上記閾値未満であるか否かが判定される。判定が肯定された場合には、ステップＳ４０４へ移行する一方、判定が否定された場合には、ステップＳ４０８へ移行する。

ステップＳ４０４では、加圧制御部６０８は、ピストン２６２の駆動源としての空圧駆動部の空圧を低下させることにより、ウエハＷへの加圧力を低下させる。また、位置調整制御部６０６は、アクチュエータ２６７を駆動して第１基板保持部２６８の第２基板保持部２７２に対する平行度を校正する。

ステップＳ４０６では、搬送制御部６１０が、搬送機構１６にウエハＷをウエハホルダＷＨと共に接合機構１４から除去させ、処理ルーチンを終了する。一方、ステップＳ４０８では、制御部６２０が、接合機構１４によるウエハＷの接合が終了したか否かを判定する。判定が否定された場合には、ステップＳ４００へ移行する一方、判定が肯定された場合には、処理ルーチンを終了する。

以上、本実施形態においても、亀裂に繋がる歪みが発生するのに伴ってウエハＷから発生するＡＥを検出した場合に、ウエハＷに対する加圧力を低下させ、ウエハＷを加圧する第１基板保持部２６８と第２基板保持部２７２との平行度を校正する。従って、ウエハＷにおける亀裂の発生、もしくは発生した亀裂の進行を抑制できる。また、接合機構１４の加圧力の変動の大小に基づいてウエハＷに亀裂が生じたと判断した場合に、当該ウエハＷを除去する。これにより、亀裂が生じたウエハＷを用いて半導体装置が製造されることを抑制できる。

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ることが可能であ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。

例えば、上記実施形態では、ＡＥ検出部を接合機構１４に設け、複数のウエハを加圧加熱して接合する接合工程において、ＡＥ検出工程と加圧機構調整／ウエハ除去工程とを実施した。しかしながら、ＡＥ検出部をアライメント機構１２における固定ステージ１４１、移動ステージ１４２に設け、複数のウエハＷを位置合せして加圧することにより仮接合するアライメント工程において、ＡＥ検出工程と加圧機構調整／ウエハ除去工程とを実施してもよい。

さらに、上記実施形態では、ＡＥ検出部が検出するＡＥの周波数、振れ幅を、亀裂が発生する直前にウエハＷから発生するＡＥの周波数、振れ幅と同等に設定したが、これは必須ではない。ＡＥ検出部が検出するＡＥの周波数、振れ幅については、亀裂が発生した直後にウエハＷから発生するＡＥの周波数、振れ幅と同等に設定してもよい。

また、上記実施形態では、ＡＥ検出部について、ＡＥの周波数又は振れ幅を検出する例を示したが、これに代えて、ＡＥ検出部でＡＥの周波数及び振れ幅の両方を検出することにより、ウエハＷの処理条件の設定を実施してもよい。

また、上記実施形態では、基板処理装置について、貼り合わせ装置１００を示したが、基板処理装置としては、基板表面を研磨する研磨装置、基板を洗浄する洗浄装置、基板を露光して回路パターンを形成する露光装置等の他の装置も挙げられる。ここで、研磨装置における処理条件の変更内容としては、ＡＥが検出されると研磨圧力を低下させること、ＡＥが検出されると研磨ヘッドの回転数を低下させること等が挙げられる。また、洗浄装置における処理条件の変更内容としては、ＡＥが検出されると洗浄圧力（即ち、洗浄ブラシ押し付け圧力、洗浄液吐出圧力等）を低下させること等が挙げられる。さらに、露光装置における処理条件の変更内容としては、ＡＥが検出されるとステージへの基板の吸着圧力を低下させること等が挙げられる。

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。

貼り合わせ装置１００の全体構造を模式的に示す平面図である。アライメント機構１２の構造を模式的に示す断面図である。接合機構１４の概略構成を示す側断面図である。ＡＥ検出部３００及び制御部１２０の概略を示す図である。亀裂が発生する前後の時間帯における第１の周波数帯域のＡＥ信号と第２の周波数帯域のＡＥ信号との検出度数を表すグラフである。ウエハ加圧工程、ＡＥ検出工程、及び加圧機構調整／ウエハ除去工程とを説明するためのフローチャートである。貼り合わせ装置１００の他の実施形態に係るＡＥ検出部４００及び制御部４２０の概略を示す図である。亀裂が発生する前後の時間帯におけるＡＥ信号の振れ幅を表すグラフである。ウエハ加圧工程、ＡＥ検出工程、及び加圧機構調整／ウエハ除去工程とを説明するためのフローチャートである。貼り合わせ装置１００の他の実施形態に係るＡＥ検出部５００及び制御部５２０の概略を示す図である。亀裂が発生する前後の時間帯における上記所定の周波数帯域のＡＥ信号とロードセル２７８、２８０、２８２の圧力の検出結果とを表すグラフである。ウエハ加圧工程、ＡＥ検出工程、及び加圧機構調整／ウエハ除去工程とを説明するためのフローチャートである。貼り合わせ装置１００の他の実施形態に係るＡＥ検出部６００及び制御部６２０の概略を示す図である。亀裂が発生する前後の時間帯における振れ幅が閾値以上のＡＥ信号とロードセル２７８、２８０、２８２の圧力の検出結果とを表すグラフである。ウエハ加圧工程、ＡＥ検出工程、及び加圧機構調整／ウエハ除去工程とを説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１２アライメント機構、１４接合機構、１６搬送機構、１００貼り合わせ装置、１２０制御部、１４１固定ステージ、１４２移動ステージ、２４４枠体、２４６押圧部、２４８加圧ステージ、２５０受圧ステージ、２５２圧力検知部、２５４天板、２５６底板、２５８支柱、２６０シリンダ、２６２ピストン、２６６支持部、２６７アクチュエータ、２６８第１基板保持部、２７０ヒータ、２７２第２基板保持部、２７４懸架部、２７６ヒータ、２７８、２８０、２８２ロードセル、３００ＡＥ検出部、３０２ＡＥセンサ、３０４ＡＥ計測装置、３０６位置調整制御部、３０８加圧制御部、３１０搬送制御部、３１１枠体、３１２天板、３１６底板、３４２、３４４顕微鏡、３５２ガイドレール、３５４Ｘステージ、３５６Ｙステージ、３６０昇降部、３６２シリンダ、３６４ピストン、４００ＡＥ検出部、４０４ＡＥ計測装置、４０６位置調整制御部、４０８加圧制御部、４１０搬送制御部、４２０制御部、５００ＡＥ検出部、５０４ＡＥ計測装置、５０６位置調整制御部、５０８加圧制御部、５１０搬送制御部、５２０制御部、６００ＡＥ検出部、６０４ＡＥ計測装置、６０６位置調整制御部、６０８加圧制御部、６１０搬送制御部、６２０制御部

Claims

基板を処理する基板処理装置であって、前記基板に変形及び破損の少なくとも一方が生じたときに発生する振動を検出する振動検出部と、該振動検出部で検出された振動の周波数帯域及び振れ幅の少なくとも一方に基づいて、前記基板の処理条件を設定する条件設定部とを備えることを特徴とする基板処理装置。
前記基板を加圧する加圧部を更に備え、前記条件設定部は、前記振動検出部により所定の周波数帯域の振動が検出された場合に、前記加圧部の加圧力の低下、及び、前記加圧部の位置調整の少なくとも一方を実施することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記所定の周波数帯域は、前記基板に変形が生じたときに発生する振動の周波数帯域であることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
前記条件設定部は、前記振動検出部により所定の周波数帯域の振動が検出された場合に、前記所定の周波数帯域の振動が検出された前記基板を除去する指令信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記所定の周波数帯域は、前記基板に亀裂が発生したときに発生する振動の周波数帯域であることを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
前記基板を加圧する加圧部を更に備え、前記条件設定部は、前記振動検出部により所定の振れ幅の振動が検出された場合に、前記加圧部の加圧力の低下、及び、前記加圧部の位置調整の少なくとも一方を実施することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記所定の振れ幅は、前記基板に変形が生じたときに発生する振動の振れ幅であることを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
前記条件設定部は、前記振動検出部により所定の振れ幅の振動が検出された場合に、前記所定の振れ幅の振動が検出された前記基板を除去する指令信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記所定の振れ幅は、前記基板に亀裂が発生したときに発生する振動の振れ幅であることを特徴とする請求項８に記載の基板処理装置。
前記基板を加圧する加圧部と、前記加圧部の加圧力を計測する加圧力計測部とを更に備え、前記条件設定部は、所定の周波数帯域の振動及び所定の振れ幅の振動の少なくとも一方が前記振動検出部により検出され、且つ、前記加圧力計測部により計測された加圧力の変動量が閾値未満である場合に、前記加圧部の加圧力の低下、及び、前記加圧部の位置調整の少なくとも一方を実施することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記条件設定部は、前記加圧力計測部により計測された加圧力の変動量が前記閾値以上である場合に、前記加圧部により加圧された前記基板を除去する指令信号を出力することを特徴とする請求項１０に記載の基板処理装置。
前記所定の周波数帯域及び前記所定の振れ幅は、それぞれ前記基板に変形が生じたときに発生する振動の周波数帯域及び振れ幅であり、前記閾値は、前記基板に亀裂が発生したときの圧力の変動量であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の基板処理装置。
前記振動は、アコースティックエミッションであることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の基板処理装置。
重ね合わされた複数の基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、前記基板の各々に変形及び破損の少なくとも一方が生じたときに発生する振動を検出する振動検出部と、該振動検出部で検出された振動の周波数帯域及び振れ幅の少なくとも一方に基づいて、前記基板の処理条件を設定する条件設定部とを備えることを特徴とする基板貼り合わせ装置。
基板に変形及び破損の少なくとも一方が生じたときに発生する振動を検出する振動検出工程と、該振動検出工程で検出された振動の周波数帯域及び振れ幅の少なくとも一方に基づいて、前記基板の処理条件を設定する条件設定工程とを有することを特徴とする基板処理方法。
前記基板を加圧機構により加圧する加圧工程を更に有し、前記条件設定工程では、前記振動検出工程において所定の周波数帯域の振動が検出された場合に、前記加圧機構の加圧力の低下、及び、前記加圧機構の位置調整の少なくとも一方を実施することを特徴とする請求項１５に記載の基板処理方法。
前記所定の周波数帯域は、前記基板に変形が生じたときに発生する振動の周波数帯域であることを特徴とする請求項１６に記載の基板処理方法。
前記条件設定工程では、前記振動検出工程において所定の周波数帯域の振動が検出された場合に、前記所定の周波数帯域の振動が検出された前記基板を除去することを特徴とする請求項１５に記載の基板処理方法。
前記所定の周波数帯域は、前記基板に亀裂が発生したときに発生する振動の周波数帯域であることを特徴とする請求項１８に記載の基板処理方法。
前記基板を加圧機構により加圧する加圧工程を更に有し、前記条件設定工程では、前記振動検出工程において所定の振れ幅の振動が検出された場合に、前記加圧機構の加圧力の低下、及び、前記加圧機構の位置調整の少なくとも一方を実施することを特徴とする請求項１５に記載の基板処理方法。
前記所定の振れ幅は、前記基板に変形が生じたときに発生する振動の振れ幅であることを特徴とする請求項２０に記載の基板処理方法。
前記条件設定工程では、前記振動検出工程において所定の振れ幅の振動が検出された場合に、前記所定の振れ幅の振動が検出された前記基板を除去することを特徴とする請求項１５に記載の基板処理方法。
前記所定の振れ幅は、前記基板に亀裂が発生したときに発生する振動の振れ幅であることを特徴とする請求項２２に記載の基板処理方法。
前記基板を加圧機構により加圧する加圧工程と、前記加圧機構の加圧力を計測する加圧力計測工程とを更に有し、前記条件設定工程では、所定の周波数帯域の振動及び所定の振れ幅の振動の少なくとも一方が前記振動検出工程において検出され、且つ、前記加圧力計測工程において計測された加圧力の変動量が閾値未満である場合に、前記加圧機構の加圧力の低下、及び、前記加圧機構の位置調整の少なくとも一方を実施することを特徴とする請求項１５に記載の基板処理方法。
前記条件設定工程では、前記加圧力計測工程において計測された加圧力の変動量が前記閾値以上である場合に、前記加圧機構により加圧された前記基板を除去することを特徴とする請求項２４に記載の基板処理方法。
前記所定の周波数帯域及び前記所定の振れ幅は、それぞれ前記基板に変形が生じたときに発生する振動の周波数帯域及び振れ幅であり、前記閾値は、前記基板に亀裂が発生したときの圧力の変動量であることを特徴とする請求項２４又は２５に記載の基板処理方法。
前記振動は、アコースティックエミッションであることを特徴とする請求項１５乃至２６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
重ね合わされた複数の基板に変形及び破損の少なくとも一方が生じたときに発生する振動を検出する振動検出工程と、該振動検出工程で検出された振動の周波数帯域及び振れ幅の少なくとも一方に基づいて、前記基板の各々の処理条件を設定する条件設定工程とを有することを特徴とする基板貼り合わせ方法。
請求項１５乃至２７のいずれか一項に記載の基板処理方法を用いて基板を処理する基板処理工程と、該基板処理工程で処理された前記基板を切断することにより分割する切断工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。