KR101252974B1

KR101252974B1 - 상온 접합 장치

Info

Publication number: KR101252974B1
Application number: KR1020117013321A
Authority: KR
Inventors: 마사토 기노우치; 다카유키 고토; 사토시 다와라; 다케시 츠노; 준 우츠미; 겐스케 이데; 다케노리 스즈키
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2013-04-15
Also published as: JP2010141092A; CA2746035A1; CN102246266B; JP4796120B2; TW201029095A; KR20110094053A; US8906175B2; CA2746035C; CN102246266A; TWI423374B; US20110277904A1; WO2010067656A1

Abstract

본 발명에 의한 상온 접합 장치는, 내부의 분위기가 감압되는 로드 로크 챔버와, 그 로드 로크 챔버의 내부에 배치되는 카트리지를 구비하고 있다. 이 때, 그 카트리지는, 그 기판이 그 카트리지에 실릴 때 그 기판에 접촉하는 섬 부분이 형성되어 있다. 그 섬 부분은, 그 기판이 실려 있을 때 그 카트리지와 그 기판에 협지되는 공간을 외부에 접속하는 유로가 형성되어 있다. 그 카트리지와 그 기판에 협지되는 공간에 충전된 기체는, 그 로드 로크 챔버의 내부의 분위기가 감압될 때, 그 유로를 통과하여 외부에 배기된다. 이 때문에, 이와 같은 상온 접합 장치는, 그 분위기가 감압될 때에, 그 기체가 그 카트리지에 대해 그 기판을 이동시키는 것을 방지할 수 있다.

Description

상온 접합 장치 {NORMAL-TEMPERATURE BONDONG DEVICE}

본 발명은, 상온 접합 장치에 관한 것으로, 특히, 상온 접합을 이용하여 제품을 대량으로 생산하는 상온 접합 장치에 관한 것이다.

미세한 전기 부품이나 기계 부품을 집적화한 MEMS 가 알려져 있다. 그 MEMS 로는, 마이크로 릴레이, 압력 센서, 가속도 센서 등이 예시된다. 진공 분위기에서 활성화된 웨이퍼 표면끼리를 접촉시켜, 2 장의 웨이퍼를 접합하는 상온 접합이 알려져 있다. 이와 같은 상온 접합은, 그 MEMS 를 제조하기에 바람직하다. 이와 같은 상온 접합에서는, 웨이퍼의 접합면의 오염을 방지하는 것이 중요하다. 또한, 이와 같은 상온 접합하는 상온 접합 장치는, 양산성 향상을 지향할 필요가 있고, 신뢰성의 향상, 비용 저감, 컴팩트화, 메인터넌스의 경감이 요망되고 있다.

일본 특허 제3970304호에는, 장수명인 상온 접합 장치가 개시되어 있다. 그 상온 접합 장치는, 접합 챔버와 상측 스테이지와 캐리지와 탄성 안내와 위치 결정 스테이지와 제 1 기구와 제 2 기구와 캐리지 지지대를 구비하고 있다. 그 접합 챔버는, 상측 기판과 하측 기판을 상온 접합하기 위한 진공 분위기를 생성한다. 그 상측 스테이지는, 상기 접합 챔버의 내부에 설치되고, 상기 상측 기판을 상기 진공 분위기에 지지한다. 그 캐리지는, 상기 접합 챔버의 내부에 설치되고, 상기 하측 기판을 상기 진공 분위기에 지지한다. 그 탄성 안내는, 상기 캐리지에 동체 (同體) 에 접합된다. 그 위치 결정 스테이지는, 상기 접합 챔버의 내부에 설치되고, 수평 방향으로 이동 가능하게 상기 탄성 안내를 지지한다. 그 제 1 기구는, 상기 탄성 안내를 구동하여 상기 수평 방향으로 상기 캐리지를 이동한다. 그 제 2 기구는, 상기 수평 방향에 수직인 상하 방향으로 상기 상측 스테이지를 이동시킨다. 그 캐리지 지지대는, 상기 접합 챔버의 내부에 설치되고, 상기 하측 기판과 상기 상측 기판이 압접될 때, 상기 상측 스테이지가 이동하는 방향으로 상기 캐리지를 지지한다. 상기 탄성 안내는, 상기 하측 기판과 상기 상측 기판이 접촉하지 않을 때에 상기 캐리지가 상기 캐리지 지지대에 접촉하지 않도록 상기 캐리지를 지지하고, 상기 하측 기판과 상기 상측 기판이 압접될 때 상기 캐리지가 상기 캐리지 지지대에 접촉하도록 탄성 변형된다.

일본 공개특허공보 2004-207606호에는, 얇아진 반도체 웨이퍼의 취급을 용이하게 함과 함께, 항상 결정 방위를 인식할 수 있도록 하는 웨이퍼 서포트 플레이트가 개시되어 있다. 그 웨이퍼 서포트 플레이트는, 반도체 웨이퍼를 지지하는 지지면을 갖는 웨이퍼 서포트 플레이트로서, 지지된 반도체 웨이퍼의 결정 방위를 나타내는 결정 방위 마크가 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

일본 특허 제3970304호 일본 공개특허공보 2004-207606호

본 발명의 과제는, 접합되는 기판의 위치 어긋남을 방지하는 상온 접합 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 과제는, 접합되는 기판의 오염을 방지하는 상온 접합 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 과제는, 기판이 접합되는 분위기의 오염을 방지하는 상온 접합 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 과제는, 제조 비용이 보다 작은 상온 접합 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 과제는, 메인터넌스가 경감되는 상온 접합 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 과제는, 접합되는 기판의 파손을 방지하는 상온 접합 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 과제는, 보다 얇은 기판을 반송·접합하기에 바람직한 상온 접합 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 과제는, 여러가지 형상의 기판을 반송·접합하기에 바람직한 상온 접합 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의한 상온 접합 장치는, 내부의 분위기가 감압되는 로드 로크 챔버와, 그 로드 로크 챔버의 내부에 배치되는 카트리지를 구비하고 있다. 이 때, 그 카트리지는, 그 기판이 그 카트리지에 실릴 때 그 기판에 접촉하는 섬 (島) 부분이 형성되어 있다. 그 섬 부분은, 그 기판이 실려 있을 때 그 카트리지와 그 기판에 협지되는 공간을 외부에 접속하는 유로가 형성되어 있다. 그 카트리지와 그 기판에 협지되는 공간에 충전된 기체는, 그 로드 로크 챔버의 내부의 분위기가 감압될 때, 그 유로를 통과하여 외부에 배기된다. 이 때문에, 이와 같은 상온 접합 장치는, 그 분위기가 감압될 때에, 그 기체가 그 카트리지에 대해 그 기판을 이동시키는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 상온 접합 장치는, 접합 챔버와, 그 로드 로크 챔버와 그 접합 챔버의 게이트를 개폐하는 게이트 밸브와, 그 게이트가 개방되어 있을 때에 그 로드 로크 챔버로부터 그 접합 챔버에 그 카트리지를 반송하는 반송 장치를 추가로 구비하고 있다. 이 때, 그 접합 챔버는, 그 기판이 그 접합 챔버의 내부에 배치되어 있을 때, 그 기판을 다른 기판에 접합한다. 그 카트리지는, 이와 같은 상온 접합 장치에 적용되는 것이 바람직하다.

그 카트리지는, 플랜지가 형성되어 있다. 이 때, 그 반송 장치는, 그 플랜지 중 하향의 지지면에 접촉함으로써, 그 카트리지를 유지한다. 이와 같은 상온 접합 장치는, 그 반송 장치가 그 기판에 직접 접촉하지 않고, 그 기판을 보다 확실하게 유지할 수 있다. 이 때문에, 이와 같은 상온 접합 장치는, 그 기판의 오염을 방지할 수 있다.

그 카트리지는, 그 플랜지에 핸드 위치 결정 수단이 형성되어 있다. 이 때, 그 반송 장치는, 그 카트리지를 반송할 때에, 그 핸드 위치 결정 수단에 끼워 맞추는 다른 핸드 위치 결정 수단이 형성되어 있다. 이와 같은 상온 접합 장치는, 그 반송 장치에 대한 그 카트리지의 위치가 항상 동일해지도록, 그 반송 장치가 그 카트리지를 유지할 수 있다. 이 때문에, 이와 같은 상온 접합 장치는, 그 기판을 보다 고정밀도로 반송할 수 있다. 그 핸드 위치 결정 수단은 핀이다. 그 밖의 핸드 위치 결정 수단은, 노치인 것이 바람직하다.

그 접합 챔버는, 그 카트리지를 유지하는 하측 스테이지를 구비하고 있다. 이 때, 그 카트리지는, 스테이지 위치 결정 수단이 형성되어 있다. 그 하측 스테이지는, 그 하측 스테이지가 그 카트리지를 유지할 때에, 그 스테이지 위치 결정 수단에 끼워 맞추는 다른 스테이지 위치 결정 수단이 형성되어 있다. 이와 같은 상온 접합 장치는, 그 하측 스테이지에 대한 그 카트리지의 위치가 항상 동일해지도록, 그 하측 스테이지가 그 카트리지를 유지할 수 있다. 이 때문에, 이와 같은 상온 접합 장치는, 그 기판을 보다 고정밀도로 접합할 수 있다.

그 스테이지 위치 결정 수단은 구멍이다. 그 밖의 스테이지 위치 결정 수단은, 그 구멍에 끼우는 돌기인 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 상온 접합 장치는, 촬영 장치와 얼라이먼트 장치를 추가로 구비하고 있다. 이 때, 그 카트리지는, 얼라이먼트용 구멍이 형성되어 있다. 그 촬영 장치는, 그 기판이 그 카트리지에 실리는 경우에, 그 하측 스테이지가 그 카트리지를 유지하고 있을 때에, 그 얼라이먼트용 구멍을 통해 그 기판의 화상을 촬영한다. 그 얼라이먼트 장치는, 그 화상에 기초하여 그 하측 스테이지를 구동한다. 이와 같은 상온 접합 장치는, 그 기판이 그 카트리지에 실려 있는 상태에서, 그 기판을 고정밀도로 위치 결정할 수 있다. 이 때문에, 이와 같은 상온 접합 장치는, 그 기판이 그 카트리지에 실려 있는 상태에서, 그 기판을 보다 고정밀도로 접합할 수 있다.

그 섬 부분은, 그 기판의 일방의 면의 대체로 전부에 접촉하는 접촉면이 형성되어 있다. 이 때, 그 접촉면에는, 그 유로인 홈이 형성되어 있다. 이와 같은 상온 접합 장치는, 그 기판이 그 카트리지에 실려 있는 상태에서 그 기판을 접합할 때에, 그 기판의 파손을 방지할 수 있고, 그 기판에 의해 큰 하중을 인가할 수 있다.

그 카트리지는, 복수의 기판 위치 결정 핀을 구비하고 있다. 이 때, 그 복수의 기판 위치 결정 핀은, 그 기판이 그 카트리지에 실렸을 때에, 그 기판의 가장자리가 그 복수의 기판 위치 결정 핀의 전부에 접촉하도록 배치되어 있다. 이와 같은 상온 접합 장치는, 그 카트리지에 대한 그 기판의 위치가 항상 동일해지도록, 그 기판이 그 카트리지에 실릴 수 있다. 이 때문에, 이와 같은 상온 접합 장치는, 그 기판을 보다 고정밀도로 반송할 수 있다.

그 복수의 기판 위치 결정 핀은, 그 기판이 그 카트리지에 실렸을 때에, 그 기판의 표면 중 그 카트리지에 접촉하는 면의 이면으로부터 그 복수의 기판 위치 결정 핀의 선단이 돌출되지 않도록, 그 기판의 표면 중 그 카트리지에 접촉하는 면과 그 면의 이면 사이에 그 복수의 기판 위치 결정 핀의 선단이 배치되도록 형성되어 있다. 이와 같은 상온 접합 장치는, 그 하측 스테이지에 대향하는 상측 스테이지를 그 기판에 접근시킬 때, 그 상측 스테이지가 그 복수의 기판 위치 결정 핀에 접촉하는 것을 방지할 수 있어, 그 상측 스테이지에 그 기판을 보다 확실하게 접촉시킬 수 있다. 이와 같은 상온 접합 장치는, 그 기판이 다른 기판에 접합될 때, 그 복수의 기판 위치 결정 핀이 그 접합을 저해하는 것을 방지할 수 있어, 그 기판을 보다 확실하게 접합시킬 수 있다.

그 섬 부분은, 그 기판의 일방의 면의 중앙 부분에 접촉하지 않고, 그 기판의 일방의 면의 외주 부분에 접촉한다. 이와 같은 카트리지는, 2 개의 기판을 접합할 때에, 그 2 개의 기판 중 그 상측 스테이지에 의해 유지되는 일방의 상측 기판이 실리는 것에 이용된다. 이 때, 이와 같은 상온 접합 장치는, 그 상측 기판의 접합면의 오염을 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 상온 접합 방법은, 기판이 실려 있는 카트리지가 배치되어 있는 로드 로크 챔버의 내부를 감압하는 단계와, 그 로드 로크 챔버의 내부가 감압된 후에, 그 로드 로크 챔버의 내부로부터 접합 챔버에 그 카트리지를 반송하는 단계를 구비하고 있다. 그 카트리지는, 그 기판이 그 카트리지에 실릴 때 그 기판에 접촉하는 섬 부분이 형성되어 있다. 그 섬 부분은, 그 기판이 실려 있을 때 그 카트리지와 그 기판에 협지되는 공간을 외부에 접속하는 유로가 형성되어 있다. 그 카트리지와 그 기판에 협지되는 공간에 충전된 기체는, 그 로드 로크 챔버의 내부의 분위기가 감압될 때, 그 유로를 통과하여 외부에 배기된다. 이 때문에, 이와 같은 상온 접합 방법에 의하면, 그 분위기가 감압될 때에, 그 기체가 그 카트리지에 대해 그 기판을 이동시키는 것을 방지할 수 있다.

그 접합 챔버는, 상측 스테이지와 하측 스테이지를 구비하고 있다. 그 기판은, 상측 기판과 하측 기판을 포함하고 있다. 그 카트리지는, 상측 카트리지와 하측 카트리지를 포함하고 있다. 이 때, 본 발명에 의한 상온 접합 방법은, 또한, 그 상측 기판이 그 상측 카트리지에 실려 있는 경우에, 또한, 그 하측 스테이지가 그 상측 카트리지를 유지하고 있을 때에, 그 상측 스테이지와 그 하측 스테이지를 접근시킴으로써 그 상측 기판을 그 상측 스테이지에 유지시키는 단계와, 그 상측 기판이 그 상측 스테이지에 유지된 후에, 그 하측 기판이 그 하측 카트리지에 실려 있는 경우에, 또한, 그 하측 스테이지가 그 하측 카트리지를 유지하고 있을 때에, 그 상측 스테이지와 그 하측 스테이지를 접근시킴으로써 그 상측 기판과 그 하측 기판을 접합하는 단계를 구비하고 있다. 즉, 그 카트리지는, 이와 같은 상온 접합 방법에 적용되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 상온 접합 장치는, 접합되는 기판의 위치 어긋남을 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 상온 접합 장치는 또한, 반송 장치가 기판에 직접 접촉하지 않고, 기판을 반송할 수 있어, 접합되는 기판의 오염을 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 상온 접합 장치는 또한, 기판이 접합되는 분위기의 오염을 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 상온 접합 장치는 또한, 제조 비용을 보다 줄일 수 있다.

본 발명에 의한 상온 접합 장치는 또한, 메인터넌스를 경감시킬 수 있다.

본 발명에 의한 상온 접합 장치는 또한, 접합되는 기판의 파손을 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 상온 접합 장치는 또한, 보다 얇은 기판을 반송·접합하기에 바람직하다.

본 발명에 의한 상온 접합 장치는 또한, 여러가지 형상의 기판을 반송·접합하기에 바람직하다.

도 1 은, 상온 접합 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2 는, 상온 접합 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3 은, 스테이지 캐리지를 나타내는 사시도이다.
도 4 는, 반송 장치의 핸드를 나타내는 평면도이다.
도 5 는, 상측 카트리지를 나타내는 평면도이다.
도 6 은, 상측 카트리지를 나타내는 단면도이다.
도 7 은, 웨이퍼 위치 결정 핀을 나타내는 단면도이다.
도 8 은, 위치 결정용 핀을 나타내는 단면도이다.
도 9 는, 하측 카트리지를 나타내는 평면도이다.
도 10 은, 하측 카트리지를 나타내는 단면도이다.
도 11 은, 웨이퍼가 카트리지에 실린 상태를 나타내는 단면도이다.
도 12 는, 상측 웨이퍼를 반송하는 동작을 나타내는 도면이다.
도 13 은, 하측 웨이퍼를 반송하는 동작을 나타내는 도면이다.

도면을 참조하여, 본 발명에 의한 상온 접합 장치의 실시형태를 기재한다. 그 상온 접합 장치 (1) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 접합 챔버 (2) 와 로드 로크 챔버 (3) 를 구비하고 있다. 접합 챔버 (2) 와 로드 로크 챔버 (3) 는, 내부를 환경으로부터 밀폐하는 용기이며, 일반적으로는, 스테인리스강, 알루미늄 합금 등에 의해 형성되어 있다. 상온 접합 장치 (1) 는, 추가로 게이트 밸브 (5) 를 구비하고 있다. 게이트 밸브 (5) 는, 접합 챔버 (2) 와 로드 로크 챔버 (3) 사이에 개재하여 형성되고, 접합 챔버 (2) 의 내부와 로드 로크 챔버 (3) 의 내부를 접속하는 게이트를 폐쇄하거나, 또는, 개방한다.

로드 로크 챔버 (3) 는, 상측 카트리지대 (6) 와 하측 카트리지대 (7) 와 반송 장치 (8) 를 내부에 구비하고 있다. 상측 카트리지대 (6) 는, 상측 카트리지 (11) 가 배치된다. 하측 카트리지대 (7) 는, 하측 카트리지 (12) 가 배치된다. 로드 로크 챔버 (3) 는, 추가로, 도시되지 않은 진공 펌프와 덮개를 구비하고 있다. 그 진공 펌프는, 로드 로크 챔버 (3) 의 내부로부터 기체를 배기한다. 그 진공 펌프로는, 내부의 금속제의 복수의 날개가 기체 분자를 튕겨 날림으로써 배기하는 터보 분자 펌프가 예시된다. 그 덮개는, 로드 로크 챔버 (3) 의 외부와 내부를 접속하는 게이트를 폐쇄하고, 대기 분위기로 함으로써 개방할 수 있다. 그 게이트의 크기는, 상측 카트리지 (11) 와 하측 카트리지 (12) 보다 크다.

반송 장치 (8) 는, 제 1 아암 (15) 과 제 2 아암 (16) 과 핸드 (17) 와 제 1 마디 (18) 와 제 2 마디 (19) 와 제 3 마디 (20) 를 구비하고 있다. 제 1 아암 (15) 과 제 2 아암 (16) 과 핸드 (17) 는, 각각 막대 형상으로 형성되어 있다. 제 1 마디 (18) 는, 로드 로크 챔버 (3) 의 플로어 판에 지지되고, 회전축 (22) 을 중심으로 회전 가능하게 제 1 아암 (15) 을 지지하고 있다. 회전축 (23) 은, 연직 방향에 평행이다. 제 2 마디 (19) 는, 제 1 마디 (18) 에 지지되고, 회전축 (23) 을 중심으로 회전 가능하게 제 2 아암 (16) 을 지지하고 있다. 회전축 (23) 은, 연직 방향에 평행이며, 즉, 회전축 (22) 에 평행이다. 제 3 마디 (20) 는, 제 2 마디 (19) 에 지지되고, 회전축 (24) 을 중심으로 회전 가능하게 핸드 (17) 를 지지하고 있다. 회전축 (24) 은, 연직 방향으로 평행이며, 즉, 회전축 (23) 에 평행이다.

반송 장치 (8) 는, 추가로, 도시되지 않은 승강 기구와 신축 기구를 구비하고 있다. 그 승강 기구는, 사용자의 조작에 의해, 제 1 아암 (15) 을 승강시켜, 핸드 (17) 를 승강시킨다. 그 신축 기구는, 사용자의 조작에 의해, 제 1 마디 (18) 를 제어하여 핸드 (17) 를 회전시키고, 제 1 마디 (18) 와 제 2 마디 (19) 와 제 3 마디 (20) 를 제어하여 핸드 (17) 의 길이 방향에 평행하게 핸드 (17) 를 평행 이동시킨다.

반송 장치 (8) 는, 게이트 밸브 (5) 를 개재하여 로드 로크 챔버 (3) 로부터 접합 챔버 (2) 에 상측 카트리지 (11) 또는 하측 카트리지 (12) 를 반송하는 것, 또는, 게이트 밸브 (5) 를 개재하여 접합 챔버 (2) 로부터 로드 로크 챔버 (3) 에 상측 카트리지 (11) 또는 하측 카트리지 (12) 를 반송하는 것에 이용된다.

접합 챔버 (2) 는, 진공 펌프 (31) 와 이온 건 (32) 과 전자총 (33) 을 구비하고 있다. 접합 챔버 (2) 는, 용기를 형성하는 벽 (34) 의 일부분에 배기구 (35) 가 형성되어 있다. 진공 펌프 (31) 는, 접합 챔버 (2) 의 외부에 배치되고, 배기구 (35) 를 개재하여 접합 챔버 (2) 의 내부로부터 기체를 배기한다. 진공 펌프 (31) 로는, 내부의 금속제의 복수의 날개가 기체 분자를 튕겨 날림으로써 배기하는 터보 분자 펌프가 예시된다. 이온 건 (32) 은, 1 개의 조사 방향 (36) 을 향하여 배치되고, 조사 방향 (36) 을 향하여 가속된 하전 입자를 방출한다. 그 하전 입자로는, 아르곤 이온이 예시된다. 이온 건 (32) 은, 접합 대상인 웨이퍼의 표면을 활성화하는 다른 표면 활성화 장치로 치환할 수 있다. 그 표면 활성화 장치로는, 플라즈마 건, 고속 원자 빔원 등이 예시된다. 전자총 (33) 은, 이온 건 (32) 에 의해 하전 입자가 조사되는 대상을 향하여 배치되고, 그 대상을 향하여 가속된 전자를 방출한다.

벽 (34) 은, 일부분에 도어 (37) 가 형성되어 있다. 도어 (37) 는, 힌지 (38) 를 구비하고 있다. 힌지 (38) 는, 벽 (34) 에 대해 회전 가능하게 도어 (37) 를 지지하고 있다. 벽 (34) 은, 추가로, 일부분에 창 (39) 이 형성되어 있다. 창 (39) 은, 기체를 투과하지 않고 가시광을 투과하는 재료로 형성되어 있다. 창 (39) 은, 사용자가 이온 건 (32) 에 의해 하전 입자가 조사되는 대상 또는, 접합 상태를 접합 챔버 (2) 의 외부로부터 보이도록 배치되어 있으면 벽 (34) 의 어디라도 상관없다.

접합 챔버 (2) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 추가로, 상측 스테이지 (41) 와 하측 스테이지 (42) 를 내부에 구비하고 있다. 하측 스테이지 (42) 는, 접합 챔버 (2) 의 하부에 배치되어 있다. 상측 스테이지 (41) 는, 접합 챔버 (2) 의 상부에 배치되고, 시료대 (43-1) 와 압접 기구 (43-2) 를 구비하고 있다. 시료대 (43-1) 는, 접합 챔버 (2) 에 대해 연직 방향으로 평행 이동 가능하게 지지되어 있다. 시료대 (43-1) 는, 그 하단에 유전층을 구비하고, 그 유전층과 웨이퍼 사이에 전압을 인가하여, 정전력에 의해 웨이퍼를 그 유전층에 흡착시킨다. 압접 기구 (43-2) 는, 사용자의 조작에 의해, 시료대 (43-1) 를 접합 챔버 (2) 에 대해 연직 방향으로 평행 이동시킨다.

이온 건 (32) 은, 상측 스테이지 (41) 에 지지되는 기판과 하측 스테이지 (42) 에 지지되는 기판이 떨어져 있을 때, 상측 스테이지 (41) 에 지지되는 기판과 하측 스테이지 (42) 에 지지되는 기판 사이의 공간을 향하고 있다. 즉, 이온 건 (32) 의 조사 방향 (36) 은, 상측 스테이지 (41) 에 지지되는 기판과 하측 스테이지 (42) 에 지지되는 기판 사이를 통과하여, 접합 챔버 (2) 의 내측 표면에 교차한다.

하측 스테이지 (42) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 스테이지 캐리지 (45) 를 구비하고 있다. 스테이지 캐리지 (45) 는, 대체로 원반상으로 형성되어 있다. 스테이지 캐리지 (45) 는, 그 원반의 축이 연직 방향으로 평행이 되도록 배치되고, 그 원반의 상측의 면에 평탄한 지지면 (46) 이 형성되어 있다. 스테이지 캐리지 (45) 는, 지지면 (46) 에 복수의 얼라이먼트용 구멍 (47) 이 형성되어 있다. 스테이지 캐리지 (45) 는, 추가로, 지지면 (46) 의 외주부에 복수의 위치 결정 핀 (48-1∼48-2) 이 형성되어 있다. 복수의 위치 결정 핀 (48-1∼48-2) 은, 각각 원형이고 끝이 가는 돌기에 형성되어 있다.

하측 스테이지 (42) 는, 추가로, 도시되지 않은 2 개의 촬상 장치와 위치 결정 기구를 구비하고 있다. 그 촬상 장치는, 스테이지 캐리지 (45) 의 바로 아래에 배치되어 있다. 그 촬상 장치는, 사용자의 조작에 의해, 스테이지 캐리지 (45) 의 복수의 얼라이먼트용 구멍 (47) 을 통해, 하측 스테이지 (42) 에 지지되는 기판의 화상을 촬영한다. 그 위치 결정 기구는, 사용자의 조작에 의해, 스테이지 캐리지 (45) 를 수평 방향으로 평행한 방향으로 평행 이동시키고, 스테이지 캐리지 (45) 를 연직 방향으로 평행한 회전축을 중심으로 회전 이동시킨다.

도 4 는, 반송 장치 (8) 의 핸드 (17) 를 나타내고 있다. 핸드 (17) 는, 제 3 마디 (20) 에 접합되는 단과 반대측의 단에, 후크 (21-1, 21-2) 가 형성되어 있다. 후크 (21-1, 21-2) 는, 각각 판상으로 형성되어 있다. 후크 (21-1, 21-2) 는, 1 개의 수평면을 따르도록 배치되어 있다. 후크 (21-1) 는, 직선상의 변연 (邊緣) (25-1) 을 가지고 있다. 후크 (21-2) 는, 직선상의 변연 (25-2) 을 가지고 있다. 후크 (21-1, 21-2) 는, 변연 (25-1) 이 변연 (25-2) 에 대향하도록, 또한, 변연 (25-1) 과 변연 (25-2) 이 평행이 되도록 배치되어 있다. 후크 (21-1) 는, 변연 (25-1) 의 일부에 노치 (49-1) 가 형성되어 있다. 후크 (21-2) 는, 변연 (25-2) 의 일부에 노치 (49-2) 가 형성되어 있다. 노치 (49-2) 는, 노치 (49-1) 에 대향하도록 형성되어 있다.

도 5 는, 상측 카트리지 (11) 를 나타내고 있다. 상측 카트리지 (11) 는, 알루미늄 또는 스테인리스강으로 형성되고, 대체로 원반상으로 형성되고, 상측 웨이퍼를 싣기 위해 이용된다. 상측 카트리지 (11) 는, 복수의 위치 결정 구멍 (53-1∼53-2) 과 복수의 얼라이먼트용 구멍 (54) 이 형성되어 있다. 복수의 위치 결정 구멍 (53-1∼53-2) 은, 원형으로 형성되고, 그 원반의 외주의 근방에 형성되어 있다. 복수의 위치 결정 구멍 (53-1∼53-2) 의 직경은, 각각 스테이지 캐리지 (45) 의 위치 결정 핀 (48-1∼48-2) 의 직경과 대체로 동일하다. 복수의 위치 결정 구멍 (53-1∼53-2) 은, 추가로, 위치 결정 구멍 (53-1) 과 위치 결정 구멍 (53-2) 의 거리가 위치 결정 핀 (48-1) 과 위치 결정 핀 (48-2) 의 거리에 일치하도록 형성되어 있다. 즉, 복수의 위치 결정 구멍 (53-1∼53-2) 은, 상측 카트리지 (11) 가 스테이지 캐리지 (45) 에 놓여졌을 때에, 복수의 위치 결정 핀 (48-1∼48-2) 에 끼워지도록 배치되어 있다. 즉, 상측 카트리지 (11) 는, 복수의 위치 결정 구멍 (53-1∼53-2) 에 복수의 위치 결정 핀 (48-1∼48-2) 이 끼워지도록 스테이지 캐리지 (45) 에 놓여졌을 때에, 스테이지 캐리지 (45) 의 정위치에 실린다.

복수의 얼라이먼트용 구멍 (54) 은, 관통하도록 형성되어 있다. 복수의 얼라이먼트용 구멍 (54) 은, 상측 카트리지 (11) 가 스테이지 캐리지 (45) 에 놓여졌을 때에, 스테이지 캐리지 (45) 의 복수의 얼라이먼트용 구멍 (47) 에 각각 접속되도록 형성되어 있다. 복수의 얼라이먼트용 구멍 (54) 은, 추가로, 상측 카트리지 (11) 에 상측 웨이퍼가 실렸을 때에, 그 상측 웨이퍼에 형성되는 얼라이먼트 마크에 일치하도록 형성되어 있다. 하측 스테이지 (42) 의 2 개의 촬상 장치는, 상측 카트리지 (11) 가 스테이지 캐리지 (45) 에 놓여졌을 때에, 복수의 얼라이먼트용 구멍 (54) 을 통해, 그 얼라이먼트 마크를 촬영할 수 있도록 배치되어 있다.

상측 카트리지 (11) 는, 추가로, 그 원반의 상측 면에, 복수의 섬 부분 (51-1∼51-4) 과 복수의 웨이퍼 위치 결정 핀 (52-1∼52-3) 이 형성되어 있다. 복수의 섬 부분 (51-1∼51-4) 은, 그 원반의 상측의 면으로부터 돌출하는 돌기에 형성되고, 상측 카트리지 (11) 에 실리는 상측 웨이퍼의 외주를 따르도록 형성되고, 상단이 1 개의 평면을 따르도록 형성되어 있다. 복수의 웨이퍼 위치 결정 핀 (52-1∼52-3) 은, 그 원반의 상측의 면으로부터 돌출하는 돌기에 형성되고, 상측 카트리지 (11) 에 실리는 상측 웨이퍼의 외주를 따르도록 형성되어 있다. 웨이퍼 위치 결정 핀 (52-2∼52-3) 은, 특히, 상측 카트리지 (11) 에 실리는 상측 웨이퍼의 오리엔탈 플랫을 따르도록 형성되어 있다. 이 때, 상측 웨이퍼는, 오리엔탈 플랫이 웨이퍼 위치 결정 핀 (52-2∼52-3) 에 접하도록, 또한, 외주가 웨이퍼 위치 결정 핀 (52-1) 에 접하도록, 상측 카트리지 (11) 에 실릴 때, 상측 카트리지 (11) 의 정위치에 실린다. 상측 카트리지 (11) 는, 추가로, 상측 웨이퍼가 그 정위치에 실렸을 때에, 상측 카트리지 (11) 와 상측 웨이퍼 (50-1) 에 협지되는 공간이 외부로 통하는 유로가 형성되도록, 복수의 섬 부분 (51-1∼51-4) 이 형성되어 있다. 즉, 복수의 섬 부분 (51-1∼51-4) 은, 서로 나란히 이어지지 않도록 형성되어 있다.

또한, 복수의 웨이퍼 위치 결정 핀 (52-1∼52-3) 은, 복수의 섬 부분 (51-1∼51-4) 보다 높게 형성되고, 복수의 섬 부분 (51-1∼51-4) 의 높이와 그 상측 웨이퍼의 두께의 합보다 낮게 형성되어 있다. 즉, 복수의 섬 부분 (51-1∼51-4) 은, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 상측 카트리지 (11) 에 상측 웨이퍼 (50-1) 가 실렸을 때에, 상측 웨이퍼 (50-1) 의 상측 카트리지 (11) 에 대향하는 면의 외주에 접촉하도록 형성되어 있다. 복수의 웨이퍼 위치 결정 핀 (52-1∼52-3) 은, 상측 카트리지 (11) 에 상측 웨이퍼 (50-1) 가 실렸을 때에, 상측 웨이퍼 (50-1) 의 측면에 접촉하도록 형성되어 있다. 복수의 웨이퍼 위치 결정 핀 (52-1∼52-3) 은, 상측 카트리지 (11) 에 상측 웨이퍼 (50-1) 가 실렸을 때에, 상측 웨이퍼 (50-1) 의 상측 카트리지 (11) 에 대향하는 면의 이면으로부터 돌출되지 않도록 형성되어 있다.

상측 카트리지 (11) 는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 플랜지 부분 (56) 과 본체 부분 (57) 으로 형성되어 있다. 본체 부분 (57) 은, 원주상으로 형성되어 있다. 그 원주의 직경은, 핸드 (17) 의 변연 (25-1) 과 변연 (25-2) 의 간격보다 작다. 플랜지 부분 (56) 은, 본체 부분 (57) 의 원주의 측면으로부터 장출하도록 형성되고, 원반상으로 형성되어 있다. 그 원반의 직경은, 핸드 (17) 변연 (25-1) 과 변연 (25-2) 의 간격보다 크다. 즉, 상측 카트리지 (11) 는, 플랜지 부분 (56) 이 후크 (21-1∼21-2) 에 실림으로써, 반송 장치 (8) 에 파지된다.

상측 카트리지 (11) 는, 추가로, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 위치 결정용 핀 (59) 이 형성되어 있다. 위치 결정용 핀 (59) 은, 플랜지 부분 (56) 의 하측을 향하고 있는 면으로부터 돌출하는 돌기에 형성되어 있다. 위치 결정용 핀 (59) 의 직경은, 노치 (49-1∼49-2) 의 직경과 대체로 동일하다. 위치 결정용 핀 (59) 은, 플랜지 부분 (56) 의 원반의 중심에 관하여 서로 대칭인 2 개의 부분에 2 개가 형성되어 있다. 즉, 위치 결정용 핀 (59) 은, 상측 카트리지 (11) 가 반송 장치 (8) 에 파지되었을 때에, 후크 (21-1∼21-2) 의 노치 (49-1∼49-2) 에 각각 끼워지도록 형성되어 있다. 이 때, 상측 카트리지 (11) 는, 후크 (21-1∼21-2) 의 노치 (49-1∼49-2) 에 각각 끼워지도록 반송 장치 (8) 에 파지될 때, 핸드 (17) 의 정위치에 파지된다.

도 9 는, 하측 카트리지 (12) 를 나타내고 있다. 하측 카트리지 (12) 는, 알루미늄으로 형성되고, 대체로 원반상으로 형성되고, 하측 웨이퍼를 싣기 위해 이용된다. 하측 카트리지 (12) 는, 복수의 위치 결정 구멍 (63-1∼63-2) 과 복수의 얼라이먼트용 구멍 (64) 이 형성되어 있다. 복수의 위치 결정 구멍 (63-1∼63-2) 은, 원형으로 형성되고, 그 원반의 외주의 근방에 형성되어 있다. 복수의 위치 결정 구멍 (63-1∼63-2) 의 직경은, 각각 스테이지 캐리지 (45) 의 위치 결정 핀 (48-1∼48-2) 의 직경과 대체로 동일하다. 복수의 위치 결정 구멍 (63-1∼63-2) 은, 추가로, 위치 결정 구멍 (63-1) 과 위치 결정 구멍 (63-2) 의 거리가 위치 결정 핀 (48-1) 과 위치 결정 핀 (48-2) 의 거리에 일치하도록 형성되어 있다. 즉, 복수의 위치 결정 구멍 (63-1∼63-2) 은, 하측 카트리지 (12) 가 스테이지 캐리지 (45) 에 놓여졌을 때에, 복수의 위치 결정 핀 (48-1∼48-2) 에 끼워지도록 배치되어 있다. 즉, 하측 카트리지 (12) 는, 복수의 위치 결정 구멍 (63-1∼63-2) 에 복수의 위치 결정 핀 (48-1∼48-2) 이 끼워지도록 스테이지 캐리지 (45) 에 놓여졌을 때에, 스테이지 캐리지 (45) 의 정위치에 실린다.

복수의 얼라이먼트용 구멍 (64) 은, 관통하도록 형성되어 있다. 복수의 얼라이먼트용 구멍 (64) 은, 하측 카트리지 (12) 가 스테이지 캐리지 (45) 에 놓여졌을 때에, 스테이지 캐리지 (45) 의 복수의 얼라이먼트용 구멍 (47) 에 각각 접속되도록 형성되어 있다. 복수의 얼라이먼트용 구멍 (64) 은, 추가로, 하측 카트리지 (12) 에 하측 웨이퍼가 실렸을 때에, 그 하측 웨이퍼에 형성되는 얼라이먼트 마크에 일치하도록 형성되어 있다. 하측 스테이지 (42) 의 2 개의 촬상 장치는, 하측 카트리지 (12) 가 스테이지 캐리지 (45) 에 놓여졌을 때에, 복수의 얼라이먼트용 구멍 (64) 을 통해, 그 얼라이먼트 마크를 촬영할 수 있도록 배치되어 있다.

하측 카트리지 (12) 는, 추가로, 그 원반의 상측의 면에, 섬 부분 (61) 과 복수의 웨이퍼 위치 결정 핀 (62-1∼62-3) 이 형성되어 있다. 섬 부분 (61) 은, 그 원반의 상측의 면으로부터 돌출하는 돌기에 형성되고, 하측 카트리지 (12) 에 실리는 하측 웨이퍼의 형상과 대체로 동일한 형상으로 형성되고, 상단이 1 개의 평면을 따르도록 형성되어 있다. 섬 부분 (61) 은, 상단에 홈 (65) 이 형성되어 있다. 홈 (65) 은, 상단에 격자상으로 형성되어 있다. 홈 (65) 은, 추가로, 섬 부분 (61) 의 측면에 연결되도록 형성되어 있다.

복수의 웨이퍼 위치 결정 핀 (62-1∼62-3) 은, 그 원반의 상측의 면으로부터 돌출하는 돌기에 형성되고, 하측 카트리지 (12) 에 실리는 하측 웨이퍼의 외주를 따르도록 형성되어 있다. 웨이퍼 위치 결정 핀 (62-2∼62-3) 은, 특히, 하측 카트리지 (12) 에 실리는 하측 웨이퍼의 오리엔탈 플랫을 따르도록 형성되어 있다. 이 때, 하측 웨이퍼는, 오리엔탈 플랫이 웨이퍼 위치 결정 핀 (62-2∼62-3) 에 접하도록, 또한, 외주가 웨이퍼 위치 결정 핀 (62-1) 에 접하도록, 하측 카트리지 (12) 에 실릴 때, 하측 카트리지 (12) 의 정위치에 실린다.

또한, 복수의 웨이퍼 위치 결정 핀 (62-1∼62-3) 은, 섬 부분 (61) 보다 높게 형성되고, 섬 부분 (61) 의 높이와 그 하측 웨이퍼의 두께의 합보다 낮게 형성되어 있다. 즉, 섬 부분 (61) 은, 하측 카트리지 (12) 에 하측 웨이퍼가 실렸을 때에, 그 하측 웨이퍼의 하측 카트리지 (12) 에 대향하는 면의 대부분에 접촉하도록 형성되어 있다. 복수의 웨이퍼 위치 결정 핀 (62-1∼62-3) 은, 하측 카트리지 (12) 에 하측 웨이퍼가 실렸을 때에, 그 하측 웨이퍼의 측면에 접촉하도록 형성되어 있다. 복수의 웨이퍼 위치 결정 핀 (62-1∼62-3) 은, 하측 카트리지 (12) 에 하측 웨이퍼가 실렸을 때에, 그 하측 웨이퍼의 하측 카트리지 (12) 에 대향하는 면의 이면으로부터 돌출되지 않도록 형성되어 있다.

하측 카트리지 (12) 는, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 플랜지 부분 (66) 과 본체 부분 (67) 으로 형성되어 있다. 본체 부분 (67) 은, 원주상으로 형성되어 있다. 그 원주의 직경은, 변연 (25-1) 과 변연 (25-2) 의 간격보다 작다. 플랜지 부분 (66) 은, 본체 부분 (67) 의 원주의 측면으로부터 장출하도록 형성되고, 원반상으로 형성되어 있다. 그 원반의 직경은, 변연 (25-1) 과 변연 (25-2) 의 간격보다 크다. 즉, 하측 카트리지 (12) 는, 플랜지 부분 (66) 이 후크 (21-1∼21-2) 에 실림으로서, 반송 장치 (8) 에 파지된다.

하측 카트리지 (12) 는, 추가로, 상측 카트리지 (11) 와 동일하게 하여, 그 위치 결정용 핀이 형성되어 있다. 그 위치 결정용 핀은, 플랜지 부분 (66) 의 하측을 향하고 있는 면으로부터 돌출하는 돌기에 형성되어 있다. 그 위치 결정용 핀의 직경은, 노치 (49-1∼49-2) 의 직경과 대체로 동일하다. 그 위치 결정용 핀은, 플랜지 부분 (66) 의 원반의 중심에 관하여 서로 대칭인 2 개의 부분에, 2 개가 형성되어 있다. 즉, 그 위치 결정용 핀은, 하측 카트리지 (12) 가 반송 장치 (8) 에 파지되었을 때에, 후크 (21-1∼21-2) 의 노치 (49-1∼49-2) 에 각각 끼워지도록 형성되어 있다. 이 때, 하측 카트리지 (12) 는, 후크 (21-1∼21-2) 의 노치 (49-1∼49-2) 에 각각 끼워지도록 반송 장치 (8) 에 파지될 때, 핸드 (17) 의 정위치에 파지된다.

상측 카트리지대 (6) 와 하측 카트리지대 (7) 는, 스테이지 캐리지 (45) 와 동일하게 하여, 복수의 위치 결정 핀 (48-1∼48-2) 과 동일한 복수의 위치 결정 핀이 형성되어 있다. 즉, 상측 카트리지 (11) 는, 복수의 위치 결정 구멍 (53-1∼53-2) 에 상측 카트리지대 (6) 의 복수의 위치 결정 핀이 끼워지도록 상측 카트리지대 (6) 에 놓여졌을 때에, 상측 카트리지대 (6) 의 정위치에 실린다. 하측 카트리지 (12) 는, 복수의 위치 결정 구멍 (63-1∼63-2) 에 하측 카트리지대 (7) 의 복수의 위치 결정 핀이 끼워지도록 하측 카트리지대 (7) 에 놓여졌을 때에, 하측 카트리지대 (7) 의 정위치에 실린다.

본 발명에 의한 상온 접합 방법의 실시형태는, 상온 접합 장치 (1) 를 이용하여 실행된다. 작업자는, 먼저, 게이트 밸브 (5) 를 폐쇄하고, 진공 펌프 (31) 를 이용하여 접합 챔버 (2) 의 내부에 진공 분위기를 생성하고, 로드 로크 챔버 (3) 의 내부에 대기압 분위기를 생성한다. 작업자는, 로드 로크 챔버 (3) 의 덮개를 열고, 상측 카트리지 (11) 를 상측 카트리지대 (6) 에 배치하고, 하측 카트리지 (12) 를 하측 카트리지대 (7) 에 배치한다. 작업자는, 오리엔탈 플랫이 웨이퍼 위치 결정 핀 (52-2∼52-3) 에 접하도록, 또한, 외주가 웨이퍼 위치 결정 핀 (52-1) 에 접하도록, 상측 카트리지 (11) 에 상측 웨이퍼를 싣는다. 작업자는, 오리엔탈 플랫이 웨이퍼 위치 결정 핀 (62-2∼62-3) 에 접하도록, 또한, 외주가 웨이퍼 위치 결정 핀 (62-1) 에 접하도록, 하측 카트리지 (12) 에 하측 웨이퍼 (50-2) 를 싣는다. 작업자는, 이어서, 로드 로크 챔버 (3) 의 덮개를 닫고, 로드 로크 챔버 (3) 의 내부에 진공 분위기를 생성한다.

상측 웨이퍼 (50-1) 와 하측 웨이퍼 (50-2) 에 예시되는 웨이퍼 (70) 는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 변형되어 있는 경우가 있다. 웨이퍼 (70) 는, 상측 카트리지 (11) 와 하측 카트리지 (12) 에 예시되는 카트리지 (71) 에 실려 있을 때, 웨이퍼 (70) 와 카트리지 (71) 사이에 공간 (72) 을 형성한다. 공간 (72) 에 충전되어 있는 공기는, 웨이퍼 (70) 를 들어올려 웨이퍼 (70) 를 카트리지 (71) 위로 이동시키는 경우가 있다.

즉, 상측 카트리지 (11) 와 상측 웨이퍼 (50-1) 에 협지되는 공간에 충전된 기체는, 복수의 섬 부분 (51-1∼51-4) 의 간극을 통과하여 외부에 배기된다. 이와 같은 배기는, 상측 카트리지 (11) 와 상측 웨이퍼 (50-1) 에 협지된 기체가 상측 웨이퍼 (50-1) 를 들어올리는 것을 방지하고, 상측 웨이퍼 (50-1) 가 상측 카트리지 (11) 위를 이동하는 것을 방지한다. 또한, 하측 카트리지 (12) 와 하측 웨이퍼 (50-2) 에 협지되는 공간에 충전된 기체는, 홈 (65) 을 통과하여 외부에 배기된다. 이와 같은 배기는, 하측 카트리지 (12) 와 하측 웨이퍼 (50-2) 에 협지된 기체가 하측 웨이퍼 (50-2) 를 들어올리는 것을 방지하고, 하측 웨이퍼 (50-2) 가 하측 카트리지 (12) 위를 이동하는 것을 방지한다.

작업자는, 로드 로크 챔버 (3) 의 내부에 진공 분위기가 생성된 후에, 게이트 밸브 (5) 를 개방한다. 작업자는, 먼저, 상측 웨이퍼 (50-1) 를 시료대 (43-1) 에 유지시킨다. 도 12 는, 상측 웨이퍼 (50-1) 를 시료대 (43-1) 에 유지시키는 동작을 나타내고 있다. 작업자는, 먼저, 도 12(a) 에 나타내는 바와 같이, 반송 장치 (8) 를 이용하고, 상측 웨이퍼 (50-1) 가 실린 상측 카트리지 (11) 를 상측 카트리지대 (6) 로부터 스테이지 캐리지 (45) 위까지 반송한다. 작업자는, 도 12(b) 에 나타내는 바와 같이, 반송 장치 (8) 의 핸드 (17) 를 강하시킨다. 이 때, 상측 카트리지 (11) 는, 복수의 위치 결정 구멍 (53-1∼53-2) 이 스테이지 캐리지 (45) 의 복수의 위치 결정 핀 (48-1∼48-2) 에 각각 끼워지고, 스테이지 캐리지 (45) 에 유지된다.

작업자는, 도 12(c) 에 나타내는 바와 같이, 반송 장치 (8) 의 핸드 (17) 를 로드 로크 챔버 (3) 의 내부에 퇴피시킨다. 작업자는, 이어서, 시료대 (43-1) 를 연직 하방향으로 하강시키고, 시료대 (43-1) 의 유전층을 상측 웨이퍼 (50-1) 에 접촉시켜, 시료대 (43-1) 에 상측 웨이퍼 (50-1) 를 유지시킨다. 이 때, 상측 카트리지 (11) 의 복수의 웨이퍼 위치 결정 핀 (52-1∼52-3) 은, 상측 웨이퍼 (50-1) 로부터 돌출하지 않도록 형성되어 있기 때문에, 시료대 (43-1) 에 접촉하지 않는다. 이 때문에, 상온 접합 장치 (1) 는, 시료대 (43-1) 에 상측 웨이퍼 (50-1) 를 보다 확실하게 접촉시킬 수 있어, 시료대 (43-1) 에 상측 웨이퍼 (50-1) 를 보다 확실하게 유지시킬 수 있다. 작업자는, 도 12(d) 에 나타내는 바와 같이, 시료대 (43-1) 를 연직 상방향으로 상승시켜, 상측 웨이퍼 (50-1) 를 상측 카트리지 (11) 로부터 떨어뜨린다. 작업자는, 상측 웨이퍼 (50-1) 가 상측 카트리지 (11) 로부터 떨어진 후에, 반송 장치 (8) 를 이용하여, 상측 웨이퍼 (50-1) 가 실려 있지 않은 상측 카트리지 (11) 를 스테이지 캐리지 (45) 로부터 상측 카트리지대 (6) 에 반송한다.

작업자는, 상측 웨이퍼 (50-1) 를 시료대 (43-1) 에 유지시킨 후에, 하측 웨이퍼 (50-2) 를 스테이지 캐리지 (45) 에 유지시킨다. 도 13 은, 하측 웨이퍼 (50-2) 를 스테이지 캐리지 (45) 에 유지시키는 동작을 나타내고 있다. 작업자는, 먼저, 도 13(a) 에 나타내는 바와 같이, 반송 장치 (8) 를 이용하고, 하측 웨이퍼 (50-2) 가 실린 하측 카트리지 (12) 를 하측 카트리지대 (7) 로부터 스테이지 캐리지 (45) 위까지 반송한다. 작업자는, 도 13(b) 에 나타내는 바와 같이, 반송 장치 (8) 의 핸드 (17) 를 강하시킨다. 이 때, 하측 카트리지 (12) 는, 복수의 위치 결정 구멍 (63-1∼63-2) 이 스테이지 캐리지 (45) 의 복수의 위치 결정 핀 (48-1∼48-2) 에 각각 끼워져, 스테이지 캐리지 (45) 에 유지된다. 작업자는, 도 13(c) 에 나타내는 바와 같이, 반송 장치 (8) 의 핸드 (17) 를 로드 로크 챔버 (3) 의 내부에 퇴피시킨다.

작업자는, 게이트 밸브 (5) 를 폐쇄하고, 시료대 (43-1) 에 유지된 상측 웨이퍼 (50-1) 와 스테이지 캐리지 (45) 에 유지된 하측 웨이퍼 (50-2) 를 상온 접합한다. 즉, 작업자는, 시료대 (43-1) 에 유지된 상측 웨이퍼 (50-1) 와 스테이지 캐리지 (45) 에 유지된 하측 웨이퍼 (50-2) 가 떨어진 상태에서, 상측 웨이퍼 (50-1) 와 하측 웨이퍼 (50-2) 사이에 이온 건 (32) 을 향하여 입자를 방출한다. 그 입자는, 상측 웨이퍼 (50-1) 와 하측 웨이퍼 (50-2) 에 조사되고, 그 표면에 형성되는 산화물 등을 제거하여, 그 표면에 부착되어 있는 불순물을 제거한다. 작업자는, 압접 기구 (43-2) 를 조작하여, 시료대 (43-1) 를 연직 하방향으로 하강시키고, 상측 웨이퍼 (50-1) 와 하측 웨이퍼 (50-2) 를 접근시킨다. 작업자는, 스테이지 캐리지 (45) 의 위치 결정 기구를 조작하여, 상측 웨이퍼 (50-1) 와 하측 웨이퍼 (50-2) 가 설계대로 접합되도록, 스테이지 캐리지 (45) 에 유지된 하측 웨이퍼 (50-2) 의 위치를 이동시킨다. 작업자는, 시료대 (43-1) 의 압접 기구 (43-2) 를 조작하여, 시료대 (43-1) 를 연직 하방향으로 하강시키고, 상측 웨이퍼 (50-1) 를 하측 웨이퍼 (50-2) 에 접촉시킨다. 상측 웨이퍼 (50-1) 와 하측 웨이퍼 (50-2) 는, 그 접촉에 의해 접합되어, 1 장의 접합 기판이 생성된다. 이 때, 하측 카트리지 (12) 의 복수의 웨이퍼 위치 결정 핀 (62-1∼62-3) 은, 하측 웨이퍼 (50-2) 로부터 돌출되지 않도록 형성되어 있기 때문에, 시료대 (43-1) 또는 상측 웨이퍼 (50-1) 에 접촉하지 않는다. 이 때문에, 상온 접합 장치 (1) 는, 상측 웨이퍼 (50-1) 에 하측 웨이퍼 (50-2) 를 보다 확실하게 접촉시킬 수 있고, 상측 웨이퍼 (50-1) 와 하측 웨이퍼 (50-2) 를 보다 확실하게 접합시킬 수 있다. 또한, 이 때, 하측 카트리지 (12) 의 섬 부분 (61) 은, 하측 웨이퍼 (50-2) 의 대체로 전부에 접촉한다. 이 때문에, 하측 웨이퍼 (50-2) 는, 접합시에 인가되는 하중에 의해 파손되는 것이 방지되고, 상온 접합 장치 (1) 는, 보다 큰 하중을 상측 웨이퍼 (50-1) 와 하측 웨이퍼 (50-2) 에 인가할 수 있다.

작업자는, 그 접합 기판을 시료대 (43-1) 로부터 디척시킨 후에, 시료대 (43-1) 를 연직 상방향으로 상승시킨다. 작업자는, 이어서, 게이트 밸브 (5) 를 개방하고, 반송 장치 (8) 를 이용하여, 그 접합 기판이 실려 있는 하측 카트리지 (12) 를 스테이지 캐리지 (45) 로부터 하측 카트리지대 (7) 에 반송한다. 작업자는, 게이트 밸브 (5) 를 폐쇄하고, 로드 로크 챔버 (3) 의 내부에 대기압 분위기를 생성한다. 작업자는, 로드 로크 챔버 (3) 의 덮개를 열어, 하측 카트리지대 (7) 에 배치된 하측 카트리지 (12) 로부터 그 접합 기판을 꺼낸다.

이와 같은 상온 접합 방법에 의하면, 상측 웨이퍼 (50-1) 와 하측 웨이퍼 (50-2) 는, 반송 장치 (8) 에 접촉하지 않고, 접합면의 오염이 방지되어, 보다 확실하게 상온 접합될 수 있다. 이 결과, 상온 접합 장치 (1) 는, 신뢰성이 보다 향상된다.

상온 접합하기 위한 스테이지와 반송 장치 사이의 웨이퍼의 주고 받기는, 일반적으로, 접합 챔버 내에 배치되는 리프트 핀을 이용하여 실행된다. 이와 같은 상온 접합 방법에 의하면, 상온 접합 장치 (1) 는, 이와 같은 리프트 핀을 구비할 필요가 없고, 제조 비용을 보다 줄일 수 있어, 메인터넌스를 경감시킬 수 있다. 그 물체를 구동하는 구동계는, 일반적으로, 가스를 방출하고, 챔버 내에 배치되었을 때에, 그 챔버 내의 분위기를 오염시킨다. 이 때문에, 상온 접합 장치 (1) 는, 그 리프트 핀을 구동하는 구동계를 구비하지 않음으로써, 이와 같은 방출 가스를 저감시킬 수 있어, 웨이퍼가 접합되는 분위기의 오염을 방지할 수 있다. 이 결과, 상온 접합 장치 (1) 는, 상측 웨이퍼 (50-1) 와 하측 웨이퍼 (50-2) 의 접합면의 오염을 방지하고, 보다 확실하게 상온 접합할 수 있어, 신뢰성이 보다 향상된다.

웨이퍼는, 대구경화, 극박화되고 있다. 이 때, 웨이퍼는, 반송 장치 (8) 에 직접 유지될 때에, 변형되어, 낙하, 파손될 우려가 있다. 이와 같은 상온 접합 방법에 의하면, 하측 웨이퍼 (50-2) 는, 일방의 면의 거의 전체가 하측 카트리지 (12) 에 접촉시켜 하측 카트리지 (12) 에 유지되어 반송되어, 변형, 낙하, 파손의 우려를 저감시킬 수 있다. 이 결과, 상온 접합 장치 (1) 는, 보다 확실하게 상온 접합할 수 있어, 신뢰성이 보다 향상된다.

또한, 상측 웨이퍼 (50-1) 는, 원반상과 상이한 형상으로 형성되어 있는 이형 웨이퍼로 치환될 수도 있다. 이 때, 상측 카트리지 (11) 는, 상측 웨이퍼 (50-1) 와 동일하게 하여, 감압시에 그 이형 웨이퍼가 이동하지 않도록, 그 이형 웨이퍼를 실을 수 있다. 이 결과, 상온 접합 장치 (1) 는, 그 이형 웨이퍼의 접합면의 오염을 방지하고, 그 이형 웨이퍼를 보다 확실하게 상온 접합할 수 있다. 하측 카트리지 (12) 는, 그 이형 웨이퍼마다 제조될 수도 있다.

또한, 하측 웨이퍼 (50-2) 는, 원반상과 다른 형상으로 형성되어 있는 이형 웨이퍼로 치환될 수도 있다. 이 때, 하측 카트리지 (12) 는, 하측 웨이퍼 (50-2) 와 동일하게 하여, 감압시에 그 이형 웨이퍼가 이동하지 않도록, 그 이형 웨이퍼를 실을 수 있다. 이 결과, 상온 접합 장치 (1) 는, 그 이형 웨이퍼의 접합면의 오염을 방지하고, 그 이형 웨이퍼를 보다 확실하게 상온 접합시킬 수 있다. 하측 카트리지 (12) 는, 그 이형 웨이퍼마다 제조될 수도 있다. 이 때, 상온 접합 장치 (1) 는, 그 이형 웨이퍼마다 스테이지 캐리지 (45) 를 제조할 필요가 없어, 보다 염가로 제조될 수 있다.

또한, 하측 카트리지 (12) 에 형성되는 홈 (65) 은, 격자 형상과 상이한 다른 형상으로 형성될 수도 있다. 그 형상으로는, 방사상이 예시된다. 홈 (65) 은, 하측 카트리지 (12) 와 하측 웨이퍼 (50-2) 에 협지된 기체의 배기의 효율을 향상시키기 위해서, 다수인 것이 바람직하고, 굵은 것이 바람직하다. 홈 (65) 은, 또한, 상측 웨이퍼 (50-1) 와 하측 웨이퍼 (50-2) 와 접합시에, 하측 웨이퍼 (50-2) 의 변형을 일으키게 하기 위해, 가는 것이 바람직하고, 소수인 것이 바람직하다. 이 때문에, 홈 (65) 의 형상은, 하측 웨이퍼 (50-2) 의 속성에 따라, 적절히 설계되는 것이 바람직하다.

Claims

내부의 분위기가 감압되는 로드 로크 챔버와,
상기 로드 로크 챔버의 내부에 배치되는 카트리지를 구비하고,
상기 카트리지는, 기판이 상기 카트리지에 실릴 때 상기 기판에 접촉하는 섬 부분이 형성되고,
상기 섬 부분은, 상기 기판이 실려 있을 때 상기 카트리지와 상기 기판에 협지되는 공간을 외부에 접속하는 유로가 형성되어 있는 상온 접합 장치.
제 1 항에 있어서,
접합 챔버와,
상기 로드 로크 챔버와 상기 접합 챔버와의 게이트를 개폐하는 게이트 밸브와,
상기 게이트가 개방되어 있을 때 상기 로드 로크 챔버로부터 상기 접합 챔버에 상기 카트리지를 반송하는 반송 장치를 추가로 구비하고,
상기 접합 챔버는, 상기 기판이 상기 접합 챔버의 내부에 배치되어 있을 때, 상기 기판을 다른 기판에 접합하는 상온 접합 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 카트리지는, 플랜지가 형성되고,
상기 반송 장치는, 상기 플랜지 중 하향의 지지면에 접촉함으로써, 상기 카트리지를 유지하는 상온 접합 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 카트리지는, 상기 플랜지에 핸드 위치 결정 수단이 형성되고,
상기 반송 장치는, 상기 카트리지를 반송할 때에, 상기 핸드 위치 결정 수단에 끼워 맞추는 다른 핸드 위치 결정 수단이 형성되어 있는 상온 접합 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 핸드 위치 결정 수단은 핀이며,
상기 다른 핸드 위치 결정 수단은 노치인 상온 접합 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 접합 챔버는, 상기 카트리지를 유지하는 하측 스테이지를 구비하고,
상기 카트리지는, 스테이지 위치 결정 수단이 형성되고,
상기 하측 스테이지는, 상기 하측 스테이지가 상기 카트리지를 유지할 때에, 상기 스테이지 위치 결정 수단에 끼워 맞추는 다른 스테이지 위치 결정 수단이 형성되어 있는 상온 접합 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 스테이지 위치 결정 수단은 구멍이며,
상기 다른 스테이지 위치 결정 수단은, 상기 구멍에 끼우는 돌기인 상온 접합 장치.
제 6 항에 있어서,
촬영 장치와,
얼라이먼트 장치를 추가로 구비하고,
상기 카트리지는, 얼라이먼트용 구멍이 형성되고,
상기 촬영 장치는, 상기 기판이 상기 카트리지에 실리는 경우에, 상기 하측 스테이지가 상기 카트리지를 유지하고 있을 때에, 상기 얼라이먼트용 구멍을 통해 상기 기판의 화상을 촬영하고,
상기 얼라이먼트 장치는, 상기 화상에 기초하여 상기 하측 스테이지를 구동하는 상온 접합 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 섬 부분은, 상기 기판의 일방의 면의 대체로 전부에 접촉하는 접촉면이 형성되고,
상기 접촉면에는, 상기 유로인 홈이 형성되어 있는 상온 접합 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카트리지는, 복수의 기판 위치 결정 핀을 구비하고,
상기 복수의 기판 위치 결정 핀은, 상기 기판이 상기 카트리지에 실렸을 때에, 상기 기판의 가장자리가 상기 복수의 기판 위치 결정 핀의 전부에 접촉하도록 배치되어 있는 상온 접합 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 복수의 기판 위치 결정 핀은, 상기 기판이 상기 카트리지에 실렸을 때에, 상기 기판의 표면 중 상기 카트리지에 접촉하는 면과 상기 면의 이면 사이에 상기 복수의 기판 위치 결정 핀의 선단이 배치되도록 형성되어 있는 상온 접합 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 섬 부분은, 상기 기판의 일방의 면의 중앙 부분에 접촉하지 않고, 상기 기판의 일방의 면의 외주 부분에 접촉하는 상온 접합 장치.
기판이 실려 있는 카트리지가 배치되어 있는 로드 로크 챔버의 내부를 감압하는 단계와,
상기 로드 로크 챔버의 내부가 감압된 후에, 상기 로드 로크 챔버의 내부로부터 접합 챔버에 상기 카트리지를 반송하는 단계를 구비하고,
상기 카트리지는, 상기 기판이 상기 카트리지에 실릴 때 상기 기판에 접촉하는 섬 부분이 형성되고,
상기 섬 부분은, 상기 기판이 실려 있을 때 상기 카트리지와 상기 기판에 협지되는 공간을 외부에 접속하는 유로가 형성되어 있는 상온 접합 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 접합 챔버는, 상측 스테이지와 하측 스테이지를 구비하고,
상기 기판은, 상측 기판과 하측 기판을 포함하고,
상기 카트리지는, 상측 카트리지와 하측 카트리지를 포함하고,
추가로,
상기 상측 기판이 상기 상측 카트리지에 실려 있는 경우에, 또한, 상기 하측 스테이지가 상기 상측 카트리지를 유지하고 있을 때에, 상기 상측 스테이지와 상기 하측 스테이지를 접근시킴으로써 상기 상측 기판을 상기 상측 스테이지에 유지시키는 단계와,
상기 상측 기판이 상기 상측 스테이지에 유지된 후에, 상기 하측 기판이 상기 하측 카트리지에 실려 있는 경우에, 또한, 상기 하측 스테이지가 상기 하측 카트리지를 유지하고 있을 때에, 상기 상측 스테이지와 상기 하측 스테이지를 접근시킴으로써 상기 상측 기판과 상기 하측 기판을 접합하는 단계를 구비하는 상온 접합 방법.