KR102434123B1 - 접합 방법, 프로그램, 컴퓨터 기억 매체, 접합 장치 및 접합 시스템 - Google Patents

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

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 기판의 접합 처리의 상태를 검사하여, 당해 접합 처리를 적절히 행하는 것이다.
상부 척의 하면에 보유 지지된 상부 웨이퍼와 하부 척의 상면에 보유 지지된 하부 웨이퍼를 대향 배치한다(공정 S11). 그 후, 액추에이터부를 하강시켜, 당해 액추에이터부에 의해 상부 웨이퍼의 중심부와 하부 웨이퍼의 중심부를 가압하여 접촉시킨다(공정 S12). 그 후, 상부 웨이퍼의 중심부와 하부 웨이퍼의 중심부가 접촉한 상태에서, 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼 사이의 접합을 중심부로부터 외주부까지 확산시킨다(공정 S13). 그 후, 상부 척에 의한 상부 웨이퍼의 외주부 진공화를 정지한다(공정 S14). 그 후, 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼가 접합된다(공정 S15). 공정 S11 내지 S15에 있어서, 제1 하부 척 이동부의 구동부의 전류값을 검출하여, 접합 처리의 상태를 검사한다.

Description

접합 방법, 프로그램, 컴퓨터 기억 매체, 접합 장치 및 접합 시스템 {JOINING METHOD, PROGRAM, COMPUTER RECORDING MEDIUM, JOINING APPARATUS AND JOINING SYSTEM}
본 발명은 기판끼리를 접합하는 접합 방법, 프로그램, 컴퓨터 기억 매체, 접합 장치 및 접합 시스템에 관한 것이다.
최근, 반도체 디바이스의 고집적화가 진행되고 있다. 고집적화한 복수의 반도체 디바이스를 수평면 내에서 배치하고, 이들 반도체 디바이스를 배선으로 접속하여 제품화하는 경우, 배선 길이가 증대되고, 그것에 의해 배선의 저항이 커지는 것, 또한 배선 지연이 커지는 것이 염려된다.
따라서, 반도체 디바이스를 3차원으로 적층하는 3차원 집적 기술을 사용하는 것이 제안되어 있다. 이 3차원 집적 기술에 있어서는, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 접합 장치를 사용하여, 2매의 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함)의 접합이 행해진다. 예를 들어, 접합 장치는 2매의 웨이퍼를 상하에 배치한 상태(이하, 상측의 웨이퍼를 「상부 웨이퍼」라고 하고, 하측의 웨이퍼를 「하부 웨이퍼」라고 함)에서 수용하는 챔버와, 챔버 내에 설치되어, 상부 웨이퍼의 중심부를 가압하는 압동 핀과, 상부 웨이퍼의 외주를 지지함과 함께, 당해 상부 웨이퍼의 외주로부터 후퇴 가능한 스페이서를 갖고 있다. 이 접합 장치에서는 상부 웨이퍼를 스페이서로 지지한 상태에서, 압동 핀에 의해 상부 웨이퍼의 중심부를 가압하고, 당해 중심부를 하부 웨이퍼에 접촉시킨 후, 상부 웨이퍼를 지지하고 있는 스페이서를 후퇴시키고, 상부 웨이퍼의 전체면을 하부 웨이퍼의 전체면에 접촉시켜 접합한다.
또한, 특허문헌 2에는 2매의 웨이퍼의 접합을 행하는 접합 시스템이 개시되어 있다. 예를 들어, 접합 시스템은 웨이퍼의 접합되는 표면을 개질하는 표면 개질 장치(표면 활성화 장치)와, 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 대해 플라즈마 처리를 행하여 당해 표면을 개질하고, 또한 표면 친수화 장치에 있어서 웨이퍼의 표면에 순수를 공급하여 당해 표면을 친수화한 후, 접합 장치에 있어서 웨이퍼끼리를 반데발스력 및 수소 결합(분자간력)에 의해 접합한다.
또한, 상기 접합 장치는 하면에 상부 웨이퍼를 보유 지지하는 상부 척과, 상부 척의 하방에 설치되어, 상면에 하부 웨이퍼를 보유 지지하는 하부 척과, 상부 척에 설치되어, 상부 웨이퍼의 일단부를 가압하는 압동 부재를 갖고 있다. 이 접합 장치에서는, 상부 척에 보유 지지된 상부 웨이퍼와 하부 척에 보유 지지된 하부 웨이퍼를 대향 배치한 상태에서, 압동 부재에 의해 상부 웨이퍼의 일단부와 하부 웨이퍼의 일단부를 가압하여 접촉시킨 후, 상부 웨이퍼의 일단부와 하부 웨이퍼의 일단부가 접촉한 상태에서, 상부 웨이퍼의 일단부로부터 타단부를 향해, 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼를 순차 접합한다.
일본 특허 출원 공개 제2004-207436호 공보 일본 특허 출원 공개 제2011-187716호 공보
상술한 특허문헌 1과 특허문헌 2의 어떤 접합 장치에서도, 웨이퍼의 접합 상태를 검사하는 것에 대해서는 고려되어 있지 않다. 또한, 이 접합 상태의 검사를 행하기 위해, 접합 장치의 외부에 별도 설치된 검사 장치를 사용하는 것도 생각된다. 그러나, 이러한 검사 장치를 별도 설치하기 위해서는 비용이 든다. 따라서, 종래의 웨이퍼끼리의 접합 처리에는 개선의 여지가 있었다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 기판의 접합 처리의 상태를 검사하여, 당해 접합 처리를 적절히 행하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판끼리를 접합하는 접합 방법이며, 제1 보유 지지부의 하면에 보유 지지된 제1 기판과 제2 보유 지지부의 상면에 보유 지지된 제2 기판을 대향 배치하는 배치 공정과, 그 후, 상기 제1 보유 지지부에 설치되어, 제1 기판의 중심부를 가압하는 압동 부재를 하강시키고, 당해 압동 부재에 의해 제1 기판의 중심부와 제2 기판의 중심부를 가압하여 접촉시키는 가압 공정과, 그 후, 제1 기판의 중심부와 제2 기판의 중심부가 접촉한 상태에서, 제1 기판의 중심부로부터 외주부를 향해, 제1 기판과 제2 기판을 순차 접합하는 접합 공정을 갖고, 상기 가압 공정과 상기 접합 공정에 있어서, 상기 제2 보유 지지부를 연직 방향으로 이동시키는 이동 기구의 구동부에 가해지는 부하 또는 상기 제1 보유 지지부에 가해지는 부하를 검출하여, 접합 처리의 상태를 검사하는 것을 특징으로 하고 있다.
발명자들이 예의 검토한 결과, 상기 이동 기구의 구동부에 가해지는 부하 또는 상기 제1 보유 지지부에 가해지는 부하를 검출함으로써, 접합 처리의 상태를 검사할 수 있는 것을 발견하였다. 이 접합 처리의 상태에는, 예를 들어 기판의 접합 상태나 압동 부재에 가해지는 하중 등이 포함된다.
예를 들어, 접합 처리 전에는 제2 보유 지지부의 상면에 제2 기판이 보유 지지되어 있고, 구동부에는 소정의 부하가 가해져 있다. 그 후, 접합 처리가 완료되면, 제2 기판은 제1 기판측, 즉 상방으로 인장되므로, 구동부에 가해지는 부하는 작아진다. 따라서, 구동부에 가해지는 부하가, 상기 소정의 부하(역치)보다 작아지면, 기판의 접합 처리가 적절히 완료되었다고 판단할 수 있다. 또한, 제1 보유 지지부에 가해지는 부하를 기준으로 하는 경우, 당해 부하가 소정의 부하보다 커지면, 기판의 접합 처리가 적절히 완료되었다고 판단할 수 있다.
이상과 같이 이동 기구의 구동부에 가해지는 부하 또는 제1 보유 지지부에 가해지는 부하를 검출하여, 접합 처리의 상태를 검사할 수 있다. 그렇게 하면, 예를 들어 접합 처리의 상태가 정상인 경우, 그대로의 처리 조건으로 접합 처리를 계속하면 된다. 한편, 접합 처리의 상태가 이상인 경우, 처리 조건을 보정하여 후속의 접합 처리를 행하면 된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 기판의 접합 처리를 적절히 행할 수 있다.
또한, 구동부에 가해지는 부하 또는 제1 보유 지지부에 가해지는 부하의 검출과 접합 처리의 상태 검사는 접합 처리가 행해지는 접합 장치 내에서 행할 수 있으므로, 검사를 위한 새로운 장치가 불필요하다. 따라서, 기판의 접합 처리를 효율적으로 행할 수 있다.
상기 가압 공정에 있어서의 상기 부하를 검출하여, 상기 압동 부재에 가해지는 하중을 검사해도 된다.
상기 가압 공정에 있어서, 상기 부하가 소정의 허용 범위 내에 들어가도록, 상기 압동 부재에 가해지는 하중을 제어해도 된다.
상기 접합 공정에 있어서의 상기 부하를 검출하여, 기판의 접합 상태를 검사해도 된다.
상기 제1 보유 지지부는 중심부로부터 외주부를 향해 복수의 영역으로 구획되고, 당해 영역마다 제1 기판의 진공화를 설정 가능하고, 상기 접합 공정에 있어서, 상기 부하가 소정의 역치에 도달했을 때, 상기 제1 보유 지지부에 있어서 외주부의 영역의 제1 기판의 진공화를 정지해도 된다.
상기 접합 공정에 있어서의 상기 부하가 소정의 역치에 도달했을 때, 상기 이동 기구에 의해 상기 제2 보유 지지부를 상승시켜도 된다.
상기 가압 공정과 상기 접합 공정에 있어서, 상기 구동부의 부하를 검출하는 경우, 당해 구동부의 부하는 전류값 또는 토크여도 된다.
다른 관점에 의한 본 발명에 따르면, 상기 접합 방법을 접합 장치에 의해 실행시키도록, 당해 접합 장치를 제어하는 제어 장치의 컴퓨터상에서 동작하는 프로그램이 제공된다.
또 다른 관점에 의한 본 발명에 따르면, 상기 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체가 제공된다.
또 다른 관점에 의한 본 발명은 기판끼리를 접합하는 접합 장치이며, 하면에 제1 기판을 보유 지지하는 제1 보유 지지부와, 상기 제1 보유 지지부의 하방에 설치되어, 상면에 제2 기판을 보유 지지하는 제2 보유 지지부와, 상기 제1 보유 지지부에 설치되어, 제1 기판의 중심부를 가압하는 압동 부재와, 상기 제2 보유 지지부를 연직 방향으로 이동시키는 이동 기구와, 상기 이동 기구의 구동부에 가해지는 부하 또는 상기 제1 보유 지지부에 가해지는 부하를 검출하는 검출부와, 상기 제1 보유 지지부에 보유 지지된 제1 기판과 상기 제2 보유 지지부에 보유 지지된 제2 기판을 대향 배치하는 배치 공정과, 그 후, 상기 압동 부재를 하강시켜, 당해 압동 부재에 의해 제1 기판의 중심부와 제2 기판의 중심부를 가압하여 접촉시키는 가압 공정과, 그 후, 제1 기판의 중심부와 제2 기판의 중심부가 접촉한 상태에서, 제1 기판의 중심부로부터 외주부를 향해, 제1 기판과 제2 기판을 순차 접합하는 접합 공정을 행하고, 상기 가압 공정과 상기 접합 공정에 있어서, 상기 검출부에 의해 상기 부하를 검출하여, 접합 처리의 상태를 검사하도록, 상기 제1 보유 지지부, 상기 제2 보유 지지부, 상기 압동 부재, 상기 이동 기구 및 상기 검출부를 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 제어부는 상기 가압 공정에 있어서의 상기 부하를 검출하여, 상기 압동 부재에 가해지는 하중을 검사해도 된다.
상기 제어부는 상기 가압 공정에 있어서, 상기 부하가 소정의 허용 범위 내에 들어가도록, 상기 압동 부재에 가해지는 하중을 제어하는 것을 특징으로 해도 된다.
상기 제어부는 상기 접합 공정에 있어서의 상기 부하를 검출하여, 기판의 접합 상태를 검사해도 된다.
상기 제1 보유 지지부는 중심부로부터 외주부를 향해 복수의 영역으로 구획되고, 당해 영역마다 제1 기판의 진공화를 설정 가능하고, 상기 제어부는 상기 접합 공정에 있어서, 상기 부하가 소정의 역치에 도달했을 때, 상기 제1 보유 지지부에 있어서 외주부의 영역의 제1 기판의 진공화를 정지시켜도 된다.
상기 제어부는 상기 접합 공정에 있어서의 상기 부하가 소정의 역치에 도달했을 때, 상기 이동 기구에 의해 상기 제2 보유 지지부를 상승시켜도 된다.
상기 검출부가 상기 구동부의 부하를 검출하는 경우, 당해 구동부의 부하는 전류값 또는 토크여도 된다.
또 다른 관점에 의한 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 대해 제1 기판, 제2 기판 또는 중합 기판을 반입출하는 반입출 스테이션을 구비하고, 상기 처리 스테이션은 제1 기판 또는 제2 기판의 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 대해, 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.
본 발명에 따르면, 기판의 접합 처리의 상태를 검사하여, 당해 접합 처리를 적절하고, 또한 효율적으로 행할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 접합 시스템의 구성의 개략을 도시하는 평면도.
도 2는 본 실시 형태에 관한 접합 시스템의 내부 구성의 개략을 도시하는 측면도.
도 3은 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼의 구성의 개략을 도시하는 측면도.
도 4는 접합 장치의 구성의 개략을 도시하는 횡단면도.
도 5는 접합 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도.
도 6은 상부 척과 하부 척의 구성의 개략을 도시하는 종단면도.
도 7은 상부 척을 하방에서 본 평면도.
도 8은 하부 척을 상방에서 본 평면도.
도 9는 제1 하부 척 이동부의 구성의 개략을 도시하는 측면도.
도 10은 웨이퍼 접합 처리의 주된 공정을 도시하는 흐름도.
도 11은 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼를 대향 배치한 모습을 도시하는 설명도.
도 12는 상부 웨이퍼의 중심부와 하부 웨이퍼의 중심부를 가압하여 접촉시키는 모습을 도시하는 설명도.
도 13은 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼의 접합을 중심부로부터 외주부로 확산시키는 모습을 도시하는 설명도.
도 14는 상부 웨이퍼의 표면과 하부 웨이퍼의 표면을 접촉시킨 모습을 도시하는 설명도.
도 15는 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼가 접합된 모습을 도시하는 설명도.
도 16은 본 실시 형태에 있어서 구동부의 모터의 전류값의 경시적 변동을 나타낸 그래프.
도 17은 구동부의 모터의 전류값의 경시적 변동(실험 결과)을 나타낸 그래프.
도 18은 구동부의 모터의 전류값의 경시적 변동(실험 결과)을 나타낸 그래프.
도 19는 구동부의 모터의 전류값의 경시적 변동(실험 결과)을 나타낸 그래프.
도 20은 다른 실시 형태에 있어서 전류값이 역치보다 작아졌을 때, 하부 척을 상승시키는 모습을 도시하는 설명도.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 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, WL)를 접합한다. 이하, 상측에 배치되는 웨이퍼를, 제1 기판으로서의 「상부 웨이퍼(WU)」라고 하고, 하측에 배치되는 웨이퍼를, 제2 기판으로서의 「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 접합하고, 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 대해 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 방향의 X방향(도 1 중 상하 방향)으로 일렬로 나란히 배치되어 있다. 이들 카세트 적재판(11)에는 접합 시스템(1)의 외부에 대해 카세트(CU, CL, CT)를 반입출할 때에, 카세트(CU, CL, CT)를 적재할 수 있다. 이와 같이, 반입출 스테이션(2)은 복수의 상부 웨이퍼(WU), 복수 하부 웨이퍼(WL), 복수의 중합 웨이퍼(WT)를 보유 가능하게 구성되어 있다. 또한, 카세트 적재판(11)의 개수는 본 실시 형태로 한정되지 않고, 임의로 설정할 수 있다. 또한, 카세트 중 1개를 이상 웨이퍼의 회수용으로서 사용해도 된다. 즉, 다양한 요인으로 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)의 접합에 이상이 발생한 웨이퍼를, 다른 정상의 중합 웨이퍼(WT)와 분리할 수 있는 카세트이다. 본 실시 형태에 있어서는, 복수의 카세트(CT) 중, 1개의 카세트(CT)를 이상 웨이퍼의 회수용으로서 사용하고, 다른 카세트(CT)를 정상의 중합 웨이퍼(WT)의 수용용으로서 사용하고 있다.
반입출 스테이션(2)에는 카세트 적재대(10)에 인접하여 웨이퍼 반송부(20)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송부(20)에는 X방향으로 연신되는 반송로(21) 위를 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(22)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(22)는 연직 방향 및 연직축 주위(θ방향)로도 이동 가능하고, 각 카세트 적재판(11) 위의 카세트(CU, CL, CT)와, 후술하는 처리 스테이션(3)의 제3 처리 블록(G3)의 트랜지션 장치(50, 51) 사이에서 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)를 반송할 수 있다.
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 X방향 부방향측)에는 제1 처리 블록(G1)이 설치되고, 처리 스테이션(3)의 배면측(도 1의 X방향 정방향측)에는 제2 처리 블록(G2)이 설치되어 있다. 또한, 처리 스테이션(3)의 반입출 스테이션(2)측(도 1의 Y방향 부방향측)에는 제3 처리 블록(G3)이 설치되어 있다.
예를 들어, 제1 처리 블록(G1)에는 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)을 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, WL1)에 조사되고, 표면(WU1, WL1)이 플라즈마 처리되어, 개질된다.
예를 들어, 제2 처리 블록(G2)에는, 예를 들어 순수에 의해 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)을 친수화함과 함께 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 방향의 Y방향으로 나란히 배치되어 있다.
표면 친수화 장치(40)에서는, 예를 들어 스핀 척에 보유 지지된 웨이퍼(WU, WL)를 회전시키면서, 당해 웨이퍼(WU, WL) 위에 순수를 공급한다. 그렇게 하면, 공급된 순수는 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1) 위를 확산되고, 표면(WU1, WL1)이 친수화된다. 또한, 접합 장치(41)의 구성에 대해서는 후술한다.
예를 들어, 제3 처리 블록(G3)에는, 도 2에 도시한 바와 같이 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)의 트랜지션 장치(50, 51)의 하부로부터 순서대로 2단에 설치되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 처리 블록(G1) 내지 제3 처리 블록(G3)에 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(Y방향, X방향) 및 연직축 주위로 이동 가능한 반송 아암을 갖고 있다. 웨이퍼 반송 장치(61)는 웨이퍼 반송 영역(60) 내를 이동하여, 주위의 제1 처리 블록(G1), 제2 처리 블록(G2) 및 제3 처리 블록(G3) 내의 소정의 장치에 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)를 반송할 수 있다.
이상의 접합 시스템(1)에는, 도 1에 도시한 바와 같이 제어부(70)가 설치되어 있다. 제어부(70)는, 예를 들어 컴퓨터이고, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 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 구동계 동작을 제어하고, 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), 마그네트 옵티컬 데스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체(H)에 기록되어 있던 것이며, 그 기억 매체(H)로부터 제어부(70)에 인스톨된 것이어도 된다.
다음에, 상술한 접합 장치(41)의 구성에 대해 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(WT)의 반입출구(101)가 형성되고, 당해 반입출구(101)에는 개폐 셔터(102)가 설치되어 있다.
처리 용기(100)의 내부는 내벽(103)에 의해, 반송 영역 T1과 처리 영역 T2로 구획되어 있다. 상술한 반입출구(101)는 반송 영역 T1에 있어서의 처리 용기(100)의 측면에 형성되어 있다. 또한, 내벽(103)에도 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)의 반입출구(104)가 형성되어 있다.
반송 영역 T1의 X방향 정방향측에는 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)를 일시적으로 적재하기 위한 트랜지션(110)이 설치되어 있다. 트랜지션(110)은, 예를 들어 2단으로 형성되고, 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(Y방향, X방향) 및 연직축 주위로 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(WT)를 반송할 수 있다.
반송 영역 T1의 X방향 부방향측에는 웨이퍼(WU, WL)의 수평 방향의 방향을 조절하는 위치 조절 기구(120)가 설치되어 있다. 위치 조절 기구(120)는 웨이퍼(WU, WL)를 보유 지지하여 회전시키는 보유 지지부(도시하지 않음)를 구비한 베이스(121)와, 웨이퍼(WU, WL)의 노치부의 위치를 검출하는 검출부(122)를 갖고 있다. 그리고, 위치 조절 기구(120)에서는 베이스(121)에 보유 지지된 웨이퍼(WU, WL)를 회전시키면서 검출부(122)에서 웨이퍼(WU, WL)의 노치부의 위치를 검출함으로써, 당해 노치부의 위치를 조절하여 웨이퍼(WU, WL)의 수평 방향의 방향을 조절하고 있다. 또한, 베이스(121)에 있어서 웨이퍼(WU, WL)를 보유 지지하는 방식은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 핀 척 방식이나 스핀 척 방식 등, 다양한 방식이 사용된다.
또한, 반송 영역 T1에는 상부 웨이퍼(WU)의 표리면을 반전시키는 반전 기구(130)가 설치되어 있다. 반전 기구(130)는 상부 웨이퍼(WU)를 보유 지지하는 보유 지지 아암(131)을 갖고 있다. 보유 지지 아암(131)은 수평 방향(Y방향)으로 연신되어 있다. 또한, 보유 지지 아암(131)에는 상부 웨이퍼(WU)를 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 의해, 보유 지지 아암(131)은 수평축 주위로 회전 가능하다. 또한, 보유 지지 아암(131)은 구동부(133)를 중심으로 회전 가능함과 함께, 수평 방향(Y방향)으로 이동 가능하다. 구동부(133)의 하방에는, 예를 들어 모터 등을 구비한 다른 구동부(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 그 밖의 구동부에 의해, 구동부(133)는 연직 방향으로 연신되는 지지 기둥(134)을 따라 연직 방향으로 이동할 수 있다. 이와 같이 구동부(133)에 의해, 보유 지지 부재(132)에 보유 지지된 상부 웨이퍼(WU)는 수평축 주위로 회전할 수 있음과 함께 연직 방향 및 수평 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 보유 지지 부재(132)에 보유 지지된 상부 웨이퍼(WU)는 구동부(133)를 중심으로 회전하고, 위치 조절 기구(120)로부터 후술하는 상부 척(140)과의 사이를 이동할 수 있다.
처리 영역 T2에는 상부 웨이퍼(WU)를 하면으로 흡착 보유 지지하는 제1 보유 지지부로서의 상부 척(140)과, 하부 웨이퍼(WL)를 상면으로 적재하여 흡착 보유 지지하는 제2 보유 지지부로서의 하부 척(141)이 설치되어 있다. 하부 척(141)은 상부 척(140)의 하방에 설치되고, 상부 척(140)과 대향 배치 가능하게 구성되어 있다. 즉, 상부 척(140)에 보유 지지된 상부 웨이퍼(WU)와 하부 척(141)에 보유 지지된 하부 웨이퍼(WL)는 대향하여 배치 가능하게 되어 있다.
상부 척(140)은 당해 상부 척(140)의 상방에 설치된 상부 척 지지부(150)에 지지되어 있다. 상부 척 지지부(150)는 처리 용기(100)의 천장면에 설치되어 있다. 즉, 상부 척(140)은 상부 척 지지부(150)를 통해 처리 용기(100)에 고정되어 설치되어 있다.
상부 척 지지부(150)에는 하부 척(141)에 보유 지지된 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)을 촬상하는 상부 촬상부(151)가 설치되어 있다. 즉, 상부 촬상부(151)는 상부 척(140)에 인접하여 설치되어 있다. 상부 촬상부(151)에는, 예를 들어 CCD 카메라가 사용된다.
하부 척(141)은 당해 하부 척(141)의 하방에 설치된, 이동 기구로서의 제1 하부 척 이동부(160)에 지지되어 있다. 제1 하부 척 이동부(160)는, 후술하는 바와 같이 하부 척(141)을 수평 방향(Y방향)으로 이동시키도록 구성되어 있다. 또한, 제1 하부 척 이동부(160)는 하부 척(141)을 연직 방향으로 이동 가능하고, 또한 연직축 주위로 회전 가능하게 구성되어 있다.
제1 하부 척 이동부(160)에는 상부 척(140)에 보유 지지된 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)을 촬상하는 하부 촬상부(161)가 설치되어 있다. 즉, 하부 촬상부(161)는 하부 척(141)에 인접하여 설치되어 있다. 하부 촬상부(161)에는, 예를 들어 CCD 카메라가 사용된다.
제1 하부 척 이동부(160)는 당해 제1 하부 척 이동부(160)의 하면측에 설치되고, 수평 방향(Y방향)으로 연신되는 한 쌍의 레일(162, 162)에 설치되어 있다. 그리고, 제1 하부 척 이동부(160)는 레일(162)을 따라 이동 가능하게 구성되어 있다.
한 쌍의 레일(162, 162)은 제2 하부 척 이동부(163)에 배치되어 있다. 제2 하부 척 이동부(163)는 당해 제2 하부 척 이동부(163)의 하면측에 설치되고, 수평 방향(X방향)으로 연신되는 한 쌍의 레일(164, 164)에 설치되어 있다. 그리고, 제2 하부 척 이동부(163)는 레일(164)을 따라 이동 가능하게 구성되어, 즉 하부 척(141)을 수평 방향(X방향)으로 이동시키도록 구성되어 있다. 또한, 한 쌍의 레일(164, 164)은 처리 용기(100)의 저면에 설치된 적재대(165) 상에 배치되어 있다.
다음에, 접합 장치(41)의 상부 척(140)과 하부 척(141)의 상세한 구성에 대해 설명한다.
상부 척(140)에는, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 핀 척 방식이 채용되어 있다. 상부 척(140)은 평면에서 볼 때에 있어서 적어도 상부 웨이퍼(WU)보다 큰 직경을 갖는 본체부(170)를 갖고 있다. 본체부(170)의 하면에는 상부 웨이퍼(WU)의 이면(WU2)에 접촉하는 복수의 핀(171)이 설치되어 있다. 또한, 본체부(170)의 하면에는 상부 웨이퍼(WU)의 이면(WU2)의 외주부를 지지하는 리브(172)가 설치되어 있다. 리브(172)는 복수의 핀(171)의 외측에 환형상으로 설치되어 있다.
또한, 본체부(170)의 하면에는 리브(172)의 내측에 있어서 별도의 리브(173)가 설치되어 있다. 리브(173)는 리브(172)와 동심원 형상으로 환형상으로 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, 상부 웨이퍼(WU)를 진공화하기 위한 제1 흡인구(175a)가 형성되어 있다. 제1 흡인구(175a)는, 예를 들어 제1 흡인 영역(174a)에 있어서 4개소에 형성되어 있다. 제1 흡인구(175a)에는 본체부(170)의 내부에 설치된 제1 흡인관(176a)이 접속되어 있다. 또한, 제1 흡인관(176a)에는 조인트를 통해 제1 진공 펌프(177a)가 접속되어 있다.
또한, 본체부(170)의 하면에는 제2 흡인 영역(174b)에 있어서, 상부 웨이퍼(WU)를 진공화하기 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 통해 제2 진공 펌프(177b)가 접속되어 있다.
그리고, 상부 웨이퍼(WU), 본체부(170) 및 리브(172)에 둘러싸여 형성된 흡인 영역(174a, 174b)을 각각 흡인구(175a, 175b)로부터 진공화하여, 흡인 영역(174a, 174b)을 감압한다. 이때, 흡인 영역(174a, 174b)의 외부의 분위기가 대기압이므로, 상부 웨이퍼(WU)는 감압된 분만큼 대기압에 의해 흡인 영역(174a, 174b)측으로 눌리고, 상부 척(140)에 상부 웨이퍼(WU)가 흡착 보유 지지된다. 또한, 상부 척(140)은 제1 흡인 영역(174a)과 제2 흡인 영역(174b)마다 상부 웨이퍼(WU)를 진공화 가능하게 구성되어 있다.
이러한 경우, 리브(172)가 상부 웨이퍼(WU)의 이면(WU2)의 외주부를 지지하므로, 상부 웨이퍼(WU)는 그 외주부까지 적절히 진공화된다. 이로 인해, 상부 척(140)에 상부 웨이퍼(WU)의 전체면이 흡착 보유 지지되고, 당해 상부 웨이퍼(WU)의 평면도를 작게 하여, 상부 웨이퍼(WU)를 평탄하게 할 수 있다.
또한, 복수의 핀(171)의 높이가 균일하므로, 상부 척(140)의 하면의 평면도를 더욱 작게 할 수 있다. 이와 같이 상부 척(140)의 하면을 평탄하게 하여(하면의 평면도를 작게 하여), 상부 척(140)에 보유 지지된 상부 웨이퍼(WU)의 연직 방향의 변형을 억제할 수 있다.
또한, 상부 웨이퍼(WU)의 이면(WU2)은 복수의 핀(171)에 지지되어 있으므로, 상부 척(140)에 의한 상부 웨이퍼(WU)의 진공화를 해제할 때, 당해 상부 웨이퍼(WU)가 상부 척(140)으로부터 박리되기 쉬워진다.
상부 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 상부 척(140)에 흡착 보유 지지되는 상부 웨이퍼(WU)의 중심부에 대응하고 있다. 그리고 관통 구멍(178)에는 후술하는 압동부(180)에 있어서의 액추에이터부(181)의 선단부가 삽입 관통하도록 되어 있다.
상부 척(140)의 상면에는 상부 웨이퍼(WU)의 중심부를 가압하는 압동부(180)가 설치되어 있다. 압동부(180)는 압동 부재로서의 액추에이터부(181)와 실린더부(182)를 갖고 있다.
액추에이터부(181)는 전공 레귤레이터(도시하지 않음)로부터 공급되는 공기에 의해 일정 방향으로 일정한 압력을 발생시키는 것으로, 압력의 작용점의 위치에 의하지 않고 당해 압력을 일정하게 발생시킬 수 있다. 그리고, 전공 레귤레이터로부터의 공기에 의해, 액추에이터부(181)는 상부 웨이퍼(WU)의 중심부와 접촉하여 당해 상부 웨이퍼(WU)의 중심부에 가해지는 가압 하중을 제어할 수 있다. 또한, 액추에이터부(181)의 선단부는 전공 레귤레이터로부터의 공기에 의해, 관통 구멍(178)을 삽입 관통하여 연직 방향으로 승강 가능하게 되어 있다.
액추에이터부(181)는 실린더부(182)에 지지되어 있다. 실린더부(182)는, 예를 들어 모터를 구비한 구동부에 의해 액추에이터부(181)를 연직 방향으로 이동시킬 수 있다.
이상과 같이 압동부(180)는 액추에이터부(181)에 의해 가압 하중의 제어를 하고, 실린더부(182)에 의해 액추에이터부(181)의 이동의 제어를 하고 있다. 그리고, 압동부(180)는 후술하는 웨이퍼(WU, WL)의 접합 시에, 상부 웨이퍼(WU)의 중심부와 하부 웨이퍼(WL)의 중심부를 접촉시켜 가압할 수 있다.
하부 척(141)에는, 도 6 및 도 8에 도시한 바와 같이 상부 척(140)과 마찬가지로 핀 척 방식이 채용되어 있다. 하부 척(141)은 평면에서 볼 때에 있어서 적어도 하부 웨이퍼(WL)보다 큰 직경을 갖는 본체부(190)를 갖고 있다. 본체부(190)의 상면에는 하부 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)에 접촉하는 복수의 핀(191)이 설치되어 있다. 또한, 본체부(190)의 상면에는 하부 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)의 외주부를 지지하는 리브(192)가 설치되어 있다. 리브(192)는 복수의 핀(191)의 외측에 환형상으로 설치되어 있다.
또한, 본체부(190)의 상면에는 리브(192)의 내측에 있어서 별도의 리브(193)가 설치되어 있다. 리브(193)는 리브(192)와 동심원 형상으로 환형상으로 설치되어 있다. 그리고, 리브(192)의 내측의 영역(194)[이하, 흡인 영역(194)이라고 하는 경우가 있음]은 리브(193)의 내측의 제1 흡인 영역(194a)과, 리브(193)의 외측의 제2 흡인 영역(194b)으로 구획되어 있다.
본체부(190)의 상면에는 제1 흡인 영역(194a)에 있어서, 하부 웨이퍼(WL)를 진공화하기 위한 제1 흡인구(195a)가 형성되어 있다. 제1 흡인구(195a)는, 예를 들어 제1 흡인 영역(194a)에 있어서 1개소에 형성되어 있다. 제1 흡인구(195a)에는 본체부(190)의 내부에 설치된 제1 흡인관(196a)이 접속되어 있다. 또한 제1 흡인관(196a)에는 조인트를 통해 제1 진공 펌프(197a)가 접속되어 있다.
또한, 본체부(190)의 상면에는 제2 흡인 영역(194b)에 있어서, 하부 웨이퍼(WL)를 진공화하기 위한 제2 흡인구(195b)가 형성되어 있다. 제2 흡인구(195b)는, 예를 들어 제2 흡인 영역(194b)에 있어서 2개소에 형성되어 있다. 제2 흡인구(195b)에는 본체부(190)의 내부에 설치된 제2 흡인관(196b)이 접속되어 있다. 또한, 제2 흡인관(196b)에는 조인트를 통해 제2 진공 펌프(197b)가 접속되어 있다.
그리고, 하부 웨이퍼(WL), 본체부(190) 및 리브(192)에 둘러싸여 형성된 흡인 영역(194a, 194b)을 각각 흡인구(195a, 195b)로부터 진공화하고, 흡인 영역(194a, 194b)을 감압한다. 이때, 흡인 영역(194a, 194b)의 외부의 분위기가 대기압이므로, 하부 웨이퍼(WL)는 감압된 분만큼 대기압에 의해 흡인 영역(194a, 194b)측으로 눌리고, 하부 척(141)에 하부 웨이퍼(WL)가 흡착 보유 지지된다. 또한, 하부 척(141)은 제1 흡인 영역(194a)과 제2 흡인 영역(194b)마다 하부 웨이퍼(WL)를 진공화 가능하게 구성되어 있다.
이러한 경우, 리브(192)가 하부 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)의 외주부를 지지하므로, 하부 웨이퍼(WL)는 그 외주부까지 적절히 진공화된다. 이로 인해, 하부 척(141)에 하부 웨이퍼(WL)의 전체면이 흡착 보유 지지되어, 당해 하부 웨이퍼(WL)의 평면도를 작게 하고, 하부 웨이퍼(WL)를 평탄하게 할 수 있다.
또한, 복수의 핀(191)의 높이가 균일하므로, 하부 척(141)의 상면의 평면도를 더욱 작게 할 수 있다. 또한, 예를 들어 처리 용기(100) 내에 파티클이 존재하는 경우라도, 이웃하는 핀(191)의 간격이 적절하므로, 하부 척(141)의 상면에 파티클이 존재하는 것을 억제할 수 있다. 이와 같이 하부 척(141)의 상면을 평탄하게 하여(상면의 평탄도를 작게 하여), 하부 척(141)에 보유 지지된 하부 웨이퍼(WL)의 연직 방향의 변형을 억제할 수 있다.
또한, 하부 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)은 복수의 핀(191)에 지지되어 있으므로, 하부 척(141)에 의한 하부 웨이퍼(WL)의 진공화를 해제할 때, 당해 하부 웨이퍼(WL)가 하부 척(141)으로부터 박리되기 쉬워진다.
하부 척(141)에 있어서, 본체부(190)의 중심부 부근에는 당해 본체부(190)를 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(198)이, 예를 들어 3개소에 형성되어 있다. 그리고 관통 구멍(198)에는 제1 하부 척 이동부(160)의 하방에 설치된 승강 핀이 삽입 관통하도록 되어 있다.
본체부(190)의 외주부에는 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)가 하부 척(141)으로부터 튀어나오거나, 미끄러져 떨어지는 것을 방지하는 가이드 부재(199)가 설치되어 있다. 가이드 부재(199)는 본체부(190)의 외주부에 복수 개소, 예를 들어 4개소에 등간격으로 설치되어 있다.
다음에, 접합 장치(41)의 제1 하부 척 이동부(160)의 상세한 구성에 대해 설명한다.
제1 하부 척 이동부(160)는, 도 9에 도시한 바와 같이 상면이 경사진 삼각 기둥 형상의 베이스(200)를 갖는다. 베이스(200)의 상면에는 레일(201)이 배치되어 있다. 베이스(200) 위에는 레일(201)을 따라 이동 가능한 리니어 가이드(202)가 설치되어 있다. 리니어 가이드(202)의 상면에는 하부 척(141)을 보유 지지하는 홀더(203)가 설치되어 있다.
리니어 가이드(202)에는 지지 부재(204)를 통해 구동부(205)가 설치되어 있다. 구동부(205)는, 예를 들어 모터를 구비하고, 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 이러한 구동부(205)의 수평 방향의 이동에 수반하여, 리니어 가이드(202)는 레일(201)을 따라 수평 방향 및 연직 방향으로 이동한다. 그리고, 이 리니어 가이드(202)의 연직 방향의 이동에 의해, 홀더(203)에 보유 지지된 하부 척(141)도 연직 방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
구동부(205)에는 검출부로서의 오실로스코프(도시하지 않음)가 접속되어 있다. 구동부(205)의 모터의 전류값은 이 오실로스코프에 의해 검출할 수 있다.
또한, 접합 장치(41)에 있어서의 각 부의 동작은 상술한 제어부(70)에 의해 제어된다.
다음에, 이상과 같이 구성된 접합 시스템(1)을 사용하여 행해지는 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리 방법에 대해 설명한다. 도 10은 이러한 웨이퍼 접합 처리의 주된 공정의 예를 도시하는 흐름도이다.
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 취출되고, 처리 스테이션(3)의 제3 처리 블록(G3)의 트랜지션 장치(50)에 반송된다.
다음에, 상부 웨이퍼(WU)는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 제1 처리 블록(G1)의 표면 개질 장치(30)에 반송된다. 표면 개질 장치(30)에서는 소정의 감압 분위기 하에 있어서, 처리 가스인 산소 가스 또는 질소 가스가 여기되어 플라즈마화되고, 이온화된다. 이 산소 이온 또는 질소 이온이 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)에 조사되고, 당해 표면(WU1)이 플라즈마 처리된다. 그리고, 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)이 개질된다(도 10의 공정 S1).
다음에, 상부 웨이퍼(WU)는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 제2 처리 블록(G2)의 표면 친수화 장치(40)에 반송된다. 표면 친수화 장치(40)에서는, 스핀 척에 보유 지지된 상부 웨이퍼(WU)를 회전시키면서, 당해 상부 웨이퍼(WU) 위에 순수를 공급한다. 그렇게 하면, 공급된 순수는 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1) 위를 확산되고, 표면 개질 장치(30)에 있어서 개질된 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)에 수산기(실라놀기)가 부착되어 당해 표면(WU1)이 친수화된다. 또한, 당해 순수에 의해, 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)이 세정된다(도 10의 공정 S2).
다음에, 상부 웨이퍼(WU)는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 제2 처리 블록(G2)의 접합 장치(41)에 반송된다. 접합 장치(41)에 반입된 상부 웨이퍼(WU)는 트랜지션(110)을 통해 웨이퍼 반송 기구(111)에 의해 위치 조절 기구(120)에 반송된다. 그리고, 위치 조절 기구(120)에 의해, 상부 웨이퍼(WU)의 수평 방향의 방향이 조절된다(도 10의 공정 S3).
그 후, 위치 조절 기구(120)로부터 반전 기구(130)의 보유 지지 아암(131)에 상부 웨이퍼(WU)가 전달된다. 계속하여 반송 영역 T1에 있어서, 보유 지지 아암(131)을 반전시킴으로써, 상부 웨이퍼(WU)의 표리면이 반전된다(도 10의 공정 S4). 즉, 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)이 하방을 향하게 된다.
그 후, 반전 기구(130)의 보유 지지 아암(131)이, 구동부(133)를 중심으로 회전하여 상부 척(140)의 하방으로 이동한다. 그리고, 반전 기구(130)로부터 상부 척(140)에 상부 웨이퍼(WU)가 전달된다. 상부 웨이퍼(WU)는 상부 척(140)에 그 이면(WU2)이 흡착 보유 지지된다(도 10의 공정 S5). 구체적으로는, 진공 펌프(177a, 177b)를 작동시켜, 흡인 영역(174a, 174b)에 있어서 흡인구(175a, 175b)를 통해 상부 웨이퍼(WU)를 진공화하고, 상부 웨이퍼(WU)가 상부 척(140)에 흡착 보유 지지된다.
상부 웨이퍼(WU)에 상술한 공정 S1 내지 S5의 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)에 반송된다.
다음에, 하부 웨이퍼(WL)는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 표면 개질 장치(30)에 반송되고, 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)이 개질된다(도 10의 공정 S6). 또한, 공정 S6에 있어서의 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)의 개질은 상술한 공정 S1과 마찬가지이다.
그 후, 하부 웨이퍼(WL)는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 표면 친수화 장치(40)에 반송되고, 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)이 친수화됨과 함께 당해 표면(WL1)이 세정된다(도 10의 공정 S7). 또한, 공정 S7에 있어서의 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)의 친수화 및 세정은, 상술한 공정 S2와 마찬가지이다.
그 후, 하부 웨이퍼(WL)는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 접합 장치(41)에 반송된다. 접합 장치(41)에 반입된 하부 웨이퍼(WL)는 트랜지션(110)을 통해 웨이퍼 반송 기구(111)에 의해 위치 조절 기구(120)에 반송된다. 그리고, 위치 조절 기구(120)에 의해, 하부 웨이퍼(WL)의 수평 방향의 방향이 조절된다(도 10의 공정 S8).
그 후, 하부 웨이퍼(WL)는 웨이퍼 반송 기구(111)에 의해 하부 척(141)에 반송되고, 하부 척(141)에 그 이면(WL2)이 흡착 보유 지지된다(도 10의 공정 S9). 구체적으로는, 진공 펌프(197a, 197b)를 작동시켜, 흡인 영역(194a, 194b)에 있어서 흡인구(195a, 195b)를 통해 하부 웨이퍼(WL)를 진공화하고, 하부 웨이퍼(WL)가 하부 척(141)에 흡착 보유 지지된다.
다음에, 상부 척(140)에 보유 지지된 상부 웨이퍼(WU)와 하부 척(141)에 보유 지지된 하부 웨이퍼(WL)의 수평 방향의 위치 조절을 행한다. 구체적으로는, 제1 하부 척 이동부(160)와 제2 하부 척 이동부(163)에 의해 하부 척(141)을 수평 방향(X방향 및 Y방향)으로 이동시키고, 상부 촬상부(151)를 사용하여, 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1) 위의 미리 정해진 기준점을 순차 촬상한다. 동시에, 하부 촬상부(161)를 사용하여, 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1) 위의 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, 상부 웨이퍼(WU)의 기준점과 하부 웨이퍼(WL)의 기준점이 각각 합치하는 위치에, 제1 하부 척 이동부(160)와 제2 하부 척 이동부(163)에 의해 하부 척(141)을 이동시킨다. 이와 같이 하여 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)의 수평 방향 위치가 조절된다(도 10의 공정 S10).
그 후, 제1 하부 척 이동부(160)에 의해 하부 척(141)을 연직 상방으로 이동시켜, 상부 척(140)과 하부 척(141)의 연직 방향 위치의 조절을 행하고, 당해 상부 척(140)에 보유 지지된 상부 웨이퍼(WU)와 하부 척(141)에 보유 지지된 하부 웨이퍼(WL)의 연직 방향 위치의 조절을 행한다(도 10의 공정 S11). 그리고, 도 11에 도시한 바와 같이 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)가 소정의 위치에 대향 배치된다.
다음에, 상부 척(140)에 보유 지지된 상부 웨이퍼(WU)와 하부 척(141)에 보유 지지된 하부 웨이퍼(WL)의 접합 처리가 행해진다.
우선, 도 12에 도시한 바와 같이 압동부(180)의 실린더부(182)에 의해 액추에이터부(181)를 하강시킨다. 그렇게 하면, 이 액추에이터부(181)의 하강에 수반하여, 상부 웨이퍼(WU)의 중심부가 가압되어 하강한다. 이때, 전공 레귤레이터로부터 공급되는 공기에 의해, 액추에이터부(181)에는 소정의 가압 하중, 예를 들어 200g 내지 250g이 가해진다. 그리고, 압동부(180)에 의해, 상부 웨이퍼(WU)의 중심부와 하부 웨이퍼(WL)의 중심부를 접촉시켜 가압한다(도 10의 공정 S12). 이때, 제1 진공 펌프(177a)의 작동을 정지하고, 제1 흡인 영역(174a)에 있어서의 제1 흡인구(175a)로부터 상부 웨이퍼(WU)의 진공화를 정지함과 함께, 제2 진공 펌프(177b)는 작동시킨 상태로 하고, 제2 흡인 영역(174b)을 제2 흡인구(175b)로부터 진공화한다. 그리고, 압동부(180)에서 상부 웨이퍼(WU)의 중심부를 가압할 때에도, 상부 척(140)에 의해 상부 웨이퍼(WU)의 외주부를 보유 지지할 수 있다.
그렇게 하면, 가압된 상부 웨이퍼(WU)의 중심부와 하부 웨이퍼(WL)의 중심부 사이에서 접합이 개시된다(도 12 중 굵은 선부). 즉, 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)과 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)은 각각 공정 S1, S6에 있어서 개질되어 있으므로, 우선, 표면(WU1, WL1) 사이에 반데발스력(분자간력)이 발생하고, 당해 표면(WU1, WL1)끼리가 접합된다. 또한, 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)과 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)은 각각 공정 S2, S7에 있어서 친수화되어 있으므로, 표면(WU1, WL1) 사이의 친수기가 수소 결합하여(분자간력), 표면(WU1, WL1)끼리가 견고하게 접합된다.
그리고, 도 13에 도시한 바와 같이 표면(WU1), 표면(WL1) 사이의 반데발스력과 수소 결합에 의한 접합은 중심부로부터 외주부로 확산되고, 소정의 시간 경과 후, 그 외주부를 제외하고, 표면(WU1, WL1)의 접합이 대략 전체면에서 완료된다(도 10의 공정 S13). 즉, 상부 웨이퍼(WU)에 있어서, 제2 흡인구(175b)로부터 진공화된 제2 흡인 영역(174b) 이외의 영역에서, 표면(WU1, WL1)의 접합이 완료된다.
그 후, 도 14에 도시한 바와 같이 압동부(180)에 의해 상부 웨이퍼(WU)의 중심부와 하부 웨이퍼(WL)의 중심부를 가압한 상태에서 제2 진공 펌프(177b)의 작동을 정지하고, 제2 흡인 영역(174b)에 있어서의 제2 흡인관(176b)으로부터의 상부 웨이퍼(WU)의 진공화를 정지한다(도 10의 공정 S14). 그렇게 하면, 상부 웨이퍼(WU)의 외주부가 하부 웨이퍼(WL) 위에 낙하한다. 그리고, 도 14에 도시한 바와 같이 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)과 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)이 전체면에서 접촉하고, 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)가 접합된다(도 10의 공정 S15).
그 후, 도 15에 도시한 바와 같이 압동부(180)의 액추에이터부(181)를 상부 척(140)까지 상승시킨다. 또한, 진공 펌프(197a, 197b)의 작동을 정지하고, 흡인 영역(194)에 있어서의 하부 웨이퍼(WL)의 진공화를 정지하고, 하부 척(141)에 의한 하부 웨이퍼(WL)의 흡착 보유 지지를 정지한다.
상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)가 접합된 중합 웨이퍼(WT)는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 트랜지션 장치(51)에 반송되고, 그 후 반입출 스테이션(2)의 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 소정의 카세트 적재판(11)의 카세트(CT)에 반송된다. 이와 같이 하여, 일련의 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리가 종료된다.
여기서, 상술한 바와 같이 발명자들은 예의 검토한 결과, 제1 하부 척 이동부(160)의 구동부(205)의 부하를 검출함으로써, 접합 처리의 상태를 검사할 수 있는 지식을 얻었다. 다음에, 접합 장치(41)에서 행해지는 접합 처리(공정 S5, S9 내지 S15)에 있어서, 구동부(205)의 모터의 부하인 전류값(이하, 간단히 「전류값」이라고 하는 경우가 있음)의 변동에 대해 설명한다.
도 16은 본 실시 형태에 있어서, 구동부(205)의 모터의 전류값의 경시적 변동을 나타낸 그래프이다. 도 16 중, 종축은 전류값을 나타내고, 횡축은 프로세스 시간을 나타내고 있다. 또한, 도 17 내지 도 19는 발명자들이 상기 지식을 얻음과 함께, 실제로 모터의 전류값의 변동을 계측한 결과이다. 또한, 도 17 내지 도 19에 있어서, 실제로 측정한 값은 마이너스의 전류값이지만, 설명을 용이하게 하기 위해, 종축에는 그 절댓값을 표기하고 있다.
공정 S9 내지 S11에 있어서, 하부 척(141)에 보유 지지된 하부 웨이퍼(WL)는 상부 웨이퍼(WU)와 접합되기 전의 상태이고, 전류값은 거의 일정하다. 이하, 이 접합 전의 전류값을 역치 M이라고 한다.
그 후, 공정 S12에 있어서, 압동부(180)에 의해 상부 웨이퍼(WU)의 중심부와 하부 웨이퍼(WL)의 중심부를 가압한다. 이때, 액추에이터부(181)에 가해지는 하중이 하부 척(141)에 가해지므로, 구동부(205)로의 부하가 커지고, 전류값이 커진다.
그 후, 공정 S12부터 공정 S13에 있어서, 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)과 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1) 사이의 접합이 중심부로부터 외주부까지 확산될 때, 하부 웨이퍼(WL)는 상부 웨이퍼(WU)측, 즉 상방으로 인장되므로, 구동부(205)에 가해지는 부하는 작아지고, 전류값은 작아진다. 그리고, 공정 S13에 있어서 표면(WU1), 표면(WL1) 사이의 접합이 외주부까지 도달하면, 전류값은 역치 M에 도달하여, 더욱 작아진다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 전류값이 역치 M에 도달할 때와, 역치 M보다 작아질 때는 거의 동일하고, 이하의 설명에 있어서는 동일한 때를 가리키는 것으로 하여 설명한다.
그 후, 공정 S14에 있어서, 상부 웨이퍼(WU)의 외주부[제2 흡인 영역(174b)]의 진공화를 정지하면, 액추에이터부(181)에 가해지는 하중이 모두 하부 척(141)에 가해지므로, 구동부(205)로의 부하가 커지고, 전류값이 커진다.
그 후, 공정 S15에 있어서, 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)가 전체면에서 접합되면, 전류값은 거의 일정해진다. 이때, 하부 척(141)에는 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)의 2매분의 하중이 가해지므로, 전류값은 역치 M보다 커진다. 또한, 도 16에 있어서 전류값은 일단 내려가고 있지만, 이는 액추에이터부(181)를 상승시킨 것에 기인하는 것이다.
이상과 같이 접합 처리에 있어서의 전류값은 변동되고, 이 전류값 변동을 검출함으로써, 접합 처리 상태의 검사로서, 다음의 검사를 행할 수 있다.
첫번째 검사로서, 공정 S12에 있어서의 전류값을 검출함으로써, 압동부(180)에 있어서 액추에이터부(181)에 가해지는 하중을 검사할 수 있다. 도 17은 하중이 123g인 전류값을 나타내고, 도 18은 하중이 225g인 전류값을 나타내고, 도 19는 하중이 328g인 전류값을 나타내고 있다.
도 17에 도시한 바와 같이 액추에이터부(181)에 가해지는 하중이 적정 하중보다 작은 경우, 공정 S12에 있어서 웨이퍼(WU, WL)의 중심부를 가압하고 나서, 공정 S13에 있어서 전류값이 역치 M보다 작아질 때까지 시간이 걸린다. 따라서, 접합 처리의 스루풋이 저하된다. 또한, 이와 같이 시간이 걸리면, 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)의 얼라인먼트가 어긋나, 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)가 적절히 접합되지 않는 경우가 있다.
도 19에 도시한 바와 같이 액추에이터부(181)에 가해지는 하중이 적정 하중보다 큰 경우, 구동부(205)의 모터에 가해지는 부하가 커지므로, 유지 보수 빈도가 많아지거나, 또는 모터의 고장을 일으킬 우려가 있다. 또한, 웨이퍼 중심부로의 디스토션(변형)이 커져, 프로세스 불량의 원인이 되기도 한다.
이에 비해, 도 18에 도시한 바와 같이 액추에이터부(181)에 가해지는 하중이 적정 하중의 범위 내에 들어가 있을 때, 공정 S12부터 공정 S13에 걸쳐서 전류값은 원활하게 작아지고, 상부 웨이퍼(WU)의 중심부와 하부 웨이퍼(WL)의 중심부에 있어서, 단시간에 적절한 접합을 행할 수 있다.
따라서, 미리, 적정 하중에 대응하는 전류값의 적정 범위(허용 범위)를 도출해 둔다. 그리고, 실제로 웨이퍼(WU, WL)를 접합할 때, 공정 S12에서 검출되는 전류값과 상기 적정 범위를 비교함으로써, 액추에이터부(181)에 가해지는 하중을 검사할 수 있다.
공정 S12에서 검출되는 전류값이 상기 적정 범위 내인 경우, 액추에이터부(181)에 가해지는 하중이 정상이라고 판단되어, 후속의 처리가 행해진다.
한편, 공정 S12에서 검출되는 전류값이 상기 적정 범위 외인 경우, 액추에이터부(181)에 가해지는 하중이 이상이라고 판단된다. 이러한 경우, 당해 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리를 중지하여 이들을 회수하고, 다음의 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리를 적절히 행하기 위해, 액추에이터부(181)에 가해지는 하중이 적정 하중으로 되도록 압동부(180)를 조정해도 된다. 혹은, 당해 웨이퍼(WU, WL)의 공정 S12에 있어서, 액추에이터부(181)에 가해지는 하중이 적정 하중으로 되도록, 실시간으로 압동부(180)를 피드백 제어해도 된다.
두번째 검사로서, 공정 S13에 있어서의 전류값을 검출함으로써, 웨이퍼(WU, WL)의 접합 상태를 검사할 수 있다.
공정 S13에서 검출되는 전류값이 역치 M보다 작은 경우, 웨이퍼(WU, WL)의 접합 상태는 정상이라고 판단되어, 후속의 처리가 행해진다.
한편, 공정 S13에서 검출되는 전류값이 역치 M보다 큰 경우, 웨이퍼(WU, WL)의 접합 상태는 이상이라고 판단된다. 이러한 경우, 당해 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리를 중지하여 이들을 회수하고, 다음의 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리를 적절히 행하기 위해, 접합 시스템(1)에 있어서의 다양한 처리 조건을 조정한다.
또한, 이와 같이 웨이퍼(WU, WL)의 접합 상태를 검사함으로써, 공정 S14에 있어서의 상부 웨이퍼(WU)의 외주부의 진공화를 정지하는 타이밍을 자동화하는 것이 가능해진다. 즉, 검출되는 전류값이 역치 M보다 작아졌을 때, 상부 웨이퍼(WU)의 외주부의 진공화를 정지하도록 프로그램해 두면 된다.
이러한 경우, 상부 웨이퍼(WU)의 외주부의 진공화를 정지할 때, 웨이퍼(WU, WL)의 접합 상태를 확실히 정상으로 할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리를 적절히 행할 수 있다.
또한, 공정 S13에서 검출되는 전류값이 역치 M보다 작아지면, 즉시 공정 S14에 있어서 상부 웨이퍼(WU)의 외주부의 진공화를 정지하므로, 소위 스케일링의 악화를 억제할 수 있다. 여기서, 공정 S12부터 S13에서는, 상부 척(140)으로 상부 웨이퍼(WU)의 외주부를 보유 지지한 상태에서, 상부 웨이퍼(WU)의 중심부를 가압하므로, 당해 상부 웨이퍼(WU)는 하방으로 볼록하게 휘어 연신된다. 그렇게 하면, 웨이퍼(WU, WL)끼리가 접합된 중합 웨이퍼(WT)에 있어서, 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)의 중심부가 합치하고 있어도, 그 외주부에서는 수평 방향으로 위치 어긋남이 발생하는 경우가 있다. 이 위치 어긋남을 스케일링이라고 한다. 본 실시 형태와 같이, 공정 S13부터 공정 S14까지를 단시간에 행함으로써, 스케일링의 악화를 억제할 수 있다.
또한, 도 17 내지 도 19에 있어서는, 공정 S13 이후, 일정한 시간이 경과하고 나서 공정 S14를 행하고 있지만, 이 일정한 시간은 실험을 위해 확보된 시간이고, 접합 처리에 필요한 시간은 아니다.
이상의 실시 형태에 의하면, 구동부(205)의 모터의 전류값을 검출함으로써, 액추에이터부(181)에 가해지는 하중이나 웨이퍼(WU, WL)의 접합 상태를 검사할 수 있으므로, 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리를 적절히 행할 수 있다. 또한, 전류값의 검출과 상기 검사는 접합 처리가 행해지는 접합 장치(41) 내에서 행할 수 있으므로, 검사를 위한 새로운 장치가 불필요하다. 따라서, 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리를 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 접합 시스템(1)은 접합 장치(41)에 더하여, 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)을 개질하는 표면 개질 장치(30)와, 표면(WU1, WL1)을 친수화함과 함께 당해 표면(WU1, WL1)을 세정하는 표면 친수화 장치(40)도 구비하고 있으므로, 하나의 시스템 내에서 웨이퍼(WU, WL)의 접합을 효율적으로 행할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 접합 처리의 스루풋을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 구동부(205)에 가해지는 부하로서, 모터의 전류값을 검출하고 있었지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 모터의 토크를 검출해도 된다. 모터의 토크도 전류값과 동일한 거동을 나타내므로, 상기 실시 형태의 효과를 향수할 수 있다.
이상의 실시 형태에 있어서, 공정 S13에 있어서 전류값이 역치 M보다 작아졌을 때, 도 20에 도시한 바와 같이 하부 척(141)을 상승시켜도 된다. 이러한 경우, 도 13에 도시한 경우에 비해, 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)의 간격이 작아지므로, 스케일링의 악화를 더욱 억제할 수 있다.
이상의 실시 형태에서는 액추에이터부(181)에 가해지는 하중이나 웨이퍼(WU, WL)의 접합 상태를 검사할 때에, 구동부(205)에 가해지는 부하(모터의 전류값 또는 토크)를 검출하고 있었지만, 이것 대신에, 상부 척(140)에 가해지는 부하를 검출해도 된다. 이러한 경우, 상부 척(140)에는 검출부로서의 부하 검출 수단, 예를 들어 하중 측정 센서(도시하지 않음)가 설치된다. 그리고, 하중 측정 센서에 의해, 상부 척(140)에 가해지는 부하로서, 상부 척(140)에 가해지는 하중이 측정된다.
상부 척(140)에 가해지는 부하(하중)는 구동부(205)에 가해지는 부하(모터의 전류값 또는 토크)의 거동과 역의 거동을 나타낸다.
즉, 공정 S12에 있어서, 압동부(180)에 의해 상부 웨이퍼(WU)의 중심부와 하부 웨이퍼(WL)의 중심부를 가압하면, 상부 웨이퍼(WU)의 중심부의 하중이 하부 척(141)에 가해지므로, 상부 척(140)에 가해지는 하중이 작아진다.
그 후, 공정 S12부터 공정 S13에 있어서, 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)과 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1) 사이의 접합이 중심부로부터 외주부까지 확산될 때, 하부 웨이퍼(WL)는 상부 웨이퍼(WU)측, 즉 상방으로 인장되므로, 상부 척(140)에 가해지는 하중은 커진다. 그리고, 공정 S13에 있어서 표면(WU1), 표면(WL1) 사이의 접합이 외주부까지 도달하면, 상부 척(140)에 가해지는 하중은 역치에 도달하고, 더욱 커진다.
그 후, 공정 S14에 있어서, 상부 웨이퍼(WU)의 외주부[제2 흡인 영역(174b)]의 진공화를 정지하면, 상부 척(140)에 가해지는 하중은 작아진다. 그 후, 공정 S15에 있어서, 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)가 전체면에서 접합되면, 상부 척(140)에 가해지는 하중은 거의 일정해진다.
이상과 같 이상부 척(140)에 가해지는 하중은 구동부(205)에 가해지는 부하의 거동과 역의 거동을 나타내고, 상부 척(140)에 가해지는 하중 변동을 검출함으로써, 상기 실시 형태와 동일한 효과를 향수할 수 있다. 즉, 액추에이터부(181)에 가해지는 하중이나 웨이퍼(WU, WL)의 접합 상태를 검사할 수 있으므로, 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리를 적절히 행할 수 있다. 또한, 상부 척(140)에 가해지는 하중의 검출과 상기 검사는 접합 처리가 행해지는 접합 장치(41) 내에서 행할 수 있으므로, 검사를 위한 새로운 장치가 불필요하다. 따라서, 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리를 효율적으로 행할 수 있다.
이상의 실시 형태의 접합 시스템(1)에 있어서, 접합 장치(41)에서 웨이퍼(WU, WL)를 접합한 후, 또한 접합된 중합 웨이퍼(WT)를 소정의 온도에서 가열(어닐 처리)해도 된다. 중합 웨이퍼(WT)에 가해지는 가열 처리를 행함으로써, 접합 계면을 보다 견고하게 결합시킬 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 설명하였만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는다. 당업자라면, 특허 청구의 범위에 기재된 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하고, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다. 본 발명은 이 예로 한정되지 않고, 다양한 형태를 채용할 수 있는 것이다. 본 발명은 기판이 웨이퍼 이외의 FPD(플랫 패널 디스플레이), 포토마스크용의 마스크 레티클 등의 다른 기판인 경우에도 적용할 수 있다.
1 : 접합 시스템
2 : 반입출 스테이션
3 : 처리 스테이션
30 : 표면 개질 장치
40 : 표면 친수화 장치
41 : 접합 장치
61 : 웨이퍼 반송 장치
70 : 제어부
140 : 상부 척
141 : 하부 척
160 : 제1 하부 척 이동부
180 : 압동부
181 : 액추에이터부
205 : 구동부
WU : 상부 웨이퍼
WL : 하부 웨이퍼
WT : 중합 웨이퍼

Claims (17)

  1. 기판끼리를 접합하는 접합 방법이며,
    제1 보유 지지부의 하면에 보유 지지된 제1 기판과 제2 보유 지지부의 상면에 보유 지지된 제2 기판을 대향 배치하는 배치 공정과,
    그 후, 상기 제1 보유 지지부에 설치되어, 제1 기판의 중심부를 가압하는 압동 부재를 하강시키고, 당해 압동 부재에 의해 제1 기판의 중심부와 제2 기판의 중심부를 가압하여 접촉시키는 가압 공정과,
    그 후, 제1 기판의 중심부와 제2 기판의 중심부가 접촉한 상태에서, 제1 기판의 중심부로부터 외주부를 향해, 제1 기판과 제2 기판을 순차 접합하는 접합 공정을 갖고,
    상기 가압 공정 및 상기 접합 공정에 출력된 전기 신호의 경시적 변동을 기초로, 접합 처리의 상태를 검사하는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가압 공정에 있어서의 상기 제2 보유 지지부를 연직 방향으로 이동시키는 이동 기구의 구동부에 가해지는 부하 또는 상기 제1 보유 지지부에 가해지는 부하를 검출하여, 상기 압동 부재에 가해지는 하중을 검사하는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가압 공정에 있어서, 상기 부하가 소정의 허용 범위 내에 들어가도록, 상기 압동 부재에 가해지는 하중을 제어하는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 접합 공정에 있어서의 상기 부하를 검출하여, 기판의 접합 상태를 검사하는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 보유 지지부는 중심부로부터 외주부를 향해 복수의 영역으로 구획되어, 당해 영역마다 제1 기판의 진공화를 설정 가능하고,
    상기 접합 공정에 있어서, 상기 부하가 소정의 역치에 도달했을 때, 상기 제1 보유 지지부에 있어서 외주부의 영역 제1 기판의 진공화를 정지하는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 접합 공정에 있어서의 상기 부하가 소정의 역치에 도달했을 때, 상기 이동 기구에 의해 상기 제2 보유 지지부를 상승시키는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 가압 공정과 상기 접합 공정에 있어서, 상기 구동부의 부하를 검출하는 경우, 당해 구동부의 부하는 전류값 또는 토크인 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 접합 방법을 접합 장치에 의해 실행시키도록, 당해 접합 장치를 제어하는 제어 장치의 컴퓨터상에서 동작하는, 프로그램을 저장한 판독 가능한, 컴퓨터 기억 매체.
  9. 삭제
  10. 기판끼리를 접합하는 접합 장치이며,
    하면에 제1 기판을 보유 지지하는 제1 보유 지지부와,
    상기 제1 보유 지지부의 하방에 설치되어, 상면에 제2 기판을 보유 지지하는 제2 보유 지지부와,
    상기 제1 보유 지지부에 설치되어, 제1 기판의 중심부를 가압하는 압동 부재와,
    상기 제1 보유 지지부에 보유 지지된 제1 기판과 상기 제2 보유 지지부에 보유 지지된 제2 기판을 대향 배치하는 배치 공정과, 그 후, 상기 압동 부재를 하강시키고, 당해 압동 부재에 의해 제1 기판의 중심부와 제2 기판의 중심부를 가압하여 접촉시키는 가압 공정과, 그 후, 제1 기판의 중심부와 제2 기판의 중심부가 접촉한 상태에서, 제1 기판의 중심부로부터 외주부를 향해, 제1 기판과 제2 기판을 순차 접합하는 접합 공정을 행하고, 상기 가압 공정 및 상기 접합 공정에 출력된 전기 신호의 경시적 변동을 기초로 접합 처리의 상태를 검사하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 보유 지지부를 연직 방향으로 이동시키는 이동 기구와,
    상기 이동 기구의 구동부에 가해지는 부하 또는 상기 제1 보유 지지부에 가해지는 부하를 검출하는 검출부를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 가압 공정에 있어서의 상기 부하를 검출하여, 상기 압동 부재에 가해지는 하중을 검사하는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제어부는 상기 가압 공정에 있어서, 상기 부하가 소정의 허용 범위 내에 들어가도록, 상기 압동 부재에 가해지는 하중을 제어하는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 제어부는 상기 접합 공정에 있어서의 상기 부하를 검출하여, 기판의 접합 상태를 검사하는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 보유 지지부는 중심부로부터 외주부를 향해 복수의 영역으로 구획되어, 당해 영역마다 제1 기판의 진공화를 설정 가능하고,
    상기 제어부는 상기 접합 공정에 있어서, 상기 부하가 소정의 역치에 도달했을 때, 상기 제1 보유 지지부에 있어서 외주부의 영역 제1 기판의 진공화를 정지시키는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제어부는 상기 접합 공정에 있어서의 상기 부하가 소정의 역치에 도달했을 때, 상기 이동 기구에 의해 상기 제2 보유 지지부를 상승시키는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  16. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 검출부가 상기 구동부의 부하를 검출하는 경우, 당해 구동부의 부하는 전류값 또는 토크인 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  17. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 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 대해 제1 기판, 제2 기판 또는 중합 기판을 반입출하는 반입출 스테이션을 구비하고,
    상기 처리 스테이션은 제1 기판 또는 제2 기판의 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 대해 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.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018010925A (ja) * 2016-07-12 2018-01-18 東京エレクトロン株式会社 接合装置
KR20220138030A (ko) * 2016-11-09 2022-10-12 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 접합 장치, 접합 시스템, 접합 방법 및 컴퓨터 기억 매체
KR102395194B1 (ko) 2017-06-21 2022-05-06 삼성전자주식회사 웨이퍼 본딩 장치 및 그 장치를 포함한 웨이퍼 본딩 시스템
KR102619624B1 (ko) * 2018-11-13 2023-12-29 삼성전자주식회사 기판합착 장치 및 방법
JP7203918B2 (ja) * 2020-09-18 2023-01-13 東京エレクトロン株式会社 接合装置、接合システム、接合方法及びコンピュータ記憶媒体
KR102610837B1 (ko) * 2020-12-29 2023-12-06 세메스 주식회사 기판과 기판을 접합하기 위한 기판 접합 설비에서의 기판 보관 및 정렬 장치
TW202422643A (zh) * 2022-10-04 2024-06-01 日商東京威力科創股份有限公司 接合裝置、接合系統及接合方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012175043A (ja) * 2011-02-24 2012-09-10 Tokyo Electron Ltd 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP2012186244A (ja) 2011-03-04 2012-09-27 Tokyo Electron Ltd 接合方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体、接合装置及び接合システム
JP2014030035A (ja) * 2007-12-28 2014-02-13 Nikon Corp 半導体基板貼り合わせ装置及び半導体基板貼り合わせ方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004207436A (ja) 2002-12-25 2004-07-22 Ayumi Kogyo Kk ウエハのプリアライメント方法とその装置ならびにウエハの貼り合わせ方法とその装置
TWI471971B (zh) * 2007-10-30 2015-02-01 尼康股份有限公司 Substrate holding member, substrate bonding apparatus, laminated substrate manufacturing apparatus, substrate bonding method, laminated substrate manufacturing method, and laminated semiconductor device manufacturing method
JP5421825B2 (ja) 2010-03-09 2014-02-19 東京エレクトロン株式会社 接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP2012186245A (ja) * 2011-03-04 2012-09-27 Tokyo Electron Ltd 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014030035A (ja) * 2007-12-28 2014-02-13 Nikon Corp 半導体基板貼り合わせ装置及び半導体基板貼り合わせ方法
JP2012175043A (ja) * 2011-02-24 2012-09-10 Tokyo Electron Ltd 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP2012186244A (ja) 2011-03-04 2012-09-27 Tokyo Electron Ltd 接合方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体、接合装置及び接合システム

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