KR101430852B1 - 접합 시스템, 접합 방법, 프로그램 및 컴퓨터 기억 매체 - Google Patents

접합 시스템, 접합 방법, 프로그램 및 컴퓨터 기억 매체 Download PDF

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

접합 시스템은, 복수의 기판 또는 복수의 중합 기판을 보유 가능하고, 또한 처리 스테이션에 대하여 기판 또는 중합 기판을 반입출하는 반입출 스테이션과, 기판에 소정의 처리를 행하여, 기판끼리를 접합하는 처리 스테이션을 갖고 있다. 처리 스테이션은, 기판의 표면을 활성화하는 표면 활성화 장치와, 기판의 표면을 친수화하는 동시에 세정하는 표면 친수화 장치와, 기판끼리를 접합하는 접합 장치와, 표면 활성화 장치, 표면 친수화 장치 및 접합 장치에 대하여, 기판 또는 중합 기판을 반송하기 위한 반송 영역을 갖고 있다.

Description

접합 시스템, 접합 방법, 프로그램 및 컴퓨터 기억 매체 {JOINING SYSTEM, JOINING METHOD, PROGRAM AND COMPUTER MEMORY MEDIA}
본 발명은, 기판끼리를 접합하는 접합 시스템, 접합 방법, 프로그램 및 컴퓨터 기억 매체에 관한 것이다.
최근, 반도체 디바이스의 고집적화가 진행되고 있다. 고집적화한 복수의 반도체 디바이스를 수평면 내에서 배치하고, 이들 반도체 디바이스를 배선으로 접속해서 제품화할 경우, 배선 길이가 증대하고, 그에 따라 배선의 저항이 커지며, 또한 배선 지연이 커지는 것이 우려된다.
따라서, 반도체 디바이스를 3차원으로 적층하는 3차원 집적 기술을 사용하는 것이 제안되어 있다. 이 3차원 집적 기술에 있어서는, 예를 들어 접합 장치를 사용하여, 2매의 반도체 웨이퍼(이하,「웨이퍼」라고 함)의 접합이 행해진다. 예를 들어 접합 장치는, 웨이퍼의 표면에 불활성 가스 이온 빔 또는 불활성 가스 중성 원자 빔을 조사하는 빔 조사 수단과, 2매의 웨이퍼를 포갠 상태에서 당해 2매의 웨이퍼를 압박하는 1세트의 워크 롤러를 갖고 있다. 그리고 이 접합 장치에서는, 빔 조사 수단에 의해 웨이퍼의 표면(접합면)을 활성화하고, 2매의 웨이퍼를 포갠 상태에서 당해 2매의 웨이퍼의 표면 간에 반데르발스력을 발생시켜서 가접합한다. 그 후, 2매의 웨이퍼를 압박함으로써 웨이퍼끼리를 접합하고 있다(특허 문헌 1).
일본 특허 출원 공개 제2004-337928호 공보
그러나 특허 문헌 1에 기재된 접합 장치를 사용한 경우, 1세트의 워크 롤러로 2매의 웨이퍼를 압박할 때의 하중에 의해, 웨이퍼가 파손될 우려가 있었다.
또한, 표면이 활성화한 2매의 웨이퍼의 표면 간에 반데르발스력을 발생시켜서 행해지는 가접합은 그 접합 강도가 충분하지 않으므로, 2매의 웨이퍼를 연직 방향으로부터 어긋나게 하여 압박한 경우, 웨이퍼의 위치 어긋남이 발생할 우려가 있었다.
게다가, 웨이퍼끼리를 적절하게 접합하기 위해서는, 2매의 웨이퍼의 압박에 많은 시간을 필요로 하기 때문에, 웨이퍼 접합 처리의 처리량의 저하를 초래하고 있었다.
본 발명은, 이러한 점에 비추어 이루어진 것으로, 기판끼리를 적절하게 접합하면서, 기판 접합 처리의 처리량을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판끼리를 접합하는 접합 시스템이며, 기판에 소정의 처리를 행하여, 기판끼리를 접합하는 처리 스테이션과, 기판 또는 기판끼리가 접합된 중합 기판을 각각 복수 보유 가능하고, 또한 상기 처리 스테이션에 대하여 기판 또는 중합 기판을 반입출하는 반입출 스테이션을 구비하고, 상기 처리 스테이션은 기판의 접합되는 표면을 활성화하는 표면 활성화 장치와, 상기 표면 활성화 장치로 활성화된 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와, 상기 표면 친수화 장치로 표면이 친수화된 기판끼리를 접합하는 접합 장치와, 상기 표면 활성화 장치, 상기 표면 친수화 장치 및 상기 접합 장치에 대하여, 기판 또는 중합 기판을 반송하기 위한 반송 영역을 갖는다. 또, 기판의 표면이라 함은 기판이 접합되는 접합면을 말한다.
본 발명의 접합 시스템에 따르면, 표면 활성화 장치에 있어서 기판의 표면을 활성화한 후, 표면 친수화 장치에 있어서 기판의 표면을 친수화해서 당해 표면에 수산기를 형성할 수 있다. 그 후, 접합 장치에 있어서, 활성화한 기판의 표면끼리를 반데르발스력에 의해 접합한 후, 친수화한 기판의 표면의 수산기를 수소 결합시켜서, 기판끼리를 견고하게 접합할 수 있다. 이로 인해, 종래와 같이 기판을 포갠 상태에서 압박할 필요가 없다. 따라서, 종래와 같이 기판이 파손될 우려도 없고, 또한 기판의 위치 어긋남이 발생할 우려도 없다. 또한, 기판끼리는 반데르발스력과 수소 결합에만 의해 접합되므로, 접합에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 기판끼리를 적절하게 접합하면서, 기판 접합 처리의 처리량을 향상시킬 수 있다. 또한, 반입출 스테이션은 복수의 기판 또는 복수의 중합 기판을 보유 가능하므로, 반입출 스테이션으로부터 처리 스테이션으로 기판을 연속적으로 반송해서 당해 처리 스테이션에서 기판을 연속적으로 처리할 수 있으므로, 기판 접합 처리의 처리량을 더욱 향상시킬 수 있다.
다른 관점에 의한 본 발명은, 기판끼리를 접합하는 방법이며, 표면 활성화 장치에 있어서, 기판의 접합되는 표면을 활성화하는 표면 활성화 공정과, 그 후, 반송 영역을 거쳐 표면 친수화 장치로 기판을 반송하고, 당해 표면 친수화 장치에 있어서, 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 공정과, 그 후, 반송 영역을 거쳐 접합 장치로 기판을 반송하고, 당해 접합 장치에 있어서, 상기 표면 활성화 공정 및 상기 표면 친수화 공정이 행해진 기판끼리를, 반데르발스력 및 수소 결합에 의해 접합하는 접합 공정을 갖고, 상기 표면 활성화 공정, 표면 친수화 공정 및 접합 공정을 복수의 기판에 대하여 연속해서 행한다.
또 다른 관점에 의한 본 발명은, 기판끼리를 접합하는 접합 방법을 접합 시스템에 의해 실행시키기 위해서, 당해 접합 시스템을 제어하는 제어 장치의 컴퓨터상에서 동작하는 프로그램이며, 상기 접합 방법은 표면 활성화 장치에 있어서, 기판의 접합되는 표면을 활성화하는 표면 활성화 공정과, 그 후, 반송 영역을 거쳐 표면 친수화 장치로 기판을 반송하고, 당해 표면 친수화 장치에 있어서, 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 공정과, 그 후, 반송 영역을 거쳐 접합 장치로 기판을 반송하고, 당해 접합 장치에 있어서, 상기 표면 활성화 공정 및 상기 표면 친수화 공정이 행해진 기판끼리를, 반데르발스력 및 수소 결합에 의해 접합하는 접합 공정을 갖고, 상기 표면 활성화 공정, 표면 친수화 공정 및 접합 공정을 복수의 기판에 대하여 연속해서 행한다.
또 다른 관점에 의한 본 발명은, 기판끼리를 접합하는 접합 방법을 접합 시스템에 의해 실행시키기 위해서, 당해 접합 시스템을 제어하는 제어 장치의 컴퓨터상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체이며, 상기 접합 방법은 표면 활성화 장치에 있어서, 기판의 접합되는 표면을 활성화하는 표면 활성화 공정과, 그 후, 반송 영역을 거쳐 표면 친수화 장치로 기판을 반송하고, 당해 표면 친수화 장치에 있어서, 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 공정과, 그 후, 반송 영역을 거쳐 접합 장치로 기판을 반송하고, 당해 접합 장치에 있어서, 상기 표면 활성화 공정 및 상기 표면 친수화 공정이 행해진 기판끼리를, 반데르발스력 및 수소 결합에 의해 접합하는 접합 공정을 갖고, 상기 표면 활성화 공정, 표면 친수화 공정 및 접합 공정을 복수의 기판에 대하여 연속해서 행한다.
본 발명에 따르면, 기판끼리를 적절하게 접합하면서, 기판 접합 처리의 처리량을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 접합 시스템의 구성의 개략을 도시하는 평면도다.
도 2는 본 실시 형태에 관한 접합 시스템의 내부 구성의 개략을 도시하는 측면도다.
도 3은 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼의 측면도다.
도 4는 표면 활성화 장치의 구성의 개략을 도시하는 평면도다.
도 5는 표면 활성화 장치의 내부 구성의 개략을 도시하는 측면도다.
도 6은 처리부의 구성의 개략을 도시하는 종단면도다.
도 7은 열 처리판의 평면도다.
도 8은 표면 친수화 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도다.
도 9는 표면 친수화 장치의 구성의 개략을 도시하는 횡단면도다.
도 10은 접합 장치의 구성의 개략을 도시하는 횡단면도다.
도 11은 접합 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도다.
도 12는 위치 조절 기구의 측면도다.
도 13은 상부 척의 평면도다.
도 14는 상부 척의 종단면도다.
도 15는 반전 기구의 측면도다.
도 16은 접합 시스템 내에 발생하는 기류의 설명도다.
도 17은 웨이퍼 접합 처리의 주된 공정을 도시하는 흐름도다.
도 18은 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼의 수평 방향의 위치를 조절하는 모습을 도시하는 설명도다.
도 19는 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼의 연직 방향의 위치를 조절하는 모습을 도시하는 설명도다.
도 20은 압동(押動) 부재에 의해 상부 웨이퍼의 일단부와 하부 웨이퍼의 일단부를 압박하는 모습을 도시하는 설명도다.
도 21은 상부 척의 진공화를 영역마다 정지하는 모습을 도시하는 설명도다.
도 22는 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼가 접합된 모습을 도시하는 설명도다.
도 23은 다른 실시 형태에 관한 접합 시스템의 내부 구성의 개략을 도시하는 측면도다.
도 24는 검사 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도다.
도 25는 검사 장치의 구성의 개략을 도시하는 횡단면도다.
도 26은 다른 실시 형태에 관한 접합 시스템의 구성의 개략을 도시하는 평면도다.
도 27은 열 처리 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도다.
도 28은 열 처리 장치의 구성의 개략을 도시하는 횡단면도다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 관한 접합 시스템(1)의 구성의 개략을 도시하는 평면도다. 도 2는 접합 시스템(1)의 내부 구성의 개략을 도시하는 측면도다.
접합 시스템(1)에서는, 도 3에 도시한 바와 같이 예를 들어 2매의 기판으로서의 웨이퍼(WU, WL)를 접합한다. 이하, 상측에 배치되는 웨이퍼를「상부 웨이퍼(WU)」라고 하고, 하측에 배치되는 웨이퍼를「하부 웨이퍼(WL)」라고 한다. 또한, 상부 웨이퍼(WU)가 접합되는 접합면을「표면(WU1)」이라고 하고, 당해 표면(WU1)과 반대측의 면을「이면(WU2)」이라고 한다. 마찬가지로, 하부 웨이퍼(WL)가 접합되는 접합면을「표면(WL1)」이라고 하고, 당해 표면(WL1)과 반대측의 면을「이면(WL2)」이라고 한다. 그리고 접합 시스템(1)에서는, 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)를 접합하여, 중합 기판으로서의 중합 웨이퍼(WT)를 형성한다.
접합 시스템(1)은, 도 1에 도시한 바와 같이 예를 들어 외부와의 사이에서 복수의 웨이퍼(WU, WL), 복수의 중합 웨이퍼(WT)를 각각 수용 가능한 카세트(CU, CL, CT)가 반입출되는 반입출 스테이션(2)과, 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)에 대하여 소정의 처리를 실시하는 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(3)을 일체로 접속한 구성을 갖고 있다.
반입출 스테이션(2)에는, 카세트 적재대(10)가 설치되어 있다. 카세트 적재대(10)에는, 복수, 예를 들어 4개의 카세트 적재판(11)이 설치되어 있다. 카세트 적재판(11)은, 수평 방향인 X 방향(도 1 중의 상하 방향)으로 일렬로 나란히 배치되어 있다. 이들 카세트 적재판(11)에는 접합 시스템(1)의 외부에 대하여 카세트(CU, CL, CT)를 반입출할 때에, 카세트(CU, CL, CT)를 적재할 수 있다. 이와 같이, 반입출 스테이션(2)은 복수 상부 웨이퍼(WU), 복수의 하부 웨이퍼(WL), 복수의 중합 웨이퍼(WT)를 보유 가능하게 구성되어 있다. 또, 카세트 적재판(11)의 개수는 본 실시 형태에 한정되지 않고, 임의로 결정할 수 있다. 또한, 카세트 중 하나를 문제 웨이퍼의 회수용으로서 사용해도 된다. 즉, 다양한 요인으로 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)의 접합에 문제가 발생한 웨이퍼를, 다른 정상인 중합 웨이퍼(WT)와 분리할 수 있는 카세트다. 본 실시 형태에 있어서는, 복수의 카세트(CT) 중, 하나의 카세트(CT)를 문제 웨이퍼의 회수용으로서 사용하고, 다른 카세트(CT)를 정상인 중합 웨이퍼(WT)의 수용용으로서 사용하고 있다.
반입출 스테이션(2)에는 카세트 적재대(10)에 인접해서 웨이퍼 반송부(20)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송부(20)에는, X 방향으로 연신하는 반송로(21) 위를 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(22)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(22)는 연직 방향 및 연직축 주위(θ 방향)로도 이동 가능하며, 각 카세트 적재판(11) 위의 카세트(CU, CL, CT)와, 후술하는 처리 스테이션(3)의 제3 처리 블록(G3)의 트랜지션 장치(50, 51)와의 사이에서 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)를 반송할 수 있다. 웨이퍼 반송부(20)의 내부에는, 다운플로우라고 불리는 연직 하방을 향하는 기류를 발생시키고 있다. 그리고 웨이퍼 반송부(20)의 내부 분위기는, 배기구(도시하지 않음)로부터 배기된다.
처리 스테이션(3)에는, 각종 장치를 구비한 복수 예를 들어 3개의 처리 블록(G1, G2, G3)이 설치되어 있다. 예를 들어 처리 스테이션(3)의 정면측(도 1의 X 방향 마이너스 방향측)에는 제1 처리 블록(G1)이 설치되고, 처리 스테이션(3)의 배면측(도 1의 X 방향 플러스 방향측)에는 제2 처리 블록(G2)이 설치되어 있다. 또한, 처리 스테이션(3)의 반입출 스테이션(2)측(도 1의 Y 방향 마이너스 방향측)에는 제3 처리 블록(G3)이 설치되어 있다.
예를 들어, 제1 처리 블록(G1)에는 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)을 활성화하는 표면 활성화 장치(30)가 배치되어 있다.
예를 들어 제2 처리 블록(G2)에는, 예를 들어 순수에 의해 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)을 친수화하는 동시에 당해 표면(WU1, WL1)을 세정하는 표면 친수화 장치(40), 웨이퍼(WU, WL)를 접합하는 접합 장치(41)가, 반입출 스테이션(2)측으로부터 이 순서로 수평 방향인 Y 방향으로 나란히 배치되어 있다.
예를 들어 제3 처리 블록(G3)에는, 도 2에 도시한 바와 같이 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)의 트랜지션 장치(50, 51)가 밑에서부터 차례로 2단으로 설치되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이 제1 처리 블록(G1) 내지 제3 처리 블록(G3)으로 둘러싸인 영역에는, 웨이퍼 반송 영역(60)이 형성되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(60)에는, 예를 들어 웨이퍼 반송 장치(61)가 배치되어 있다. 또, 웨이퍼 반송 영역(60)의 내부에는, 다운플로우라고 불리는 연직 하방을 향하는 기류를 발생시키고 있다. 그리고 웨이퍼 반송 영역(60)의 내부 분위기는, 배기구(도시하지 않음)로부터 배기된다. 따라서, 웨이퍼 반송 영역(60) 내의 압력은 대기압 이상이며, 당해 웨이퍼 반송 영역(60)에 있어서, 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)의 소위 대기계의 반송이 행해진다.
웨이퍼 반송 장치(61)는, 예를 들어 연직 방향, 수평 방향(Y 방향, X 방향) 및 연직축 주위로 이동 가능한 반송 아암을 갖고 있다. 웨이퍼 반송 장치(61)는 웨이퍼 반송 영역(60) 내를 이동하고, 주위의 제1 처리 블록(G1), 제2 처리 블록(G2) 및 제3 처리 블록(G3) 내의 소정의 장치로 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)를 반송할 수 있다.
다음에, 상술한 표면 활성화 장치(30)의 구성에 대해서 설명한다. 표면 활성화 장치(30)는, 도 4에 도시한 바와 같이 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)을 활성화하기 위한 처리를 행하는 처리부(70)와, 웨이퍼 반송 영역(60)과의 사이에서 웨이퍼(WU, WL)를 반입출하기 위한 반입출부(71)와, 처리부(70)와 반입출부(71) 사이에서 웨이퍼(WU, WL)를 반송하는 반송부(72)를 갖고 있다. 처리부(70)와 반송부(72)는 게이트 밸브(73)를 통하여 수평 방향인 Y 방향으로 나란히 접속되어 있다. 또한, 반입출부(71)와 반송부(72)는 수평 방향인 X 방향으로 나란히 배치되어 있다.
반입출부(71)에는, 도 5에 도시한 바와 같이 웨이퍼(WU, WL)를 일시적으로 적재하는 트랜지션 유닛(80), 웨이퍼(WU, WL)의 온도를 조절하는 온도 조절 유닛(81, 82)이 밑에서부터 차례로 3단으로 설치되어 있다. 트랜지션 유닛(80), 온도 조절 유닛(81, 82)의 웨이퍼 반송 영역(60)측의 측면에는, 도 4에 도시한 바와 같이 웨이퍼(WU, WL)의 반입출구(도시하지 않음)를 통해 개폐 셔터(83)가 각각 설치되어 있다. 또한, 트랜지션 유닛(80), 온도 조절 유닛(81, 82)의 반송부(72)측의 측면에도 웨이퍼(WU, WL)의 반입출구(도시하지 않음)를 통해 개폐 셔터(84)가 각각 설치되어 있다.
반송부(72)에는, 도 4에 도시한 바와 같이 연직 방향, 수평 방향 및 연직축 주위로 이동 가능한 웨이퍼 반송체(90)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송체(90)는 처리부(70) 및 반입출부(71)와의 사이에서 웨이퍼(WU, WL)를 반송할 수 있다. 또한, 반송부(72)에는 당해 반송부(72)의 내부 분위기를 진공화하는 진공 펌프(도시하지 않음)에 연통하는 흡기구(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
처리부(70)는, 도 6에 도시한 바와 같이 처리 가스를 플라즈마 여기시켜서 라디칼을 생성하는 라디칼 생성 유닛(100)과, 라디칼 생성 유닛(100)에서 생성된 라디칼을 사용해서 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)을 활성화하는 처리 유닛(101)을 갖고 있다. 라디칼 생성 유닛(100)은 처리 유닛(101) 위에 배치되어 있다.
라디칼 생성 유닛(100)에는, 당해 라디칼 생성 유닛(100)에 처리 가스를 공급하는 공급관(102)이 접속되어 있다. 공급관(102)은 처리 가스 공급원(103)에 연통하고 있다. 또한, 공급관(102)에는 처리 가스의 흐름을 제어하는 밸브나 유량 조절부 등을 포함하는 공급 기기군(104)이 설치되어 있다. 또, 처리 가스로서는, 예를 들어 산소 가스, 질소 가스 및 아르곤 가스가 사용된다.
처리 유닛(101)은 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(110)를 갖고 있다. 처리 용기(110)의 반송부(72)측의 측면에는 웨이퍼(WU, WL)의 반입출구(111)가 형성되고, 당해 반입출구(111)에는 상술한 게이트 밸브(73)가 설치되어 있다. 또한, 처리 용기(111)의 다른 측면에는 흡기구(112)가 형성되어 있다. 흡기구(112)에는 처리 용기(110)의 내부 분위기를 소정의 진공도까지 감압하는 진공 펌프(113)에 연통하는 흡기관(114)이 접속되어 있다.
처리 용기(110)의 천장판(110a)에는 라디칼 생성 유닛(100)에서 생성된 라디칼을, 공급관(120)을 통해 처리 용기(110) 내로 공급하기 위한 라디칼 공급구(121)가 형성되어 있다. 공급관(120)의 하부는 상방으로부터 하방을 향해 테이퍼 형상으로 확대되고, 당해 공급관(120)의 하단부면이 개방되어 라디칼 공급구(121)를 형성하고 있다.
처리 용기(110)의 내부이며 라디칼 공급구(121)의 하방에는, 웨이퍼(WU, WL)를 적재해서 가열 처리하는 열 처리판(130)이 설치되어 있다. 열 처리판(130)은 지지 부재(131)에 지지되어 있다. 열 처리판(130)에는, 예를 들어 전기 공급에 의해 발열하는 히터(132)가 내장되어 있다. 열 처리판(130)의 가열 온도는 예를 들어 후술하는 제어 장치(300)에 의해 제어되어, 열 처리판(130) 위에 적재된 웨이퍼(WU, WL)가 소정의 온도로 유지된다.
열 처리판(130)의 하방에는, 웨이퍼(WU, WL)를 하방으로부터 지지해 승강시키기 위한 승강 핀(133)이 예를 들어 3개 설치되어 있다. 승강 핀(133)은 승강 구동부(134)에 의해 상하 이동할 수 있다. 열 처리판(130)의 중앙부 부근에는, 당해 열 처리판(130)을 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(135)이 예를 들어 3군데에 형성되어 있다. 그리고 승강 핀(133)은 관통 구멍(135)을 삽입 관통하여, 열 처리판(130)의 상면으로부터 돌출 가능하게 되어 있다.
라디칼 공급구(121)와 열 처리판(130) 사이에는, 처리 용기(110) 내를 라디칼 공급구(121)측의 라디칼 공급 영역(R1)과 열 처리판(130)측의 처리 영역(R2)으로 구획하는 라디칼 도입판(140)이 설치되어 있다. 라디칼 도입판(140)에는, 도 7에 도시한 바와 같이 라디칼을 통과시키기 위한 복수의 관통 구멍(141)이 수평면 내에서 균일하게 형성되어 있다. 그리고 도 6에 도시한 바와 같이 라디칼 공급구(121)로부터 라디칼 공급 영역(R1)으로 공급된 라디칼은, 라디칼 도입판(140)을 통과할 때에 수평면 내에서 균일하게 확산되어, 처리 영역(R1)으로 도입된다. 또, 라디칼 도입판(140)에는 예를 들어 석영이 사용된다.
다음에, 상술한 표면 친수화 장치(40)의 구성에 대해서 설명한다. 표면 친수화 장치(40)는, 도 8에 도시한 바와 같이 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(150)를 갖고 있다. 처리 용기(150)의 웨이퍼 반송 영역(60)측의 측면에는, 도 9에 도시한 바와 같이 웨이퍼(WU, WL)의 반입출구(151)가 형성되고, 당해 반입출구(151)에는 개폐 셔터(152)가 설치되어 있다.
처리 용기(150) 내의 중앙부에는, 도 8에 도시한 바와 같이 웨이퍼(WU, WL)를 보유 지지해서 회전시키는 스핀 척(160)이 설치되어 있다. 스핀 척(160)은 수평한 상면을 갖고, 당해 상면에는, 예를 들어 웨이퍼(WU, WL)를 흡인하는 흡인구(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 이 흡인구로부터의 흡인에 의해, 웨이퍼(W)를 스핀 척(160) 위에 흡착 보유 지지할 수 있다.
스핀 척(160)은, 예를 들어 모터 등을 구비한 척 구동부(161)를 갖고, 그 척 구동부(161)에 의해 소정의 속도로 회전할 수 있다. 또한, 척 구동부(161)에는, 예를 들어 실린더 등의 승강 구동원이 설치되어 있고, 스핀 척(160)은 승강 가능하게 되어 있다.
스핀 척(160)의 주위에는 웨이퍼(WU, WL)로부터 비산 또는 낙하하는 액체를 받아내고, 회수하는 컵(162)이 설치되어 있다. 컵(162)의 하면에는 회수한 액체를 배출하는 배출관(163)과, 컵(162) 내의 분위기를 진공화하여 배기하는 배기관(164)이 접속되어 있다. 또, 처리 용기(150)의 내부에는 다운플로우라고 불리는 연직 하방을 향하는 기류를 발생시키고 있다. 그리고 배기관(164)은, 처리 용기(150)의 내부 분위기도 배기한다.
도 9에 도시한 바와 같이 컵(162)의 X 방향 마이너스 방향(도 9의 하부 방향)측에는, Y 방향(도 9의 좌우 방향)을 따라 연신하는 레일(170)이 형성되어 있다. 레일(170)은, 예를 들어 컵(162)의 Y 방향 마이너스 방향(도 9의 좌측 방향)측의 외측으로부터 Y 방향 플러스 방향(도 9의 우측 방향)측의 외측까지 형성되어 있다. 레일(170)에는, 예를 들어 노즐 아암(171)과 스크럽 아암(172)이 부착되어 있다.
노즐 아암(171)에는, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이 웨이퍼(WU, WL)에 순수를 공급하는 순수 노즐(173)이 지지되어 있다. 노즐 아암(171)은, 도 9에 도시한 노즐 구동부(174)에 의해, 레일(170) 위를 이동 가능하다. 이에 의해, 순수 노즐(173)은 컵(162)의 Y 방향 플러스 방향측의 외측에 설치된 대기부(175)로부터 컵(162) 내의 웨이퍼(WU, WL)의 중심부 상방까지 이동할 수 있고, 또한 당해 웨이퍼(WU, WL) 위를 웨이퍼(WU, WL)의 지름 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 노즐 아암(171)은 노즐 구동부(174)에 의해 승강 가능하며, 순수 노즐(173)의 높이를 조절할 수 있다.
순수 노즐(173)에는, 도 8에 도시한 바와 같이 당해 순수 노즐(173)에 순수를 공급하는 공급관(176)이 접속되어 있다. 공급관(176)은 내부에 순수를 저류하는 순수 공급원(177)에 연통하고 있다. 또한, 공급관(176)에는 순수의 흐름을 제어하는 밸브나 유량 조절부 등을 포함하는 공급 기기군(178)이 설치되어 있다.
스크럽 아암(172)에는 스크럽 세정구(180)가 지지되어 있다. 스크럽 세정구(180)의 선단부에는, 예를 들어 복수의 실 형상이나 스펀지 형상의 브러시(180a)가 설치되어 있다. 스크럽 아암(172)은, 도 9에 도시한 세정구 구동부(181)에 의해 레일(170) 위를 이동 가능하며, 스크럽 세정구(180)를, 컵(162)의 Y 방향 마이너스 방향측의 외측으로부터 컵(162) 내의 웨이퍼(WU, WL)의 중심부 상방까지 이동시킬 수 있다. 또한, 세정구 구동부(181)에 의해, 스크럽 아암(172)은 승강 가능하며, 스크럽 세정구(180)의 높이를 조절할 수 있다.
또, 이상의 구성에서는 순수 노즐(173)과 스크럽 세정구(180)가 별개의 아암에 지지되어 있었지만, 동일한 아암에 지지되어 있어도 된다. 또한, 순수 노즐(173)을 생략하고, 스크럽 세정구(180)로부터 순수를 공급하도록 해도 좋다. 또한, 컵(162)을 생략하고, 처리 용기(150)의 저면에 액체를 배출하는 배출관과, 처리 용기(150) 내의 분위기를 배기하는 배기관을 접속해도 좋다. 또한, 이상 구성의 표면 친수화 장치(40)에 있어서, 대전 방지용의 이오나이저(도시하지 않음)를 설치해도 좋다.
다음에, 상술한 접합 장치(41)의 구성에 대해서 설명한다. 접합 장치(41)는, 도 10에 도시한 바와 같이 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(190)를 갖고 있다. 처리 용기(190)의 웨이퍼 반송 영역(60)측의 측면에는, 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)의 반입출구(191)가 형성되고, 당해 반입출구(191)에는 개폐 셔터(192)가 설치되어 있다. 또, 처리 용기(190)의 내부에는 다운플로우라고 불리는 연직 하방을 향하는 기류를 발생시키고 있다. 그리고 처리 용기(190)의 내부 분위기는 배기구(도시하지 않음)로부터 배기된다.
처리 용기(190)의 내부는, 내벽(193)에 의해 반송 영역(T1)과 처리 영역(T2)으로 구획되어 있다. 상술한 반입출구(191)는 반송 영역(T1)에 있어서의 처리 용기(190)의 측면에 형성되어 있다. 또한, 내벽(193)에도 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)의 반입출구(194)가 형성되어 있다.
반송 영역(T1)의 X 방향 플러스 방향측에는, 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)를 일시적으로 적재하기 위한 트랜지션(200)이 설치되어 있다. 트랜지션(200)은, 예를 들어 2단으로 형성되고, 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT) 중 2개를 동시에 적재할 수 있다.
반송 영역(T1)에는, X 방향으로 연신하는 반송로(201) 위를 이동 가능한 웨이퍼 반송체(202)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송체(202)는, 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이 연직 방향 및 연직축 주위로도 이동 가능하며, 반송 영역(T1) 내, 또는 반송 영역(T1)과 처리 영역(T2) 사이에서 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)를 반송할 수 있다.
반송 영역(T1)의 X 방향 마이너스 방향측에는, 웨이퍼(WU, WL)의 수평 방향의 방향을 조절하는 위치 조절 기구(210)가 설치되어 있다. 위치 조절 기구(210)는, 도 12에 도시한 바와 같이 베이스(211)와, 웨이퍼(WU, WL)를 흡착 보유 지지해서 회전시키는 보유 지지부(212)와, 웨이퍼(WU, WL)의 노치부의 위치를 검출하는 검출부(213)를 갖고 있다. 그리고 위치 조절 기구(210)에서는, 보유 지지부(212)로 흡착 보유 지지된 웨이퍼(WU, WL)를 회전시키면서 검출부(213)로 웨이퍼(WU, WL)의 노치부 위치를 검출함으로써, 당해 노치부의 위치를 조절해서 웨이퍼(WU, WL)의 수평 방향의 방향을 조절하고 있다.
처리 영역(T2)에는, 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이 하부 웨이퍼(WL)를 상면에서 적재해서 보유 지지하는 하부 척(220)과, 상부 웨이퍼(WU)를 하면에서 흡착 보유 지지하는 상부 척(221)이 설치되어 있다. 상부 척(221)은 하부 척(220)의 상방에 설치되고, 하부 척(220)과 대향 배치 가능하게 구성되어 있다. 즉, 하부 척(220)으로 보유 지지된 하부 웨이퍼(WL)와 상부 척(221)으로 보유 지지된 상부 웨이퍼(WU)는 대향해서 배치 가능하게 되어 있다.
하부 척(220)의 내부에는, 진공 펌프(도시하지 않음)에 연통하는 흡인관(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 이 흡인관으로부터의 흡인에 의해, 하부 웨이퍼(WL)를 하부 척(220)의 상면에 흡착 보유 지지할 수 있다.
하부 척(220)의 하방에는, 도 11에 도시한 바와 같이 샤프트(222)를 통해 척 구동부(223)가 설치되어 있다. 이 척 구동부(223)에 의해, 하부 척(220)은 승강 가능하게 되어 있다. 또, 척 구동부(223)에 의해, 하부 척(220)은 수평 방향으로 이동 가능해도 좋고, 또한 연직축 주위로 회전 가능해도 좋다.
상부 척(221)에는, 도 13에 도시한 바와 같이 2개의 절결부(230, 231)가 형성되어 있다. 제1 절결부(230)는, 후술하는 반전 기구(250)의 보유 지지 아암(251)과 간섭하지 않도록 형성되어 있다. 또한, 제2 절결부(231)는, 후술하는 압동 부재(240)와 간섭하지 않도록 형성되어 있다.
상부 척(221)의 내부는, 도 14에 도시한 바와 같이 복수, 예를 들어 3개의 영역(221a, 221b, 221c)으로 구획되어 있다. 각 영역(221a, 221b, 221c)에는, 상부 웨이퍼(WU)를 흡착 보유 지지하기 위한 흡인관(232a, 232b, 232c)이 각각 독립해서 설치되어 있다. 각 흡인관(232a, 232b, 232c)에는, 다른 진공 펌프(233a, 233b, 233c)에 각각 접속되어 있다. 따라서, 상부 척(221)은 각 영역(221a, 221b, 221c)마다 상부 웨이퍼(WU)의 진공화를 설정 가능하게 구성되어 있다.
상부 척(221)의 상방에는, 도 11에 도시한 바와 같이 Y 방향을 따라서 연신하는 레일(234)이 설치되어 있다. 상부 척(221)은, 척 구동부(235)에 의해 레일(234) 위를 이동 가능하게 되어 있다. 또, 척 구동부(235)에 의해, 상부 척(221)은 연직 방향으로 이동 가능해도 좋고, 나아가 연직축 주위로 회전 가능해도 좋다.
처리 영역(T2)에는, 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이 압동 부재(240)가 설치되어 있다. 압동 부재(240)는, 예를 들어 실린더 등의 구동부(241)에 의해 승강 가능하게 구성되어 있다. 그리고 압동 부재(240)는, 후술하는 웨이퍼(WU, WL)의 접합 시에, 하부 웨이퍼(WL)의 일단부와, 당해 하부 웨이퍼(WL)의 일단부에 대향하는 상부 웨이퍼(WU)의 일단부를 접촉시켜서 압박할 수 있다.
반송 영역(T1)에는 당해 반송 영역(T1)과 처리 영역(T2) 사이를 이동하고, 또한 상부 웨이퍼(WU)의 표리면을 반전시키는 반전 기구(250)가 설치되어 있다. 반전 기구(250)는, 도 15에 도시한 바와 같이 상부 웨이퍼(WU)를 보유 지지하는 보유 지지 아암(251)을 갖고 있다. 보유 지지 아암(251) 위에는, 상부 웨이퍼(WU)를 흡착해서 수평하게 보유 지지하는 흡착 패드(252)가 설치되어 있다. 보유 지지 아암(251)은, 제1 구동부(253)에 지지되어 있다. 이 제1 구동부(253)에 의해, 보유 지지 아암(251)은 수평축 주위로 회전 가능하며, 또한 수평 방향으로 신축할 수 있다. 제1 구동부(253)의 하방에는 제2 구동부(254)가 설치되어 있다. 이 제2 구동부(254)에 의해, 제1 구동부(253)는 연직축 주위로 회전 가능하며, 또한 연직 방향으로 승강할 수 있다. 또한, 제2 구동부(254)는, 도 10 및 도 11에 도시한 Y 방향으로 연신하는 레일(255)에 부착되어 있다. 레일(255)은 처리 영역(T2)으로부터 반송 영역(T1)까지 연신되어 있다. 이 제2 구동부(254)에 의해, 반전 기구(250)는 레일(255)을 따라 위치 조절 기구(210)와 상부 척(221) 사이를 이동 가능하게 되어 있다. 또, 반전 기구(250)의 구성은, 상기 실시 형태의 구성에 한정되지 않고, 상부 웨이퍼(WU)의 표리면을 반전시킬 수 있으면 된다. 또한, 반전 기구(250)는 처리 영역(T2)에 설치되어 있어도 된다. 또한, 웨이퍼 반송체(202)에 반전 기구를 부여하고, 반전 기구(250)의 위치에 다른 반송 수단을 마련해도 좋다.
또, 처리 영역(T2)에는, 후술하는 바와 같이 하부 척(220)에 보유 지지된 하부 웨이퍼(WL)와 상부 척(221)에 보유 지지된 상부 웨이퍼(WU)와의 수평 방향의 위치 조절을 행하기 위해, 후술하는 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)을 촬상하는 하부 촬상 부재와 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)을 촬상하는 상부 촬상 부재가 설치되어 있다. 하부 촬상 부재와 상부 촬상 부재에는, 예를 들어 광각형의 CCD 카메라가 사용된다.
이상의 접합 시스템(1)에는, 도 1에 도시한 바와 같이 제어 장치(300)가 설치되어 있다. 제어 장치(300)는, 예를 들어 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)을 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 접합 시스템(1)에 있어서의 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 프로그램 저장부에는, 상술한 각종 처리 장치나 반송 장치 등의 구동계의 동작을 제어하여, 접합 시스템(1)에 있어서의 후술하는 접합 처리를 실현시키기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또, 상기 프로그램은, 예를 들어 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체(H)에 기록되어 있던 것이며, 그 기억 매체(H)로부터 제어 장치(300)에 인스톨된 것이라도 좋다.
다음에, 이상과 같이 구성된 접합 시스템(1)에 있어서 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리를 행할 때, 당해 접합 시스템(1) 내에 발생하는 기류에 대해서 도 16을 기초로 하여 설명한다. 또한, 도 16 중의 화살표는 기류 방향을 나타내고 있다.
접합 시스템(1)에서는, 접합 장치(41) 내의 압력은 가장 고압으로 된다. 따라서, 접합 장치(41) 내의 압력은 웨이퍼 반송 영역(60) 내의 압력에 대하여 양압으로 되고, 접합 장치(41)의 개폐 셔터(192)를 열면, 접합 장치(41)로부터 웨이퍼 반송 영역(60)을 향하는 기류가 발생한다.
또한, 웨이퍼 반송 영역(60) 내의 압력은 표면 활성화 장치(30) 내의 압력, 표면 친수화 장치(40) 내의 압력, 제3 처리 블록(G3) 내의 압력 및 반입출 스테이션(2) 내의 압력에 대하여 양압으로 되어 있다. 따라서, 개폐 셔터(83, 152) 등을 열면, 웨이퍼 반송 영역(60)으로부터 표면 활성화 장치(30), 표면 친수화 장치(40), 제3 처리 블록(G3) 및 반입출 스테이션(2)을 향하는 기류가 발생한다. 또, 제3 처리 블록(G3) 내의 압력은 반입출 스테이션(2) 내의 압력에 대하여 양압으로 되어 있다.
또한, 표면 활성화 장치(30) 내에 있어서, 처리부(70) 내의 압력 및 반입출부(71) 내의 압력은 반송부(72) 내의 압력에 대하여 양압으로 되어 있다. 즉, 게이트 밸브(73)를 열면, 흡기구(도시하지 않음)로부터의 흡기에 의해 처리부(70)로부터 반송부(72)를 향하는 기류가 발생한다. 또, 게이트 밸브(73)를 열고 있는 동안, 예를 들어 처리부(70) 내로부터 반송부(72)를 향해 적극적으로 질소 가스를 흐르게 하여 기류를 발생시켜도 좋다. 또한, 개폐 셔터(84)를 열면, 반입출부(71)로부터 반송부(72)를 향하는 기류도 발생한다.
다음에, 이상과 같이 구성된 접합 시스템(1)을 사용해서 행해지는 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리 방법에 대해서 설명한다. 도 17은, 이러한 웨이퍼 접합 처리의 주된 공정의 예를 나타내는 흐름도다.
우선, 복수매의 상부 웨이퍼(WU)를 수용한 카세트(CU), 복수매의 하부 웨이퍼(WL)를 수용한 카세트(CL) 및 빈 카세트(CT)가 반입출 스테이션(2)의 소정의 카세트 적재판(11)에 적재된다. 그 후, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(CU) 내의 상부 웨이퍼(WU)가 취출되어, 처리 스테이션(3)의 제3 처리 블록(G3)의 트랜지션 장치(50)로 반송된다.
다음에 상부 웨이퍼(WU)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 제1 처리 블록(G1)의 표면 활성화 장치(30)로 반송된다. 표면 활성화 장치(30)로 반입된 상부 웨이퍼(WU)는, 트랜지션 유닛(80)을 거쳐 웨이퍼 반송체(90)에 의해 처리 유닛(101)으로 반송된다.
처리 유닛(101)에서는, 우선 게이트 밸브(73)를 열고, 웨이퍼 반송체(90)에 의해 상부 웨이퍼(WU)가 열 처리판(130)의 상방으로 반입된다. 계속해서 승강 핀(133)을 상승시켜, 상부 웨이퍼(WU)를 웨이퍼 반송체(90)로부터 승강 핀(133)으로 전달한 후, 승강 핀(133)을 하강시켜, 상부 웨이퍼(WU)를 열 처리판(130)에 적재한다. 그리고 열 처리판(130) 위의 상부 웨이퍼(WU)는 소정의 온도, 예를 들어 25℃ 내지 300℃로 유지된다. 이때, 게이트 밸브(73)를 폐쇄하고, 진공 펌프(113)에 의해 처리 용기(110) 내의 분위기가 소정의 진공도, 예를 들어 67Pa 내지 333Pa(0.5Torr 내지 2.5Torr)까지 감압된다.
라디칼 생성 유닛(100)에서는, 예를 들어 산소 가스, 질소 가스 및 아르곤 가스의 처리 가스를 플라즈마 여기시켜서 라디칼이 생성된다. 그 후, 라디칼 생성 유닛(100)에서 생성된 라디칼이, 공급관(120), 공급구(121)를 거쳐 처리 유닛(101)의 처리 용기(110) 내의 라디칼 공급 영역(R1)에 공급된다. 공급된 라디칼은, 라디칼 도입판(140)을 통과해서 수평면 내에서 균일하게 확산되어, 처리 영역(R1)으로 도입된다.
이 라디칼에 의해, 열 처리판(130) 위의 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1) 위의 유기물이 제거된다. 이때, 주로 산소 가스의 라디칼이 표면(WU1) 위의 유기물의 제거에 기여한다. 또한, 산소 가스의 라디칼은 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)의 산화, 즉 친수화를 촉진시킬 수도 있다. 또한, 아르곤 가스의 플라즈마는 어느 정도의 고 에너지를 가지므로, 이 아르곤 가스의 라디칼에 의해 표면(WU1) 위의 유기물이 적극적(물리적)으로 제거된다. 또한, 아르곤 가스의 라디칼은 처리 용기(110) 내의 분위기 중에 포함되는 잔류 수분을 제거한다고 하는 효과도 있다. 이렇게 해서상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)이 활성화된다(도 17의 공정 S1).
그 후, 게이트 밸브(73)를 열어, 승강 핀(133)을 상승시키고, 승강 핀(133)으로부터 웨이퍼 반송체(90)로 상부 웨이퍼(WU)가 전달된다. 그 후, 상부 웨이퍼(WU)는 웨이퍼 반송체(90)에 의해 온도 조절 유닛(81)으로 반송되어, 소정의 온도, 예를 들어 25℃로 온도 조절이 행해진다. 또, 상부 웨이퍼(WU)가 처리 유닛(101)으로부터 반출되면, 처리 용기(110) 내가 예를 들어 질소 가스에 의해 퍼지된다.
다음에 상부 웨이퍼(WU)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 제2 처리 블록(G2)의 표면 친수화 장치(40)로 반송된다. 표면 친수화 장치(40)로 반입된 상부 웨이퍼(WU)는, 웨이퍼 반송 장치(61)로부터 스핀 척(160)으로 전달되어 흡착 보유 지지된다.
계속해서, 노즐 아암(171)에 의해 대기부(175)의 순수 노즐(173)을 상부 웨이퍼(WU)의 중심부 상방까지 이동시키는 동시에, 스크럽 아암(172)에 의해 스크럽 세정구(180)를 상부 웨이퍼(WU) 위로 이동시킨다. 그 후, 스핀 척(160)에 의해 상부 웨이퍼(WU)를 회전시키면서, 순수 노즐(173)로부터 상부 웨이퍼(WU) 위로 순수를 공급한다. 그렇게 하면, 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)에 수산기가 부착되어 당해 표면(WU1)이 친수화된다. 또한, 순수 노즐(173)로부터의 순수와 스크럽 세정구(180)에 의해, 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)이 세정된다(도 17의 공정 S2).
다음에 상부 웨이퍼(WU)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 제2 처리 블록(G2)의 접합 장치(41)로 반송된다. 접합 장치(41)로 반입된 상부 웨이퍼(WU)는, 트랜지션(200)을 거쳐 웨이퍼 반송체(202)에 의해 위치 조절 기구(210)로 반송된다. 그리고 위치 조절 기구(210)에 의해, 상부 웨이퍼(WU)의 수평 방향의 방향이 조절된다(도 17의 공정 S3).
그 후, 위치 조절 기구(210)로부터 반전 기구(250)의 보유 지지 아암(251)으로 상부 웨이퍼(WU)가 전달된다. 계속해서 반송 영역(T1)에 있어서, 보유 지지 아암(251)을 반전시킴으로써, 상부 웨이퍼(WU)의 표리면이 반전된다(도 17의 공정 S4). 즉, 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)이 하방을 향하게 된다. 그 후, 반전 기구(250)가 상부 척(221)측으로 이동하여, 반전 기구(250)로부터 상부 척(221)으로 상부 웨이퍼(WU)가 전달된다. 상부 웨이퍼(WU)는 상부 척(221)에 그 이면(WU2)이 흡착 보유 지지된다. 그 후, 상부 척(221)은 척 구동부(235)에 의해 하부 척(220)의 상방이며 당해 하부 척(220)에 대향하는 위치까지 이동한다. 그리고 상부 웨이퍼(WU)는, 후술하는 하부 웨이퍼(WL)가 접합 장치(41)로 반송될 때까지 상부 척(221)에서 대기한다. 또, 상부 웨이퍼(WU)의 표리면의 반전은, 반전 기구(250)의 이동 중에 행해져도 좋다.
상부 웨이퍼(WU)에 상술한 공정 S1 내지 S4의 처리가 행해지고 있는 동안, 당해 상부 웨이퍼(WU)에 이어서 하부 웨이퍼(WL)의 처리가 행해진다. 우선, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(CL) 내의 하부 웨이퍼(WL)가 취출되어, 처리 스테이션(3)의 트랜지션 장치(50)로 반송된다.
다음에 하부 웨이퍼(WL)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 표면 활성화 장치(30)로 반송되어, 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)이 활성화된다(도 17의 공정 S5). 또, 공정 S5에 있어서의 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)의 활성화는, 상술한 공정 S1과 같으므로 상세한 설명을 생략한다.
그 후, 하부 웨이퍼(WL)는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 표면 친수화 장치(40)로 반송되어, 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)이 친수화되는 동시에 당해 표면(WL1)이 세정된다(도 17의 공정 S6). 또, 공정 S6에 있어서의 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)의 친수화 및 세정은, 상술한 공정 S2와 같으므로 상세한 설명을 생략한다.
그 후, 하부 웨이퍼(WL)는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 접합 장치(41)로 반송된다. 접합 장치(41)로 반입된 하부 웨이퍼(WL)는, 트랜지션(200)을 거쳐 웨이퍼 반송체(202)에 의해 위치 조절 기구(210)로 반송된다. 그리고 위치 조절 기구(210)에 의해, 하부 웨이퍼(WL)의 수평 방향의 방향이 조절된다(도 17의 공정 S7).
그 후, 하부 웨이퍼(WL)는 웨이퍼 반송체(202)에 의해 하부 척(220)으로 반송되어, 하부 척(220)에 흡착 보유 지지된다. 이때, 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)이 상방을 향하도록, 당해 하부 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)이 하부 척(220)에 보유 지지된다. 또, 하부 척(220)의 상면에는 웨이퍼 반송체(202)의 형상에 적합한 홈(도시하지 않음)이 형성되고, 하부 웨이퍼(WL)의 전달 시에 웨이퍼 반송체(202)와 하부 척(220)이 간섭하는 것을 피하도록 해도 좋다.
다음에, 하부 척(220)에 보유 지지된 하부 웨이퍼(WL)와 상부 척(221)에 보유 지지된 상부 웨이퍼(WU)의 수평 방향의 위치 조절을 행한다. 도 18에 도시한 바와 같이 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)에는 미리 정해진 복수의 기준점 A가 형성되고, 마찬가지로 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)에는 미리 정해진 복수의 기준점 B가 형성되어 있다. 그리고 하부 촬상 부재(260)를 수평 방향으로 이동시켜, 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)이 촬상된다. 또한, 상부 촬상 부재(261)를 수평 방향으로 이동시켜, 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)이 촬상된다. 그 후, 하부 촬상 부재(260)가 촬상한 화상에 표시되는 하부 웨이퍼(WL)의 기준점 A의 위치와, 상부 촬상 부재(261)가 촬상한 화상에 표시되는 상부 웨이퍼(WU)의 기준점 B의 위치가 합치하도록, 상부 척(221)에 의해 상부 웨이퍼(WU)의 수평 방향의 위치가 조절된다. 이렇게 해서 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)의 수평 방향의 위치가 조절된다(도 17의 공정 S8). 또, 하부 척(220)이 척 구동부(223)에 의해 수평 방향으로 이동 가능할 경우에는, 당해 하부 척(220)에 의해 하부 웨이퍼(WL)의 수평 방향의 위치를 조절해도 좋고, 또한 하부 척(220) 및 상부 척(221)의 양쪽에서 하부 웨이퍼(WL)와 상부 웨이퍼(WU)의 상대적인 수평 방향의 위치를 조절해도 좋다.
그 후, 척 구동부(223)에 의해, 도 19에 도시한 바와 같이 하부 척(220)을 상승시켜, 하부 웨이퍼(WL)를 소정의 위치에 배치한다. 이때, 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)과 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1) 사이의 간격(D)이 소정의 거리, 예를 들어 0.5㎜로 되도록, 하부 웨이퍼(WL)를 배치한다. 이렇게 해서 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)의 연직 방향의 위치가 조절된다(도 17의 공정 S9).
그 후, 도 20에 도시한 바와 같이 압동 부재(240)를 하강시켜 하부 웨이퍼(WL)의 일단부와 상부 웨이퍼(WU)의 일단부를 접촉시켜서 압박한다(도 17의 공정 S10). 이때, 상부 척(221)의 모든 영역(221a, 221b, 221c)에 있어서, 상부 웨이퍼(WU)를 진공화하고 있다.
그 후, 도 21에 도시한 바와 같이 압동 부재(240)에 의해 하부 웨이퍼(WL)의 일단부와 상부 웨이퍼(WU)의 일단부가 압박된 상태에서, 상부 척(221)의 영역(221a)에 있어서의 상부 웨이퍼(WU)의 진공화를 정지한다. 그렇게 하면, 영역(221a)에서 보유 지지되고 있던 상부 웨이퍼(WU)가 하부 웨이퍼(WL) 위로 낙하한다. 그리고 상부 웨이퍼(WU)의 일단부측에서 타단부측을 향해, 영역(221a, 221b, 221c)의 순으로 상부 웨이퍼(WU)의 진공화를 정지한다. 이렇게 해서, 도 22에 도시한 바와 같이 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)과 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)이 전체면에서 접촉한다. 접촉한 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)과 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)은 각각 공정 S1, S5에 있어서 활성화되어 있으므로, 우선 표면(WU1, WL1) 사이에 반데르발스력이 발생하여, 당해 표면(WU1, WL1)끼리가 접합된다. 그 후, 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)과 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)은 각각 공정 S2, S6에 있어서 친수화되어 있으므로, 표면(WU1, WL1) 사이의 친수기가 수소 결합하여, 표면(WU1, WL1)끼리가 견고하게 접합된다. 이렇게 해서 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)가 접합된다(도 17의 공정 S11).
또, 본 실시 형태에서는 영역(221a, 221b, 221c)의 순으로 상부 웨이퍼(WU)의 진공화를 정지했지만, 진공화의 정지 방법은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 영역(221a, 221b)에 있어서 동시에 진공화를 정지하고, 그 후 영역(221c)에 있어서 진공화를 정지해도 좋다. 또한, 각 영역(221a, 221b, 221c) 간에 있어서의 진공화를 정지하는 시간 간격을 변경해도 좋다. 예를 들어 영역(221a)에서의 진공화를 정지하고나서 1초 후에 영역(221b)에서의 진공화를 정지하고, 또한 이 영역(221b)에서의 진공화를 정지하고나서 2초 후에 영역(221c)에서의 진공화의 정지를 해도 좋다.
상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)가 접합된 중합 웨이퍼(WT)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 트랜지션 장치(51)로 반송되고, 그 후 반입출 스테이션(2)의 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 소정의 카세트 적재판(11)의 카세트(CT)로 반송된다. 이렇게 해서, 일련의 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리가 종료된다.
이상의 실시 형태에 따르면, 표면 활성화 장치(30)에 있어서 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)을 활성화한 후, 표면 친수화 장치(40)에 있어서 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)을 친수화해서 당해 표면(WU1, WL1)에 수산기를 형성할 수 있다. 그 후, 접합 장치(41)에 있어서, 활성화한 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)끼리를 반데르발스력에 의해 접합한 후, 친수화한 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)의 수산기를 수소 결합시켜, 웨이퍼(WU, WL)끼리를 견고하게 접합할 수 있다. 이로 인해, 종래와 같이 웨이퍼를 포갠 상태에서 압박할 필요가 없다. 따라서, 종래와 같이 웨이퍼(WU, WL)가 파손될 우려도 없고, 또한 웨이퍼(WU, WL)의 위치 어긋남이 발생할 우려도 없다. 또한, 웨이퍼(WU, WL)끼리는 반데르발스력과 수소 결합에 의해서만 접합되므로, 접합에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 웨이퍼(WU, WL)끼리를 적절하게 접합하면서, 웨이퍼 접합 처리의 처리량을 향상시킬 수 있다. 또한, 반입출 스테이션(2)은 복수의 웨이퍼(WU, WL) 또는 복수의 중합 웨이퍼(WT)를 보유 가능하므로, 반입출 스테이션(2)으로부터 처리 스테이션(3)으로 기판(WU, WL)을 연속적으로 반송해서 처리 스테이션(3)에서 기판(WU, WL)을 연속적으로 처리할 수 있으므로, 웨이퍼 접합 처리의 처리량을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 표면 친수화 장치(40)에서는, 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)에 순수를 공급하여, 당해 표면(WU1, WL1)을 친수화하는 동시에 당해 표면(WU1, WL1)을 세정하고 있으므로, 표면(WU1, WL1) 위의 산화막이나 파티클이 적절하게 제거된다. 따라서, 그 후 접합 장치(41)에 있어서, 웨이퍼(WU, WL)끼리를 적절하게 접합할 수 있다.
또한, 접합 시스템(1)에 있어서, 접합 장치(41) 내의 압력은 가장 고압으로 되어 있으므로, 접합 장치(41)로부터 웨이퍼 반송 영역(60)을 향하는 기류가 발생한다. 즉, 접합 장치(41) 내로 외부로부터 분위기가 유입하는 일이 없다. 따라서, 접합 장치(41) 내로 외부로부터 파티클 등이 유입하는 일 없이, 웨이퍼(WU, WL)의 접합을 적절하게 행할 수 있다.
또한, 웨이퍼 반송 영역(60) 내의 압력은 표면 활성화 장치(30) 내의 압력, 표면 친수화 장치(40) 내의 압력, 제3 처리 블록(G3) 내의 압력 및 반입출 스테이션(2) 내의 압력에 대하여 양압으로 되어 있으므로, 웨이퍼 반송 영역(60)으로부터 표면 활성화 장치(30), 표면 친수화 장치(40), 제3 처리 블록(G3) 및 반입출 스테이션(2)을 향하는 기류가 발생한다. 따라서, 반송 중에 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)에 파티클이 부착되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 표면 활성화 장치(30)에 있어서, 처리부(70) 내의 압력 및 반입출부(71) 내의 압력은 반송부(72) 내의 압력에 대하여 양압으로 되어 있고, 게이트 밸브(73)를 열면, 흡기구(도시하지 않음)로부터의 흡기에 의해 처리부(70)로부터 반입출부(72)를 향하는 기류가 발생한다. 즉, 처리부(70) 내로 외부로부터 분위기가 유입하는 일이 없다. 따라서, 처리부(70) 내로 외부로부터 파티클 등이 유입하는 일이 없어, 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)의 활성화를 적절하게 행할 수 있다.
또한, 표면 활성화 장치(30), 표면 친수화 장치(40) 및 반입출 스테이션(2) 내의 분위기는 외부로 배기되므로, 접합 시스템(1) 내의 분위기는 모두 외부로 배기되도록 되어 있다. 따라서, 접합 시스템(1) 내의 분위기 중에 파티클이 존재하는 것을 억제할 수 있다.
이상의 실시 형태의 접합 시스템(1)에 있어서, 도 23에 도시한 바와 같이 접합 장치(41)에서 접합된 중합 웨이퍼(WT)를 검사하는 검사 장치(310)를 더 설치해도 좋다. 검사 장치(310)는, 예를 들어 제3 처리 블록(G3)의 최상층에 배치된다.
검사 장치(310)는, 도 24에 도시한 바와 같이 처리 용기(320)를 갖고 있다. 처리 용기(320)의 웨이퍼 반송 영역(60)측의 측면에는, 도 25에 도시한 바와 같이 중합 웨이퍼(WT)를 반입출시키는 반입출구(321)가 형성되고, 당해 반입출구(321)에는 개폐 셔터(322)가 설치되어 있다. 또, 처리 용기(320) 내의 압력은 웨이퍼 반송 영역(60)에 대하여 음압으로 되어 있고, 개폐 셔터(322)를 열면, 웨이퍼 반송 영역(60)으로부터 검사 장치(310)를 향하는 기류가 발생한다.
처리 용기(320) 내에는, 도 24에 도시한 바와 같이 중합 웨이퍼(WT)를 흡착 보유 지지하는 척(330)이 설치되어 있다. 이 척(330)은, 예를 들어 모터 등을 구비한 척 구동부(331)에 의해 회전, 정지가 가능하며, 중합 웨이퍼(WT)의 위치를 조절하는 얼라인먼트 기능을 갖고 있다. 처리 용기(320)의 저면에는 처리 용기(320) 내의 일단부측(도 24 중의 Y 방향 마이너스 방향측)으로부터 타단부측(도 24 중의 Y 방향 플러스 방향측)까지 연신하는 레일(332)이 설치되어 있다. 척 구동부(331)는, 레일(332) 위에 부착되어 있다. 이 척 구동부(331)에 의해, 척(330)은 레일(332)을 따라 이동 가능하며, 승강 가능하게 되어 있다.
처리 용기(320) 내의 타단부측(도 24의 Y 방향 플러스 방향측)의 측면에는, 촬상부(340)가 설치되어 있다. 촬상부(340)에는, 예를 들어 광각형의 CCD 카메라가 사용된다. 처리 용기(320)의 상부 중앙 부근에는, 반투명경(341)이 설치되어 있다. 반투명경(341)은 촬상부(340)와 대향하는 위치에 설치되고, 연직 방향으로부터 45도 경사져서 설치되어 있다. 반투명경(341)의 상방에는, 중합 웨이퍼(WT)에 적외선을 조사하는 적외선 조사부(342)가 설치되고, 반투명경(341)과 적외선 조사부(342)는 처리 용기(320)의 상면에 고정되어 있다. 또한, 적외선 조사부(342)는 도 25에 도시한 바와 같이 X 방향으로 연신되어 있다.
이러한 경우, 상술한 접합 장치(41)에 있어서의 공정 S11에서 접합된 중합 웨이퍼(WT)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 검사 장치(310)로 반송된다. 검사 장치(310)로 반입된 중합 웨이퍼(WT)는, 웨이퍼 반송 장치(61)로부터 척(330)으로 전달된다. 그 후, 척 구동부(331)에 의해 척(330)을 레일(332)을 따라 이동시켜, 이동 중인 중합 웨이퍼(WT)에 적외선 조사부(342)로부터 적외선을 조사한다. 그리고 반투명경(341)을 통해 촬상부(340)에 의해 중합 웨이퍼(WT) 전체면을 촬상한다. 촬상된 중합 웨이퍼(WT)의 화상은 제어 장치(300)에 출력되어, 당해 제어 장치(300)에 있어서 중합 웨이퍼(WT)의 접합이 적절하게 행해지고 있는지의 여부, 예를 들어 중합 웨이퍼(WT) 중의 보이드의 유무 등을 검사한다. 그 후, 중합 웨이퍼(WT)는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 트랜지션 장치(51)로 반송되고, 그 후 반입출 스테이션(2)의 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 소정의 카세트 적재판(11)의 카세트(CT)로 반송된다.
이상의 실시 형태에 따르면, 검사 장치(310)에 있어서 중합 웨이퍼(WT)를 검사할 수 있으므로, 검사 결과를 기초로 하여 접합 시스템(1)에 있어서의 처리 조건을 보정할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(WU, WL)끼리를 더욱 적절하게 접합할 수 있다.
이상의 실시 형태의 접합 시스템(1)에 있어서, 도 26에 도시한 바와 같이 접합 장치(41)에서 접합된 중합 웨이퍼(WT)를 가열 처리하는 열 처리 장치(350)를 더 설치해도 좋다. 열 처리 장치(350)는, 예를 들어 제1 처리 블록(G1)에 있어서 표면 활성화 장치(30)의 반입출 스테이션(2)측에 배치된다.
열 처리 장치(350)는, 도 27에 도시한 바와 같이 내부를 폐쇄 가능한 처리 용기(360)를 갖고 있다. 처리 용기(360)의 웨이퍼 반송 영역(60)측의 측면에는, 도 28에 도시한 바와 같이 중합 웨이퍼(WT)의 반입출구(361)가 형성되고, 당해 반입출구(361)에는 개폐 셔터(362)가 설치되어 있다. 또 처리 용기(360) 내의 압력은 웨이퍼 반송 영역(60)에 대하여 음압으로 되어 있고, 개폐 셔터(362)를 열면, 웨이퍼 반송 영역(60)으로부터 열 처리 장치(350)를 향하는 기류가 발생한다.
처리 용기(360)의 내부에는, 중합 웨이퍼(WT)를 가열 처리하는 가열부(370)와, 중합 웨이퍼(WT)를 냉각 처리하는 냉각부(371)가 설치되어 있다. 가열부(370)와 냉각부(371)는 Y 방향으로 나란히 배치되고, 냉각부(371)는 반입출구(361)측에 배치되어 있다.
가열부(370)는, 도 27에 도시한 바와 같이 상측에 위치하고 상하 이동 가능한 덮개(380)와, 하측에 위치하고 덮개(380)와 일체로 되어 처리실(K)을 형성하는 열판 수용부(381)를 구비하고 있다.
덮개(380)는 하면이 개방된 대략 원통 형상을 갖고 있다. 덮개(380)의 상면 중앙부에는, 배기부(380a)가 설치되어 있다. 처리실(K) 내의 분위기는, 배기부(380a)로부터 균일하게 배기된다.
열판 수용부(381)는 열판(390)을 수용해서 열판(390)의 외주부를 보유 지지하는 링 형상의 보유 지지 부재(391)와, 그 보유 지지 부재(391)의 외주를 둘러싸는 대략 통 형상의 서포트 링(392)을 구비하고 있다. 열판(390)은, 두께가 있는 대략 원반 형상을 갖고, 중합 웨이퍼(WT)를 적재해서 가열할 수 있다. 또한, 열판(390)에는, 예를 들어 전기 공급에 의해 발열하는 히터(393)가 내장되어 있다. 열판(390)의 가열 온도는 예를 들어 제어 장치(300)에 의해 제어되고, 열판(390) 위에 적재된 중합 웨이퍼(WT)가 소정의 온도로 가열된다.
열판(390)의 하방에는, 중합 웨이퍼(WT)를 하방으로부터 지지해 승강시키기 위한 승강 핀(400)이 예를 들어 3개 설치되어 있다. 승강 핀(400)은, 승강 구동부(401)에 의해 상하 이동할 수 있다. 열판(390)의 중앙부 부근에는, 당해 열판(390)을 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(402)이 예를 들어 3군데에 형성되어 있다. 그리고 승강 핀(400)은 관통 구멍(402)을 삽입 관통하고, 열판(390)의 상면으로부터 돌출 가능하게 되어 있다.
냉각판(410)은, 도 28에 도시한 바와 같이 대략 사각형의 평판 형상을 갖고, 열판(390)측의 단부면이 원호 형상으로 만곡되어 있다. 냉각판(410)에는, Y 방향을 따른 2개의 슬릿(411)이 형성되어 있다. 슬릿(411)은 냉각판(410)의 열판(390)측의 단부면으로부터 냉각판(410)의 중앙부 부근까지 형성되어 있다. 이 슬릿(411)에 의해, 냉각판(410)이 가열부(370)의 승강 핀(400) 및 후술하는 냉각부(371)의 승강 핀(420)과 간섭하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 냉각판(410)에는, 예를 들어 냉각수나 펠티에 소자 등의 냉각 부재(도시하지 않음)가 내장되어 있다. 냉각판(410)의 냉각 온도는 예를 들어 제어 장치(300)에 의해 제어되고, 냉각판(410) 위에 적재된 중합 웨이퍼(WT)가 소정의 온도로 냉각된다.
냉각판(410)은, 도 27에 도시한 바와 같이 지지 아암(412)에 지지되어 있다. 지지 아암(412)에는 구동부(413)가 부착되어 있다. 구동부(413)는 Y 방향으로 연신하는 레일(414)에 부착되어 있다. 레일(414)은 냉각부(371)로부터 가열부(370)까지 연신되어 있다. 이 구동부(413)에 의해, 냉각판(410)은 레일(414)을 따라 가열부(370)와 냉각부(371) 사이를 이동 가능하게 되어 있다.
냉각판(410)의 하방에는, 중합 웨이퍼(WT)를 하방으로부터 지지해 승강시키기 위한 승강 핀(420)이 예를 들어 3개 설치되어 있다. 승강 핀(420)은 승강 구동부(421)에 의해 상하 이동할 수 있다. 그리고 승강 핀(420)은 슬릿(411)을 삽입 관통하여, 냉각판(410)의 상면으로부터 돌출 가능하게 되어 있다.
이러한 경우, 상술한 접합 장치(41)에 있어서의 공정 S11에서 접합된 중합 웨이퍼(WT)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 열 처리 장치(350)로 반송된다. 열 처리 장치(350)로 중합 웨이퍼(WT)가 반입되면, 중합 웨이퍼(WT)는 웨이퍼 반송 장치(61)로부터 미리 상승해서 대기하고 있던 승강 핀(420)으로 전달된다. 계속해서 승강 핀(420)을 하강시켜, 중합 웨이퍼(WT)를 냉각판(410)에 적재한다.
그 후, 구동부(413)에 의해 냉각판(410)을 레일(414)을 따라 열판(390)의 상방까지 이동시켜, 미리 상승해서 대기하고 있던 승강 핀(400)으로 전달된다. 그 후, 덮개(380)가 폐쇄된 후, 승강 핀(400)이 하강하여 웨이퍼(W)가 열판(390) 위에 적재된다. 그리고 열판(390) 위의 중합 웨이퍼(WT)는, 소정의 온도, 예를 들어 100℃ 내지 200℃로 가열된다. 이러한 열판(390)에 의한 가열을 행함으로써 중합 웨이퍼(WT)가 가열되고, 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1) 사이의 수소 결합을 탈수 축합시켜, 당해 웨이퍼(WU, WL)가 보다 견고하게 접합된다.
다음에, 덮개(380)가 열린 후, 승강 핀(400)이 상승하는 동시에, 냉각판(410)이 열판(390)의 상방으로 이동한다. 계속해서 중합 웨이퍼(WT)가 승강 핀(400)으로부터 냉각판(410)으로 전달되어, 냉각판(410)이 반입출구(361)측으로 이동한다. 이 냉각판(410)의 이동 중에, 중합 웨이퍼(WT)는 소정의 온도, 예를 들어 상온(23℃)으로 냉각된다.
그 후, 중합 웨이퍼(WT)는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 트랜지션 장치(51)로 반송되고, 그 후 반입출 스테이션(2)의 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 소정의 카세트 적재판(11)의 카세트(CT)로 반송된다. 또, 본 실시 형태에 있어서, 상술한 검사 장치(310)가 제3 처리 블록(G3)에 설치되어 있을 경우에는, 중합 웨이퍼(WT)가 반입출 스테이션(2)으로 반송되기 전에, 검사 장치(310)에 있어서 중합 웨이퍼(WT)의 검사가 행해진다.
이상의 실시 형태에 따르면, 열 처리 장치(350)에 있어서 중합 웨이퍼(WT)를 가열 처리할 수 있으므로, 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1) 사이의 수소 결합을 탈수 축합시켜, 당해 웨이퍼(WU, WL)의 접합을 보다 견고하게 할 수 있다. 여기서, 접합 시스템(1)으로부터 반출된 중합 웨이퍼(WT)는 접합 시스템(1)의 외부에 설치된 노(爐)에 있어서 소성되지만, 이 중합 웨이퍼(WT)의 소성에는 많은 시간을 필요로 한다. 본 실시 형태에 따르면, 이러한 소성 시간을 단축할 수 있다.
또, 상기 실시 형태에서는 접합 장치(41)에 있어서, 상부 척(221)에 보유 지지된 상부 웨이퍼(WU)의 일단부를 압동 부재(240)에 의해 압박했다. 그러나 상부 척(221)의 중앙부에 압동 부재(240)가 삽입 관통되는 절결을 마련하여, 상부 웨이퍼(WU)의 일단부를 압박하는 것이 아니라, 상부 웨이퍼(WU)의 중앙부를 압동 부재(240)로 압박해도 좋다. 또, 이 경우, 압동 부재(240)는 상부 척(221)의 중앙부에 마련된 절결에 삽입 관통할 수 있는 위치에 배치한다. 다음에, 이 경우의 동작을 설명한다. 상부 웨이퍼(WU)의 중앙부에 대응하는 상부 척(221)의 영역(221b)의 진공화를 우선 정지한다. 그 후, 압동 부재(240)로 상부 웨이퍼(WU)의 중앙부를 압박한다. 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)의 중앙부가 접촉하면, 그 후에, 상부 척(221)의 영역(221a, 221c)의 진공화를 정지한다. 이와 같이 동작시킴으로써, 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)의 위치 어긋남 없이 접합시키는 것이 가능하다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면 특허청구의 범위에 기재된 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라 양해된다. 본 발명은 이 예에 한정되지 않고 다양한 형태를 채용할 수 있는 것이다. 본 발명은, 기판이 웨이퍼 이외의 FPD(플랫 패널 디스플레이), 포토 마스크용의 마스크 레티클 등의 다른 기판일 경우에도 적용할 수 있다.
<산업상의 이용 가능성>
본 발명은, 예를 들어 반도체 웨이퍼 등의 기판끼리를 접합할 때에 유용하다.
1 : 접합 시스템
2 : 반입출 스테이션
3 : 처리 스테이션
30 : 표면 활성화 장치
40 : 표면 친수화 장치
41 : 접합 장치
60 : 웨이퍼 반송 영역
70 : 처리부
71 : 반입출부
72 : 반송부
300 : 제어 장치
310 : 검사 장치
350 : 열 처리 장치
WU : 상부 웨이퍼
WU1 : 표면
WL : 하부 웨이퍼
WL1 : 표면
WT : 중합 웨이퍼

Claims (16)

  1. 삭제
  2. 기판끼리를 접합하는 접합 시스템이며,
    기판에 소정의 처리를 행하여, 기판끼리를 접합하는 처리 스테이션과, 기판 또는 기판끼리가 접합된 중합 기판을 각각 복수 보유 가능하고, 또한 상기 처리 스테이션에 대하여 기판 또는 중합 기판을 반입출하는 반입출 스테이션을 구비하고,
    상기 처리 스테이션은,
    기판의 접합되는 표면을 활성화하는 표면 활성화 장치와,
    상기 표면 활성화 장치로 활성화된 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와,
    상기 표면 친수화 장치로 표면이 친수화된 기판끼리를 접합하는 접합 장치와,
    상기 표면 활성화 장치, 상기 표면 친수화 장치 및 상기 접합 장치에 대하여, 기판 또는 중합 기판을 반송하기 위한 반송 영역을 갖고,
    상기 반송 영역 내의 압력은 대기압 이상이고,
    상기 접합 장치 내의 압력은 상기 반송 영역 내의 압력에 대하여 양압이며,
    상기 반송 영역 내의 압력은 상기 표면 활성화 장치 내의 압력, 상기 표면 친수화 장치 내의 압력 및 상기 반입출 스테이션내의 압력에 대하여 양압이고,
    상기 표면 친수화 장치는 기판의 표면에 순수를 공급하고, 당해 표면을 친수화하는 동시에 당해 표면을 세정하는, 접합 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 기판끼리를 접합하는 접합 시스템이며,
    기판에 소정의 처리를 행하여, 기판끼리를 접합하는 처리 스테이션과, 기판 또는 기판끼리가 접합된 중합 기판을 각각 복수 보유 가능하고, 또한 상기 처리 스테이션에 대하여 기판 또는 중합 기판을 반입출하는 반입출 스테이션을 구비하고,
    상기 처리 스테이션은,
    기판의 접합되는 표면을 활성화하는 표면 활성화 장치와,
    상기 표면 활성화 장치로 활성화된 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와,
    상기 표면 친수화 장치로 표면이 친수화된 기판끼리를 접합하는 접합 장치와,
    상기 표면 활성화 장치, 상기 표면 친수화 장치 및 상기 접합 장치에 대하여, 기판 또는 중합 기판을 반송하기 위한 반송 영역을 갖고,
    상기 반송 영역 내의 압력은 대기압 이상이고,
    상기 접합 장치 내의 압력은 상기 반송 영역 내의 압력에 대하여 양압이며,
    상기 반송 영역 내의 압력은 상기 표면 활성화 장치 내의 압력, 상기 표면 친수화 장치 내의 압력 및 상기 반입출 스테이션내의 압력에 대하여 양압이고,
    상기 표면 활성화 장치는 기판의 표면을 활성화하기 위한 처리를 행하는 처리부와, 상기 반송 영역과의 사이에서 기판을 반입출하기 위한 반입출부와,
    상기 처리부와 상기 반입출부 사이에서 기판을 반송하는 반송부를 갖고,
    상기 처리부 내의 압력 및 상기 반입출부 내의 압력은, 상기 반송부 내의 압력에 대하여 양압인, 접합 시스템.
  6. 기판끼리를 접합하는 접합 시스템이며,
    기판에 소정의 처리를 행하여, 기판끼리를 접합하는 처리 스테이션과, 기판 또는 기판끼리가 접합된 중합 기판을 각각 복수 보유 가능하고, 또한 상기 처리 스테이션에 대하여 기판 또는 중합 기판을 반입출하는 반입출 스테이션을 구비하고,
    상기 처리 스테이션은,
    기판의 접합되는 표면을 활성화하는 표면 활성화 장치와,
    상기 표면 활성화 장치로 활성화된 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와,
    상기 표면 친수화 장치로 표면이 친수화된 기판끼리를 접합하는 접합 장치와,
    상기 표면 활성화 장치, 상기 표면 친수화 장치 및 상기 접합 장치에 대하여, 기판 또는 중합 기판을 반송하기 위한 반송 영역을 갖고,
    상기 반송 영역 내의 압력은 대기압 이상이고,
    상기 접합 장치 내의 압력은 상기 반송 영역 내의 압력에 대하여 양압이며,
    상기 반송 영역 내의 압력은 상기 표면 활성화 장치 내의 압력, 상기 표면 친수화 장치 내의 압력 및 상기 반입출 스테이션내의 압력에 대하여 양압이고,
    상기 접합 장치에서 접합된 중합 기판을 검사하는 검사 장치를 갖는, 접합 시스템.
  7. 기판끼리를 접합하는 접합 시스템이며,
    기판에 소정의 처리를 행하여, 기판끼리를 접합하는 처리 스테이션과, 기판 또는 기판끼리가 접합된 중합 기판을 각각 복수 보유 가능하고, 또한 상기 처리 스테이션에 대하여 기판 또는 중합 기판을 반입출하는 반입출 스테이션을 구비하고,
    상기 처리 스테이션은,
    기판의 접합되는 표면을 활성화하는 표면 활성화 장치와,
    상기 표면 활성화 장치로 활성화된 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와,
    상기 표면 친수화 장치로 표면이 친수화된 기판끼리를 접합하는 접합 장치와,
    상기 표면 활성화 장치, 상기 표면 친수화 장치 및 상기 접합 장치에 대하여, 기판 또는 중합 기판을 반송하기 위한 반송 영역을 갖고,
    상기 반송 영역 내의 압력은 대기압 이상이고,
    상기 접합 장치 내의 압력은 상기 반송 영역 내의 압력에 대하여 양압이며,
    상기 반송 영역 내의 압력은 상기 표면 활성화 장치 내의 압력, 상기 표면 친수화 장치 내의 압력 및 상기 반입출 스테이션내의 압력에 대하여 양압이고,
    상기 접합 장치에서 접합된 중합 기판을 열 처리하는 열 처리 장치를 갖는, 접합 시스템.
  8. 삭제
  9. 기판끼리를 접합하는 방법이며,
    표면 활성화 장치에 있어서, 기판의 접합되는 표면을 활성화하는 표면 활성화 공정과,
    그 후, 반송 영역을 거쳐 표면 친수화 장치로 기판을 반송하고, 당해 표면 친수화 장치에 있어서, 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 공정과,
    그 후, 반송 영역을 거쳐 접합 장치로 기판을 반송하고, 당해 접합 장치에 있어서, 상기 표면 활성화 공정 및 상기 표면 친수화 공정이 행해진 기판끼리를, 반데르발스력 및 수소 결합에 의해 접합하는 접합 공정을 갖고,
    상기 표면 활성화 공정, 표면 친수화 공정 및 접합 공정을 복수의 기판에 대하여 연속해서 행하고,
    상기 반송 영역 내의 압력은 대기압 이상이고,
    상기 접합 장치 내의 압력은, 상기 반송 영역 내의 압력에 대하여 양압이며,
    상기 반송 영역 내의 압력은, 상기 표면 활성화 장치 내의 압력 및 상기 표면 친수화 장치 내의 압력에 대하여 양압이고,
    상기 표면 친수화 공정에 있어서, 기판의 표면에 순수를 공급하고, 당해 표면을 친수화하는 동시에 당해 표면을 세정하는, 접합 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 기판끼리를 접합하는 방법이며,
    표면 활성화 장치에 있어서, 기판의 접합되는 표면을 활성화하는 표면 활성화 공정과,
    그 후, 반송 영역을 거쳐 표면 친수화 장치로 기판을 반송하고, 당해 표면 친수화 장치에 있어서, 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 공정과,
    그 후, 반송 영역을 거쳐 접합 장치로 기판을 반송하고, 당해 접합 장치에 있어서, 상기 표면 활성화 공정 및 상기 표면 친수화 공정이 행해진 기판끼리를, 반데르발스력 및 수소 결합에 의해 접합하는 접합 공정을 갖고,
    상기 표면 활성화 공정, 표면 친수화 공정 및 접합 공정을 복수의 기판에 대하여 연속해서 행하고,
    상기 반송 영역 내의 압력은 대기압 이상이고,
    상기 접합 장치 내의 압력은, 상기 반송 영역 내의 압력에 대하여 양압이며,
    상기 반송 영역 내의 압력은, 상기 표면 활성화 장치 내의 압력 및 상기 표면 친수화 장치 내의 압력에 대하여 양압이고,
    상기 표면 활성화 장치는 기판의 표면을 활성화하기 위한 처리를 행하는 처리부와, 상기 반송 영역과의 사이에서 기판을 반입출하기 위한 반입출부와, 상기 처리부와 상기 반입출부 사이에서 기판을 반송하는 반송부를 갖고,
    상기 처리부 내의 압력 및 상기 반입출부 내의 압력은, 상기 반송부 내의 압력에 대하여 양압인, 접합 방법.
  13. 기판끼리를 접합하는 방법이며,
    표면 활성화 장치에 있어서, 기판의 접합되는 표면을 활성화하는 표면 활성화 공정과,
    그 후, 반송 영역을 거쳐 표면 친수화 장치로 기판을 반송하고, 당해 표면 친수화 장치에 있어서, 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 공정과,
    그 후, 반송 영역을 거쳐 접합 장치로 기판을 반송하고, 당해 접합 장치에 있어서, 상기 표면 활성화 공정 및 상기 표면 친수화 공정이 행해진 기판끼리를, 반데르발스력 및 수소 결합에 의해 접합하는 접합 공정을 갖고,
    상기 표면 활성화 공정, 표면 친수화 공정 및 접합 공정을 복수의 기판에 대하여 연속해서 행하고,
    상기 반송 영역 내의 압력은 대기압 이상이고,
    상기 접합 장치 내의 압력은, 상기 반송 영역 내의 압력에 대하여 양압이며,
    상기 반송 영역 내의 압력은, 상기 표면 활성화 장치 내의 압력 및 상기 표면 친수화 장치 내의 압력에 대하여 양압이고,
    상기 접합 공정 후, 중합 기판을 검사하는 검사 공정을 갖는, 접합 방법.
  14. 기판끼리를 접합하는 방법이며,
    표면 활성화 장치에 있어서, 기판의 접합되는 표면을 활성화하는 표면 활성화 공정과,
    그 후, 반송 영역을 거쳐 표면 친수화 장치로 기판을 반송하고, 당해 표면 친수화 장치에 있어서, 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 공정과,
    그 후, 반송 영역을 거쳐 접합 장치로 기판을 반송하고, 당해 접합 장치에 있어서, 상기 표면 활성화 공정 및 상기 표면 친수화 공정이 행해진 기판끼리를, 반데르발스력 및 수소 결합에 의해 접합하는 접합 공정을 갖고,
    상기 표면 활성화 공정, 표면 친수화 공정 및 접합 공정을 복수의 기판에 대하여 연속해서 행하고,
    상기 반송 영역 내의 압력은 대기압 이상이고,
    상기 접합 장치 내의 압력은, 상기 반송 영역 내의 압력에 대하여 양압이며,
    상기 반송 영역 내의 압력은, 상기 표면 활성화 장치 내의 압력 및 상기 표면 친수화 장치 내의 압력에 대하여 양압이고,
    상기 접합 공정 후, 중합 기판을 열 처리하는 열 처리 공정을 갖는, 접합 방법.
  15. 삭제
  16. 기판끼리를 접합하는 접합 방법을 접합 시스템에 의해 실행시키기 위해서, 당해 접합 시스템을 제어하는 제어 장치의 컴퓨터상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체이며,
    상기 접합 방법은,
    표면 활성화 장치에 있어서, 기판의 접합되는 표면을 활성화하는 표면 활성화 공정과,
    그 후, 반송 영역을 거쳐 표면 친수화 장치로 기판을 반송하고, 당해 표면 친수화 장치에 있어서, 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 공정과,
    그 후, 반송 영역을 거쳐 접합 장치로 기판을 반송하고, 당해 접합 장치에 있어서, 상기 표면 활성화 공정 및 상기 표면 친수화 공정이 행해진 기판끼리를, 반데르발스력 및 수소 결합에 의해 접합하는 접합 공정을 갖고,
    상기 표면 활성화 공정, 표면 친수화 공정 및 접합 공정을 복수의 기판에 대하여 연속해서 행하고,
    상기 반송 영역 내의 압력은 대기압 이상이고,
    상기 접합 장치 내의 압력은, 상기 반송 영역 내의 압력에 대하여 양압이며,
    상기 반송 영역 내의 압력은, 상기 표면 활성화 장치 내의 압력 및 상기 표면 친수화 장치 내의 압력에 대하여 양압이고,
    상기 표면 친수화 공정에 있어서, 기판의 표면에 순수를 공급하고, 당해 표면을 친수화하는 동시에 당해 표면을 세정하는, 컴퓨터 기억 매체.
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