KR102407491B1 - 접합 장치, 접합 시스템, 접합 방법 및 컴퓨터 기억 매체 - Google Patents

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

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Abstract

기판끼리를 접합할 때 기판을 적절히 보유 지지하여 당해 기판끼리의 접합 처리를 적절히 행한다.
접합 장치(41)는, 하면에 상측 웨이퍼 WU를 진공 배기하여 흡착 보유 지지하는 상측 척(140)과, 상측 척(140)의 하방에 설치되고 상면에 하측 웨이퍼 WL을 진공 배기하여 흡착 보유 지지하는 하측 척(141)을 갖는다. 하측 척(141)은, 하측 웨이퍼 WL을 진공 배기하는 본체부(190)와, 본체부(190) 상에 설치되고 하측 웨이퍼 WL의 이면에 접촉하는 복수의 핀(191)과, 본체부(190)의 외주부에 있어서 동심원 형상으로 환형으로 설치되고 핀(191)보다 낮은 높이의 복수의 비접촉 리브(193 내지 196)를 갖는다. 인접하는 비접촉 리브(193 내지 196) 사이에는 복수의 핀(191)이 설치되어 있다.

Description

접합 장치, 접합 시스템, 접합 방법 및 컴퓨터 기억 매체 {JOINING APPARATUS, JOINING SYSTEM, JOINING METHOD AND STORAGE MEDIUM FOR COMPUTER}
본 발명은, 기판끼리를 접합하는 접합 장치, 당해 접합 장치를 구비한 접합 시스템, 당해 접합 장치를 사용한 접합 방법, 프로그램 및 컴퓨터 기억 매체에 관한 것이다.
최근 들어, 반도체 디바이스의 고집적화가 진행되고 있다. 고집적화된 복수의 반도체 디바이스를 수평면 내에서 배치하고 이들 반도체 디바이스를 배선으로 접속하여 제품화하는 경우, 배선 길이가 증대되고 그것에 의하여 배선의 저항이 커질 것, 또한 배선 지연이 커질 것이 우려된다.
따라서 반도체 디바이스를 3차원으로 적층하는 3차원 집적 기술을 사용하는 것이 제안되어 있다. 이 3차원 집적 기술에 있어서는, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 접합 시스템을 사용하여 2매의 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함)의 접합이 행해진다. 예를 들어 접합 시스템은, 웨이퍼가 접합되는 표면을 개질하는 표면 개질 장치와, 당해 표면 개질 장치에서 개질된 웨이퍼의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와, 당해 표면 친수화 장치에서 표면이 친수화된 웨이퍼끼리를 접합하는 접합 장치를 갖고 있다. 이 접합 시스템에서는, 표면 개질 장치에 있어서 웨이퍼의 표면에 대하여 플라즈마 처리를 행하여 당해 표면을 개질한 후, 표면 친수화 장치에 있어서 웨이퍼의 표면에 순수를 공급하여 당해 표면을 친수화한다. 그 후, 접합 장치에 있어서 2매의 웨이퍼를 상하로 대향 배치하여(이하, 상측의 웨이퍼를 「상측 웨이퍼」라고 하고 하측의 웨이퍼를 「하측 웨이퍼」라고 함), 상측 척에 흡착 보유 지지된 상측 웨이퍼와 하측 척에 흡착 보유 지지된 하측 웨이퍼를 반데르발스 힘 및 수소 결합(분자간력)에 의하여 접합한다.
상술한 하측 척에는 소위, 핀 척 방식이 사용되고 있다. 이러한 경우, 복수의 핀의 높이를 정렬시킴으로써 하측 척의 상면을 평탄하게 할 수 있다(상면의 평면도를 작게 할 수 있음). 또한 예를 들어 접합 장치 내에 파티클이 존재하는 경우에도, 인접하는 핀의 간격을 조절함으로써 하측 척의 상면에 파티클이 존재하는 것을 억제할 수 있다. 이와 같이 하측 척의 상면을 평탄하게 하여, 당해 하측 척에 보유 지지된 하측 웨이퍼에 있어서의 연직 방향의 변형의 억제를 도모하고 있다.
일본 특허 제5538613호 공보
여기서, 예를 들어 하측 웨이퍼 상에는 복수의 반도체 디바이스가 형성되어 있기 때문에, 당해 하측 웨이퍼에 구속력이 작용하고 있지 않은 통상 상태에서는 약간 정도 휘어져 있다. 그러면 상술한 특허문헌 1에 기재된 하측 척으로 하측 웨이퍼를 진공 배기한 것만으로는, 특히 하측 웨이퍼의 외주부를 보유 지지할 수 없어, 당해 외주부가 휜 채로 될 우려가 있다. 이러한 경우, 당해 하측 웨이퍼와 상측 웨이퍼를 접합하면, 접합된 중합 웨이퍼에 연직 방향의 변형이 발생한다.
또한 이와 같이 하측 웨이퍼의 외주부가 평탄하지 않은 경우, 접합되는 상측 웨이퍼와 하측 웨이퍼 사이의 거리가 작은 장소가 존재하게 된다. 이 장소에서는, 상측 웨이퍼와 하측 웨이퍼가 접촉할 때, 이들 상측 웨이퍼와 하측 웨이퍼 사이의 공기를 외부로 전부 몰아내지 못하여, 접합된 중합 웨이퍼에 보이드가 발생할 우려가 있다. 따라서 웨이퍼의 접합 처리에 개선의 여지가 있었다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 기판끼리를 접합할 때 기판을 적절히 보유 지지하여 당해 기판끼리의 접합 처리를 적절히 행하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판끼리를 접합하는 접합 장치이며, 하면에 제1 기판을 진공 배기하여 흡착 보유 지지하는 제1 보유 지지부와, 상기 제1 보유 지지부의 하방에 설치되고 상면에 제2 기판을 진공 배기하여 흡착 보유 지지하는 제2 보유 지지부를 갖고, 상기 제2 보유 지지부는, 제2 기판을 진공 배기하는 본체부와, 상기 본체부에 설치되고 제2 기판의 이면에 접촉하는 복수의 핀과, 상기 본체부의 외주부에 있어서 동심원 형상으로 환형으로 설치되고 상기 핀보다 낮은 높이의 복수의 비접촉 리브를 가지며, 인접하는 상기 비접촉 리브 사이에는 상기 복수의 핀이 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 본체부의 외주부에 있어서 복수의 비접촉 리브가 설치되고, 인접하는 비접촉 리브 사이에 복수의 핀이 설치되어 있으며, 즉 비접촉 리브가 설치되어 있는 영역(이하, 「리브 영역」이라고 함)과, 핀이 설치되어 있는 영역(이하, 「핀 영역」이라고 함)이 교대로 복수 배치되어 있다. 이러한 경우, 본체부의 중심부로부터 외주부를 향하여 각 핀 영역(각 리브 영역)에 있어서의 제2 기판의 진공 배기를 순차 행함으로써, 제2 보유 지지부에 의하여 제2 기판을 순차 흡착 보유 지지할 수 있다. 따라서 제2 기판이 휘어져 있더라도 제2 보유 지지부는 당해 제2 기판의 외주부까지 적절히 보유 지지할 수 있어, 접합된 중합 기판의 연직 방향의 변형을 억제할 수 있다.
게다가 본 발명에서는, 본체부의 외주부에 있어서 핀보다 낮은 높이의 비접촉 리브가 설치되어 있으며, 소위, 정압 시일 방식이 채용되어 있다. 즉, 제2 보유 지지부가 제2 기판을 진공 배기할 때, 비접촉 리브는 제2 기판에 접촉하지 않고 핀이 제2 기판에 접촉하며, 리브 영역에 있어서 진공 배기되는 공기의 유속은 핀 영역에 있어서 진공 배기되는 공기의 유속보다 커진다. 그러면 제2 기판의 외주부를 강한 힘으로 진공 배기할 수 있으므로, 당해 외주부를 적절히 보유 지지할 수 있다. 또한 비접촉 리브가 제2 기판에 접촉하지 않으므로, 제2 보유 지지부의 외주부에 있어서의 제2 기판과의 접촉 면적을 작게 할 수 있어, 당해 제2 보유 지지부의 외주부 상면에 파티클이 존재하는 것을 억제할 수 있다. 그리고 제2 보유 지지부는 제2 기판의 외주부까지 평탄하게 보유 지지할 수 있다. 따라서 접합 처리에 있어서 기판끼리를 접촉시킬 때는, 당해 기판 사이의 공기를 외부에 유출시켜 중합 기판에 보이드가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 중합 기판의 연직 방향의 변형을 억제하면서 중합 기판의 보이드의 발생을 억제하여, 기판끼리의 접합 처리를 적절히 행할 수 있다.
다른 관점에 따른 본 발명은, 상기 접합 장치를 구비한 접합 시스템이며, 상기 접합 장치를 구비한 처리 스테이션과, 제1 기판, 제2 기판, 또는 제1 기판과 제2 기판이 접합된 중합 기판을 각각 복수 보유 가능하고, 또한 상기 처리 스테이션에 대하여 제1 기판, 제2 기판 또는 중합 기판을 반출입하는 반출입 스테이션을 구비하며, 상기 처리 스테이션은, 제1 기판 또는 제2 기판이 접합되는 표면을 개질하는 표면 개질 장치와, 상기 표면 개질 장치에서 개질된 제1 기판 또는 제2 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와, 상기 표면 개질 장치, 상기 표면 친수화 장치 및 상기 접합 장치에 대하여 제1 기판, 제2 기판 또는 중합 기판을 반송하기 위한 반송 장치를 갖고, 상기 접합 장치에서는, 상기 표면 친수화 장치에서 표면이 친수화된 제1 기판과 제2 기판을 접합하는 것을 특징으로 하고 있다.
또 다른 관점에 따른 본 발명은, 접합 장치를 사용하여 기판끼리를 접합하는 접합 방법이며, 상기 접합 장치는, 하면에 제1 기판을 진공 배기하여 흡착 보유 지지하는 제1 보유 지지부와, 상기 제1 보유 지지부의 하방에 설치되고 상면에 제2 기판을 진공 배기하여 흡착 보유 지지하는 제2 보유 지지부를 갖고, 상기 제2 보유 지지부는, 제2 기판을 진공 배기하는 본체부와, 상기 본체부에 설치되고 제2 기판의 이면에 접촉하는 복수의 핀과, 상기 본체부의 외주부에 있어서 동심원 형상으로 환형으로 설치되고 상기 핀보다 낮은 높이의 복수의 비접촉 리브를 가지며, 인접하는 상기 비접촉 리브 사이에는 상기 복수의 핀이 설치되고, 상기 접합 방법은, 상기 제1 보유 지지부에 의하여 제1 기판을 진공 배기하여 보유 지지하는 제1 보유 지지 공정과, 상기 제2 보유 지지부에 의하여, 제2 기판을 그 중심부로부터 외주부를 향하여 순차 진공 배기하여 보유 지지하는 제2 보유 지지 공정과, 그 후, 상기 제1 보유 지지부에 보유 지지된 제1 기판과, 상기 제2 보유 지지부에 보유 지지된 제2 기판을 대향 배치하여 접합하는 접합 공정을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
또 다른 관점에 따른 본 발명에 의하면, 상기 접합 방법을 접합 장치에 의하여 실행시키도록 당해 접합 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한, 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체가 제공된다.
본 발명에 의하면, 기판끼리를 접합할 때 기판을 적절히 유지함으로써, 중합 기판의 연직 방향의 변형을 억제하면서 중합 기판의 보이드의 발생을 억제하여, 당해 기판끼리의 접합 처리를 적절히 행할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 접합 시스템의 구성의 개략을 도시하는 평면도이다.
도 2는 본 실시 형태에 관한 접합 시스템의 내부 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 3은 상측 웨이퍼와 하측 웨이퍼의 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 4는 접합 장치의 구성의 개략을 도시하는 횡단면도이다.
도 5는 접합 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 6은 상측 척과 하측 척의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 7은 상측 척을 하방에서 본 평면도이다.
도 8은 하측 척을 상방에서 본 평면도이다.
도 9는 하측 척의 일부를 확대한 설명도이다.
도 10은 하측 웨이퍼의 외주부가 흡착 보유 지지되는 상태를 도시하는 설명도이다.
도 11은 비교예에 있어서 하측 척의 외주부를 확대한 설명도이다.
도 12는 웨이퍼 접합 처리의 주된 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 13은 제1 흡인 영역에서 하측 웨이퍼를 흡착 보유 지지한 상태를 도시하는 설명도이다.
도 14는 제1 흡인 영역 내지 제5 흡인 영역에서 하측 웨이퍼를 흡착 보유 지지한 상태를 도시하는 설명도이다.
도 15는 상측 웨이퍼의 중심부와 하측 웨이퍼의 중심부를 가압하여 접촉시키는 상태를 도시하는 설명도이다.
도 16은 상측 웨이퍼를 하측 웨이퍼에 순차 접촉시키는 상태를 도시하는 설명도이다.
도 17은 상측 웨이퍼의 표면과 하측 웨이퍼의 표면을 접촉시킨 상태를 도시하는 설명도이다.
도 18은 상측 웨이퍼와 하측 웨이퍼가 접합된 상태를 도시하는 설명도이다.
도 19는 다른 실시 형태에 있어서의 하측 척의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 20은 다른 실시 형태에 있어서의 하측 척의 평면도이다.
도 21은 다른 실시 형태에 있어서의 하측 척의 평면도이다.
도 22는 다른 실시 형태에 있어서의 하측 척의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 23은 다른 실시 형태에 있어서의 하측 척의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 24는 다른 실시 형태에 있어서의 하측 척의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 관한 접합 시스템(1)의 구성의 개략을 도시하는 평면도이다. 도 2는 접합 시스템(1)의 내부 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
접합 시스템(1)에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 예를 들어 2매의 기판으로서의 웨이퍼 WU, WL을 접합한다. 이하, 상측에 배치되는 웨이퍼를, 제1 기판으로서의 「상측 웨이퍼 WU」라고 하고, 하측에 배치되는 웨이퍼를, 제2 기판으로서의 「하측 웨이퍼 WL」이라고 한다. 또한 상측 웨이퍼 WU가 접합되는 접합면을 「표면 WU1」이라고 하고, 당해 표면 WU1과 반대측의 면을 「이면 WU2」라고 한다. 마찬가지로 하측 웨이퍼 WL이 접합되는 접합면을 「표면 WL1」이라고 하고, 당해 표면 WL1과 반대측의 면을 「이면 WL2」라고 한다. 그리고 접합 시스템(1)에서는, 상측 웨이퍼 WU와 하측 웨이퍼 WL을 접합하여, 중합 기판으로서의 중합 웨이퍼 WT를 형성한다.
접합 시스템(1)은 도 1에 도시한 바와 같이, 예를 들어 외부와의 사이에서 복수의 웨이퍼 WU, WL, 복수의 중합 웨이퍼 WT를 각각 수용 가능한 카세트 CU, CL, CT가 반출입되는 반출입 스테이션(2)과, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT에 대하여 소정의 처리를 실시하는 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(3)을 일체로 접속한 구성을 갖고 있다.
반출입 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 나열되어 배치되어 있다. 이들 카세트 적재판(11)에는, 접합 시스템(1)의 외부에 대하여 카세트 CU, CL, CT를 반출입할 때 카세트 CU, CL, CT를 적재할 수 있다. 이와 같이 반출입 스테이션(2)은, 복수의 상측 웨이퍼 WU, 복수 하측 웨이퍼 WL, 복수의 중합 웨이퍼 WT를 보유 가능하게 구성되어 있다. 또한 카세트 적재판(11)의 개수는 본 실시 형태에 한정되지 않으며, 임의로 설정할 수 있다. 또한 카세트 중 1개를 이상 웨이퍼의 회수용으로서 사용해도 된다. 즉, 다양한 요인으로 상측 웨이퍼 WU와 하측 웨이퍼 WL의 접합에 이상이 발생한 웨이퍼를, 다른 정상인 중합 웨이퍼 WT와 분리할 수 있는 카세트이다. 본 실시 형태에 있어서는, 복수의 카세트 CT 중 1개의 카세트 CT를 이상 웨이퍼의 회수용으로서 사용하고, 다른 카세트 CT를 정상인 중합 웨이퍼 WT의 수용용으로서 사용하고 있다.
반출입 스테이션(2)에는, 카세트 적재대(10)에 인접하여 웨이퍼 반송부(20)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송부(20)에는, X 방향으로 연신되는 반송로(21) 상을 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(22)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(22)는 연직 방향 및 연직 축 둘레(θ 방향)로도 이동 가능하며, 각 카세트 적재판(11) 상의 카세트 CU, CL, CT와, 후술하는 처리 스테이션(3)의 제3 처리 블록 G3의 트랜지션 장치(50, 51) 사이에서 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(3)에는, 각종 장치를 구비한 복수, 예를 들어 3개의 처리 블록 G1, G2, G3이 설치되어 있다. 예를 들어 처리 스테이션(3)의 정면측(도 1의 X 방향 마이너스 방향측)에는 제1 처리 블록 G1이 설치되고, 처리 스테이션(3)의 배면측(도 1의 X 방향 플러스 방향측)에는 제2 처리 블록 G2가 설치되어 있다. 또한 처리 스테이션(3)의 반출입 스테이션(2)측(도 1의 Y 방향 마이너스 방향측)에는 제3 처리 블록 G3이 설치되어 있다.
예를 들어 제1 처리 블록 G1에는 웨이퍼 WU, WL의 표면 WU1, WL1을 개질하는 표면 개질 장치(30)가 배치되어 있다. 표면 개질 장치(30)에서는, 예를 들어 감압 분위기 하에 있어서 처리 가스인 산소 가스 또는 질소 가스가 여기되고 플라즈마화되어 이온화된다. 이 산소 이온 또는 질소 이온이 표면 WU1, WL1에 조사되어 표면 WU1, WL1이 플라즈마 처리되어, 개질된다.
예를 들어 제2 처리 블록 G2에는, 예를 들어 순수에 의하여 웨이퍼 WU, WL의 표면 WU1, WL1을 친수화함과 함께, 당해 표면 WU1, WL1을 세정하는 표면 친수화 장치(40), 웨이퍼 WU, WL을 접합하는 접합 장치(41)가, 반출입 스테이션(2)측으로부터 이 순서대로 수평 방향인 Y 방향으로 나열되어 배치되어 있다.
표면 친수화 장치(40)에서는, 예를 들어 스핀 척에 보유 지지된 웨이퍼 WU, WL을 회전시키면서 당해 웨이퍼 WU, WL 상에 순수를 공급한다. 그러면, 공급된 순수는 웨이퍼 WU, WL의 표면 WU1, WL1 상에서 확산되어 표면 WU1, WL1이 친수화된다. 또한 접합 장치(41)의 구성에 대해서는 후술한다.
예를 들어 제3 처리 블록 G3에는, 도 2에 도시한 바와 같이 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 트랜지션 장치(50, 51)가 아래로부터 순서대로 2단으로 설치되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 처리 블록 G1 내지 제3 처리 블록 G3에 둘러싸인 영역에는 웨이퍼 반송 영역(60)이 형성되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(60)에는, 예를 들어 웨이퍼 반송 장치(61)가 배치되어 있다.
웨이퍼 반송 장치(61)는, 예를 들어 연직 방향, 수평 방향(Y 방향, X 방향) 및 연직 축 둘레로 이동 가능한 반송 아암을 갖고 있다. 웨이퍼 반송 장치(61)는 웨이퍼 반송 영역(60) 내에서 이동하여, 주위의 제1 처리 블록 G1, 제2 처리 블록 G2 및 제3 처리 블록 G3 내의 소정의 장치로 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT를 반송할 수 있다.
이상의 접합 시스템(1)에는, 도 1에 도시한 바와 같이 제어부(70)가 설치되어 있다. 제어부(70)는, 예를 들어 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 접합 시스템(1)에 있어서의 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한 프로그램 저장부에는, 상술한 각종 처리 장치나 반송 장치 등의 구동계의 동작을 제어하여, 접합 시스템(1)에 있어서의, 후술하는 웨이퍼 접합 처리를 실현시키기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한 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 H에 기록되어 있었던 것이며, 그 기억 매체 H로부터 제어부(70)에 인스톨된 것이어도 된다.
다음으로, 상술한 접합 장치(41)의 구성에 대하여 설명한다. 접합 장치(41)는 도 4에 도시한 바와 같이, 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(100)를 갖고 있다. 처리 용기(100)의 웨이퍼 반송 영역(60)측의 측면에는 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 반입 출구(101)가 형성되고, 당해 반입 출구(101)에는 개폐 셔터(102)가 설치되어 있다.
처리 용기(100)의 내부는, 내벽(103)에 의하여 반송 영역 T1과 처리 영역 T2로 구획되어 있다. 상술한 반입 출구(101)는 반송 영역 T1에 있어서의 처리 용기(100)의 측면에 형성되어 있다. 또한 내벽(103)에도 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 반입 출구(104)가 형성되어 있다.
반송 영역 T1의 X 방향 플러스 방향측에는, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT를 일시적으로 적재하기 위한 트랜지션(110)이 설치되어 있다. 트랜지션(110)은, 예를 들어 2단으로 형성되어, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT 중 어느 2개를 동시에 적재할 수 있다.
반송 영역 T1에는 웨이퍼 반송 기구(111)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 기구(111)는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 예를 들어 연직 방향, 수평 방향(Y 방향, X 방향) 및 연직 축 둘레로 이동 가능한 반송 아암을 갖고 있다. 그리고 웨이퍼 반송 기구(111)는 반송 영역 T1 내, 또는 반송 영역 T1과 처리 영역 T2 사이에서 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT를 반송할 수 있다.
반송 영역 T1의 X 방향 마이너스 방향측에는, 웨이퍼 WU, WL의 수평 방향의 방향을 조절하는 위치 조절 기구(120)가 설치되어 있다. 위치 조절 기구(120)는, 웨이퍼 WU, WL을 보유 지지하여 회전시키는 보유 지지부(도시하지 않음)를 구비한 베이스(121)와, 웨이퍼 WU, WL의 노치부의 위치를 검출하는 검출부(122)를 갖고 있다. 그리고 위치 조절 기구(120)에서는, 베이스(121)에 보유 지지된 웨이퍼 WU, WL을 회전시키면서 검출부(122)에서 웨이퍼 WU, WL의 노치부의 위치를 검출함으로써, 당해 노치부의 위치를 조절하여 웨이퍼 WU, WL의 수평 방향의 방향을 조절하고 있다. 또한 베이스(121)에 있어서 웨이퍼 WU, WL을 보유 지지하는 방식은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 핀 척 방식이나 스핀 척 방식 등 다양한 방식이 사용된다.
또한 반송 영역 T1에는, 상측 웨이퍼 WU의 표리면을 반전시키는 반전 기구(130)가 설치되어 있다. 반전 기구(130)는, 상측 웨이퍼 WU를 보유 지지하는 보유 지지 아암(131)을 갖고 있다. 보유 지지 아암(131)은 수평 방향(Y 방향)으로 연신되어 있다. 또한 보유 지지 아암(131)에는, 상측 웨이퍼 WU를 보유 지지하는 보유 지지 부재(132)가, 예를 들어 4개소에 설치되어 있다.
보유 지지 아암(131)은, 예를 들어 모터 등을 구비한 구동부(133)에 지지되어 있다. 이 구동부(133)에 의하여 보유 지지 아암(131)은 수평축 주위로 회전 가능하다. 또한 보유 지지 아암(131)은 구동부(133)를 중심으로 하여 회전 가능함과 함께, 수평 방향(Y 방향)으로 이동 가능하다. 구동부(133)의 하방에는, 예를 들어 모터 등을 구비한 다른 구동부(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 이 외의 구동부에 의하여 구동부(133)는, 연직 방향으로 연신되는 지지 기둥(134)을 따라 연직 방향으로 이동할 수 있다. 이와 같이 구동부(133)에 의하여, 보유 지지 부재(132)에 보유 지지된 상측 웨이퍼 WU는 수평축 주위로 회전할 수 있음과 함께, 연직 방향 및 수평 방향으로 이동할 수 있다. 또한 보유 지지 부재(132)에 보유 지지된 상측 웨이퍼 WU는 구동부(133)를 중심으로 하여 회전하여, 위치 조절 기구(120)로부터 후술하는 동시 척(140)과의 사이를 이동할 수 있다.
처리 영역 T2에는, 상측 웨이퍼 WU를 하면에서 흡착 보유 지지하는, 제1 보유 지지부로서의 상측 척(140)과, 하측 웨이퍼 WL을 상면에서 적재하여 흡착 보유 지지하는, 제2 보유 지지부로서의 하측 척(141)이 설치되어 있다. 하측 척(141)은 상측 척(140)의 하방에 설치되어, 상측 척(140)과 대향 배치 가능하게 구성되어 있다. 즉, 상측 척(140)에 보유 지지된 상측 웨이퍼 WU와 하측 척(141)에 보유 지지된 하측 웨이퍼 WL은 대향하여 배치 가능하게 되어 있다.
상측 척(140)은, 당해 상측 척(140)의 상방에 설치된 상측 척 지지부(150)에 지지되어 있다. 상측 척 지지부(150)는 처리 용기(100)의 천장면에 설치되어 있다. 즉, 상측 척(140)은 상측 척 지지부(150)을 개재하여, 처리 용기(100)에 고정되어 설치되어 있다.
상측 척 지지부(150)에는, 하측 척(141)에 보유 지지된 하측 웨이퍼 WL의 표면 WL1을 촬상하는 상부 촬상부(151)가 설치되어 있다. 즉, 상부 촬상부(151)는 상측 척(140)에 인접하여 설치되어 있다. 상부 촬상부(151)에는, 예를 들어 CCD 카메라가 사용된다.
하측 척(141)은, 당해 하측 척(141)의 하방에 설치된 제1 하측 척 이동부(160)에 지지되어 있다. 제1 하측 척 이동부(160)는, 후술하는 바와 같이 하측 척(141)을 수평 방향(Y 방향)으로 이동시키도록 구성되어 있다. 또한 제1 하측 척 이동부(160)는 하측 척(141)을 연직 방향으로 이동 가능하고, 또한 연직 축 주위로 회전 가능하게 구성되어 있다.
제1 하측 척 이동부(160)에는, 상측 척(140)에 보유 지지된 상측 웨이퍼 WU의 표면 WU1을 촬상하는 하부 촬상부(161)가 설치되어 있다. 즉, 하부 촬상부(161)는 하측 척(141)에 인접하여 설치되어 있다. 하부 촬상부(161)에는, 예를 들어 CCD 카메라가 사용된다.
제1 하측 척 이동부(160)는, 당해 제1 하측 척 이동부(160)의 하면측에 설치되고 수평 방향(Y 방향)으로 연신되는 한 쌍의 레일(162, 162)에 설치되어 있다. 그리고 제1 하측 척 이동부(160)는 레일(162)을 따라 이동 가능하게 구성되어 있다.
한 쌍의 레일(162, 162)은 제2 하측 척 이동부(163)에 배치되어 있다. 제2 하측 척 이동부(163)는, 당해 제2 하측 척 이동부(163)의 하면측에 설치되고 수평 방향(X 방향)에 연신되는 한 쌍의 레일(164, 164)에 설치되어 있다. 그리고 제2 하측 척 이동부(163)는 레일(164)을 따라 이동 가능하게 구성되며, 즉 하측 척(141)을 수평 방향(X 방향)으로 이동시키도록 구성되어 있다. 또한 한 쌍의 레일(164, 164)은, 처리 용기(100)의 저면에 설치된 적재대(165) 상에 배치되어 있다.
다음으로, 접합 장치(41)의 상측 척(140)과 하측 척(141)의 상세한 구성에 대하여 설명한다.
상측 척(140)에는, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 핀 척 방식이 채용되어 있다. 상측 척(140)은, 평면에서 보아 적어도 상측 웨이퍼 WU보다 큰 직경을 갖는 본체부(170)를 갖고 있다. 본체부(170)의 하면에는, 상측 웨이퍼 WU의 이면 WU2에 접촉하는 복수의 핀(171)이 설치되어 있다. 또한 본체부(170)의 하면에는, 복수의 핀(171)의 외측에 있어서 환형의 리브(172)가 설치되어 있다. 리브(172)는 적어도 상측 웨이퍼 WU의 이면 WU2의 외측 테두리부를 지지하도록 당해 이면 WU2의 외주부를 지지한다.
또한 본체부(170)의 하면에는, 리브(172)의 내측에 있어서 다른 리브(173)가 설치되어 있다. 리브(173)는, 리브(172)와 동심원 형상으로 환형으로 설치되어 있다. 그리고 리브(172)의 내측의 영역(174)(이하, 흡인 영역(174)이라고 하는 경우가 있음)은, 리브(173)의 내측의 제1 흡인 영역(174a)과, 리브(173)의 외측의 제2 흡인 영역(174b)으로 구획되어 있다.
본체부(170)의 하면에는, 제1 흡인 영역(174a)에 있어서 상측 웨이퍼 WU를 진공 배기하기 위한 제1 흡인구(175a)가 형성되어 있다. 제1 흡인구(175a)는, 예를 들어 제1 흡인 영역(174a)에 있어서 2개소에 형성되어 있다. 제1 흡인구(175a)에는, 본체부(170)의 내부에 설치된 제1 흡인관(176a)이 접속되어 있다. 또한 제1 흡인관(176a)에는 조인트를 개재하여 제1 진공 펌프(177a)가 접속되어 있다.
또한 본체부(170)의 하면에는, 제2 흡인 영역(174b)에 있어서 상측 웨이퍼 WU를 진공 배기하기 위한 제2 흡인구(175b)가 형성되어 있다. 제2 흡인구(175b)는, 예를 들어 제2 흡인 영역(174b)에 있어서 2개소에 형성되어 있다. 제2 흡인구(175b)에는, 본체부(170)의 내부에 설치된 제2 흡인관(176b)이 접속되어 있다. 또한 제2 흡인관(176b)에는 조인트를 개재하여 제2 진공 펌프(177b)가 접속되어 있다.
이와 같이 상측 척(140)은, 제1 흡인 영역(174a)과 제2 흡인 영역(174b)마다상측 웨이퍼 WU를 진공 배기 가능하게 구성되어 있다. 또한 흡인구(175a, 175b)의 배치는 본 실시 형태에 한정되지 않으며, 임의로 설정할 수 있다.
그리고 상측 웨이퍼 WU, 본체부(170) 및 리브(172)에 둘러싸여 형성된 흡인 영역(174a, 174b)을 각각 흡인구(175a, 175b)로부터 진공 배기하여, 흡인 영역(174a, 174b)을 감압한다. 이때, 흡인 영역(174a, 174b)의 외부의 분위기가 대기압이기 때문에, 상측 웨이퍼 WU는 감압된 분만큼 대기압에 의하여 흡인 영역(174a, 174b)측으로 밀려나, 상측 척(140)에 상측 웨이퍼 WU가 흡착 보유 지지된다.
이러한 경우, 리브(172)가 상측 웨이퍼 WU의 이면 WU2 외주부를 지지하므로, 상측 웨이퍼 WU는 그 외주부까지 적절히 진공 배기된다. 이로 인하여, 상측 척(140)에 상측 웨이퍼 WU의 전체면이 흡착 보유 지지되고, 당해 상측 웨이퍼 WU의 평면도를 작게 하여 상측 웨이퍼 WU를 평탄하게 할 수 있다.
게다가 복수의 핀(171)의 높이가 균일하므로, 상측 척(140)의 하면 평면도를 더 작게 할 수 있다. 이와 같이 상측 척(140)의 하면을 평탄하게 하여(하면의 평면도를 작게 하여), 상측 척(140)에 보유 지지된 상측 웨이퍼 WU의 연직 방향의 변형을 억제할 수 있다.
또한 상측 웨이퍼 WU의 이면 WU2는 복수의 핀(171)에 지지되어 있으므로, 상측 척(140)에 의한 상측 웨이퍼 WU의 진공 배기를 해제할 때, 당해 상측 웨이퍼 WU가 상측 척(140)으로부터 박리되기 쉬워진다.
상측 척(140)에 있어서, 본체부(170)의 중심부에는, 당해 본체부(170)를 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(178)이 형성되어 있다. 이 본체부(170)의 중심부는, 상측 척(140)에 흡착 보유 지지되는 상측 웨이퍼 WU의 중심부에 대응하고 있다. 그리고 관통 구멍(178)에는, 후술하는 압동 부재(180)에 있어서의 액츄에이터부(181)의 선단부가 삽입 관통하도록 되어 있다.
상측 척(140)의 상면에는, 상측 웨이퍼 WU의 중심부를 가압하는 압동 부재(180)가 설치되어 있다. 압동 부재(180)는 액츄에이터부(181)와 실린더부(182)를 갖고 있다.
액츄에이터부(181)는 전공 레귤레이터(도시하지 않음)로부터 공급되는 공기에 의하여 일정 방향에 일정한 압력을 발생시키는 것이며, 압력의 작용점의 위치에 의하지 않고 당해 압력을 일정하게 발생시킬 수 있다. 그리고 전공 레귤레이터로부터의 공기에 의하여 액츄에이터부(181)는 상측 웨이퍼 WU의 중심부와 접촉하여, 당해 상측 웨이퍼 WU의 중심부에 걸리는 가압 하중을 제어할 수 있다. 또한 액츄에이터부(181)의 선단부는, 전공 레귤레이터로부터의 공기에 의하여, 관통 구멍(178)을 삽입 관통하여 연직 방향으로 승강 가능하게 되어 있다.
액츄에이터부(181)는 실린더부(182)에 지지되어 있다. 실린더부(182)는, 예를 들어 모터를 내장한 구동부에 의하여 액츄에이터부(181)를 연직 방향으로 이동시킬 수 있다.
이상과 같이 압동 부재(180)는 액츄에이터부(181)에 의하여 가압 하중의 제어를 하고, 실린더부(182)에 의하여 액츄에이터부(181)의 이동 제어를 하고 있다. 그리고 압동 부재(180)는, 후술하는 웨이퍼 WU, WL의 접합 시에 상측 웨이퍼 WU의 중심부와 하측 웨이퍼 WL의 중심부를 접촉시켜 가압할 수 있다.
하측 척(141)에는, 상측 척(140)과 마찬가지로 도 6, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이 핀 척 방식이 채용되어 있다. 하측 척(141)은, 평면에서 보아 적어도 하측 웨이퍼 WL보다 큰 직경을 갖는 본체부(190)를 갖고 있다. 본체부(190)의 상면에는, 하측 웨이퍼 WL의 이면 WL2에 접촉하는 복수의 핀(191)이 설치되어 있다.
본체부(190)의 상면에는 환형의 리브(192 내지 196)가 설치되어 있다. 이들 리브(192 내지 196)는 본체부(190)와 동심원 형상으로 설치되고, 또한 본체부(190)의 중심부로부터 외주부를 향하여 이 순서대로 배치되어 있다. 본체부(190)의 중심부에 설치된 리브(192)(이하, 접촉 리브(192)라고 하는 경우가 있음)는 핀(191)과 동일한 높이를 가지며, 하측 웨이퍼 WL의 이면 WL2와 접촉한다. 본체부(190)의 외주부에 설치된 리브(193 내지 196)(이하, 비접촉 리브(193 내지 196)라고 하는 경우가 있음)는 핀(191)보다 낮은 높이를 가지며, 하측 웨이퍼 WL의 이면 WL2와 접촉하지 않는다. 그리고 인접하는 리브(192 내지 196) 사이에는 복수의 핀(191)이 설치되어 있다. 또한 비접촉 리브의 수는 본 실시 형태에 한정되지 않으며, 임의로 설정할 수 있다.
본체부(190)의 상면에 있어서, 리브(196)의 내측의 영역(197)(이하, 흡인 영역(197)이라고 하는 경우가 있음)은 리브(192 내지 196)로 구획되어 있다. 즉, 흡인 영역(197)은, 접촉 리브(192)의 내측의 제1 흡인 영역(197a)과, 접촉 리브(192)와 비접촉 리브(193) 사이의 제2 흡인 영역(197b)과, 비접촉 리브(193, 194) 사이의 제3 흡인 영역(197c)과, 비접촉 리브(194, 195) 사이의 제4 흡인 영역(197d)과, 비접촉 리브(195, 196) 사이의 제5 흡인 영역(197e)으로 구획되어 있다.
본체부(190)의 상면에는, 제1 흡인 영역(197a)에 있어서 하측 웨이퍼 WL을 진공 배기하기 위한 제1 흡인구(198a)가 형성되어 있다. 제1 흡인구(198a)는, 예를 들어 제1 흡인 영역(197a)에 있어서 2개소에 형성되어 있다. 제1 흡인구(198a)에는, 본체부(190)의 내부에 설치된 제1 흡인관(199a)이 접속되어 있다. 또한 제1 흡인관(199a)에는 조인트를 개재하여 제1 진공 펌프(200a)가 접속되어 있다.
또한 본체부(190)의 상면에는, 흡인 영역(197b 내지 197e)에 있어서 하측 웨이퍼 WL을 진공 배기하기 위한 제2 흡인구(198b)가 형성되어 있다. 제2 흡인구(198b)는, 예를 들어 제2 흡인 영역(197b)에 있어서 2개소에 형성되어 있다. 제2 흡인구(198b)에는, 본체부(190)의 내부에 설치된 제2 흡인관(199b)이 접속되어 있다. 또한 제2 흡인관(199b)에는 조인트를 개재하여 제2 진공 펌프(200b)가 접속되어 있다.
또한 흡인구(198a, 198b)의 배치는 본 실시 형태에 한정되지 않으며, 임의로 설정할 수 있다. 예를 들어 제2 흡인구(198b)는 흡인 영역(197b 내지 197e)에 대하여 공통으로 설치되어 있지만, 각 흡인 영역(197b 내지 197e)에 흡인구가 각각 설치되어 있어도 된다. 이와 같이 흡인 영역(197b 내지 197e)에 흡인구를 설치한 실시 형태에 대해서는 후술한다.
그리고 흡인 영역(197a 내지 197e)을 흡인구(198a, 198b)로부터 진공 배기하여, 당해 흡인 영역(197a 내지 197e)를 감압한다. 이때, 흡인 영역(197a 내지 197e)의 외부의 분위기가 대기압이기 때문에, 하측 웨이퍼 WL은 감압된 분만큼 대기압에 의하여 흡인 영역(197a 내지 197e)측으로 밀려나, 하측 척(141)에 하측 웨이퍼 WL이 흡착 보유 지지된다.
여기서, 흡인 영역(197c 내지 197e)에 있어서의 하측 웨이퍼 WL의 외주부의 보유 지지에 대하여 상세하게 설명한다.
흡인 영역(197c 내지 197e)은 비접촉 리브(193 내지 196)에 의하여 구획되어 있으므로, 제2 흡인구(198b)로부터의 진공 배기를 개시하면, 당해 제2 흡인구(198b)부터 순서대로, 즉 흡인 영역(197c 내지 197e)의 순으로 진공 배기가 행해진다. 그러면, 도 10에 도시한 바와 같이 하측 웨이퍼 WL은, 그 내측으로부터 외측을 향하여 순차 흡착 보유 지지된다. 이로 인하여, 예를 들어 통상 상태에서 하측 웨이퍼 WL의 외주부가 연직 상방으로 휘어져 있더라도, 하측 척(141)은 하측 웨이퍼 WL의 외주부까지 적절히 보유 지지할 수 있다.
또한 흡인 영역(197c 내지 197e)에서는, 소위 정압 시일에 의하여 하측 웨이퍼 WL이 흡착 보유 지지된다. 제2 흡인구(198b)로부터 하측 웨이퍼 WL을 진공 배기할 때, 비접촉 리브(193 내지 196)가 설치되어 있는 개소(리브 영역)에서는, 당해 비접촉 리브(193 내지 196)가 설치되어 있지 않은 개소(핀 영역)에 비하여 흡인되는 공기의 유속이 커진다. 그러면 하측 웨이퍼 WL의 외주부를, 중심부보다 강한 힘으로 적절히 진공 배기할 수 있다.
도 11은 본 실시 형태에 대한 비교예를 도시하고 있다. 예를 들어 본체부(190)의 외주 리브 R이 하측 웨이퍼 WL의 이면 WL2에 접촉하고, 또한 그 외측 테두리부보다 내측에 배치되어 있는 경우, 하측 척(141)으로 하측 웨이퍼 WL을 흡착 보유 지지하면, 리브 R을 기점으로 하여 하측 웨이퍼 WL의 외주부가 연직 상방으로 휜다.
이에 비하여 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이 흡인 영역(197c 내지 197e)에 있어서 하측 웨이퍼 WL을 그 외주부까지 적절히 진공 배기할 수 있으므로, 하측 척(141)에 하측 웨이퍼 WL의 전체면이 흡착 보유 지지되고, 당해 하측 웨이퍼 WL의 평면도를 작게 하여 하측 웨이퍼 WL을 평탄하게 할 수 있다.
게다가 복수의 핀(191)의 높이가 균일하므로, 하측 척(141)의 상면의 평면도를 더 작게 할 수 있다. 따라서 당해 하측 척(141)에 보유 지지된 하측 웨이퍼 WL의 평면도도 더 작게 할 수 있어, 하측 웨이퍼 WL의 연직 방향의 변형을 억제할 수 있다.
또한 하측 웨이퍼 WL의 이면 WL2는 복수의 핀(191)에 지지되어 있으므로, 하측 척(141)에 의한 하측 웨이퍼 WL의 진공 배기를 해제할 때, 당해 하측 웨이퍼 WL이 하측 척(141)으로부터 박리되기 쉬워진다.
도 8에 도시한 바와 같이 하측 척(141)에 있어서, 본체부(190)의 중심부 부근에는, 당해 본체부(190)를 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(201)이, 예를 들어 3개소에 형성되어 있다. 그리고 관통 구멍(201)에는, 제1 하측 척 이동부(160)의 하방에 설치된 승강 핀이 삽입 관통하도록 되어 있다.
본체부(190)의 외주부에는, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT가 하측 척(141)으로부터 튀어나오거나 미끄러져 떨어지는 것을 방지하는 가이드 부재(202)가 설치되어 있다. 가이드 부재(202)는 본체부(190)의 외주부에 복수 개소, 예를 들어 4개소에 등간격으로 설치되어 있다.
또한 접합 장치(41)에 있어서의 각 부의 동작은, 상술한 제어부(70)에 의하여 제어된다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 접합 시스템(1)을 사용하여 행해지는 웨이퍼 WU, WL의 접합 처리 방법에 대하여 설명한다. 도 12는 이러한 웨이퍼 접합 처리의 주된 공정의 예를 도시하는 흐름도이다.
먼저, 복수 매의 상측 웨이퍼 WU를 수용한 카세트 CU, 복수 매의 하측 웨이퍼 WL을 수용한 카세트 CL 및 빈 카세트 CT가, 반출입 스테이션(2)의 소정의 카세트 적재판(11)에 적재된다. 그 후, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의하여 카세트 CU 내의 상측 웨이퍼 WU가 취출되어, 처리 스테이션(3)의 제3 처리 블록 G3의 트랜지션 장치(50)로 반송된다.
다음으로, 상측 웨이퍼 WU는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의하여 제1 처리 블록 G1의 표면 개질 장치(30)로 반송된다. 표면 개질 장치(30)에서는, 소정의 감압 분위기 하에 있어서 처리 가스인 산소 가스 또는 질소 가스가 여기되고 플라즈마화되어 이온화된다. 이 산소 이온 또는 질소 이온이 상측 웨이퍼 WU의 표면 WU1에 조사되어, 당해 표면 WU1이 플라즈마 처리된다. 그리고 상측 웨이퍼 WU의 표면 WU1이 개질된다(도 12의 공정 S1).
다음으로, 상측 웨이퍼 WU는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의하여 제2 처리 블록 G2의 표면 친수화 장치(40)로 반송된다. 표면 친수화 장치(40)에서는, 스핀 척에 보유 지지된 상측 웨이퍼 WU를 회전시키면서 당해 상측 웨이퍼 WU 상에 순수를 공급한다. 그러면, 공급된 순수는 상측 웨이퍼 WU의 표면 WU1 상에서 확산되고, 표면 개질 장치(30)에 있어서 개질된 상측 웨이퍼 WU의 표면 WU1에 수산기(실라놀기)가 부착되어, 당해 표면 WU1이 친수화된다. 또한 당해 순수에 의하여 상측 웨이퍼 WU의 표면 WU1이 세정된다(도 12의 공정 S2).
다음으로, 상측 웨이퍼 WU는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의하여 제2 처리 블록 G2의 접합 장치(41)로 반송된다. 접합 장치(41)에 반입된 상측 웨이퍼 WU는 트랜지션(110)을 개재하여, 웨이퍼 반송 기구(111)에 의하여 위치 조절 기구(120)로 반송된다. 그리고 위치 조절 기구(120)에 의하여 상측 웨이퍼 WU의 수평 방향의 방향이 조절된다(도 12의 공정 S3).
그 후, 위치 조절 기구(120)로부터 반전 기구(130)의 보유 지지 아암(131)으로 상측 웨이퍼 WU가 전달된다. 계속해서 반송 영역 T1에 있어서, 보유 지지 아암(131)을 반전시킴으로써 상측 웨이퍼 WU의 표리면이 반전된다(도 12의 공정 S4). 즉, 상측 웨이퍼 WU의 표면 WU1이 하방으로 향해진다.
그 후, 반전 기구(130)의 보유 지지 아암(131)이 구동부(133)를 중심으로 하여 회전하여 상측 척(140)의 하방으로 이동한다. 그리고 반전 기구(130)로부터 상측 척(140)으로 상측 웨이퍼 WU가 전달된다. 상측 웨이퍼 WU는, 상측 척(140)에 그 이면 WU2가 흡착 보유 지지된다(도 12의 공정 S5). 구체적으로는, 진공 펌프(177a, 177b)를 작동시켜, 흡인 영역(174a, 174b)에 있어서 흡인구(175a, 175b)를 통하여 상측 웨이퍼 WU를 진공 배기하여, 상측 웨이퍼 WU가 상측 척(140)에 흡착 보유 지지된다.
상측 웨이퍼 WU에, 상술한 공정 S1 내지 S5의 처리가 행해지고 있는 동안, 당해 상측 웨이퍼 WU에 이어서 하측 웨이퍼 WL의 처리가 행해진다. 먼저, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의하여 카세트 CL 내의 하측 웨이퍼 WL이 취출되어, 처리 스테이션(3)의 트랜지션 장치(50)로 반송된다.
다음으로, 하측 웨이퍼 WL은 웨이퍼 반송 장치(61)에 의하여 표면 개질 장치(30)로 반송되어, 하측 웨이퍼 WL의 표면 WL1이 개질된다(도 12의 공정 S6). 또한 공정 S6에 있어서의 하측 웨이퍼 WL의 표면 WL1의 개질은, 상술한 공정 S1과 마찬가지이다.
그 후, 하측 웨이퍼 WL은 웨이퍼 반송 장치(61)에 의하여 표면 친수화 장치(40)로 반송되어, 하측 웨이퍼 WL의 표면 WL1이 친수화됨과 함께, 당해 표면 WL1이 세정된다(도 12의 공정 S7). 또한 공정 S7에 있어서의 하측 웨이퍼 WL의 표면 WL1의 친수화 및 세정은, 상술한 공정 S2와 마찬가지이다.
그 후, 하측 웨이퍼 WL은 웨이퍼 반송 장치(61)에 의하여 접합 장치(41)로 반송된다. 접합 장치(41)에 반입된 하측 웨이퍼 WL은 트랜지션(110)을 개재하여, 웨이퍼 반송 기구(111)에 의하여 위치 조절 기구(120)로 반송된다. 그리고 위치 조절 기구(120)에 의하여 하측 웨이퍼 WL의 수평 방향의 방향이 조절된다(도 12의 공정 S8).
그 후, 하측 웨이퍼 WL은 웨이퍼 반송 기구(111)에 의하여 하측 척(141)으로 반송되어, 하측 척(141)에 그 이면 WL2가 흡착 보유 지지된다(도 12의 공정 S9). 또한 본 실시 형태에서는, 하측 척(141)에 흡착 보유 지지되기 전의 하측 웨이퍼 WL은, 도 13에 도시한 바와 같이 그 외주부가 연직 상방으로 휘어져 있다.
공정 S9에서는, 먼저 제1 진공 펌프(200a)를 작동시켜, 도 13에 도시한 바와 같이 제1 흡인 영역(197a)에 있어서 제1 흡인구(198a)로부터 하측 웨이퍼 WL을 진공 배기한다. 그러면 하측 웨이퍼 WL의 수평 방향의 위치가 고정된다.
그 후, 제1 진공 펌프(200a)를 작동시킨 상태에서 제2 진공 펌프(200b)를 더 작동시켜, 도 14에 도시한 바와 같이 흡인 영역(197a 내지 197e)에 있어서 흡인구(198a, 198b)로부터 하측 웨이퍼 WL을 진공 배기한다. 이때, 제2 흡인구(198b)로부터의 진공 배기를 개시하면, 당해 제2 흡인구(198b)부터 순서대로, 즉 흡인 영역(197c 내지 197e)의 순으로 진공 배기가 행해지고, 도 10에 도시한 바와 같이 하측 웨이퍼 WL은, 그 내측으로부터 외측을 향하여 순차 흡착 보유 지지된다. 이로 인하여, 예를 들어 통상 상태에서 하측 웨이퍼 WL의 외주부가 연직 상방으로 휘어져 있더라도, 하측 웨이퍼 WL은 그 외주부까지 적절히 보유 지지된다. 이와 같이 하여 하측 웨이퍼 WL이 전체면에서 하측 척(141)에 흡착 보유 지지된다.
다음으로, 상측 척(140)에 보유 지지된 상측 웨이퍼 WU와, 하측 척(141)에 보유 지지된 하측 웨이퍼 WL의 수평 방향의 위치 조절을 행한다. 구체적으로는, 제1 하측 척 이동부(160)와 제2 하측 척 이동부(163)에 의하여 하측 척(141)을 수평 방향(X 방향 및 Y 방향)에 이동시키고, 상부 촬상부(151)을 사용하여 하측 웨이퍼 WL의 표면 WL1 상의, 미리 정해진 기준점을 순차 촬상한다. 동시에, 하부 촬상부(161)을 사용하여 상측 웨이퍼 WU의 표면 WU1 상의, 미리 정해진 기준점을 순차 촬상한다. 촬상된 화상은 제어부(70)에 출력된다. 제어부(70)에서는, 상부 촬상부(151)에서 촬상된 화상과 하부 촬상부(161)에서 촬상된 화상에 기초하여, 상측 웨이퍼 WU의 기준점과 하측 웨이퍼 WL의 기준점이 각각 합치하는 위치로, 제1 하측 척 이동부(160)와 제2 하측 척 이동부(163)에 의하여 하측 척(141)을 이동시킨다. 이와 같이 하여 상측 웨이퍼 WU와 하측 웨이퍼 WL의 수평 방향 위치가 조절된다(도 12의 공정 S10).
그 후, 제1 하측 척 이동부(160)에 의하여 하측 척(141)을 연직 상방으로 이동시켜, 상측 척(140)과 하측 척(141)의 연직 방향 위치의 조절을 행하고, 당해 상측 척(140)에 보유 지지된 상측 웨이퍼 WU와 하측 척(141)에 보유 지지된 하측 웨이퍼 WL의 연직 방향 위치의 조절을 행한다(도 12의 공정 S11).
다음으로, 상측 척(140)에 보유 지지된 상측 웨이퍼 WU와, 하측 척(141)에 보유 지지된 하측 웨이퍼 WL의 접합 처리가 행해진다.
먼저, 도 15에 도시한 바와 같이 압동 부재(180)의 실린더부(182)에 의하여 액츄에이터부(181)를 하강시킨다. 그러면 이 액츄에이터부(181)의 하강에 수반하여 상측 웨이퍼 WU의 중심부가 가압되어 하강한다. 이때, 전공 레귤레이터로부터 공급되는 공기에 의하여, 액츄에이터부(181)에는 소정의 가압 하중을 걸 수 있다. 그리고 압동 부재(180)에 의하여 상측 웨이퍼 WU의 중심부와 하측 웨이퍼 WL의 중심부를 접촉시켜 가압한다(도 12의 공정 S12). 이때, 제1 진공 펌프(177a)의 작동을 정지하여, 제1 흡인 영역(174a)에 있어서의 제1 흡인구(175a)로부터 상측 웨이퍼 WU의 진공 배기를 정지함과 함께, 제2 진공 펌프(177b)는 작동시킨 채로 하여, 제2 흡인 영역(174b)을 제2 흡인구(175b)로부터 진공 배기한다. 그리고 압동 부재(180)로 상측 웨이퍼 WU의 중심부를 가압할 때도, 상측 척(140)에 의하여 상측 웨이퍼 WU의 외주부를 보유 지지할 수 있다.
그러면, 가압된 상측 웨이퍼 WU의 중심부와 하측 웨이퍼 WL의 중심부 사이에서 접합이 개시된다(도 12 중의 굵은선부). 즉, 상측 웨이퍼 WU의 표면 WU1과 하측 웨이퍼 WL의 표면 WL1은 각각 공정 S1, S6에 있어서 개질되어 있기 때문에, 먼저, 표면 WU1, WL1 사이에 반데르발스 힘(분자간력)이 발생하여, 당해 표면 WU1, WL1끼리가 접합된다. 또한 상측 웨이퍼 WU의 표면 WU1과 하측 웨이퍼 WL의 표면 WL1은 각각 공정 S2, S7에 있어서 친수화되어 있기 때문에, 표면 WU1, WL1 사이의 친수기가 수소 결합하여(분자간력), 표면 WU1, WL1끼리가 견고히 접합된다.
그 후, 도 16에 도시한 바와 같이, 압동 부재(180)에 의하여 상측 웨이퍼 WU의 중심부와 하측 웨이퍼 WL의 중심부를 가압한 상태에서 제2 진공 펌프(177b)의 작동을 정지하여, 제2 흡인 영역(174b)에 있어서의 제2 흡인관(176b)으로부터 상측 웨이퍼 WU의 진공 배기를 정지한다. 그러면 상측 웨이퍼 WU가 하측 웨이퍼 WL 상에 낙하한다. 이때, 상측 웨이퍼 WU의 이면 WU2는 복수의 핀(171)에 지지되어 있으므로, 상측 척(140)에 의한 상측 웨이퍼 WU의 진공 배기를 해제했을 때, 당해 상측 웨이퍼 WU가 상측 척(140)으로부터 박리되기 쉽게 되어 있다. 그리고 상측 웨이퍼 WU가 하측 웨이퍼 WL 상에 순차 낙하하여 접촉하여, 상술한 표면 WU1, WL1 사이의 반데르발스 힘과 수소 결합에 의한 접합이 순차 넓어진다. 이와 같이 하여, 도 17에 도시한 바와 같이 상측 웨이퍼 WU의 표면 WU1과 하측 웨이퍼 WL의 표면 WL1이 전체면에서 접촉하여, 상측 웨이퍼 WU와 하측 웨이퍼 WL이 접합된다(도 12의 공정 S13).
이 공정 S13에 있어서, 예를 들어 하측 웨이퍼 WL의 외주부가 연직 상방을 따르고 있는 경우, 상측 웨이퍼 WU의 외주부와 하측 웨이퍼 WL의 외주부의 거리가 작아진다. 그러면 상측 웨이퍼 WU가 하측 웨이퍼 WL 상에 낙하할 때, 그 외주부에서는, 웨이퍼 WU, WL 사이의 공기를 외부로 전부 몰아내지 못하고 유출시키기 전에, 상측 웨이퍼 WU가 하측 웨이퍼 WL에 접촉하는 경우가 있다. 이러한 경우, 접합된 중합 웨이퍼 WT에 보이드가 발생할 우려가 있다.
이 점, 본 실시 형태에서는, 상술한 도 14에 도시한 바와 같이 하측 척(141)에 의하여 하측 웨이퍼 WL의 전체면이 흡착 보유 지지되고, 하측 웨이퍼 WL이 그 외주부까지 평탄해져 있다. 게다가 상측 척(140)에 있어서도 상측 웨이퍼 WU의 전체면이 흡착 보유 지지되고, 상측 웨이퍼 WU가 그 외주부까지 평탄해져 있다. 따라서 웨이퍼 WU, WL 사이의 공기를 외부에 유출시켜, 중합 웨이퍼 WT에 보이드가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
그 후, 도 18에 도시한 바와 같이 압동 부재(180)의 액츄에이터부(181)를 상측 척(140)까지 상승시킨다. 또한 진공 펌프(200a, 200b)의 작동을 정지하여, 흡인 영역(197)에 있어서의 하측 웨이퍼 WL의 진공 배기를 정지하고, 하측 척(141)에 의한 하측 웨이퍼 WL의 흡착 보유 지지를 정지한다. 이때, 하측 웨이퍼 WL의 이면 WL2는 복수의 핀(191)에 지지되어 있으므로, 하측 척(141)에 의한 하측 웨이퍼 WL의 진공 배기를 해제했을 때, 당해 하측 웨이퍼 WL이 하측 척(141)으로부터 박리되기 쉽게 되어 있다.
상측 웨이퍼 WU와 하측 웨이퍼 WL이 접합된 중합 웨이퍼 WT는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의하여 트랜지션 장치(51)로 반송되고, 그 후 반출입 스테이션(2)의 웨이퍼 반송 장치(22)에 의하여 소정의 카세트 적재판(11)의 카세트 CT로 반송된다. 이와 같이 하여 일련의 웨이퍼 WU, WL의 접합 처리가 종료된다.
이상의 실시 형태에 따르면, 본체부(190)의 외주부에 있어서 복수의 비접촉 리브(193 내지 196)가 설치되고, 인접하는 비접촉 리브(193 내지 196) 사이에 복수의 핀(191)이 설치되어 있다. 이로 인하여 공정 S9에 있어서, 본체부(190)의 외주부를 향하여 흡인 영역(197c 내지 197e)에 있어서의 하측 웨이퍼 WL의 진공 배기를 순차 행함으로써, 하측 척(141)에 의하여 하측 웨이퍼 WL을 순차 흡착 보유 지지할 수 있다. 따라서 하측 웨이퍼 WL이 휘어져 있더라도 하측 척(141)은 당해 하측 웨이퍼 WL의 외주부까지 적절히 보유 지지할 수 있어, 접합된 중합 웨이퍼 WT의 연직 방향의 변형을 억제할 수 있다.
게다가 흡인 영역(197c 내지 197e)에서는, 소위 정압 시일 방식이 채용되어 있다. 그러면, 상술한 바와 같이 하측 척(141)은 하측 웨이퍼 WL의 외주부를 강한 힘으로 진공 배기할 수 있으므로, 당해 외주부를 적절히 보유 지지할 수 있다. 또한 비접촉 리브(193 내지 196)가 하측 웨이퍼 WL의 이면 WL2에 접촉하지 않으므로, 하측 척(141)의 외주부에 있어서의 하측 웨이퍼 WL과의 접촉 면적을 작게 할 수 있어, 당해 하측 척(141)의 외주부 상면에 파티클이 존재하는 것을 억제할 수 있다. 그리고 하측 척(141)은 하측 웨이퍼 WL의 외주부까지 평탄하게 보유 지지할 수 있다. 따라서 공정 S13에 있어서 웨이퍼 WU, WL끼리를 접촉시킬 때는, 웨이퍼 WU, WL 사이의 공기를 외부에 유출시켜, 중합 웨이퍼 WT에 보이드가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에 따르면, 중합 웨이퍼 WT의 연직 방향의 변형을 억제하면서 중합 웨이퍼 WT의 보이드의 발생을 억제하여, 웨이퍼 WU, WL끼리의 접합 처리를 적절히 행할 수 있다.
또한 하측 척(141)이 접촉 리브(192)에 의하여 제1 흡인 영역(197a)과 그 외측의 흡인 영역(197b 내지 197e)으로 구획되어 있으므로, 공정 S9에 있어서, 하측 척(141)으로 하측 웨이퍼 WL을 2단계로 보유 지지할 수 있다. 즉, 먼저, 제1 흡인 영역(197a)에서 하측 웨이퍼 WL을 진공 배기하여, 당해 하측 웨이퍼 WL의 수평 방향의 위치를 고정하므로, 그 후, 흡인 영역(197a 내지 197e)에서 하측 웨이퍼 WL을 진공 배기할 때, 당해 하측 웨이퍼 WL의 수평 방향의 위치가 어긋나는 일이 없다. 따라서 하측 척(141)의 적절한 위치에 하측 웨이퍼 WL을 흡착 보유 지지할 수 있다.
또한 상측 웨이퍼 WU와 하측 웨이퍼 WL은, 디바이스 웨이퍼와 서포트 웨이퍼 중 어느 것이어도 된다. 디바이스 웨이퍼는 제품으로 되는 반도체 웨이퍼이며, 예를 들어 그 표면에, 복수의 전자 회로 등을 구비한 디바이스가 형성되어 있다. 또한 서포트 웨이퍼는 디바이스 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼이며, 그 표면에 디바이스는 형성되어 있지 않다. 그리고 본 발명은, 디바이스 웨이퍼와 서포트 웨이퍼의 접합 처리와, 디바이스 웨이퍼끼리의 접합 처리 중 어느 것에도 적용 가능하다. 단, 디바이스 웨이퍼끼리를 접합하는 경우, 접합 후의 중합 웨이퍼 WT를 제품으로서 적절히 기능시키기 위해서는, 상측 웨이퍼 WU의 전자 회로와 하측 웨이퍼 WL의 전자 회로를 적절히 대응시킬 필요가 있다. 이 때문에, 상술한 바와 같이 상측 웨퍼 WU와 하측 웨이퍼 WL의 수평 방향의 위치를 조절하는 것은, 디바이스 웨이퍼끼리의 접합 처리에 특히 유용해진다.
또한 본 실시 형태의 접합 시스템(1)은, 접합 장치(41) 외에, 웨이퍼 WU, WL의 표면 WU1, WL1을 개질하는 표면 개질 장치(30)와, 표면 WU1, WL1을 친수화함과 함께 당해 표면 WU1, WL1을 세정하는 표면 친수화 장치(40)도 구비하고 있으므로, 하나의 시스템 내에서 웨이퍼 WU, WL의 접합을 효율적으로 행할 수 있다. 따라서 웨이퍼 접합 처리의 스루풋을 보다 향상시킬 수 있다.
다음으로, 이상의 실시 형태의 접합 장치(41)에 있어서의 하측 척(141)의 다른 실시 형태에 대하여 설명한다.
도 19 및 도 20에 도시한 바와 같이 하측 척(141)의 본체부(190)는, 핀(191)의 배치의 소밀에 기초하여 제1 핀 영역(300)과 제2 핀 영역(301)으로 구획되어 있어도 된다. 제1 핀 영역(300)은 본체부(190)의 중심부에 원 형상으로 형성된다. 제2 핀 영역(301)은, 제1 핀 영역(300)의 외측에 있어서 당해 제1 핀 영역(300)과 동심원 형상으로 환형으로 형성된다. 그리고 제1 핀 영역(300)에 설치된 핀(191)의 간격은, 제2 핀 영역(301)에 설치된 핀(191)의 간격보다도 작다.
상술한 바와 같이 공정 S12에서는, 압동 부재(180)에 의하여 상측 웨이퍼 WU의 중심부와 하측 웨이퍼 WL의 중심부{제1 핀 영역(300)}가 가압된다. 그러면 이 가압 하중에 의하여 하측 웨이퍼 WL의 중심부가 연직 하방으로 변형될 우려가 있다. 따라서 도 19에 도시한 바와 같이 제1 핀 영역(300)에 있어서의 핀(191)의 간격을 작게 함으로써, 이러한 하측 웨이퍼 WL의 중심부의 연직 방향의 변형을 억제할 수 있다.
또한 도 21에 도시한 바와 같이 하측 척(141)의 본체부(190)는, 핀(191)의 배치 소밀에 기초하여 제1 핀 영역(310), 제2 핀 영역(311), 제3 핀 영역(312)의 3개로 구획되어 있어도 된다. 제1 핀 영역(310), 제2 핀 영역(311), 제3 핀 영역(312)은 동심원 형상으로 중심부로부터 외주부를 향하여 이 순서대로 배치된다. 그리고 제1 핀 영역(310)에 설치된 핀(191)의 간격은, 제2 핀 영역(311)에 설치된 핀(191)의 간격보다도 작다. 또한 제2 핀 영역(311)에 설치된 핀(191)의 간격은, 제3 핀 영역(312)에 설치된 핀(191)의 간격보다도 작다. 이와 같이 중심부로부터 외주부를 향하여 핀(191)의 간격을 단계적으로 크게 함으로써, 하측 척(141)에 지지되는 하측 웨이퍼 WL의 접촉 면적을 원활히 변동시킬 수 있어, 하측 웨이퍼 WL의 중심부의 연직 방향의 변형을 억제하여, 하측 척(141)으로 하측 웨이퍼 WL을 보다 적절히 보유 지지할 수 있다. 또한 핀 영역의 수는 본 실시 형태에 한정되지 않으며, 임의로 설정할 수 있다. 구획하는 수가 많은 편이 상기 효과를 보다 현저히 향수할 수 있다.
또한 도 22에 도시한 바와 같이 하측 척(141)은, 당해 하측 척(141)에 보유 지지된 하측 웨이퍼 WL의 온도를 조절하는 온도 조절 기구(320)를 갖고 있어도 된다. 온도 조절 기구(320)는, 예를 들어 본체부(190)에 내장된다. 또한 온도 조절 기구(320)에는, 예를 들어 히터가 사용된다. 이러한 경우, 온도 조절 기구(320)에 의하여 하측 웨이퍼 WL을 소정의 온도, 예를 들어 상온(23℃) 내지 100℃로 가열함으로써, 상술한 공정 S13을 행할 때 웨이퍼 WU, WL 사이의 공기를 소멸시킬 수 있다. 따라서 중합 웨이퍼 WT의 보이드의 발생을 보다 확실히 억제할 수 있다.
또한 도 23에 도시한 바와 같이 하측 척(141)의 온도 조절 기구(330)는, 제1 온도 조절부(331)와 제2 온도 조절부(332)를 갖고 있어도 된다. 제1 온도 조절부(331)는 하측 웨이퍼 WL의 외주부의 온도 조절을 행하며, 예를 들어 본체부(190)의 외주부에 내장된다. 또한 제1 온도 조절부(331)에는, 예를 들어 히터가 사용된다. 제2 온도 조절부(332)는 하측 웨이퍼 WL의 외주부 내측의 중앙부의 온도 조절을 행하며, 예를 들어 본체부(190)의 중앙부에 내장된다. 또한 제2 온도 조절부(332)는, 예를 들어 내부에 온도 조절수 등의 냉각 매체가 유통하는 유통로이다. 또한 제1 온도 조절부(331)와 제2 온도 조절부(332)의 설치 장소나 레이아웃은 임의로 설계할 수 있으며, 제1 온도 조절부(331)와 제2 온도 조절부(332)는, 예를 들어 본체부(190)의 외부에 설치되어 있어도 된다.
여기서, 웨이퍼 WU, WL의 외주부는 외부 분위기에 노출되어 있기 때문에, 중앙부에 비하여 온도가 저하되기 쉽다. 따라서 제1 온도 조절부(331)의 설정 온도를 제2 온도 조절부(332)의 설정 온도를 높게 한다. 예를 들어 제2 온도 조절부(332)의 설정 온도를 상온(23℃)으로 하고, 제1 온도 조절부(331)의 설정 온도를 상온보다 높게 한다. 이것에 의하여 하측 웨이퍼 WL을 면 내에서 균일하게 온도 조절할 수 있다. 따라서 상술한 공정 S13을 행할 때 웨이퍼 WU, WL 사이의 공기를 소멸시킬 수 있어, 중합 웨이퍼 WT의 보이드의 발생을 보다 확실히 억제할 수 있다. 그리고 접합된 중합 웨이퍼 WT의 연직 방향의 변형을 보다 확실히 억제할 수 있다.
또한 도 24에 도시한 바와 같이 하측 척(141)의 본체부(190)의 상면에는, 제3 흡인구(340)가 더 형성되어 있어도 된다. 제3 흡인구(340)는, 예를 들어 비접촉 리브(195, 196) 사이의 제5 흡인 영역(197e)에 있어서 2개소에 형성되어 있다. 제3 흡인구(340)에는, 본체부(190)의 내부에 설치된 제3 흡인관(341)이 접속되어 있다. 또한 제3 흡인관(341)에는 조인트를 개재하여 제3 진공 펌프(342)가 접속되어 있다. 또한 제3 흡인구(340)는, 비접촉 리브(193 내지 196)가 설치된 영역에 있어서 형성되어 있으면 되며, 예를 들어 제3 흡인 영역(197c) 또는 제4 흡인 영역(197d)에 형성되어 있어도 된다. 또한 제3 흡인구(340)는 흡인 영역(197c 내지 197e)의 각각에 형성되어 있어도 된다.
이러한 경우, 상술한 공정 S9를 행할 때, 제5 흡인 영역(197e)에 있어서 제3 흡인구(340)로부터 하측 웨이퍼 WL의 외주부가 진공 배기된다. 즉, 하측 웨이퍼 WL의 외주부는 정압 시일에 의하여 흡착 보유 지지됨과 함께, 제3 흡인구(340)로부터도 적극적으로 진공 배기된다. 그리고 제5 흡인 영역(197e)의 진공도를 크게 할 수 있다. 따라서 하측 척(141)은 하측 웨이퍼 WL의 외주부를 보다 강한 힘으로 진공 배기하여 적절히 보유 지지할 수 있어, 접합된 중합 웨이퍼 WT의 연직 방향의 변형을 보다 확실히 억제할 수 있다.
또한 상술한 하측 척(141)의 구성은 상측 척(140)에도 적용할 수 있다. 예를 들어 상측 척(140)에는, 도 6에 도시한 하측 척(141)의 구성을 적용할 수 있다. 즉, 상측 척(140)에는, 그 중심부에 접촉 리브(192)와 마찬가지의 접촉 리브가 설치되고, 외주부에 비접촉 리브(193 내지 196)과 마찬가지의 비접촉 리브가 설치된다. 이러한 경우, 상술한 공정 S5를 행할 때, 상측 척(140)은 그 중심부로부터 외주부를 향하여 순차 진공 배기를 행하고, 상측 웨이퍼 WU는 그 중심부로부터 외주부를 향하여 순차 흡착 보유 지지된다. 또한 상측 척(140)은 상측 웨이퍼 WU의 외주부를 정압 시일에 의하여 적절히 흡착 보유 지지할 수 있다.
또한 상측 척(140)의 중심부에 설치된 핀(171)의 선단부 위치는, 외주부에 설치된 핀(171)의 선단부 위치보다도 하방에 위치해도 되며, 즉 본체부(170)의 하면은 하방으로 볼록 형상을 갖고 있어도 된다. 이러한 경우, 상측 척(140)에 있어서 상측 웨이퍼 WU는 하방으로 볼록하게 보유 지지된다. 이로 인하여 공정 S12에 있어서, 압동 부재(180)에 의하여 상측 웨이퍼 WU의 중심부가 가압될 때, 가압량을 작게 억제할 수 있다.
또한 상측 척(140)에는 하측 척(141)의 다른 구성도 적용할 수 있다. 즉, 도 19 내지 24에 도시한 하측 척(141)의 구성을 상측 척(140)에도 적용할 수 있다.
또한 상측 척(140)은 핀 척 방식이 아니어도 되며, 예를 들어 평판 형상의 척에 의한 진공 척 방식이나 정전 척 방식 등 다양한 방식을 취할 수 있다.
이상의 실시 형태의 접합 장치(41)에서는, 상측 척(140)을 처리 용기(100)에 고정하고, 또한 하측 척(141)을 수평 방향 및 연직 방향으로 이동시키고 있었지만, 반대로 상측 척(140)을 수평 방향 및 연직 방향으로 이동시키고, 또한 하측 척(141)을 처리 용기(100)에 고정해도 된다. 단, 상측 척(140)을 이동시키는 편이, 이동 기구가 대규모로 되기 때문에, 상기 실시 형태와 같이 상측 척(140)을 처리 용기(100)에 고정하는 편이 바람직하다.
이상의 실시 형태의 접합 시스템(1)에 있어서, 접합 장치(41)에서 웨이퍼 WU, WL을 접합한 후, 또한 접합된 중합 웨이퍼 WT를 소정의 온도에서 가열(어닐링 처리)해도 된다. 중합 웨이퍼 WT에 이러한 가열 처리를 행함으로써, 접합 계면을 보다 견고히 결합시킬 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자이면, 특허 청구 범위에 기재된 사상의 범주 내에 있어서 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있음은 명확하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. 본 발명은 이 예에 한정하지 않으며, 다양한 형태를 채용할 수 있는 것이다. 본 발명은, 기판이, 웨이퍼 이외의 FPD(플랫 패널 디스플레이), 포토마스크용 마스크 레티클 등의 다른 기판인 경우에도 적용할 수 있다.
1: 접합 시스템
2: 반출입 스테이션
3: 처리 스테이션
30: 표면 개질 장치
40: 표면 친수화 장치
41: 접합 장치
61: 웨이퍼 반송 장치
70: 제어부
140: 상측 척
141: 하측 척
170: 본체부
171: 핀
190: 본체부
191: 핀
192: 접촉 리브
193 내지 196: 비접촉 리브
197a: 제1 흡인 영역
197b: 제2 흡인 영역
197c: 제3 흡인 영역
197d: 제4 흡인 영역
197e: 제5 흡인 영역
300: 제1 핀 영역
301: 제2 핀 영역
310: 제1 핀 영역
311: 제2 핀 영역
312: 제3 핀 영역
320: 온도 조절 기구
330: 온도 조절 기구
331: 제1 온도 조절부
332: 제2 온도 조절부
340: 제3 흡인구
WU: 상측 웨이퍼
WL: 하측 웨이퍼
WT: 중합 웨이퍼

Claims (16)

  1. 기판끼리를 접합하는 접합 장치이며,
    하면에 제1 기판을 진공 배기하여 흡착 보유 지지하는 제1 보유 지지부와,
    상기 제1 보유 지지부의 하방에 설치되고 상면에 제2 기판을 진공 배기하여 흡착 보유 지지하는 제2 보유 지지부를 갖고,
    상기 제2 보유 지지부는,
    제2 기판을 진공 배기하는 본체부와,
    상기 본체부에 설치되고 제2 기판의 이면에 접촉하는 복수의 핀과,
    상기 본체부의 외주부에 있어서 동심원 형상으로 환형으로 설치되고 상기 핀보다 낮은 높이의 복수의 비접촉 리브와,
    상기 본체부에 있어서 상기 비접촉 리브의 내측에 동심원 형상으로 환형으로 설치되고 상기 핀과 동일한 높이의 접촉 리브를 가지며,
    인접하는 상기 비접촉 리브의 사이에는 상기 복수의 핀이 설치되어 있고,
    상기 제2 보유 지지부는 상기 접촉 리브의 내측의 제1 흡인 영역과 상기 접촉 리브의 외측의 제2 흡인 영역마다 제2 기판의 진공 배기를 설정 가능하고,
    상기 본체부는
    상기 제1 흡인 영역에서 제2 기판을 진공 배기하는 제1 흡인구와,
    상기 복수의 비접촉 리브 중 최내주에 위치한 비접촉 리브의 내측에 형성되고, 상기 제2 흡인 영역에서 제2 기판을 진공 배기하는 제2 흡인구를 갖는 것을 특징으로 하는 접합장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 흡인구는, 상기 복수의 비접촉 리브가 설치된 영역에 있어서, 제2 기판의 외주부를 진공 배기하는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 본체부는 동심원 형상으로 복수의 핀 영역으로 구획되고,
    상기 복수의 핀 영역에 있어서, 내측의 핀 영역에 있어서의 상기 복수의 핀의 간격은, 외측의 핀 영역에 있어서의 상기 복수의 핀의 간격의 간격보다 작은 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 보유 지지부는, 당해 제2 보유 지지부에 보유 지지된 제2 기판의 온도를 조절하는 온도 조절 기구를 더 갖는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 온도 조절 기구는, 제2 기판의 외주부를 온도 조절하는 제1 온도 조절부와, 제2 기판에 있어서 외주부 내측의 중앙부를 온도 조절하는 제2 온도 조절부를 갖는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 보유 지지부는,
    제1 기판을 진공 배기하는 다른 본체부와,
    상기 다른 본체부에 설치되고 제1 기판의 이면에 접촉하는 복수의 다른 핀과,
    상기 다른 본체부의 외주부에 있어서 동심원 형상으로 환형으로 설치되고 상기 다른 핀보다 낮은 높이의 복수의 다른 비접촉 리브를 갖고,
    인접하는 상기 다른 비접촉 리브 사이에는 상기 복수의 다른 핀이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  8. 제1항에 기재된 접합 장치를 구비한 접합 시스템이며,
    상기 접합 장치를 구비한 처리 스테이션과,
    제1 기판, 제2 기판, 또는 제1 기판과 제2 기판이 접합된 중합 기판을 각각 복수 보유 가능하고, 또한 상기 처리 스테이션에 대하여 제1 기판, 제2 기판 또는 중합 기판을 반출입하는 반출입 스테이션을 구비하며,
    상기 처리 스테이션은,
    제1 기판 또는 제2 기판이 접합되는 표면을 개질하는 표면 개질 장치와,
    상기 표면 개질 장치에서 개질된 제1 기판 또는 제2 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와,
    상기 표면 개질 장치, 상기 표면 친수화 장치 및 상기 접합 장치에 대하여 제1 기판, 제2 기판 또는 중합 기판을 반송하기 위한 반송 장치를 갖고,
    상기 접합 장치에서는, 상기 표면 친수화 장치에서 표면이 친수화된 제1 기판과 제2 기판을 접합하는 것을 특징으로 하는, 접합 시스템.
  9. 접합 장치를 사용하여 기판끼리를 접합하는 접합 방법이며,
    상기 접합 장치는,
    하면에 제1 기판을 진공 배기하여 흡착 보유 지지하는 제1 보유 지지부와,
    상기 제1 보유 지지부의 하방에 설치되고 상면에 제2 기판을 진공 배기하여 흡착 보유 지지하는 제2 보유 지지부를 갖고,
    상기 제2 보유 지지부는,
    제2 기판을 진공 배기하는 본체부와,
    상기 본체부에 설치되고 제2 기판의 이면에 접촉하는 복수의 핀과,
    상기 본체부의 외주부에 있어서 동심원 형상으로 환형으로 설치되고 상기 핀보다 낮은 높이의 복수의 비접촉 리브와,
    상기 본체부에 있어서 상기 비접촉 리브의 내측에서 동심원 형상으로 환형으로 설치되고 상기 핀과 동일한 높이의 접촉 리브를 갖고,
    인접하는 상기 비접촉 리브 사이에는 상기 복수의 핀이 설치되고,
    상기 제2 보유 지지부는 상기 접촉 리브의 내측의 제1 흡인 영역과 상기 접촉 리브의 외측의 제2 흡인 영역마다 제2 기판의 진공 배기를 설정 가능하고,
    상기 본체부는
    상기 제1 흡인 영역에서 제2 기판을 진공 배기하는 제1 흡인구와,
    상기 복수의 비접촉 리브 중 최내주에 위치한 비접촉 리브의 내측에 형성되고, 상기 제2 흡인 영역에서 제2 기판을 진공 배기하는 제2 흡인구를 갖고,
    상기 접합 방법은,
    상기 제1 보유 지지부에 의하여 제1 기판을 진공 배기하여 보유 지지하는 제1 보유 지지 공정과,
    상기 제2 보유 지지부에 의하여, 제2 기판을 그 중심부로부터 외주부를 향하여 순차 진공 배기하여 보유 지지하는 제2 보유 지지 공정과,
    그 후, 상기 제1 보유 지지부에 보유 지지된 제1 기판과, 상기 제2 보유 지지부에 보유 지지된 제2 기판을 대향 배치하여 접합하는 접합 공정을 갖고,
    상기 제2 보유 지지 공정에 있어서, 상기 제1 흡인 영역에서 상기 제1 흡인구로부터 제2 기판을 흡착한 후, 상기 제2 흡인 영역에서 상기 제2 흡인구로부터 제2 기판을 흡착하는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 보유 지지 공정에서는, 상기 제2 흡인구로부터, 상기 복수의 비접촉 리브가 설치된 영역에서 제2 기판의 외주부를 진공 배기하는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 본체부는 동심원 형상으로 복수의 핀 영역으로 구획되고,
    상기 복수의 핀 영역에 있어서, 내측의 핀 영역에 있어서의 상기 복수의 핀의 간격은, 외측의 핀 영역에 있어서의 상기 복수의 핀의 간격의 간격보다 작으며,
    상기 접합 공정에 있어서, 제1 기판의 중심부와 제2 기판의 상기 내측의 핀 영역을 가압하여 접촉시킨 후, 상기 제1 보유 지지부에 의한 제1 기판의 진공 배기를 정지하고, 제1 기판의 중심부로부터 외주부를 향하여 제1 기판과 제2 기판을 순차 접합하는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 접합 공정에 있어서, 상기 제2 보유 지지부에 설치된 온도 조절 기구에 의하여 제2 기판의 온도를 조절하면서 제1 기판과 제2 기판을 접합하는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 온도 조절 기구는, 제2 기판의 외주부를 온도 조절하는 제1 온도 조절부와, 제2 기판에 있어서 외주부 내측의 중앙부를 온도 조절하는 제2 온도 조절부를 갖고,
    상기 접합 공정에 있어서, 상기 제1 온도 조절부의 설정 온도를 상기 제2 온도 조절부의 설정 온도보다 높게 하는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 제1 보유 지지부는,
    제1 기판을 진공 배기하는 다른 본체부와,
    상기 다른 본체부에 설치되고 제1 기판의 이면에 접촉하는 복수의 다른 핀과,
    상기 다른 본체부의 외주부에 있어서 동심원 형상으로 환형으로 설치되고 상기 다른 핀보다 낮은 높이의 복수의 다른 비접촉 리브를 갖고,
    인접하는 상기 다른 비접촉 리브의 사이에는 상기 복수의 다른 핀이 설치되며,
    상기 제1 보유 지지 공정에서는, 상기 제1 보유 지지부에 의하여, 제1 기판을 그 중심부로부터 외주부를 향하여 순차 진공 배기하여 보유 지지하는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  16. 제9항에 기재된 접합 방법을 접합 장치에 의하여 실행시키도록 당해 접합 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한, 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체.
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