KR102381196B1 - 접합 장치 및 접합 시스템 - Google Patents

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요스케 오모리
켄지 스가카와
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

접합 후의 기판의 변형을 억제하는 것이다. 본 실시 형태에 따른 접합 장치는, 제 1 유지부와 제 2 유지부와 스트라이커를 구비한다. 제 1 유지부는 제 1 기판을 상방으로부터 흡착 유지한다. 제 2 유지부는, 제 1 유지부의 하방에 배치되어, 제 2 기판을 하방으로부터 흡착 유지한다. 스트라이커는, 제 1 기판의 중심부를 상방으로부터 눌러 제 2 기판에 접촉시킨다. 또한, 제 1 유지부는, 제 1 기판의 외주부의 일부의 영역을 흡착 유지하는 것으로서, 제 1 기판의 중심부로부터 외주부를 향하는 방향 중, 제 1 기판과 제 2 기판의 접합 영역이 가장 빠르게 확대되는 방향과 교차하는 영역을 흡착 유지한다.

Description

접합 장치 및 접합 시스템 {BONDING APPARATUS AND BONDING SYSTEM}
개시된 실시 형태는 접합 장치 및 접합 시스템에 관한 것이다.
종래, 반도체 웨이퍼 등의 기판끼리를 접합하는 접합 장치로서, 분자간 힘에 의해 기판끼리를 접합하는 접합 장치가 알려져 있다.
이 종류의 접합 장치에서는, 상측 기판의 외연의 전체 둘레를 유지하고, 이 유지한 상측 기판의 중심부를 스트라이커에 의해 밀어 내려 하측 기판의 중심부에 접촉시킨다. 이에 따라, 먼저, 상측 기판 및 하측 기판의 중심부끼리가 분자간 힘에 의해 접합되어 접합 영역이 형성된다. 그 후, 기판의 외주부를 향해 접합 영역이 확대되는 이른바 본딩 웨이브가 발생한다. 이에 따라, 상측 기판과 하측 기판이 전체 면에서 접합된다(특허 문헌 1 참조).
접합 후의 기판의 변형을 억제하는 위해서는, 본딩 웨이브가, 기판의 중심부로부터 외주부를 향해 균등하게 즉 동심원 형상으로 확대되는 것이 바람직하다.
일본 특허공개공보 2015-095579호
그러나, 본딩 웨이브는, 실제로는 동심원 형상이 아닌 불균일하게 확대된다. 이것은, 기판의 물성, 예를 들면 영률 또는 푸아송비 등에 이방성이 있어, 이러한 이방성의 영향에 의해 특정한 결정 방향에 있어서의 본딩 웨이브의 속도가 다른 결정 방향과 비교하여 빨라지거나 혹은 느려지기 때문이라고 생각된다.
또는, 본딩 웨이브는 동심원 형상으로 확대되는 것이지만, 기판의 영율 또는 푸아송비 등에 이방성이 있어, 응력이 기판에 작용하였을 때의 기판의 변형량이 방향에 따라 상이하기 때문이라고도 생각된다.
실시 형태의 일태양은, 접합 후의 기판의 변형을 억제할 수 있는 접합 장치 및 접합 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시 형태의 일태양에 따른 접합 장치는, 제 1 유지부와 제 2 유지부와 스트라이커를 구비한다. 제 1 유지부는 제 1 기판을 상방으로부터 흡착 유지한다. 제 2 유지부는, 제 1 유지부의 하방에 배치되어, 제 2 기판을 하방으로부터 흡착 유지한다. 스트라이커는, 제 1 기판의 중심부를 상방으로부터 눌러 제 2 기판에 접촉시킨다. 또한, 제 1 유지부는, 제 1 기판의 외주부의 일부의 영역을 흡착 유지하는 것으로서, 제 1 기판의 중심부로부터 외주부를 향하는 방향 중, 제 1 기판과 제 2 기판의 접합 영역이 가장 빠르게 확대되는 방향과 교차하는 영역을 흡착 유지한다.
실시 형태의 일태양에 따르면, 접합 후의 기판의 변형을 억제할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 접합 시스템의 구성을 나타내는 모식 평면도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 접합 시스템의 구성을 나타내는 모식 측면도이다.
도 3은 제 1 기판 및 제 2 기판의 모식 측면도이다.
도 4는 접합 장치의 구성을 나타내는 모식 평면도이다.
도 5는 접합 장치의 구성을 나타내는 모식 측면도이다.
도 6은 상측 척 및 하측 척의 구성을 나타내는 모식 측단면도이다.
도 7은 종래에 있어서의 접합 영역의 확대의 모습을 나타내는 도이다.
도 8은 종래에 있어서의 접합 영역의 확대의 모습을 나타내는 도이다.
도 9는 상측 척의 모식 저면도이다.
도 10은 하측 척의 모식 사시도이다.
도 11은 하측 척의 모식 평면도이다.
도 12는 볼록부의 구성을 나타내는 모식 사시 단면도이다.
도 13은 접합 시스템이 실행하는 처리의 일부를 나타내는 플로우 차트이다.
도 14는 본 실시 형태에 따른 접합 처리에 있어서 사용되는 상측 척의 흡인부를 나타내는 도이다.
도 15는 본 실시 형태에 따른 접합 처리에 있어서 사용되는 하측 척의 흡착 영역을 나타내는 도이다.
도 16은 접합 처리의 동작 설명도이다.
도 17은 접합 처리의 동작 설명도이다.
도 18은 접합 처리의 동작 설명도이다.
도 19은 접합 처리의 동작 설명도이다.
도 20은 접합 처리의 동작 설명도이다.
도 21은 변형예에 따른 상측 척의 모식 저면도이다.
도 22는 변형예에 따른 하측 척의 모식 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본원이 개시하는 접합 장치 및 접합 시스템의 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<1. 접합 시스템의 구성>
먼저, 실시 형태에 따른 접합 시스템의 구성에 대하여, 도 1 ∼ 도 3을 참조하여 설명한다. 도 1은 실시 형태에 따른 접합 시스템의 구성을 나타내는 모식 평면도이다. 도 2는 실시 형태에 따른 접합 시스템의 구성을 나타내는 모식 측면도이다. 도 3은 제 1 기판 및 제 2 기판의 모식 측면도이다.
또한, 이하 참조하는 각 도면에서는, 설명을 알기 쉽게 하기 위하여, 서로 직교하는 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상측을 향하는 방향으로 하는 직교 좌표계를 나타내는 경우가 있다. 또한, 도 1, 2 등을 포함하는 각 도면에서는, 설명에 필요한 구성 요소만을 나타내고 있으며, 일반적인 구성 요소에 대한 기재를 생략하는 경우가 있다.
도 1에 나타내는 본 실시 형태에 따른 접합 시스템(1)은 제 1 기판(W1)과 제 2 기판(W2)을 접합함으로써 중합 기판(T)을 형성한다(도 3 참조).
제 1 기판(W1)은, 예를 들면 실리콘 웨이퍼 또는 화합물 반도체 웨이퍼 등의 반도체 기판에 복수의 전자 회로가 형성된 기판이다. 또한, 제 2 기판(W2)은 예를 들면 전자 회로가 형성되어 있지 않은 베어 웨이퍼이다. 제 1 기판(W1)과 제 2 기판(W2)은 대략 동일한 직경을 가진다. 또한, 제 2 기판(W2)에 전자 회로가 형성되어 있어도 된다.
이하에서는, 제 1 기판(W1)을 '상측 웨이퍼(W1)'라고 기재하고, 제 2 기판(W2)을 '하측 웨이퍼(W2)', 중합 기판(T)을 '중합 웨이퍼(T)'라고 기재하는 경우가 있다. 또한, 이하에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 상측 웨이퍼(W1)의 판면 중 하측 웨이퍼(W2)와 접합되는 측의 판면을 '접합면(W1j)'이라고 기재하고, 접합면(W1j)과는 반대측의 판면을 '비접합면(W1n)'이라고 기재한다. 또한, 하측 웨이퍼(W2)의 판면 중 상측 웨이퍼(W1)와 접합되는 측의 판면을 '접합면(W2j)'이라고 기재하고, 접합면(W2j)과는 반대측의 판면을 '비접합면(W2n)'이라고 기재한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 접합 시스템(1)은 반입반출 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)을 구비한다. 반입반출 스테이션(2) 및 처리 스테이션(3)은, X축 정방향을 따라, 반입반출 스테이션(2) 및 처리 스테이션(3)의 순서로 배열하여 배치된다. 또한, 반입반출 스테이션(2) 및 처리 스테이션(3)은 일체적으로 접속된다.
반입반출 스테이션(2)은 배치대(10)와 반송 영역(20)을 구비한다. 배치대(10)는 복수의 배치판(11)을 구비한다. 각 배치판(11)에는 복수 매(예를 들면, 25 매)의 기판을 수평 상태로 수용하는 카세트(C1, C2, C3)가 각각 배치된다. 예를 들면, 카세트(C1)는 상측 웨이퍼(W1)를 수용하는 카세트이며, 카세트(C2)는 하측 웨이퍼(W2)를 수용하는 카세트이고, 카세트(C3)는 중합 웨이퍼(T)를 수용하는 카세트이다.
반송 영역(20)은 배치대(10)의 X축 정방향측에 인접하여 배치된다. 이러한 반송 영역(20)에는 Y축 방향으로 연장되는 반송로(21)와, 이 반송로(21)를 따라 이동 가능한 반송 장치(22)가 마련된다. 반송 장치(22)는 Y축 방향뿐만 아니라, X축 방향으로도 이동 가능하고 또한 Z축 둘레로 선회 가능하며, 배치판(11)에 배치된 카세트(C1 ∼ C3)와 후술하는 처리 스테이션(3)의 제 3 처리 블록(G3)의 사이에서, 상측 웨이퍼(W1), 하측 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)의 반송을 행한다.
또한, 배치판(11)에 배치되는 카세트(C1 ∼ C3)의 개수는 도시의 것에 한정되지 않는다. 또한, 배치판(11)에는, 카세트(C1, C2, C3) 이외에, 문제가 발생한 기판을 회수하기 위한 카세트 등이 배치되어도 된다.
처리 스테이션(3)에는, 각종 장치를 구비한 복수의 처리 블록, 예를 들면 3 개의 처리 블록(G1, G2, G3)이 마련된다. 예를 들면 처리 스테이션(3)의 정면측(도 1의 Y축 부방향측)에는 제 1 처리 블록(G1)이 마련되고, 처리 스테이션(3)의 배면측(도 1의 Y축 정방향측)에는 제 2 처리 블록(G2)이 마련된다. 또한, 처리 스테이션(3)의 반입반출 스테이션(2)측(도 1의 X축 부방향측)에는 제 3 처리 블록(G3)이 마련된다.
제 1 처리 블록(G1)에는 상측 웨이퍼(W1) 및 하측 웨이퍼(W2)의 접합면(W1j, W2j)을 개질하는 표면 개질 장치(30)가 배치된다. 표면 개질 장치(30)는 상측 웨이퍼(W1) 및 하측 웨이퍼(W2)의 접합면(W1j, W2j)에 있어서의 SiO2의 결합을 절단하여 단결합의 SiO로 함으로써, 그 후 친수화되기 쉽도록 당해 접합면(W1j, W2j)을 개질한다.
또한, 표면 개질 장치(30)에서는, 예를 들면 감압 분위기하에서 처리 가스인 산소 가스 또는 질소 가스가 여기되어 플라즈마화되고, 이온화된다. 그리고, 이러한 산소 이온 또는 질소 이온이 상측 웨이퍼(W1) 및 하측 웨이퍼(W2)의 접합면(W1j, W2j)에 조사됨으로써, 접합면(W1j, W2j)이 플라즈마 처리되어 개질된다.
제 2 처리 블록(G2)에는 표면 친수화 장치(40)와 접합 장치(41)가 배치된다. 표면 친수화 장치(40)는, 예를 들면 순수에 의해 상측 웨이퍼(W1) 및 하측 웨이퍼(W2)의 접합면(W1j, W2j)을 친수화하고, 또한 접합면(W1j, W2j)을 세정한다. 표면 친수화 장치(40)에서는, 예를 들면 스핀 척에 유지된 상측 웨이퍼(W1) 또는 하측 웨이퍼(W2)를 회전시키면서, 당해 상측 웨이퍼(W1) 또는 하측 웨이퍼(W2) 상에 순수를 공급한다. 이에 따라, 상측 웨이퍼(W1) 또는 하측 웨이퍼(W2) 상에 공급된 순수가 상측 웨이퍼(W1) 또는 하측 웨이퍼(W2)의 접합면(W1j, W2j) 상을 확산하여, 접합면(W1j, W2j)이 친수화된다.
접합 장치(41)는 친수화된 상측 웨이퍼(W1)와 하측 웨이퍼(W2)를 분자간 힘에 의해 접합한다. 이러한 접합 장치(41)의 구성에 대해서는 후술한다.
제 3 처리 블록(G3)에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 상측 웨이퍼(W1), 하측 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)의 트랜지션(TRS) 장치(50, 51)가 아래에서부터 차례로 2 단으로 마련된다.
또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 처리 블록(G1), 제 2 처리 블록(G2) 및 제 3 처리 블록(G3)에 둘러싸인 영역에는 반송 영역(60)이 형성된다. 반송 영역(60)에는 반송 장치(61)가 배치된다. 반송 장치(61)는, 예를 들면 연직 방향, 수평 방향 및 연직축 둘레로 이동 가능한 반송 암을 가진다. 이러한 반송 장치(61)는 반송 영역(60) 내를 이동하고, 반송 영역(60)에 인접하는 제 1 처리 블록(G1), 제 2 처리 블록(G2) 및 제 3 처리 블록(G3) 내의 정해진 장치에 상측 웨이퍼(W1), 하측 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)를 반송한다.
또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 접합 시스템(1)은 제어 장치(70)를 구비한다. 제어 장치(70)는 접합 시스템(1)의 동작을 제어한다. 이러한 제어 장치(70)는, 예를 들면 컴퓨터이며, 도시하지 않은 제어부 및 기억부를 구비한다. 제어부는, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 입출력 포트 등을 가지는 마이크로 컴퓨터 또는 각종의 회로를 포함한다. 이러한 마이크로 컴퓨터의 CPU는, ROM에 기억되어 있는 프로그램을 읽어내 실행함으로써, 후술하는 제어를 실현한다. 또한, 기억부는, 예를 들면, RAM, 플래시 메모리(Flash Memory) 등의 반도체 메모리 소자, 또는, 하드 디스크, 광디스크 등의 기억 장치에 의해 실현된다.
또한, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기록 매체로부터 제어 장치(70)의 기억부에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체로서는, 예를 들면 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
<2. 접합 장치의 구성>
이어서, 접합 장치(41)의 구성에 대하여 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 도 4는 접합 장치(41)의 구성을 나타내는 모식 평면도이다. 도 5는 접합 장치(41)의 구성을 나타내는 모식 측면도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 접합 장치(41)는 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(100)를 가진다. 처리 용기(100)의 반송 영역(60)측의 측면에는 상측 웨이퍼(W1), 하측 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)의 반입출구(101)가 형성되고, 당해 반입출구(101)에는 개폐 셔터(102)가 마련되어 있다.
처리 용기(100)의 내부는 내벽(103)에 의해 반송 영역(T1)과 처리 영역(T2)으로 구획된다. 상술한 반입출구(101)는, 반송 영역(T1)에 있어서의 처리 용기(100)의 측면에 형성된다. 또한, 내벽(103)에도, 상측 웨이퍼(W1), 하측 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)의 반입출구(104)가 형성된다.
반송 영역(T1)에는, 트랜지션(110), 웨이퍼 반송 기구(111), 반전 기구(130) 및 위치 조절 기구(120)가, 예를 들면 반입출구(101)측으로부터 이 순서로 배열하여 배치된다.
트랜지션(110)은 상측 웨이퍼(W1), 하측 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)를 일시적으로 배치한다. 트랜지션(110)은, 예를 들면 2 단으로 형성되어, 상측 웨이퍼(W1), 하측 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T) 중 어느 2 개를 동시에 배치할 수 있다.
웨이퍼 반송 기구(111)는, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 연직 방향(Z축 방향), 수평 방향(Y축 방향, X축 방향) 및 연직축 둘레로 이동 가능한 반송 암을 가진다. 웨이퍼 반송 기구(111)는, 반송 영역(T1) 내 또는 반송 영역(T1)과 처리 영역(T2)의 사이에서 상측 웨이퍼(W1), 하측 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)를 반송하는 것이 가능하다.
위치 조절 기구(120)는 상측 웨이퍼(W1) 및 하측 웨이퍼(W2)의 수평 방향의 방향을 조절한다. 구체적으로는, 위치 조절 기구(120)는 상측 웨이퍼(W1) 및 하측 웨이퍼(W2)를 유지하여 회전시키는 도시하지 않은 유지부를 구비한 기대(基臺)(121)와, 상측 웨이퍼(W1) 및 하측 웨이퍼(W2)의 노치부의 위치를 검출하는 검출부(122)를 가진다. 위치 조절 기구(120)는 기대(121)에 유지된 상측 웨이퍼(W1) 및 하측 웨이퍼(W2)를 회전시키면서 검출부(122)를 이용하여 상측 웨이퍼(W1) 및 하측 웨이퍼(W2)의 노치부의 위치를 검출함으로써, 노치부의 위치를 조절한다. 이에 따라, 상측 웨이퍼(W1) 및 하측 웨이퍼(W2)의 수평 방향의 방향이 조절된다.
반전 기구(130)는 상측 웨이퍼(W1)의 표리면을 반전시킨다. 구체적으로는, 반전 기구(130)는 상측 웨이퍼(W1)를 유지하는 유지 암(131)을 가진다. 유지 암(131)은 수평 방향(X축 방향)으로 연장된다. 또한 유지 암(131)에는 상측 웨이퍼(W1)를 유지하는 유지 부재(132)가 예를 들면 4 개소에 마련되어 있다.
유지 암(131)은 예를 들면 모터 등을 구비한 구동부(133)에 지지된다. 유지 암(131)은 이러한 구동부(133)에 의해 수평축 둘레로 회전 운동 가능하다. 또한, 유지 암(131)은 구동부(133)를 중심으로 회전 운동 가능하고, 또한 수평 방향(X축 방향)으로 이동 가능하다. 구동부(133)의 하방에는, 예를 들면 모터 등을 구비한 다른 구동부(도시하지 않음)가 마련된다. 이 밖의 구동부에 의해, 구동부(133)는 연직 방향으로 연장되는 지지 기둥(134)을 따라 연직 방향으로 이동할 수 있다.
이와 같이, 유지 부재(132)에 유지된 상측 웨이퍼(W1)는 구동부(133)에 의해 수평축 둘레로 회전 운동 가능하고, 또한 연직 방향 및 수평 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 유지 부재(132)에 유지된 상측 웨이퍼(W1)는 구동부(133)를 중심으로 회전 운동하여, 위치 조절 기구(120)와 후술하는 상측 척(140)의 사이를 이동할 수 있다.
처리 영역(T2)에는 상측 웨이퍼(W1)의 상면(비접합면(W1n))을 상방으로부터 흡착 유지하는 상측 척(140)과, 하측 웨이퍼(W2)를 배치하여 하측 웨이퍼(W2)의 하면(비접합면(W2n))을 하방으로부터 흡착 유지하는 하측 척(141)이 마련된다. 하측 척(141)은 상측 척(140)의 하방에 마련되어, 상측 척(140)과 대향 배치 가능하게 구성된다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 상측 척(140)은 상측 척(140)의 상방에 마련된 상측 척 유지부(150)에 유지된다. 상측 척 유지부(150)는 처리 용기(100)의 천장면에 마련된다. 상측 척(140)은 상측 척 유지부(150)를 개재하여 처리 용기(100)에 고정된다.
상측 척 유지부(150)에는 하측 척(141)에 유지된 하측 웨이퍼(W2)의 상면(접합면(W2j))을 촬상하는 상부 촬상부(151)가 마련되어 있다. 상부 촬상부(151)에는, 예를 들면 CCD 카메라가 이용된다.
하측 척(141)은 하측 척(141)의 하방에 마련된 제 1 하측 척 이동부(160)에 지지된다. 제 1 하측 척 이동부(160)는 후술하는 바와 같이 하측 척(141)을 수평 방향(X축 방향)으로 이동시킨다. 또한, 제 1 하측 척 이동부(160)는 하측 척(141)을 연직 방향으로 이동 가능하고, 또한 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성된다.
제 1 하측 척 이동부(160)에는 상측 척(140)에 유지된 상측 웨이퍼(W1)의 하면(접합면(W1j))을 촬상하는 하부 촬상부(161)가 마련되어 있다(도 5 참조). 하부 촬상부(161)에는 예를 들면 CCD 카메라가 이용된다.
제 1 하측 척 이동부(160)는, 제 1 하측 척 이동부(160)의 하면측에 마련되어 수평 방향(X축 방향)으로 연장되는 한 쌍의 레일(162, 162)에 장착되어 있다. 제 1 하측 척 이동부(160)는 레일(162)을 따라 이동 가능하게 구성되어 있다.
한 쌍의 레일(162, 162)은 제 2 하측 척 이동부(163)에 배치하여 마련되어 있다. 제 2 하측 척 이동부(163)는, 당해 제 2 하측 척 이동부(163)의 하면측에 마련되어 수평 방향(Y축 방향)으로 연장되는 한 쌍의 레일(164, 164)에 장착되어 있다. 그리고, 제 2 하측 척 이동부(163)는 레일(164)을 따라 수평 방향(Y축 방향)으로 이동 가능하게 구성된다. 또한, 한 쌍의 레일(164, 164)은 처리 용기(100)의 바닥면에 마련된 배치대(165) 상에 배치하여 마련되어 있다.
이어서, 상측 척(140) 및 하측 척(141)의 구성에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은, 상측 척(140) 및 하측 척(141)의 구성을 나타내는 모식 측단면도이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 상측 척(140)은 상측 웨이퍼(W1)와 동일한 직경 혹은 상측 웨이퍼(W1)보다 큰 직경을 가지는 본체부(170)를 가진다.
본체부(170)는 상측 척 유지부(150)의 지지 부재(180)에 의해 지지된다. 지지 부재(180)는 평면에서 볼 때 적어도 본체부(170)를 덮도록 마련되고, 본체부(170)에 대하여 예를 들면 나사 고정에 의해 고정되어 있다. 지지 부재(180)는 처리 용기(100)의 천장면에 마련된 복수의 지지 기둥(181)(도 5 참조)에 지지된다.
지지 부재(180) 및 본체부(170)의 중심부에는, 지지 부재(180) 및 본체부(170)를 연직 방향으로 관통하는 관통 홀(176)이 형성된다. 관통 홀(176)의 위치는 상측 척(140)에 흡착 유지되는 상측 웨이퍼(W1)의 중심부에 대응하고 있다. 이러한 관통 홀(176)에는 스트라이커(190)의 누름 핀(191)이 삽입 통과된다.
스트라이커(190)는 지지 부재(180)의 상면에 배치되어, 누름 핀(191)과 액추에이터부(192)와 직동 기구(193)를 구비한다. 누름 핀(191)은 연직 방향을 따라 연장되는 원기둥 형상의 부재이며, 액추에이터부(192)에 의해 지지된다.
액추에이터부(192)는, 예를 들면 전공 레귤레이터(도시하지 않음)로부터 공급되는 공기에 의해 일정 방향(여기서는 연직 하방)으로 일정한 압력을 발생시킨다. 액추에이터부(192)는 전공 레귤레이터로부터 공급되는 공기에 의해 상측 웨이퍼(W1)의 중심부와 접촉하여 당해 상측 웨이퍼(W1)의 중심부에 가해지는 누름 하중을 제어할 수 있다. 또한, 누름 핀(191)의 선단부는, 전공 레귤레이터로부터의 공기에 의해, 관통 홀(176)을 삽입 통과하여 연직 방향으로 승강 가능하게 되어 있다.
액추에이터부(192)는 직동 기구(193)에 지지된다. 직동 기구(193)는, 예를 들면 모터를 내장한 구동부에 의해 액추에이터부(192)를 연직 방향으로 이동시킨다.
스트라이커(190)는, 이상과 같이 구성되어 있으며, 직동 기구(193)에 의해 액추에이터부(192)의 이동을 제어하고, 액추에이터부(192)에 의해 누름 핀(191)에 의한 상측 웨이퍼(W1)의 누름 하중을 제어한다.
본체부(170)의 하면에는 상측 웨이퍼(W1)의 이면(도 3에 나타내는 비접합면(W1n))에 접촉하는 복수의 핀(170a)이 마련되어 있다.
상측 척(140)은 이들 복수의 핀(170a)이 마련되어 있는 영역 중 일부의 영역에 상측 웨이퍼(W1)를 흡착하는 흡착 영역을 구비한다. 본 실시 형태에 있어서, 이러한 흡착 영역은 상측 웨이퍼(W1)의 물성의 이방성에 따라 배치된다.
여기서, 상측 척(140)의 흡착 영역에 대하여 도 7 ∼ 도 9를 참조하여 설명한다. 도 7 및 도 8은, 종래에 있어서의 접합 영역의 확대의 모습을 나타내는 도이다. 도 9는 상측 척(140)의 모식 저면도이다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 상측 웨이퍼(W1) 및 하측 웨이퍼(W2)는 표면(접합면)과 수직인 방향에 있어서의 결정 방향이 [100]인 단결정 실리콘 웨이퍼이다. 상측 웨이퍼(W1) 및 하측 웨이퍼(W2)의 노치부(N)는 상측 웨이퍼(W1) 및 하측 웨이퍼(W2)의 [011] 결정 방향의 외연에 형성된다. 또한, 상측 웨이퍼(W1) 및 하측 웨이퍼(W2)의 직경은 예를 들면 300 mm이다.
상측 웨이퍼(W1)의 중심부를 밀어 내려 하측 웨이퍼(W2)의 중심부에 접촉시키면, 상측 웨이퍼(W1)의 중심부와 하측 웨이퍼(W2)의 중심부가 분자간 힘에 의해 접합됨으로써 양 기판의 중심부에 접합 영역(A)이 형성된다. 그 후, 접합 영역(A)이 양 기판의 중심부로부터 외주부를 향해 확대되는 본딩 웨이브가 발생하여, 상측 웨이퍼(W1) 및 하측 웨이퍼(W2)의 접합면(W1j, W2j)끼리가 전체 면에서 접합된다.
여기서, 본원 발명자들은, 상측 웨이퍼의 외연의 전체 둘레를 유지하는 유지부를 이용하여 상측 웨이퍼를 유지하고 상기의 접합 처리를 행한 경우에, 접합 영역(A)이 동심원 형상이 아닌 불균일하게 확대되는 것을 발견했다.
구체적으로는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 접합 영역(A)은 상측 웨이퍼(W1)의 중심부로부터 상측 웨이퍼(W1)의 표면에 대하여 평행한 [0-11] 결정 방향을 향하는 방향을 기준으로 하는 90° 주기의 방향(도 8에 나타내는 0°, 90°, 180°, 270°의 방향, 이하 '90° 방향'이라고 기재함)과 비교하여, 상측 웨이퍼(W1)의 중심부로부터 상측 웨이퍼(W1)의 표면에 대하여 평행한 [010] 결정 방향을 향하는 방향을 기준으로 하는 90° 주기의 방향(도 8에 나타내는 45°, 135°, 225°, 315°의 방향, 이하 '45° 방향'이라고 기재함)으로 빠르게 확대된다. 이 결과, 당초 원형 형상이었던 접합 영역(A)의 형상은, 확대됨에 따라 45° 방향을 정점으로 하는 사각형에 가까워지게 된다.
본원 발명자들은, 예의 연구를 거듭한 결과, 그 원인이 상측 웨이퍼(W1) 및 하측 웨이퍼(W2)의 영률 등의 물성의 이방성에 의한 것을 발견했다.
예를 들면, 단결정 실리콘 웨이퍼의 영률, 푸아송비, 전단 탄성 계수의 값은, 90° 주기로 변화된다. 구체적으로는, 단결정 실리콘 웨이퍼의 영률은, 90° 방향에 있어서 가장 높아지고, 45° 방향에 있어서 가장 낮아진다. 또한, 푸아송비 및 전단 탄성 계수에 대해서는, 45° 방향에 있어서 가장 높아지고, 90° 방향에 있어서 가장 낮아진다.
이와 같이, 단결정 실리콘 웨이퍼는 영률 등의 물성에 이방성을 가지는 점에서, 상측 웨이퍼(W1)에 가해지는 스트레스 · 변형의 분포는 동심원 형상이 아닌 불균일한 분포가 된다. 그리고, 이 불균일한 분포가 접합 영역(A)을 불균일하게 확대시킴으로써, 중합 웨이퍼(T)의 변형(디스토션)을 악화시키고 있다고 생각된다.
따라서, 본 실시 형태에서는 상측 웨이퍼(W1)의 외주부의 전체 둘레를 유지하는 것이 아니라, 상측 웨이퍼(W1)의 외주부 중, 접합 영역(A)이 가장 빠르게 확대되는 45° 방향의 영역을 상측 척(140)을 이용하여 유지하는 것으로 했다.
구체적으로는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 상측 척(140)에 있어서의 본체부(170)의 하면에는 상측 웨이퍼(W1)를 진공 배기하여 흡착하는 복수의 흡인부(171 ∼ 175)가 마련되어 있다. 흡인부(171 ∼ 175)는 핀(170a)과 동일한 높이를 가지고, 상측 웨이퍼(W1)의 이면(비접합면(W1n))에 접촉한다.
제 1 흡인부(171) 및 제 2 흡인부(172)는, 평면에서 볼 때 원호 형상의 흡착 영역을 가지고 있으며, 본체부(170)의 외주부에 대하여 둘레 방향으로 교호로 배열하여 정해진 간격을 두고 배치된다.
제 1 흡인부(171)는 상측 웨이퍼(W1)에 있어서의 45° 방향으로 합계 4 개 배치되고, 제 2 흡인부(172)는 상측 웨이퍼(W1)에 있어서의 90° 방향으로 합계 4 개 배치된다. 구체적으로는, 제 1 흡인부(171)는 원호 형상의 흡착 영역의 중심부가 상측 웨이퍼(W1)에 있어서의 45° 방향과 일치하는 위치에 배치되고, 제 2 흡인부(172)는 원호 형상의 흡착 영역의 중심부가 상측 웨이퍼(W1)에 있어서의 90° 방향과 일치하는 위치에 배치된다.
4 개의 제 1 흡인부(171)는 제 1 흡인관(171a)을 개재하여 단일의 제 1 진공펌프(171b)에 접속된다. 또한, 4 개의 제 2 흡인부(172)는 제 2 흡인관(172a)을 개재하여 단일의 제 2 진공 펌프(172b)에 접속된다. 제 1 진공 펌프(171b) 및 제 2 진공 펌프(172b)에 의한 진공 배기에 의해, 제 1 흡인부(171) 및 제 2 흡인부(172)는 상측 웨이퍼(W1)를 흡착한다. 또한, 여기서는, 이해를 용이하게 하기 위하여, 복수의 제 1 흡인부(171) 및 제 2 흡인부(172) 중, 어느 하나의 제 1 흡인부(171) 및 제 2 흡인부(172)의 배관 구성만을 나타내고 있다.
제 3 흡인부(173) 및 제 4 흡인부(174)는 평면에서 볼 때 원호 형상의 흡착 영역을 가지고 있으며, 제 1 흡인부(171) 및 제 2 흡인부(172)보다 본체부(170)의 내주측에 있어서, 둘레 방향으로 교호로 배열하여 정해진 간격을 두고 배치된다.
제 3 흡인부(173)는, 제 1 흡인부(171)와 마찬가지로, 상측 웨이퍼(W1)에 있어서의 45° 방향으로 합계 4 개 배치된다. 구체적으로는, 제 3 흡인부(173)는 원호 형상의 흡착 영역의 중심부가 상측 웨이퍼(W1)에 있어서의 45° 방향과 일치하는 위치에 배치된다. 또한, 제 3 흡인부(173)는 본체부(170)의 중심과 제 1 흡인부(171)의 양단을 연결하는 2 개의 가상선 및 제 1 흡인부(171)의 외연에 의해 형성되는 부채형의 영역 내에 배치된다.
제 4 흡인부(174)는, 제 2 흡인부(172)와 마찬가지로, 상측 웨이퍼(W1)에 있어서의 90° 방향으로 합계 4 개 배치된다. 구체적으로는, 제 4 흡인부(174)는 원호 형상의 흡착 영역의 중심부가 상측 웨이퍼(W1)에 있어서의 90° 방향과 일치하는 위치에 배치된다. 또한, 제 4 흡인부(174)는 본체부(170)의 중심과 제 2 흡인부(172)의 양단을 연결하는 2 개의 가상선 및 제 2 흡인부(172)의 외연에 의해 형성되는 부채형의 영역 내에 배치된다.
제 1 흡인부(171) 및 제 2 흡인부(172)의 각도 범위(θ1), 즉, 본체부(170)의 중심과 제 1 흡인부(171)(제 2 흡인부(172))의 양단을 연결하는 2 개의 가상선이 이루는 각도(θ1)는, 38° 이상인 것이 바람직하다. θ1이 38° 미만이면, 상측 웨이퍼(W1)를 적절하게 유지하는 것이 곤란해지기 때문이다. 보다 바람직하게는, θ1은, 40° 이상 43° 이하이다. 바꿔 말하면, 제 1 흡인부(171)와 제 2 흡인부(172)의 사이에 형성되는 간극(비흡착 영역)의 범위가 2° 이상 5° 이하인 것이, 본딩 웨이브의 불균일함을 효과적으로 완화할 수 있다는 점에서 바람직하다.
제 3 흡인부(173) 및 제 4 흡인부(174)의 각도 범위(θ2), 즉, 본체부(170)의 중심과 제 3 흡인부(173)(제 4 흡인부(174))의 양단을 연결하는 2 개의 가상선이 이루는 각도(θ2)는, 제 1 흡인부(171) 및 제 2 흡인부(172)의 각도 범위(θ1)보다 작게 설정된다. 예를 들면, θ1이 43°인 경우에, θ2는 41°로 설정된다.
4 개의 제 3 흡인부(173)는 제 3 흡인관(173a)을 개재하여 단일의 제 3 진공 펌프(173b)에 접속된다. 또한, 4 개의 제 4 흡인부(174)는 제 4 흡인관(174a)을 개재하여 단일의 제 4 진공 펌프(174b)에 접속된다. 제 3 진공 펌프(173b) 및 제 4 진공 펌프(174b)에 의한 진공 배기에 의해, 제 3 흡인부(173) 및 제 4 흡인부(174)는 상측 웨이퍼(W1)를 흡착한다. 또한, 여기서는, 이해를 용이하게 하기 위하여, 복수의 제 3 흡인부(173) 및 제 4 흡인부(174) 중, 어느 하나의 제 3 흡인부(173) 및 제 4 흡인부(174)의 배관 구성만을 나타내고 있다.
제 5 흡인부(175)는 제 3 흡인부(173) 및 제 4 흡인부(174)보다 본체부(170)의 내주측에 배치된다. 제 5 흡인부(175)는 평면에서 볼 때 원환 형상의 흡착 영역을 가진다. 제 5 흡인부(175)는 제 5 흡인관(175a)을 개재하여 단일의 제 5 진공 펌프(175b)에 접속된다. 제 5 진공 펌프(175b)에 의한 진공 배기에 의해, 제 5 흡인부(175)는 상측 웨이퍼(W1)를 흡착한다.
이와 같이, 상측 웨이퍼(W1)의 중심부로부터 상측 웨이퍼(W1)의 표면에 대하여 평행한 [0-11] 결정 방향을 향하는 방향을 0°라고 규정했을 때, 복수의 제 1 흡인부(171) 및 복수의 제 3 흡인부(173)는 45°의 방향을 기준으로 90° 간격으로 배치되고, 복수의 제 2 흡인부(172) 및 복수의 제 4 흡인부(174)는, 0°의 방향을 기준으로 90° 간격으로 배치된다. 또한, 상측 척(140)은, 제 1 ∼ 제 5 흡인부(171 ∼ 175)마다, 흡착력(흡착의 유무를 포함함) 및 흡착 타이밍을 제어할 수 있다.
이어서, 하측 척(141)의 구성에 대하여 도 6, 도 10 ∼ 도 12를 참조하여 설명한다. 도 10은 하측 척(141)의 모식 사시도이다. 도 11은 하측 척(141)의 모식 평면도이다. 도 12는 볼록부(260)의 구성을 나타내는 모식 사시 단면도이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 하측 척(141)은 하측 웨이퍼(W2)와 동일한 직경 혹은 하측 웨이퍼(W2)보다 큰 직경을 가지는 패드부(200)와, 패드부(200)의 하부에 마련된 베이스부(250)를 가진다. 패드부(200)의 상면에는 하측 웨이퍼(W2)의 이면(비접합면(W2n))에 접촉하는 복수의 핀(200a)이 마련되어 있다.
또한, 패드부(200)의 중심부에는 패드부(200)를 연직 방향으로 관통하는 관통 홀(200b)이 형성된다. 관통 홀(200b)의 위치는 하측 척(141)에 흡착 유지되는 하측 웨이퍼(W2)의 중심부에 대응하고 있다. 또한, 관통 홀(200b)의 위치는 상측 척(140)에 형성되는 관통 홀(176)의 위치에도 대응하고 있다.
관통 홀(200b)에는, 후술하는 볼록부(260)의 본체부(261)가 삽입 통과된다. 본체부(261)는 관통 홀(200b)로부터 핀(200a)보다 높은 위치까지 돌출되어, 하측 웨이퍼(W2)의 중심부를 다른 부분보다 높은 위치에서 지지한다. 본체부(261)는 스트라이커(190)의 누름 핀(191)과 대향하는 위치에 마련된다.
상술한 바와 같이, 상측 웨이퍼는 스트라이커에 의해 휘어진 상태로 하측 웨이퍼와 붙여진다. 이 때문에, 상측 웨이퍼에 스트레스가 가해지고, 이 스트레스에 의해 중합 웨이퍼에 변형이 발생하게 된다.
최근에는, 하측 척의 유지면 전체를 볼록 형상으로 하고 하측 웨이퍼를 휘어진 상태로 유지함으로써, 중합 웨이퍼에 발생하는 변형을 저감하는 방법이 제안되고 있다. 그러나, 이러한 종래 기술에서는, 스트라이커에 기인하는 중합 웨이퍼의 중심부의 국소적인 변형에 대응하는 것이 곤란했다.
따라서, 본 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에서는 하측 척(141)의 스트라이커(190)와 대향하는 위치에 돌출부를 마련하는 것으로 했다. 이에 따라, 스트라이커(190)에 의해 상측 웨이퍼(W1)의 중심부에 가해지는 국소적인 스트레스와 동일한 스트레스를 하측 웨이퍼(W2)에 가한 상태에서 양 웨이퍼(W1, W2)를 붙일 수 있기 때문에, 스트라이커(190)에 기인하는 국소적인 변형을 저감할 수 있다.
볼록부(260)의 본체부(261)의 상면의 직경은 스트라이커(190)의 누름 핀(191)의 하면의 직경과 동일하다. 따라서, 상측 웨이퍼(W1)가 누름 핀(191)에 의해 받는 국소적인 스트레스에 보다 가까운 스트레스를 하측 웨이퍼(W2)에 부여할 수 있다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 패드부(200)는 제 1 리브(201)와 제 2 리브(202)를 구비한다. 제 1 리브(201) 및 제 2 리브(202)는 패드부(200)의 중심에 대하여 내측으로부터 제 1 리브(201) 및 제 2 리브(202)의 순으로 동심원 형상으로 배치되고, 핀(200a)과 동일한 높이를 가진다. 이 중 제 2 리브(202)는 패드부(200)의 외주부에 배치되어, 하측 웨이퍼(W2)의 외주부를 지지한다.
이들 제 1 리브(201) 및 제 2 리브(202)에 의해, 패드부(200)의 상면은 하측 웨이퍼(W2)의 중심부를 포함하는 영역을 흡착하는 내측 흡착 영역(210)과, 하측 웨이퍼(W2)의 외주부를 포함하는 영역을 흡착하는 외측 흡착 영역(220)으로 구획된다.
외측 흡착 영역(220)은 평면 형상이다. 바꿔 말하면, 외측 흡착 영역(220)은 하측 웨이퍼(W2)를 복수의 핀(200a)에 의해 평탄하게 흡착한다. 한편, 내측 흡착 영역(210)은, 상술한 바와 같이, 스트라이커(190)와 대향하는 부분이 볼록부(260)에 의해 돌출되어 있다. 내측 흡착 영역(210)의 볼록부(260) 이외의 부분은 평면 형상이다.
또한, 패드부(200)는, 제 1 리브(201)로부터 제 2 리브(202)를 향해 방사 형상으로 연장되는 복수의 제 3 리브(203)를 구비한다. 이들 복수의 제 3 리브(203)에 의해, 외측 흡착 영역(220)은 둘레 방향으로 교호로 배열되는 복수의 분할 영역(230, 240)으로 구획된다.
복수의 분할 영역(230, 240) 중, 제 1 분할 영역(230)은 하측 웨이퍼(W2)의 중심부로부터 외주부를 향하는 방향 중, 상측 웨이퍼(W1)와 하측 웨이퍼(W2)의 접합 영역(A)(도 7 참조)이 가장 빠르게 확대되는 제 1 방향에 배치된다. 또한, 복수의 분할 영역(230, 240) 중, 제 2 분할 영역(240)은 복수의 제 1 분할 영역(230)과 둘레 방향으로 배열하여 배치되고, 하측 웨이퍼(W2)의 중심부로부터 외주부를 향하는 방향 중, 접합 영역(A)이 제 1 방향과 비교하여 느리게 확대되는 제 2 방향에 배치된다.
구체적으로는, 하측 웨이퍼(W2)의 중심부로부터 하측 웨이퍼(W2)의 표면에 대하여 평행한 [0-11] 결정 방향을 향하는 방향을 0°로 규정했을 때, 복수의 제 1 분할 영역(230)은 45°의 방향을 기준으로 90° 간격으로 배치되고, 복수의 제 2 분할 영역(240)은 0°의 방향을 기준으로 90° 간격으로 배치된다. 즉, 복수의 제 1 분할 영역(230)은 상측 척(140)의 제 1 흡인부(171)와 마찬가지로 45° 방향으로 배치되고, 복수의 제 2 분할 영역(240)은 상측 척(140)의 제 2 흡인부(172)와 마찬가지로 90° 방향에 배치된다.
또한, 패드부(200)는 제 4 리브(204)를 구비한다. 제 4 리브(204)는 제 1 리브(201)와 제 2 리브(202)의 사이에, 제 1 리브(201) 및 제 2 리브(202)와 동심원 형상으로 배치된다. 이러한 제 4 리브(204)에 의해, 제 1 분할 영역(230)은 제 1 외측 분할 영역(231)과, 제 1 내측 분할 영역(232)으로 구획되고, 제 2 분할 영역(240)은, 제 2 외측 분할 영역(241)과, 제 2 내측 분할 영역(242)으로 구획된다. 제 1 외측 분할 영역(231)과 제 1 내측 분할 영역(232)은 흡착 면적이 동일하다. 마찬가지로, 제 2 외측 분할 영역(241)과 제 2 내측 분할 영역(242)은 흡착 면적이 동일하다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 패드부(200)의 내측 흡착 영역(210)에 대응하는 영역에는 복수의 제 1 흡인구(210a)가 형성된다. 복수의 제 1 흡인구(210a)는 볼록부(260)를 둘러싸도록 원주 형상으로 배열하여 배치된다. 또한, 베이스부(250)에는 복수의 제 1 흡인구(210a)에 연통하는 흡인 공간(250a)이 형성되어 있으며, 흡인 공간(250a)은 제 1 흡인관(211a)을 개재하여 제 1 진공 펌프(211b)에 접속된다. 이와 같이, 볼록부(260)의 주위에 복수의 제 1 흡인구(210a)를 배치함으로써, 하측 웨이퍼(W2)의 중심부를 둘레 방향에 대하여 균등하게 흡착할 수 있다.
또한, 패드부(200)의 제 1 외측 분할 영역(231), 제 1 내측 분할 영역(232), 제 2 외측 분할 영역(241) 및 제 2 내측 분할 영역(242)에 대응하는 각 영역에는, 각각 제 2 흡인구(230a), 제 3 흡인구(230b), 제 4 흡인구(240a) 및 제 5 흡인구(240b)가 형성된다. 제 2 흡인구(230a), 제 3 흡인구(230b), 제 4 흡인구(240a) 및 제 5 흡인구(240b)는, 예를 들면, 제 1 외측 분할 영역(231), 제 1 내측 분할 영역(232), 제 2 외측 분할 영역(241) 및 제 2 내측 분할 영역(242)의 중심부에 마련된다.
제 2 흡인구(230a), 제 3 흡인구(230b), 제 4 흡인구(240a) 및 제 5 흡인구(240b)는, 각각, 제 2 흡인관(231a), 제 3 흡인관(232a), 제 4 흡인관(241a) 및 제 5 흡인관(242a)을 개재하여 제 2 진공 펌프(231b), 제 3 진공 펌프(232b), 제 4 진공 펌프(241b) 및 제 5 진공 펌프(242b)에 접속된다.
이와 같이, 하측 척(141)은, 내측 흡착 영역(210), 제 1 외측 분할 영역(231), 제 1 내측 분할 영역(232), 제 2 외측 분할 영역(241) 및 제 2 내측 분할 영역(242)마다, 흡착력(흡착의 유무를 포함함) 및 흡착 타이밍을 제어할 수 있다.
또한, 도 11에서는, 이해를 용이하게 하기 위하여, 복수의 제 1 외측 분할 영역(231), 제 1 내측 분할 영역(232), 제 2 외측 분할 영역(241) 및 제 2 내측 분할 영역(242) 중, 어느 하나의 제 1 외측 분할 영역(231), 제 1 내측 분할 영역(232), 제 2 외측 분할 영역(241) 및 제 2 내측 분할 영역(242)의 배관 구성만을 나타내고 있다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 볼록부(260)는, 내측 흡착 영역(210)에 대하여 착탈 가능하게 마련된다. 구체적으로는, 볼록부(260)는, 연직 방향을 따라 연장되는 원 기둥 형상의 본체부(261)와, 본체부(261)의 기단에 마련된 본체부(261)보다 대경의 플랜지부(262)를 가진다. 또한, 패드부(200)의 내측 흡착 영역(210)에는 관통 홀(200b)과, 내측 흡착 영역(210)의 하면에 마련되어 관통 홀(200b)과 연통하는 오목부(200c)가 형성된다. 볼록부(260)의 본체부(261)는 내측 흡착 영역(210)의 하면측으로부터 관통 홀(200b)에 삽입 통과되어 내측 흡착 영역(210)의 상면측으로 돌출되고, 볼록부(260)의 플랜지부(262)는 내측 흡착 영역(210)의 오목부(200c)에 감입되어 오목부(200c)에 접촉한다. 볼록부(260)는 나사 등의 고정 부재(263)에 의해 내측 흡착 영역(210)에 고정된다.
또한, 내측 흡착 영역(210)의 오목부(200c)와 볼록부(260)의 플랜지부(262)의 사이에는 본체부(261)의 내측 흡착 영역(210)으로부터의 돌출량을 조정하는 심(shim) 부재(265)가 배치된다.
이와 같이, 볼록부(260)를 내측 흡착 영역(210)에 대하여 착탈 가능하게 하고, 또한, 심 부재(265)에 의해 본체부(261)의 돌출량을 조정 가능하게 함으로써, 예를 들면, 스트라이커(190)에 의한 상측 웨이퍼(W1)의 밀어 내림량의 변경 등에 따라, 볼록부(260)에 의한 하측 웨이퍼(W2)의 밀어 올림량을 용이하게 변경할 수 있다.
<3. 접합 시스템의 구체적 동작>
이어서, 접합 시스템(1)의 구체적인 동작에 대하여 도 13 ∼ 도 20을 참조하여 설명한다. 도 13은 접합 시스템(1)이 실행하는 처리의 일부를 나타내는 순서도이다. 도 14는 본 실시 형태에 따른 접합 처리에 있어서 사용되는 상측 척(140)의 흡인부를 나타내는 도이다. 도 15는 본 실시 형태에 따른 접합 처리에 있어서 사용되는 하측 척(141)의 흡착 영역을 나타내는 도이다. 도 16 ∼ 도 20은 접합 처리의 동작 설명도이다. 또한, 도 13에 나타내는 각종의 처리는 제어 장치(70)에 의한 제어에 기초하여 실행된다.
먼저, 복수 매의 상측 웨이퍼(W1)를 수용한 카세트(C1), 복수 매의 하측 웨이퍼(W2)를 수용한 카세트(C2) 및 빈 카세트(C3)가 반입반출 스테이션(2)의 정해진 배치판(11)에 배치된다. 그 후, 반송 장치(22)에 의해 카세트(C1) 내의 상측 웨이퍼(W1)가 취출되어, 처리 스테이션(3)의 제 3 처리 블록(G3)의 트랜지션 장치(50)로 반송된다.
이어서, 상측 웨이퍼(W1)는 반송 장치(61)에 의해 제 1 처리 블록(G1)의 표면 개질 장치(30)로 반송된다. 표면 개질 장치(30)에서는, 정해진 감압 분위기하에서, 처리 가스인 산소 가스가 여기되어 플라즈마화되고, 이온화된다. 이 산소 이온이 상측 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)에 조사되어, 당해 접합면(W1j)이 플라즈마 처리된다. 이에 따라, 상측 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)이 개질된다(단계(S101)).
이어서, 상측 웨이퍼(W1)는 반송 장치(61)에 의해 제 2 처리 블록(G2)의 표면 친수화 장치(40)로 반송된다. 표면 친수화 장치(40)에서는, 스핀 척에 유지된 상측 웨이퍼(W1)를 회전시키면서 당해 상측 웨이퍼(W1) 상에 순수를 공급한다. 그렇게 하면, 공급된 순수는 상측 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j) 상을 확산하여, 표면 개질 장치(30)에 있어서 개질된 상측 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)에 수산기(실라놀기)가 부착되어 당해 접합면(W1j)이 친수화된다. 또한, 당해 순수에 의해, 상측 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)이 세정된다(단계(S102)).
이어서, 상측 웨이퍼(W1)는 반송 장치(61)에 의해 제 2 처리 블록(G2)의 접합 장치(41)로 반송된다. 접합 장치(41)에 반입된 상측 웨이퍼(W1)는 트랜지션(110)을 통하여 웨이퍼 반송 기구(111)에 의해 위치 조절 기구(120)로 반송된다. 그리고 위치 조절 기구(120)에 의해, 상측 웨이퍼(W1)의 수평 방향의 방향이 조절된다(단계(S103)).
그 후, 위치 조절 기구(120)로부터 반전 기구(130)의 유지 암(131)에 상측 웨이퍼(W1)가 전달된다. 계속해서 반송 영역(T1)에 있어서, 유지 암(131)을 반전시킴으로써, 상측 웨이퍼(W1)의 표리면이 반전된다(단계(S104)). 즉, 상측 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)이 하방을 향할 수 있다.
그 후, 반전 기구(130)의 유지 암(131)이 회전 운동하여 상측 척(140)의 하방으로 이동한다. 그리고, 반전 기구(130)로부터 상측 척(140)으로 상측 웨이퍼(W1)가 전달된다. 상측 웨이퍼(W1)는, 노치부(N)를 미리 결정된 방향, 즉, 제 2 흡인부(172) 및 제 4 흡인부(174)가 마련되는 방향을 향한 상태로 상측 척(140)에 그 비접합면(W1n)이 흡착 유지된다(단계(S105)).
단계(S105)에 있어서, 상측 척(140)은 제 1 ∼ 제 5 흡인부(171 ∼ 175) 중, 45° 방향에 배치된 제 1 흡인부(171), 제 3 흡인부(173)와, 제 5 흡인부(175)를 이용하여 상측 웨이퍼(W1)를 흡착 유지한다(도 14 참조).
상측 웨이퍼(W1)에 상술한 단계(S101 ∼ S105)의 처리가 행해지고 있는 동안, 하측 웨이퍼(W2)의 처리가 행해진다. 먼저, 반송 장치(22)에 의해 카세트(C2) 내의 하측 웨이퍼(W2)가 취출되어, 처리 스테이션(3)의 트랜지션 장치(50)로 반송된다.
이어서, 하측 웨이퍼(W2)는 반송 장치(61)에 의해 표면 개질 장치(30)로 반송되어, 하측 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)이 개질된다(단계(S106)). 또한, 단계(S106)에 있어서의 하측 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 개질은 상술한 단계(S101)와 동일하다.
그 후, 하측 웨이퍼(W2)는 반송 장치(61)에 의해 표면 친수화 장치(40)로 반송되어, 하측 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)이 친수화되고, 또한 당해 접합면(W2j)이 세정된다(단계(S107)). 또한, 단계(S107)에 있어서의 하측 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 친수화 및 세정은, 상술한 단계(S102)와 동일하다.
그 후, 하측 웨이퍼(W2)는 반송 장치(61)에 의해 접합 장치(41)로 반송된다. 접합 장치(41)에 반입된 하측 웨이퍼(W2)는 트랜지션(110)을 통하여 웨이퍼 반송 기구(111)에 의해 위치 조절 기구(120)로 반송된다. 그리고 위치 조절 기구(120)에 의해, 하측 웨이퍼(W2)의 수평 방향의 방향이 조절된다(단계(S108)).
그 후, 하측 웨이퍼(W2)는 웨이퍼 반송 기구(111)에 의해 하측 척(141)으로 반송되어, 하측 척(141)에 흡착 유지된다(단계(S109)). 하측 웨이퍼(W2)는 노치부(N)를 미리 결정된 방향, 즉, 상측 웨이퍼(W1)의 노치부(N)와 동일한 방향으로서, 제 1 외측 분할 영역(231) 및 제 1 내측 분할 영역(232)이 마련되는 방향을 향한 상태로 하측 척(141)에 그 비접합면(W2n)이 흡착 유지된다.
단계(S109)에 있어서, 하측 척(141)은 내측 흡착 영역(210), 제 1 외측 분할 영역(231), 제 1 내측 분할 영역(232), 제 2 외측 분할 영역(241) 및 제 2 내측 분할 영역(242) 중, 45° 방향에 배치된 제 1 외측 분할 영역(231) 및 제 1 내측 분할 영역(232)과, 내측 흡착 영역(210)을 이용하여 하측 웨이퍼(W2)를 흡착 유지한다(도 15 참조).
이어서, 상측 척(140)에 유지된 상측 웨이퍼(W1)와 하측 척(141)에 유지된 하측 웨이퍼(W2)의 수평 방향의 위치 조절이 행해진다(단계(S110)).
이어서, 상측 척(140)에 유지된 상측 웨이퍼(W1)와 하측 척(141)에 유지된 하측 웨이퍼(W2)의 연직 방향 위치의 조절을 행한다(단계(S111)). 구체적으로는, 제 1 하측 척 이동부(160)가 하측 척(141)을 연직 상방으로 이동시킴으로써, 하측 웨이퍼(W2)를 상측 웨이퍼(W1)에 접근시킨다. 이에 따라, 하측 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)과 상측 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)의 간격은 정해진 거리, 예를 들면 50 μm ∼ 200 μm로 조정된다(도 16 참조).
이어서, 도 17에 나타내는 바와 같이, 제 5 흡인부(175)에 의한 상측 웨이퍼(W1)의 흡착 유지를 해제한 후(단계(S112)), 도 18에 나타내는 바와 같이, 스트라이커(190)의 누름 핀(191)을 하강시킴으로써 상측 웨이퍼(W1)의 중심부를 밀어 내린다 (단계(S113)). 이와 같이, 스트라이커(190)에 의해 상측 웨이퍼(W1)를 밀어 내리기 직전까지 제 5 흡인부(175)를 이용하여 상측 웨이퍼(W1)의 중심부를 흡착 유지해 둠으로써, 상측 웨이퍼(W1)의 중심부의 자중 휨(예를들면 1 μm 정도)을 억제할 수 있다. 이에 따라, 단계(S112)에 있어서 상측 웨이퍼(W1)와 하측 웨이퍼(W2)의 간격을 예를들면 30 μm 미만의 좁은 갭으로 설정한 경우에, 상측 척(140)과 하측 척(141)의 평행도 조정의 곤란성이 높아지는 것을 방지할 수 있다.
스트라이커(190)에 의한 밀어 내림에 의해 상측 웨이퍼(W1)의 중심부가 하측 웨이퍼(W2)의 중심부에 접촉하고 상측 웨이퍼(W1)의 중심부와 하측 웨이퍼(W2)의 중심부가 정해진 힘으로 눌려지면, 눌려진 상측 웨이퍼(W1)의 중심부와 하측 웨이퍼(W2)의 중심부의 사이에서 접합이 개시된다. 즉, 상측 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과 하측 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)은 각각 단계(S101, S106)에 있어서 개질되어 있기 때문에, 먼저, 접합면(W1j, W2j)간에 반데르발스 힘(분자간 힘)이 발생하여, 당해 접합면(W1j, W2j)끼리가 접합된다. 또한, 상측 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과 하측 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)은 각각 단계(S102, S107)에 있어서 친수화되어 있기 때문에, 접합면(W1j, W2j)간의 친수기가 수소 결합하여, 접합면(W1j, W2j)끼리가 강고하게 접합된다. 이와 같이 하여, 접합 영역(A)(도 7 참조)이 형성된다.
본 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에서는, 하측 척(141)의 스트라이커(190)와 대향하는 위치에 볼록부(260)가 마련되어 있다. 이 때문에, 스트라이커(190)에 의해 상측 웨이퍼(W1)의 중심부에 가해지는 국소적인 스트레스와 동일한 스트레스를 하측 웨이퍼(W2)에 가한 상태에서 양 웨이퍼(W1, W2)가 붙여지게 된다. 이에 따라, 스트라이커(190)에 기인하는 중합 웨이퍼(T)의 국소적인 변형을 저감할 수 있다.
그 후, 상측 웨이퍼(W1)와 하측 웨이퍼(W2)의 사이에서는, 상측 웨이퍼(W1) 및 하측 웨이퍼(W2)의 중심부로부터 외주부를 향해 접합 영역(A)이 확대되는 본딩 웨이브가 발생한다.
본 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에서는, 제 1 ∼ 제 4 흡인부(171 ∼ 174)가 상측 웨이퍼(W1)의 이방성에 맞춰 배치되어 있으며, 이 중, 접합 영역(A)이 가장 빠르게 확대되는 45° 방향에 배치한 제 1 흡인부(171) 및 제 3 흡인부(173)를 이용하여 상측 웨이퍼(W1)를 흡착 유지하는 것으로 했다. 바꿔 말하면, 접합 영역(A)이 가장 느리게 확대되는 90° 방향에 있어서는 상측 웨이퍼(W1)를 흡착 유지하지 않는 것으로 했다.
이에 따라, 상측 웨이퍼(W1)의 외연의 전체 둘레를 흡착 유지하는 경우와 비교하여, 상측 웨이퍼(W1)에 가해지는 스트레스 · 변형의 분포의 불균일함을 완화할 수 있다. 이 결과, 본딩 웨이브의 불균일함이 완화되어, 접합 영역(A)이 동심원 형상에 가까운 상태로 확대되게 된다. 이에 따라, 본 실시 형태에 따른 접합 장치(41)는 중합 웨이퍼(T)의 변형(디스토션)을 저감할 수 있다.
또한, 본원 발명자들은, 상측 웨이퍼의 외연의 전체 둘레를 유지한 경우와, 90° 방향만을 유지한 경우와, 45° 방향만을 유지한 경우의 각각에 대하여, 중합 웨이퍼의 응력 분포 및 변위량의 해석을 행하여, 45° 방향만을 유지한 경우의 중합 웨이퍼의 응력 분포 및 변위량이 가장 균일한 것을 확인하고 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 하측 척(141)에 대해서도, 하측 웨이퍼(W2)의 전체 면이 아닌, 상측 척(140)에 맞춰 45° 방향만을 흡착 유지하는 것으로 했다. 즉, 제 1 외측 분할 영역(231), 제 1 내측 분할 영역(232), 제 2 외측 분할 영역(241) 및 제 2 내측 분할 영역(242) 중, 45° 방향에 배치된 제 1 외측 분할 영역(231) 및 제 1 내측 분할 영역(232)을 이용하여 하측 웨이퍼(W2)를 흡착 유지하는 것으로 했다.
이에 따라, 상측 웨이퍼(W1)와 하측 웨이퍼(W2)의 스트레스 상태를 일치시킬 수 있기 때문에, 중합 웨이퍼(T)의 변형(디스토션)을 더 저감할 수 있다. 또한, 하측 척(141)에 대해서는, 반드시 45° 방향만의 유지로 하는 것을 요하지 않고, 하측 웨이퍼(W2)의 전체 면을 흡착 유지해도 된다.
그 후, 도 19에 나타내는 바와 같이, 누름 핀(191)에 의해 상측 웨이퍼(W1)의 중심부와 하측 웨이퍼(W2)의 중심부를 누른 상태에서, 제 3 흡인부(173)에 의한 상측 웨이퍼(W1)의 흡착 유지를 해제한다(단계(S114)). 그리고, 그 후, 제 1 흡인부(171)에 의한 상측 웨이퍼(W1)의 흡착 유지를 해제한다(단계(S115)). 이에 따라, 도 20에 나타내는 바와 같이, 상측 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과 하측 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)이 전체 면에서 접촉하여, 상측 웨이퍼(W1)와 하측 웨이퍼(W2)가 접합된다.
그 후, 누름 핀(191)을 상측 척(140)까지 상승시키고, 하측 척(141)에 의한 하측 웨이퍼(W2)의 흡착 유지를 해제한다. 그 후, 중합 웨이퍼(T)는 반송 장치(61)에 의해 트랜지션 장치(51)로 반송되고, 그 후, 반입반출 스테이션(2)의 반송 장치(22)에 의해 카세트(C3)로 반송된다. 이와 같이 하여, 일련의 접합 처리가 종료된다.
상기한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 접합 장치(41)는, 상측 척(140)(제 1 유지부의 일례)과, 하측 척(141)(제 2 유지부의 일례)과, 스트라이커(190)를 구비한다. 상측 척(140)은 상측 웨이퍼(W1)(제 1 기판 일례)를 상방으로부터 흡착 유지한다. 하측 척(141)은 상측 척(140)의 하방에 배치되어, 하측 웨이퍼(W2)(제 2 기판의 일례)를 하방으로부터 흡착 유지한다. 스트라이커(190)는 상측 웨이퍼(W1)의 중심부를 상방으로부터 눌러 하측 웨이퍼(W2)에 접촉시킨다. 또한, 상측 척(140)은 상측 웨이퍼(W1)의 외주부의 일부의 영역을 흡착 유지하는 것으로서, 상측 웨이퍼(W1)의 중심부로부터 외주부를 향하는 방향 중, 상측 웨이퍼(W1)와 하측 웨이퍼(W2)의 접합 영역(A)이 가장 빠르게 확대되는 방향과 교차하는 영역을 흡착 유지한다.
이에 따라, 본딩 웨이브의 불균일함이 완화되어 접합 영역(A)이 동심원 형상에 가까운 형상으로 확대되게 되기 때문에, 중합 웨이퍼(T)의 변형을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 접합 장치(41)는, 상측 척(140)(제 1 유지부의 일례)과, 하측 척(141)(제 2 유지부의 일례)과, 스트라이커(190)를 구비한다. 상측 척(140)은 상측 웨이퍼(W1)(제 1 기판의 일례)를 상방으로부터 흡착 유지한다. 하측 척(141)(제 2 유지부의 일례)은 상측 척(140)의 하방에 배치되어, 하측 웨이퍼(W2)를 하방으로부터 흡착 유지한다. 스트라이커(190)는 상측 웨이퍼(W1)의 중심부를 상방으로부터 눌러 하측 웨이퍼(W2)에 접촉시킨다. 또한, 하측 척(141)은 하측 웨이퍼(W2)의 중심부를 포함하는 영역을 흡착하는 내측 흡착 영역(210)과, 내측 흡착 영역(210)의 외측에 있어서 내측 흡착 영역(210)과 동심원 형상으로 배치되어 하측 웨이퍼(W2)의 외주부를 포함하는 영역을 흡착하는 외측 흡착 영역(220)을 구비한다. 또한, 내측 흡착 영역(210)은 적어도 스트라이커(190)와 대향하는 부분이 돌출된 형상을 가지고, 외측 흡착 영역(220)은 평면 형상이다.
따라서, 본 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에 의하면, 스트라이커(190)에 기인하는 국소적인 변형을 저감할 수 있다.
<4. 변형예>
이어서, 상술한 실시 형태의 변형예에 대하여 설명한다. 도 21은 변형예에 따른 상측 척의 모식 저면도이다. 또한, 도 22는 변형예에 따른 하측 척의 모식 단면도이다. 또한, 이하의 설명에서는, 이미 설명한 부분과 동일한 부분에 대해서는, 이미 설명한 부분과 동일한 부호를 부여하여, 중복되는 설명을 생략한다.
상술한 실시 형태에서는, 접합 처리에 있어서, 상측 척(140)의 제 1 흡인부(171) 및 제 3 흡인부(173)만을 이용하여 상측 웨이퍼(W1)의 45° 방향을 흡착 유지하는 것으로 했다. 바꿔 말하면, 상측 웨이퍼(W1)의 90° 방향을 흡착 유지하는 제 2 흡인부(172) 및 제 4 흡인부(174)을 사용하지 않는 것으로 했다. 그러나, 상측 웨이퍼(W1)의 90° 방향의 영역에 가해지는 스트레스가 45° 방향의 영역에 가해지는 스트레스와 비교하여 상대적으로 적어지는 유지 방법이면, 상측 웨이퍼(W1)의 45° 방향과 90° 방향의 양방을 흡착 유지해도 된다.
이 경우, 예를 들면, 상측 웨이퍼(W1)의 90° 방향의 영역을 45° 방향의 영역보다 약한 힘으로 흡착 유지해도 된다. 즉, 상측 척(140)은 제 1 흡인부(171) 및 제 3 흡인부(173)를 이용하여 상측 웨이퍼(W1)의 45° 방향의 영역을 제 1 흡착력으로 유지하고, 제 2 흡인부(172) 및 제 4 흡인부(174)를 이용하여 상측 웨이퍼(W1)의 90° 방향의 영역을 제 1 흡착력보다 약한 제 2 흡착력으로 유지하는 것으로 해도 된다. 흡착력의 조정은, 예를 들면, 각 진공 펌프의 전단에 압력 조정기를 마련하고, 제어 장치(70)가 이러한 압력 조정기를 제어함으로써 실현 가능하다.
또한, 상측 척(140)은, 제 1 ∼ 제 4 흡인부(171 ∼ 174)를 이용하여 상측 웨이퍼(W1)를 흡착 유지한 상태에서 스트라이커(190)를 이용하여 상측 웨이퍼(W1)의 중심부를 밀어 내린 후, 제 3 흡인부(173)에 의한 흡착을 해제하는 타이밍보다 빠른 타이밍에서 제 4 흡인부(174)에 의한 흡착을 해제하는 것으로 해도 된다. 또한, 상측 척(140)은, 제 1 흡인부(171)에 의한 흡착을 해제하는 타이밍보다 빠른 타이밍에서, 제 2 흡인부(172)에 의한 흡착을 해제하는 것으로 해도 된다.
이와 같이, 상측 웨이퍼(W1)의 45° 방향에 대응하는 제 1 흡인부(171) 및 제 3 흡인부(173)와, 90° 방향에 대응하는 제 2 흡인부(172) 및 제 4 흡인부(174)의 양방을 상측 척(140)에 마련하고, 각각 독립적으로 제어 가능하게 구성함으로써, 45° 방향 및 90° 방향에 있어서의 본딩 웨이브의 속도를 보다 정밀하게 조절할 수 있다. 따라서, 45° 방향에 대응하는 제 1 흡인부(171) 및 제 3 흡인부(173)만을 이용하는 경우와 비교하여, 중합 웨이퍼(T)의 변형을 보다 저감할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 제 3 흡인부(173) 및 제 4 흡인부(174)를 각각 독립적으로 제어 가능하게 구성하였지만, 제 3 흡인부(173) 및 제 4 흡인부(174)는 반드시 독립적으로 제어 가능하게 구성되는 것을 요하지 않는다. 즉, 제 3 흡인부(173) 및 제 4 흡인부(174)는 단일의 진공 펌프에 접속되어도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 상측 척(140)이 제 1 ∼ 제 5 흡인부(171 ∼ 175)를 구비하는 것으로 했지만, 상측 척(140)은 적어도 제 1 흡인부(171)를 구비하고 있으면 되고, 다른 흡인부(172 ∼ 175)는 반드시 구비하는 것을 요하지 않는다.
예를 들면, 도 21에 나타내는 바와 같이, 상측 척(140A)은 제 1 흡인부(171) 및 제 3 흡인부(173)만을 구비하는 구성이어도 된다. 즉, 제 2 흡인부(172), 제 4 흡인부(174) 및 제 5 흡인부(175)를 구비하지 않는 구성이어도 된다. 또한, 상측 척은 제 1 흡인부(171), 제 2 흡인부(172) 및 제 5 흡인부(175)만을 구비하는 구성이어도 되고, 제 1 흡인부(171) 및 제 2 흡인부(172)만을 구비하는 구성이어도 되며, 제 1 흡인부(171) 및 제 5 흡인부(175)만을 구비하는 구성이어도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 상측 웨이퍼(W1) 및 하측 웨이퍼(W2)가 단결정 실리콘 웨이퍼인 경우에 대하여 설명했지만, 기판의 종류는 단결정 실리콘 웨이퍼에 한정되지 않는다. 즉, 상측 척 및 하측 척의 흡착 영역의 배치는, 45° 방향 및 90° 방향에 한정되지 않고, 유지하는 기판의 물성의 이방성에 맞춘 배치로 하면 된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 하측 척(141)이 착탈 가능한 볼록부(260)를 구비하는 경우의 예에 대하여 설명했지만, 볼록부(260)는 반드시 착탈 가능한 것을 요하지 않는다. 예를 들면, 볼록부(260)는 패드부(200)와 일체적으로 형성된 돌기여도 된다.
또한, 내측 흡착 영역(210)은, 상방으로 돌출되어 있지 않은 평탄한 상태와, 내측 흡착 영역(210)의 중심부를 정점으로 하여 상방으로 돌출된 볼록 상태의 사이에서 변형 가능하게 구성되어도 된다.
예를 들면, 도 22에 나타내는 바와 같이, 하측 척(141A)은 내측 흡착 영역(210A)과 외측 흡착 영역(220A)을 구비한다. 내측 흡착 영역(210A)은 변형 스테이지(211)와, 고정 링(212)을 구비한다. 변형 스테이지(211)는, 평면에서 볼 때 대략 원 형상을 가지도록, 또한, 변형되어 있지 않은 비변형 상태에 있어서는 하측 웨이퍼(W2)를 유지하는 표면측이 평판 형상이 되도록 형성된다.
변형 스테이지(211)의 주연부는, 대략 환 형상으로 형성된 고정 링(212)에 의해 베이스부(250A)에 대하여 고정된다. 베이스부(250A)는 제 1 하측 척 이동부(160)(도 4 참조)에 대하여 고정된다.
변형 스테이지(211)는 볼록 변형이 가능하게 마련되어 있다. 여기에서 말하는 '볼록 변형'이란, 변형 스테이지(211)의 중앙부가 주연부보다 높은 위치로 변위하도록 변형되는 것을 가리키고, 도 22에 나타내는 바와 같이, 변형 스테이지(211)의 주연부로부터 중앙부에 걸쳐 부풀어 올라, 변형 스테이지(211)가 대략 구면(球面) 형상의 일부가 되는 경우를 포함하는 것으로 한다.
변형 스테이지(211)를 볼록 변형시키는 구조에 대해서는 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 에어 압을 이용하는 것이어도 되고, 피에조 액추에이터 등을 이용하는 것이어도 된다.
예를 들면, 피에조 액추에이터를 이용하는 경우, 베이스부(250A)의 내부에 복수의 피에조 액추에이터가 마련된다. 복수의 피에조 액추에이터는, 예를 들면, 변형 스테이지(211)의 중심부에 대응하는 위치에 1 개, 변형 스테이지(211)의 주연부 부근의 동일 원 상의 등간격 위치에 복수 각각 배치된다.
각 피에조 액추에이터는, 가동부인 탑 피스가 연직 상방향을 향하도록 배치된다. 또한, 각 피에조 액추에이터는, 내부에 적층된 피에조 소자를 가지고 있으며, 각각에 접속된 도시하지 않은 전압 발생기로부터의 전압의 변화에 따라 각 탑 피스를 승강시킨다. 변형 스테이지(211)는 이러한 각 탑 피스의 움직임에 따라 변형된다.
이와 같이, 피에조 액추에이터를 이용함으로써, 변형 스테이지(211)의 변형 구조를 구성할 수 있다. 또한, 입력된 에너지를 연직 방향으로의 물리 운동으로 변환 가능한 액추에이터이면, 피에조 액추에이터에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 하측 척(141)의 제 1 분할 영역(230)이 제 1 외측 분할 영역(231) 및 제 1 내측 분할 영역(232)으로 구분되고, 제 2 분할 영역(240)이 제 2 외측 분할 영역(241) 및 제 2 내측 분할 영역(242)으로 구분되는 것으로 했다. 그러나, 제 1 분할 영역(230) 및 제 2 분할 영역(240)은, 반드시 구분되는 것을 요하지 않는다. 또한, 상술한 실시 형태에서는, 외측 흡착 영역(220)이, 제 1 분할 영역(230) 및 제 2 분할 영역(240)으로 구분되는 것으로 했지만, 외측 흡착 영역(220)은 반드시 구분되는 것을 요하지 않는다.
새로운 효과 또는 변형예는 당업자에 의해 용이하게 도출할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 보다 광범위한 태양은, 이상과 같이 나타내고 또한 기술한 특정의 상세 및 대표적인 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부한 특허 청구의 범위 및 그 균등물에 의해 정의되는 총괄적인 발명의 개념의 정신 또는 범위로부터 일탈하지 않고, 다양한 변경이 가능하다.
A : 접합 영역
T : 중합 웨이퍼
W1 : 상측 웨이퍼
W2 : 하측 웨이퍼
41 : 접합 장치
140 : 상측 척
141 : 하측 척
150 : 상측 척 유지부
170 : 본체부
171 : 제 1 흡인부
172 : 제 2 흡인부
173 : 제 3 흡인부
174 : 제 4 흡인부
175 : 제 5 흡인부
180 : 지지 부재
190 : 스트라이커
200 : 패드부
210 : 내측 흡착 영역
220 : 외측 흡착 영역
230 : 제 1 분할 영역
231 : 제 1 외측 분할 영역
232 : 제 1 내측 분할 영역
240 : 제 2 분할 영역
241 : 제 2 외측 분할 영역
242 : 제 2 내측 분할 영역
250 : 베이스부
260 : 볼록부

Claims (6)

  1. 제 1 기판을 상방으로부터 흡착 유지하는 제 1 유지부와,
    상기 제 1 유지부의 하방에 배치되어 제 2 기판을 하방으로부터 흡착 유지하는 제 2 유지부와,
    상기 제 1 기판의 중심부를 상방으로부터 눌러 상기 제 2 기판에 접촉시키는 스트라이커를 구비하고,
    상기 제 1 유지부는,
    상기 제 1 기판의 중심부로부터 외주부를 향하는 방향 중, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 접합 영역이 가장 빠르게 확대되는 제 1 방향에 배치되는 복수의 제 1 흡인부와,
    상기 복수의 제 1 흡인부와 둘레 방향으로 배열하여 배치되고, 상기 제 1 기판의 중심부로부터 외주부를 향하는 방향 중, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 접합 영역이 상기 제 1 방향과 비교하여 느리게 확대되는 제 2 방향에 배치되는 복수의 제 2 흡인부를 구비하고,
    상기 제 1 흡인부와 상기 제 2 흡인부에서, 상기 제 1 기판의 흡착력 및 흡착 해제 타이밍 중 적어도 하나를 상이하게 하는 것을 특징으로 하는 접합 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판은 표면의 결정 방향이 [100]인 단결정 실리콘 웨이퍼이며,
    상기 제 1 기판의 중심부로부터 상기 제 1 기판의 표면에 대하여 평행한 [0-11] 결정 방향을 향하는 방향을 0°로 규정했을 때, 상기 복수의 제 1 흡인부는 45°의 방향을 기준으로 90° 간격으로 배치되고, 상기 복수의 제 2 흡인부는 0°의 방향을 기준으로 90° 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 접합 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 유지부는,
    상기 복수의 제 1 흡인부보다 내주측에 있어서 상기 제 1 방향에 배치되는 복수의 제 3 흡인부와,
    상기 복수의 제 2 흡인부보다 내주측에 있어서 상기 제 2 방향에 배치되는 복수의 제 4 흡인부를 구비하는 것을 특징으로 하는 접합 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 유지부는,
    상기 복수의 제 3 흡인부 및 상기 복수의 제 4 흡인부보다 내주측에 배치된 원환 형상의 제 5 흡인부를 구비하는 것을 특징으로 하는 접합 장치.
  6. 제 1 기판 및 제 2 기판의 표면을 개질하는 표면 개질 장치와,
    개질된 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와,
    친수화된 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 분자간 힘에 의해 접합하는 접합 장치를 구비하고,
    상기 접합 장치는,
    상기 제 1 기판을 상방으로부터 흡착 유지하는 제 1 유지부와,
    상기 제 1 유지부의 하방에 배치되어 상기 제 2 기판을 하방으로부터 흡착 유지하는 제 2 유지부와,
    상기 제 1 기판의 중심부를 상방으로부터 눌러 상기 제 2 기판에 접촉시키는 스트라이커를 구비하며,
    상기 제 1 유지부는,
    상기 제 1 기판의 중심부로부터 외주부를 향하는 방향 중, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 접합 영역이 가장 빠르게 확대되는 제 1 방향에 배치되는 복수의 제 1 흡인부와,
    상기 복수의 제 1 흡인부와 둘레 방향으로 배열하여 배치되고, 상기 제 1 기판의 중심부로부터 외주부를 향하는 방향 중, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 접합 영역이 상기 제 1 방향과 비교하여 느리게 확대되는 제 2 방향에 배치되는 복수의 제 2 흡인부를 구비하고,
    상기 제 1 흡인부와 상기 제 2 흡인부에서, 상기 제 1 기판의 흡착력 및 흡착 해제 타이밍 중 적어도 하나를 상이하게 하는 것을 특징으로 하는 접합 시스템.
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