KR102459563B1 - 접합 장치, 접합 시스템, 접합 방법, 및 컴퓨터 기억 매체 - Google Patents

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Abstract

기판 상에 배치된 복수의 칩을 그 기판과 적절하게 접합한다.
접합 장치(1030)는, 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)를 구비하는 처리 챔버와, 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102) 사이에 환형으로 마련된 시일재(1103)와, 처리 챔버의 내부에 마련되어, 웨이퍼를 배치하는 배치대와, 배치대에 마련되어, 웨이퍼를 가열하는 가열 기구와, 처리 챔버의 내부에 가압 가스를 공급하는 가스 공급 기구를 갖는다. 시일재(1103)는, 시일재(1103)가 상부 챔버(1101) 및 하부 챔버(1102)에 접촉하며, 또한 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)끼리가 접촉하지 않도록 마련되어 있다.

Description

접합 장치, 접합 시스템, 접합 방법, 및 컴퓨터 기억 매체{BONDING APPARATUS, BONDING SYSTEM, BONDING METHOD AND COMPUTER STORAGE MEDIUM}
본 발명은 기판 상에 배치된 복수의 칩을 그 기판과 접합하는 접합 장치, 상기 접합 장치를 구비한 접합 시스템, 상기 접합 장치를 이용한 접합 방법, 프로그램 및 컴퓨터 기억 매체에 관한 것이다.
최근, 반도체 디바이스에 있어서, 반도체 칩(이하, 「칩」이라고 함)의 고집적화가 진행되고 있다. 고집적화한 복수의 칩을 수평면 내에서 배치하고, 이들 칩을 배선으로 접속하여 제품화하는 경우, 배선 길이가 증대하여, 이에 의해 배선의 저항이 커지는 것, 또한 배선 지연이 커지는 것이 걱정된다.
그래서, 칩을 3차원으로 적층하는 3차원 집적 기술을 이용하여, 반도체 디바이스를 제조하는 것이 제안되어 있다. 이 3차원 집적 기술에서는, 적층되는 칩의 범프끼리가 접합되고, 그 적층된 칩이 전기적으로 접속된다.
3차원 집적 방법으로서는, 예컨대 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함) 상에 복수의 칩을 접합하여 적층하는 방법이 이용된다. 이 방법에서는, 특허문헌 1에 나타내는 접합 장치를 이용하여, 웨이퍼와 칩을 가열하면서 압박하여 접합한다. 즉, 웨이퍼 상에 복수의 칩을 배치하고, 이 복수의 칩 상에 판형체를 접촉시킨 후, 웨이퍼와 칩을 가열하면서, 웨이퍼와 판형체를 압박하여, 웨이퍼와 복수의 칩을 접합한다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2004-122216호 공보
그러나, 웨이퍼 상에 복수의 칩을 배치하였을 때, 복수의 칩의 높이가 불균일한 경우가 있다. 이러한 경우, 특허문헌 1과 같이 판형체를 이용하면, 웨이퍼와 복수의 칩을 균일하게 압박할 수 없다. 예컨대 웨이퍼와 칩을 압박할 때의 압력이 지나치게 작으면, 상기 웨이퍼와 칩의 접합 강도가 불충분해진다. 한편, 예컨대 웨이퍼와 칩을 압박할 때의 압력이 지나치게 크면, 범프가 변형될 우려가 있고, 더욱이 반도체 디바이스가 데미지를 입을 우려도 있다.
그래서, 예컨대 처리 챔버의 내부에 있어서, 배치대 상의 웨이퍼를 가열하면서, 상기 처리 챔버의 내부에 가압 가스를 공급하여, 웨이퍼와 복수의 칩을 압박하는 것이 생각된다. 이러한 경우, 예컨대 웨이퍼 상의 복수의 칩의 높이가 불균일하여도, 상기 복수의 칩은 처리 챔버의 내부에 충전된 가압 가스에 의해 압박되기 때문에, 웨이퍼와 복수의 칩을 균일하게 적절한 압력으로 압박할 수 있다.
여기서, 예컨대 처리 챔버는 제1 챔버와 제2 챔버로 분할되며, 이 제1 챔버와 제2 챔버로 밀폐 공간이 형성된다. 전술한 바와 같이 웨이퍼를 가열하면, 이들 제1 챔버와 제2 챔버가 가열되어 열 팽창한다. 이러한 경우, 처리 챔버의 내부를 적절하게 밀폐할 수 없어, 웨이퍼와 복수의 칩을 적절하게 접합할 수 없는 경우가 있다.
전술한 바와 같이 웨이퍼를 가열하면, 처리 챔버가 가열되고, 더욱 처리 챔버를 지지하는 챔버 베이스에도 열이 전달된다. 그렇게 되면, 챔버 베이스가 열 팽창하기 때문에, 처리 챔버를 적절하게 지지할 수 없으며, 상기 처리 챔버의 내부를 적절하게 밀폐할 수 없을 우려가 있다. 이러한 경우, 웨이퍼와 복수의 칩을 적절하게 접합할 수 없다.
또한, 예컨대 처리 챔버가 연직 방향으로 상부 챔버와 하부 챔버로 분할되어 있는 경우에는, 상부 챔버를 승강시키기 위한 승강 기구가 마련되는 경우가 있다. 승강 기구는, 예컨대 상부 챔버를 지지하는 챔버 베이스의 외주부에 마련된 복수의 샤프트를 가지고, 이들 샤프트를 승강시킴으로써 상부 챔버를 승강시킨다. 이러한 구성에 있어서, 전술한 바와 같이 챔버 베이스가 열 팽창하면, 샤프트가 직경 방향 외측으로 이동하여 축 어긋남되는 경우가 있다. 또한, 챔버 베이스의 열이 더욱 샤프트에도 전달되어, 예컨대 샤프트에 칠해진 그리스가 박리되어, 동작 불량이 생기는 경우가 있다. 그렇게 되면, 웨이퍼와 복수의 칩을 적절하게 접합할 수 없다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 기판 상에 배치된 복수의 칩을 그 기판과 적절하게 접합하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은,
청구항 1
다른 관점에 따른 본 발명은,
청구항 8
또 다른 관점에 따른 본 발명은,
청구항 9
상기 목적을 달성하기 위해, 다른 관점에 따른 본 발명은,
청구항 16
다른 관점에 따른 본 발명은,
청구항 18
또 다른 관점에 따른 본 발명은,
청구항 19
또 다른 관점에 따른 본 발명에 따르면, 상기 접합 방법을 접합 장치에 의해 실행시키도록, 상기 접합 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체가 제공된다.
본 발명에 따르면, 기판 상에 배치된 복수의 칩을 그 기판과 적절하게 접합할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 접합 시스템의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 접합 시스템의 내부 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 3은 웨이퍼와 복수의 칩의 사시도이다.
도 4는 웨이퍼와 복수의 칩의 측면도이다.
도 5는 접합 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 6은 접합 장치의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 7은 처리 챔버의 내부 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 8은 시일재의 구성의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 9는 시일재의 배치를 설명하는 설명도이다.
도 10은 시일재의 배치를 설명하는 설명도이다.
도 11은 배치대 베이스와 하부 챔버 베이스의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 12는 승강 핀의 구성의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 13은 승강 핀의 시일재 주변의 구성의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 14는 접합 처리의 주된 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 15는 접합 처리의 각 공정에 있어서의, 가열 기구의 온도, 웨이퍼의 온도 및 처리 챔버의 내부 압력을 나타내는 설명도이다.
도 16은 접합 장치에 의한 접합 동작의 설명도이다.
도 17은 접합 장치에 의한 접합 동작의 설명도이다.
도 18은 접합 장치에 의한 접합 동작의 설명도이다.
도 19는 접합 장치에 의한 접합 동작의 설명도이다.
도 20은 다른 실시형태에 따른 처리 챔버의 내부 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 21은 다른 실시형태에 따른 시일재의 배치를 설명하는 설명도이다.
도 22는 제2 실시형태에 따른 접합 시스템의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 23은 제2 실시형태에 따른 접합 시스템의 내부 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 24는 웨이퍼와 복수의 칩의 사시도이다.
도 25는 웨이퍼와 복수의 칩의 측면도이다.
도 26은 접합 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 27은 접합 장치의 내부 구성을 상방에서 본 평면도이다.
도 28은 접합 장치의 내부 구성을 하방에서 본 평면도이다.
도 29는 처리 챔버의 내부 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 30은 상부 냉각 기구(하부 냉각 기구)의 구성의 개략을 나타내는 설명도이다.
도 31은 접합 처리의 주된 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 32는 접합 처리의 각 공정에 있어서의, 상부 냉각 기구 및 하부 냉각 기구를 유통하는 냉각 매체의 온도, 가열 기구의 온도, 웨이퍼의 온도 및 처리 챔버의 내부 압력을 나타내는 설명도이다.
도 33은 접합 장치에 의한 접합 동작의 설명도이다.
도 34는 접합 장치에 의한 접합 동작의 설명도이다.
도 35는 접합 장치에 의한 접합 동작의 설명도이다.
도 36은 접합 장치에 의한 접합 동작의 설명도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니다.
[제1 실시 형태]
<1. 접합 시스템의 구성>
우선, 본 실시형태에 따른 접합 시스템의 구성에 대해서 설명한다. 도 1은 접합 시스템(1001)의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다. 도 2는 접합 시스템(1001)의 내부 구성의 개략을 나타내는 측면도이다. 또한, 이하에 있어서는, 위치 관계를 명확하게 하기 위해, 서로 직교하는 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 한다.
접합 시스템(1001)에서는, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이 기판으로서의 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)을 접합한다. 웨이퍼(W)는, 예컨대 실리콘 웨이퍼나 화합물 반도체 웨이퍼 등에 디바이스가 형성된 반도체 웨이퍼(디바이스 웨이퍼)이다. 웨이퍼(W)의 표면에는 복수의 범프가 형성되어 있다. 또한, 칩(C)의 표면에도 복수의 범프가 형성되고, 이 복수의 범프가 형성된 표면이 웨이퍼(W)측을 향하도록, 칩(C)은 뒤집어 배치되어 있다. 즉, 웨이퍼(W)에 있어서 복수의 범프가 형성된 표면과, 칩(C)에 있어서 복수의 범프가 형성된 표면은, 대향하여 배치되어 있다. 웨이퍼(W)의 범프와 칩(C)의 범프는 각각 대응하는 위치에 형성되고, 이들 범프가 접합됨으로써 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)이 접합된다. 또한, 범프는 예컨대 구리로 이루어지고, 이 경우, 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)의 접합은 구리와 구리의 접합이 된다.
접합 시스템(1001)에 반입되는 웨이퍼(W)의 표면에는, 미리 복수의 칩(C)이 미리 정해진 위치에 배치되어 있다. 그리고, 복수의 칩(C)의 위로부터 필름(F)이 붙여져, 웨이퍼(W)에 대하여 복수의 칩(C)의 위치가 고정되어 있다. 또한, 웨이퍼(W)에 대하여 복수의 칩(C)을 고정하는 수단은, 필름(F)에 한정되지 않고, 예컨대 코팅 등, 임의의 수단을 이용할 수 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이 접합 시스템(1001)은, 예컨대 외부와의 사이에서 복수의 웨이퍼(W)를 수용 가능한 카세트(Cs)가 반입출되는 반입출 스테이션(1002)과, 복수의 칩(C)이 탑재된 웨이퍼(W)에 대하여 미리 정해진 처리를 실시하는 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(1003)을 일체로 접속한 구성을 가지고 있다.
반입출 스테이션(1002)에는, 카세트 배치대(1010)가 마련되어 있다. 카세트 배치대(1010)에는, 복수, 예컨대 2개의 카세트 배치판(1011)이 마련되어 있다. 카세트 배치판(1011)은, Y축 방향(도 1 중 상하 방향)으로 1열로 배열되어 배치되어 있다. 이들 카세트 배치판(11)에는, 접합 시스템(1)의 외부에 대하여 카세트(Cs)를 반입출할 때에, 카세트(Cs)를 배치할 수 있다. 이와 같이 반입출 스테이션(1002)은, 복수의 웨이퍼(W)를 보유 가능하게 구성되어 있다. 또한, 카세트 배치판(1011)의 개수는, 본 실시형태에 한정되지 않고, 임의로 결정할 수 있다.
반입출 스테이션(1002)에는, 카세트 배치대(1010)에 인접하여 웨이퍼 반송부(1020)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송부(1020)에는, Y축 방향으로 연신하는 반송로(1021) 상을 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(1022)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(1022)는, 연직 방향 및 연직축 둘레(θ 방향)로도 이동 가능하며, 각 카세트 배치판(1011) 상의 카세트(Cs)와, 후술하는 처리 스테이션(1003)의 위치 조절 장치(1032) 및 트랜지션 장치(1033) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(1003)에는, 접합 장치(1030), 온도 조절 장치(1031), 위치 조절 장치(1032), 트랜지션 장치(1033)가 마련되어 있다. 예컨대 처리 스테이션(1003)의 정면측(도 1 중의 Y축 방향 부방향측)에는 접합 장치(1030)가 마련되고, 처리 스테이션(1003)의 배면측(도 1 중 Y축 방향 정방향측)에는, 온도 조절 장치(1031)가 마련되어 있다. 또한, 처리 스테이션(1003)의 반입출 스테이션(1002)측(도 1 중의 X축 방향 정방향측)에는, 위치 조절 장치(1032)와 트랜지션 장치(1033)가 마련되어 있다. 위치 조절 장치(1032)와 트랜지션 장치(1033)는, 도 2에 나타내는 바와 같이 위에서 이 순서로 2단으로 마련되어 있다. 또한, 접합 장치(1030), 온도 조절 장치(1031), 위치 조절 장치(1032), 트랜지션 장치(1033)의 장치수나 배치는 임의로 설정할 수 있다.
접합 장치(1030)는, 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)을 접합하는 장치이다. 이 접합 장치(1030)의 구성에 대해서는 후술한다.
온도 조절 장치(1031)는, 접합 장치(1030)로 가열된 웨이퍼(W)의 온도 조절을 하는 장치이다. 온도 조절 장치(1031)는, 예컨대 펠티에 소자 등의 냉각 부재를 내장하며, 온도 조절 가능한 온도 조절판(도시하지 않음)을 구비하고 있다.
위치 조절 장치(1032)는, 웨이퍼(W)의 둘레 방향의 방향을 조절하는 장치이다. 위치 조절 장치(1032)는, 웨이퍼(W)를 회전 유지하는 척(도시하지 않음)과, 웨이퍼(W)의 노치부의 위치를 검출하는 검출부(도시하지 않음)를 가지고 있다. 그리고, 위치 조절 장치(1032)에서는, 척에 유지된 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 검출부에서 웨이퍼(W)의 노치부의 위치를 검출함으로써, 상기 노치부의 위치를 조절하여 웨이퍼(W)의 둘레 방향의 방향을 조절하고 있다.
트랜지션 장치(1033)는, 웨이퍼(W)를 일시적으로 배치하기 위한 장치이다.
도 1에 나타내는 바와 같이 접합 장치(1030), 온도 조절 장치(1031), 위치 조절 장치(1032), 트랜지션 장치(1033)에 둘러싸인 영역에는, 웨이퍼 반송 영역(1040)이 형성되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(1040)에는, 예컨대 웨이퍼 반송 장치(1041)가 배치되어 있다.
웨이퍼 반송 장치(1041)는, 예컨대 연직 방향, 수평 방향(X축 방향, Y축 방향) 및 연직축 둘레(θ 방향)로 이동 가능한 반송 아암을 가지고 있다. 웨이퍼 반송 장치(1041)는, 웨이퍼 반송 영역(1040) 내를 이동하며, 주위의 접합 장치(1030), 온도 조절 장치(1031), 위치 조절 장치(1032), 트랜지션 장치(1033)에 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
이상의 접합 시스템(1001)에는, 제어부(1050)가 마련되어 있다. 제어부(1050)는, 예컨대 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 가지고 있다. 프로그램 저장부에는, 접합 시스템(1001)에 있어서의 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)의 접합 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 프로그램 저장부에는, 전술한 각종 처리 장치나 반송 장치 등의 구동계의 동작을 제어하여, 접합 시스템(1001)에 있어서의 후술하는 접합 처리를 실현시키기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 예컨대 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 컴팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체(H)에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체(H)로부터 제어부(1050)에 인스톨된 것이어도 좋다.
<2. 접합 장치의 구성>
다음에, 전술한 접합 장치(1030)의 구성에 대해서 설명한다. 도 5는 접합 장치(1030)의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다. 도 6은 접합 장치(1030)의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 5에 나타내는 바와 같이 접합 장치(1030)는, 내부를 밀폐 가능한 처리 챔버(1100)를 가지고 있다. 처리 챔버(1100)는, 제1 챔버로서의 상부 챔버(1101)와, 제2 챔버로서의 하부 챔버(1102)를 가지고 있다. 상부 챔버(1101)는 하부 챔버(1102)의 상방에 마련되어 있다. 또한, 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)에는, 예컨대 스테인리스강이 이용된다.
도 7에 나타내는 바와 같이 상부 챔버(1101)는, 하면의 내측이 개구된 중공 구조를 가지고 있다. 도 8에 나타내는 바와 같이 상부 챔버(1101)의 하면에는, 처리 챔버(1100)의 내부의 기밀성을 유지하기 위한 시일재(1103)와, 수지제의 플레이트(1104)가 각각 환형으로 마련되어 있다. 시일재(1103)는, 상부 챔버(1101)의 하면과 플레이트(1104)의 하면으로부터 돌출하여 마련되어 있다. 플레이트(1104)는, 시일재(1103)의 외측에 마련되어, 그 시일재(1103)를 지지하고 있다. 또한, 도 7에 나타내는 바와 같이 하부 챔버(1102)는, 상면의 내측과 하면의 내측이 각각 개구된 중공 구조를 가지고 있다. 상부 챔버(1101)의 하면과 하부 챔버(1102)의 상면은, 대향하여 배치되어 있다. 그리고, 시일재(1103)와 하부 챔버(1102)의 상면을 접촉시킴으로써, 처리 챔버(1100)의 내부가 밀폐 공간으로 형성된다.
도 8에 나타내는 바와 같이 시일재(1103)는 대략 U자 형성을 가지고 있다. 즉, 시일재(1103)는, 기단부(1105)로부터 2개로 분기된 한쌍의 벽부(1106, 1106)를 가지고 있다. 벽부(1106, 1106) 사이에 있어서, 시일재(1103)의 내부에는 중공부(1107)가 형성되고, 처리 챔버(1100)의 내부측의 측면, 즉 수평 방향 내측의 측면에 개구부(1108)가 형성되어 있다. 그리고, 후술하는 바와 같이 처리 챔버(1100)의 내부에 가압 가스가 공급되면, 이 가압 가스가 중공부(1107)에도 충전되어, 벽부(1106, 1106)가 서로 이격하도록 확대 개방하여, 시일재(1103)의 시일성이 향상하도록 되어 있다. 또한, 시일재(1103)[기단부(1105), 벽부(1106)]에는, 수지, 예컨대 PTFE가 이용된다.
또한, 중공부(1107)에는 금속 스프링(도시하지 않음)이 마련되어 있다. 이 금속 스프링에 의해, 벽부(1106, 1106)는 서로 이격하도록 편향되어 있다. 이 때문에, 후술하는 바와 같이 처리 챔버(1100)의 내부에 가압 가스가 공급되어 있지 않은 경우라도, 시일재(1103)는 그 시일성을 유지할 수 있게 되어 있다.
여기서, 시일재(1103)의 배치에 대해서 보다 상세하게 설명한다. 접합 처리에 있어서, 후술하는 가열 기구(1151)에 의해 처리 챔버(1100)의 내부는 가열되기 때문에, 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)는 각각 열 팽창한다. 또한, 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)가 열 팽창함으로써 접촉하면, 파티클이 발생하거나, 혹은 열 응력이 발생할 우려가 있다. 그래서, 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)의 열 팽창 전과 열 팽창 후의 양방에 있어서, 상부 챔버(1101)의 하면과 하부 챔버(1102)의 상면이 접촉하지 않고, 또한 시일재(1103)와 하부 챔버(1102)의 상면이 접촉하도록, 시일재(1103)가 배치된다.
구체적으로는, 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)를 폐쇄한 상태로, 이들 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)가 열 팽창하기 전에는, 도 9에 나타내는 바와 같이 상부 챔버(1101)의 하면과 하부 챔버(1102)의 상면 사이의 거리(H1)는 약 0.3 ㎜이다. 이 경우라도, 시일재(1103)의 벽부(1106)와 하부 챔버(1102)의 상면이 접촉하도록, 시일재(1103)가 배치된다. 또한, 후술하는 하부 챔버 베이스(1120) 상에는, 메카니컬 스토퍼(도시하지 않음)가 마련되고, 이 메카니컬 스토퍼에 의해 상부 챔버(1101)의 하방으로의 이동이 제한된다.
한편, 도 10에 나타내는 바와 같이 상부 챔버(1101)가 하방으로 열 팽창하고, 하부 챔버(1102)가 상바으로 열 팽창하면, 상부 챔버(1101)의 하면과 하부 챔버(1102)의 상면 사이의 거리(H2)가 약 0.1 ㎜가 된다. 이 경우라도, 상부 챔버(1101)의 하면과 하부 챔버(1102)의 상면이 접촉하지 않도록, 시일재(1103)가 배치된다. 또한, 이와 같이 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)가 열 팽창하면, 시일재(1103)가 축소하여, 시일성이 향상한다. 또한, 이때, 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)는 각각 수평 방향으로도 열 팽창하지만, 이들 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)에는 동일한 재료가 이용되기 때문에, 수평 방향의 열 팽창량은 동일하여, 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)가 미끄럼 이동하는 일은 없다.
도 5에 나타내는 바와 같이 상부 챔버(1101)는, 상부 챔버(1101)의 상면에 마련된 상부 챔버 베이스(1110)에 지지되어 있다. 상부 챔버 베이스(1110)는, 상부 챔버(1101)의 상면보다 큰 직경을 가지고 있다.
또한, 상부 챔버(1101)는, 상방으로부터 하방을 향하여 동심 원형으로 직경이 확대하는 테이퍼 형상을 가지며, 또한 측면에서 보아 테이퍼 부분이 내측으로 볼록한 형상을 가지고 있다. 상부 챔버(1101)의 외주부에는, 상부 챔버 베이스(1110)와의 사이에 있어서, 리브(1111)가 예컨대 4부분에 마련되어 있다. 즉, 상부 챔버 베이스(1110)에는, 상부 챔버(1101)와 리브(1111)가 고정되어 지지되어 있다.
여기서, 상부 챔버(1101)는 상부 챔버 베이스(1110)의 중앙부에서 지지되어 있기 때문에, 예컨대 처리 챔버(1100)의 내부가 가압된 경우, 리브(1111)가 없으면, 상부 챔버 베이스(1110)의 중앙부에 응력이 집중한다. 이 점, 본 실시형태에서는, 처리 챔버(1100)의 내부 압력은, 상부 챔버(1101)와 리브(1111)를 통해, 상부 챔버 베이스(1110)의 중앙부와 외주부로 분산되어 전달된다. 이 때문에, 상부 챔버 베이스(1110)의 특정 부분에 응력이 집중하는 것을 억제할 수 있다.
상부 챔버 베이스(1110)의 상면의 중앙부에는, 상부 챔버 베이스(1110)를 냉각하는 상부 냉각 기구(1112)가 마련되어 있다. 보다 상세하게는, 상부 챔버 베이스(1110)의 상면의 중앙부에는, 상부 챔버 베이스(1110)의 경량화를 도모하기 위해 오목부가 형성되며, 상부 냉각 기구(1112)는 이 오목부에 마련되어 있다. 상부 냉각 기구(1112)의 내부에는, 예컨대 냉각수 등의 냉각 매체가 유통하는 냉매 유로(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 또한, 상부 냉각 기구(1112)는, 본 실시형태에 한정되지 않고, 상부 챔버 베이스(1110)를 냉각할 수 있으면 여러가지 구성을 취할 수 있다. 예컨대 상부 냉각 기구(1112)에는, 펠티에 소자 등의 냉각 부재가 내장되어 있어도 좋다.
하부 챔버(1102)는, 하부 챔버(1102)의 하면에 마련된 하부 챔버 베이스(1120)에 지지되어 있다. 하부 챔버 베이스(1120)는, 하부 챔버(1102)의 하면보다 큰 직경을 가지고 있다.
도 11에 나타내는 바와 같이 하부 챔버 베이스(1120)의 상면에는, 복수, 예컨대 3개의 위치 결정 핀(1121a∼1121c)이 마련되어 있다. 위치 결정 핀(1121a∼1121c)은, 하부 챔버 베이스(1120)의 직경 방향으로 직선 상에 배치되어 있다. 즉, 1개의 위치 결정 핀(1121a)은 하부 챔버 베이스(1120)의 중앙부에 배치되고, 다른 2개의 위치 결정 핀(1121b, 1121c)은 각각 하부 챔버 베이스(1120)의 외주부에 배치되어 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이 하부 챔버 베이스(1120)의 하면의 중앙부에는, 하부 챔버 베이스(1120)를 냉각하는 하부 냉각 기구(1122)가 마련되어 있다. 하부 냉각 기구(1122)의 내부에는, 예컨대 냉각수 등의 냉각 매체가 유통하는 냉매 유로(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 또한, 하부 냉각 기구(1122)는, 본 실시형태에 한정되지 않고, 하부 챔버 베이스(1120)를 냉각할 수 있으면 여러가지 구성을 취할 수 있다. 예컨대 하부 냉각 기구(1122)에는, 펠티에 소자 등의 냉각 부재가 내장되어 있어도 좋다.
상부 챔버 베이스(1110)에는, 상부 챔버 베이스(1110), 즉 상부 챔버(1101)를 연직 방향으로 이동시키는 이동 기구(1130)가 마련되어 있다. 이동 기구(1130)는, 샤프트(1131), 지지판(1132) 및 연직 이동부(1133)를 가지고 있다. 샤프트(1131)는, 상부 챔버 베이스(1110)의 외주부에 예컨대 4부분 마련되어 있다. 또한, 각 샤프트(1131)는 연직 방향으로 연신하여, 하부 챔버 베이스(1120)를 관통하며, 이 하부 챔버 베이스(1120)의 하방에 마련된 지지판(1132)에 지지되어 있다. 지지판(1132)에는, 예컨대 에어 실린더 등의 연직 이동부(1133)가 마련되어 있다. 이 연직 이동부(1133)에 의해, 지지판(132)과 샤프트(1131)가 연직 방향으로 이동하며, 더욱 상부 챔버 베이스(1110)와 상부 챔버(1101)는 연직 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다.
샤프트(1131)에는, 샤프트(1131)의 이동을 제한하는 록 기구(1140)가 마련되어 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이 록 기구(1140)는, 샤프트(1131)에 대응하여 예컨대 4부분에 마련되어 있다. 또한, 록 기구(1140)는, 하부 챔버 베이스(1120) 상에 마련되어 있다.
도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이 록 기구(1140)는, 록 핀(1141), 수평 이동부(1142) 및 케이싱(1143)을 가지고 있다. 록 핀(1141)은, 샤프트(1131)에 형성된 관통 구멍에 삽입된다. 록 핀(1141)의 기단부에는, 록 핀(1141)을 수평 방향으로 이동시킨다, 예컨대 에어 실린더 등의 수평 이동부(1142)가 마련되어 있다. 샤프트(1131)의 외주면에는, 샤프트(1131)의 관통 구멍에 삽입된 록 핀(1141)을 지지하는 케이싱(1143)이 마련되어 있다.
도 7에 나타내는 바와 같이 처리 챔버(1100)의 내부에는, 웨이퍼(W)를 배치하는 배치대(1150)가 마련되어 있다. 배치대(1150) 상에는 복수의 갭 핀(도시하지 않음)이 마련되고, 이 복수의 갭 핀이 웨이퍼(W)를 지지한다. 또한, 배치대(1150) 상에는 복수의 가이드 핀(도시하지 않음)이 마련되고, 이 복수의 가이드 핀에 의해 웨이퍼(W)의 수평 방향의 위치가 고정된다. 배치대(1150)의 내부에는, 웨이퍼(W)를 가열하는 가열 기구(1151)가 마련되어 있다. 가열 기구(1151)로서는, 예컨대 히터가 이용된다. 또한, 배치대(1150)는 복수의 영역으로 구획되며, 이 구획된 영역에 대응하도록, 가열 기구(1151)는 복수로 분할되어 있어도 좋다. 이러한 경우, 배치대(1150)가 구획된 복수의 영역은, 그 영역마다 온도 조절 가능하게 된다.
배치대(1150)에는, 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(1152)이 예컨대 3부분에 형성되어 있다. 관통 구멍(1152)은 후술하는 승강 핀(1160)보다 큰 직경을 가지며, 관통 구멍(1152)에는 승강 핀(1160)이 삽입 관통한다.
또한, 배치대(1150)의 하방에는, 단열판(도시하지 않음)이 마련되어 있어도 좋다. 이 단열판에 의해, 가열 기구(1151)로 웨이퍼(W)를 가열할 때의 열이, 후술하는 배치대 베이스(1154)나 하부 챔버 베이스(1120)에 전달되는 것을 억제할 수 있다.
배치대(1150)는, 복수의 로드(1153)를 통해, 배치대(1150)의 하방에 마련된 배치대 베이스(1154)에 지지되어 있다. 배치대 베이스(1154)는, 하부 챔버 베이스(1120) 상에 배치되어 있다. 그리고, 이와 같이 배치대(1150)와 배치대 베이스(1154) 사이에 공기층을 마련함으로써, 가열 기구(1151)로 웨이퍼(W)를 가열할 때의 열이, 배치대 베이스(1154)나 하부 챔버 베이스(1120)에 전달되는 것을 억제할 수 있다.
도 11에 나타내는 바와 같이 배치대 베이스(1154)에는, 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(1155)이 예컨대 3부분에 형성되어 있다. 관통 구멍(1155)은 후술하는 승강 핀(1160)보다 큰 직경을 가지며, 관통 구멍(1155)에는 승강 핀(1160)이 삽입 관통한다.
또한, 배치대 베이스(1154)에는, 두께 방향으로 관통하는 위치 결정 구멍(1156a∼1156c)이 복수, 예컨대 3부분에 형성되어 있다. 위치 결정 구멍(1156a∼1156c)은, 하부 챔버 베이스(1120) 상에 마련된 위치 결정 핀(1121a∼1121c)에 각각 대응하는 위치에 형성되어 있다. 배치대 베이스(1154)의 중앙부에 형성된 위치 결정 구멍(1156a)은, 위치 결정 핀(1121a)보다 큰 직경을 가지고 있다. 또한, 배치대 베이스(1154)의 외주부에 형성된 위치 결정 구멍(1156b, 1156c)은, 평면에서 보아 하부 챔버 베이스(1120)의 직경 방향으로 연장되는 긴 구멍 형상을 가지고 있다. 그리고, 위치 결정 구멍(1156b, 1156c)의 길이 방향과 폭 방향의 길이는 모두, 위치 결정 핀(1121b, 1121c)의 직경보다 길다.
배치대 베이스(1154)는, 하부 챔버 베이스(1120)에 고정되어 있지 않다. 여기서, 만약 배치대 베이스(1154)가 하부 챔버 베이스(1120)에 고정되어 있으면, 예컨대 접합 처리 중에 처리 챔버(1100)의 내부가 가열된 경우, 배치대 베이스(1154)가 열 팽창한다. 그렇게 되면, 배치대 베이스(1154)와 하부 챔버 베이스(1120) 사이에 열 응력이 발생하거나, 배치대 베이스(1154) 또는 하부 챔버 베이스(1120)가 휠 우려가 있다. 이 점, 본 실시형태에서는, 배치대 베이스(1154)는 하부 챔버 베이스(1120)에 고정되어 있지 않고, 더구나, 위치 결정 구멍(1156a∼1156c)은, 위치 결정 핀(1121a∼1121c)보다 큰 직경을 갖는다. 이 때문에, 배치대 베이스(1154)의 열 팽창분을 흡수할 수 있어, 열 응력의 발생이나 휨을 억제할 수 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이 배치대(1150)의 하방에는, 웨이퍼(W)를 하방으로부터 지지하여 승강시키기 위한 승강 핀(1160)이 예컨대 3부분에 마련되어 있다. 승강 핀(1160)은, 배치대(1150), 배치대 베이스(1154), 하부 챔버 베이스(1120), 하부 냉각 기구(1122)를 삽입 관통하여, 하부 냉각 기구(1122)의 하방에 마련된 지지판(1161)에 지지되어 있다. 지지판(1161)에는, 예컨대 모터 등을 내장한 승강 구동부(1162)가 마련되어 있다. 이 승강 구동부(1162)에 의해, 지지판(1161)과 승강 핀(1160)은 승강하며, 승강 핀(1160)은 배치대(1150)의 상면으로부터 돌출 가능하게 되어 있다.
도 12 및 도 13에 나타내는 바와 같이 승강 핀(1160)에는, 다른 부분보다 직경이 큰 대축부(1163)가 형성되어 있다. 대축부(1163)의 외주면에는, 하부 챔버 베이스(1120)에 형성된 관통 구멍(1123)과의 사이에 있어서, 시일재(1164)가 환형으로 마련되어 있다. 또한, 시일재(1164)는, 승강 핀(1160)이 상승한 상태와 하강한 상태 중 어느 쪽이라도, 항상 관통 구멍(1123)의 내부에 배치된다.
시일재(1164)는, 시일재(1103)와 동일한 구성이며, 대략 U자 형상을 가지고 있다. 즉, 시일재(1164)는, 기단부(1165)로부터 2개로 분기된 한쌍의 벽부(1166, 1166)를 가지고 있다. 벽부(1166, 1166) 사이에 있어서, 시일재(1164)의 내부에는 중공부(1167)가 형성되고, 하부 챔버 베이스(1120)의 상면측의 측면에 개구부(1168)가 형성되어 있다. 그리고, 후술하는 바와 같이 처리 챔버(1100)의 내부에 가압 가스가 공급되면, 이 가압 가스가 중공부(1167)에도 충전되며, 벽부(1166, 1166)가 서로 이격하도록 확대 개방하여, 시일재(1164)의 시일성이 향상하도록 되어 있다. 또한, 시일재(1164)[기단부(1165), 벽부(1166)]에는, 수지, 예컨대 PTFE가 이용된다.
또한, 중공부(1167)에는 금속 스프링(도시하지 않음)이 마련되어 있다. 이 금속 스프링에 의해, 벽부(1166, 1166)는 서로 이격하도록 편향되어 있다. 이 때문에, 후술하는 바와 같이 처리 챔버(1100)의 내부에 가압 가스가 공급되어 있지 않은 경우라도, 시일재(1164)는 그 시일성을 유지할 수 있게 되어 있다.
승강 핀(1160)의 대축부(1163)의 외주면에 있어서, 시일재(1164)의 하방에는, 슬라이드 링(1169)이 환형으로 마련되어 있다. 슬라이드 링(1169)은, 관통 구멍(1123)에 접촉하여, 승강 핀(1160)의 입위 상태를 유지한다.
도 5에 나타내는 바와 같이 처리 챔버(1100)에는, 처리 챔버(1100)의 내부에 가압 가스를 공급하는 가스 공급 기구(1170)가 마련되어 있다. 가스 공급 기구(1170)는, 가스 공급부(1171), 가스 공급 라인(1172) 및 가스 공급 장치(1173)를 가지고 있다. 가스 공급부(1171)는, 배치대(1150)의 상방에 마련되어, 처리 챔버(1100)의 내부에 가압 가스를 공급한다. 가스 공급부(1171)는, 가스 공급 라인(1172)을 통해, 가스 공급 장치(1173)에 연통하고 있다. 가스 공급 라인(1172)은, 상부 챔버(1101), 상부 챔버 베이스(1110), 상부 냉각 기구(1112)를 관통하여 마련되어 있다. 가스 공급 장치(1173)는, 내부에 가압 가스를 저류하며, 이 가압 가스를 가스 공급부(1171)에 공급한다.
처리 챔버(1100)에는, 처리 챔버의 내부를 배기하는 배기 기구(1180)가 마련되어 있다. 배기 기구(1180)는, 배기 라인(1181)과 배기 장치(1182)를 가지고 있다. 배기 라인(1181)은, 하부 챔버 베이스(1120)의 상면에 있어서 예컨대 2부분에 형성된 배기구에 접속되며, 하부 챔버 베이스(1120)와 하부 냉각 기구(1122)를 관통하여 마련되어 있다. 또한, 배기 라인(1181)은, 예컨대 진공 펌프 등의 배기 장치(1182)에 접속되어 있다.
또한, 접합 장치(1030)에 있어서의 각 부의 동작은, 전술한 제어부(1050)에 의해 제어된다.
<3. 접합 시스템의 동작>
다음에, 이상과 같이 구성된 접합 시스템(1001)을 이용하여 행해지는 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)의 접합 처리 방법에 대해서 설명한다. 도 14는 이러한 접합 처리의 주된 공정이 예를 나타내는 흐름도이다. 도 15는 접합 처리의 각 공정에 있어서의 가열 기구(1151)[배치대(1150)]의 온도, 웨이퍼(W)의 온도 및 처리 챔버(1100)의 내부의 압력을 나타내는 설명도이다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 접합 시스템(1)에 반입되는 웨이퍼(W)의 표면에는, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이 미리 복수의 칩(C)이 미리 정해진 위치에 배치되고, 더욱 필름(F)에 의해 복수의 칩(C)의 위치가 고정되어 있다.
우선, 복수매의 웨이퍼(W)를 수용한 카세트(Cs)가, 반입출 스테이션(1002)의 미리 정해진 카세트 배치판(1011)에 배치된다. 그 후, 웨이퍼 반송 장치(1022)에 의해 카세트(Cs) 내의 웨이퍼(W)가 취출되어, 처리 스테이션(1003)의 위치 조절 장치(1032)에 반송된다. 위치 조절 장치(1032)에서는, 웨이퍼(W)의 노치부의 위치를 조절하여, 상기 웨이퍼(W)의 둘레 방향의 방향이 조절된다(도 14의 공정 S1001). 이와 같이 공정 S1001에서 웨이퍼(W)의 둘레 방향의 방향을 조절함으로써, 예컨대 후술하는 공정 S1002∼S1008의 접합 처리에 불량이 생긴 경우, 웨이퍼 이력을 쫓아 불량의 원인을 특정하기 쉬워져, 접합 처리의 조건을 개선할 수 있다.
공정 S1001에서는, 도 15에 나타내는 바와 같이 접합 장치(1030)에 있어서, 가열 기구(1151)의 온도는 미리 정해진 온도, 예컨대 300℃로 유지되어 있다. 이 가열 기구(1151)의 온도는, 접합 처리를 통하여(후술하는 공정 S1002∼S1008), 미리 정해진 온도로 유지된다. 또한, 접합 처리를 통하여, 상부 냉각 기구(1112)의 온도와 하부 냉각 기구(1122)의 온도도 상온, 예컨대 25℃로 유지되고 있으며, 상부 챔버 베이스(1110)와 하부 챔버 베이스(1120)가 각각 냉각된다. 또한 웨이퍼(W)의 온도는 상온, 예컨대 25℃이다. 또한 처리 챔버(1100)는 폐쇄되어 있지만, 그 내부의 압력은 예컨대 0.1 ㎫(대기압)로 되어 있다.
그 후, 접합 장치(1030)에서는, 도 16에 나타내는 바와 같이 이동 기구(1130)에 의해 상부 챔버(1101)를 상방으로 이동시켜, 처리 챔버(1100)가 개방된다. 그리고, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(1041)에 의해 처리 챔버(1100)의 내부에 반입되어, 미리 상승하여 대기하고 있던 승강 핀(1160)에 전달된다.
이어서, 도 17에 나타내는 바와 같이 이동 기구(1130)에 의해 상부 챔버(1101)를 하방으로 이동시켜, 처리 챔버(1100)가 폐쇄된다. 이때, 시일재(1103)와 하부 챔버(1102)의 상면을 접촉시켜, 처리 챔버(1100)의 내부가 밀폐된다(도 14의 공정 S1002).
이와 같이 처리 챔버(1100)가 폐쇄된 직후는, 처리 챔버(1100)의 내부의 온도는 완전히 상승되어 있지 않고, 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)는 완전히 열 팽창되어 있지 않다. 이러한 경우라도, 도 9에 나타내는 바와 같이 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)끼리가 접촉하지 않으며, 또한 시일재(1103)와 하부 챔버(1102)의 상면이 접촉한다.
그 후, 도 17에 나타내는 바와 같이 승강 구동부(1162)에 의해 승강 핀(1160)을 하강시키면서, 웨이퍼(W)의 온도를 조절하여, 소위 웨이퍼(W)의 온도 레벨링을 행한다(도 14의 공정 S1003). 공정 S1003에서는, 처리 챔버(1100)의 내부의 분위기가 가열 기구(1151)에 의해 가열되고 있기 때문에, 웨이퍼(W)도 가열된다. 그리고, 배치대(1150)에 배치되기 직전에는, 웨이퍼(W)는 약 300℃로 조절된다. 또한, 웨이퍼(W)의 온도 조절은, 승강 핀(1160)의 하강 속도를 조절함으로써 제어하여도 좋고, 혹은 승강 핀(1160)을 단계적으로 하강시킴으로써 조절하여도 좋다.
여기서, 공정 S1003에 있어서, 웨이퍼(W)의 온도 레벨링을 하지 않고, 웨이퍼(W)를 가열된 배치대(1150)에 배치하면, 웨이퍼(W)의 온도가 급격하게 상승하여, 상기 웨이퍼(W)가 휘어 버린다. 이 점, 웨이퍼(W)의 온도 레벨링을 행함으로써, 상기 웨이퍼(W)의 휨을 억제할 수 있다. 그리고, 웨이퍼(W)의 휨 억제라고 하는 관점에서는, 웨이퍼(W)는 300℃ 부근까지 가열되면 좋고, 엄밀하게 300℃로 조절될 필요는 없다.
그 후, 도 18에 나타내는 바와 같이 배치대(1150)에 웨이퍼(W)를 배치한다. 그렇게 하면, 웨이퍼(W)가 300℃로 가열된다.
웨이퍼(W)가 300℃까지 가열되면, 록 기구(1140)의 수평 이동부(1142)에 의해 록 핀(1141)을 샤프트(1131)의 관통 구멍에 삽입한다. 그렇게 하면, 샤프트(1131)가 연직 방향으로 고정된다(도 14의 공정 S1004).
또한, 이 록 기구(1140)에 의한 샤프트(1131)의 고정은, 후술하는 공정 S1005에 있어서 가스 공급부(1171)로부터 처리 챔버(1100)의 내부에 가압 가스를 공급하기 직전에 행해진다. 상부 챔버(1101)는, 가열 기구(1151)로부터의 열에 의해 열 팽창한다. 그래서, 상부 챔버(1101)의 열 팽창이 안정된 상태에서, 샤프트(1131)를 고정함으로써, 상기 상부 챔버(1101)의 위치를 적절하게 고정할 수 있다.
또한, 이와 같이 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)가 각각 완전히 열 팰창한 경우라도, 도 10에 나타내는 바와 같이 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)끼리가 접촉하지 않으며, 또한 시일재(1103)와 하부 챔버(1102)의 상면이 접촉한다.
그 후, 도 19에 나타내는 바와 같이 가스 공급부(1171)로부터 처리 챔버(1100)의 내부에 가압 가스를 공급하고, 그 처리 챔버(1100)의 내부를 미리 정해진 압력, 예컨대 0.9 ㎫로 가압한다(도 14의 공정 S1005). 이 가압은, 예컨대 일정한 가압 속도로 행해져도 좋고, 미리 정해진 시간의 압력 유지와 압력 상승을 반복하여 행하며, 단계적으로 행하여도 좋다. 또한, 이 가압의 제어는, 예컨대 가스 공급 라인(1172)에 마련된 밸브(도시하지 않음)의 개방도를 조절함으로써 행하여도 좋고, 혹은 가스 공급 라인(172)에 마련된 전공 레귤레이터(도시하지 않음)를 제어함으로써 행하여도 좋다.
또한, 공정 S1005에 있어서, 처리 챔버(1100)의 내부에 가압 가스가 공급되면, 시일재(1103)의 벽부(1106, 1106)가 서로 이격하도록 확대 개방하여, 시일재(1103)의 시일성이 향상한다. 마찬가지로 시일재(1164)의 벽부(1166, 1166)가 서로 이격하도록 확대 개방하여, 시일재(1164)의 시일성도 향상한다. 따라서, 처리 챔버(1100)의 내부가 확실하게 밀폐된다.
또한, 공정 S1005에 있어서, 상부 챔버(1101)에는 연직 상방으로 압력이 가해지며, 더욱 상부 챔버 베이스(1110)에도 연직 상방의 힘이 작용한다. 이 점, 전술한 바와 같이 록 핀(1141)이 관통 구멍에 삽입되어 있기 때문에, 상기 록 핀(1141)의 하면이 관통 구멍의 하면과 접촉하여, 샤프트(1131)는 연직 상방으로 이동하지 않는다. 이 때문에, 상부 챔버 베이스(1110)와 상부 챔버(1101)도 연직 상방으로 이동하지 않고, 처리 챔버(1100)의 내부를 적절하게 밀폐할 수 있어, 내부 압력을 미리 정해진 압력으로 유지할 수 있다.
그리고, 처리 챔버(1100)의 내부를 0.9 ㎫로 예컨대 30분간 유지한다. 그렇게 하면, 웨이퍼(W) 상의 복수의 칩(C)의 높이가 불균일하여도, 상기 복수의 칩(C)은 처리 챔버(1100)의 내부에 충전된 가압 가스에 의해 압박되기 때문에, 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)을 균일하게 적절한 압력으로 압박할 수 있다. 이 때문에, 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)을 미리 정해진 온도로 가열하면서 적절하게 압박할 수 있어, 상기 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)이 적절하게 접합된다(도 14의 공정 S1006).
그 후, 가스 공급 기구(1170)로부터의 가압 가스의 공급을 정지하고, 배기 기구(1180)에 의해 처리 챔버(1100)의 내부를 배기한다(도 14의 공정 S1007). 그리고, 처리 챔버(1100)의 내부는 0.1 ㎫까지 감압된다. 또한, 이 감압은, 예컨대 일정한 감압 속도로 행해져도 좋고, 미리 정해진 시간의 압력 유지와 압력 하강을 반복하여 행하며, 단계적으로 행하여도 좋다. 또한, 이 감압의 제어는, 예컨대 가스 공급 라인(1172)에 마련된 밸브(도시하지 않음)의 개방도를 조절함으로써 행하여도 좋고, 혹은 가스 공급 라인(1172)에 마련된 전공 레귤레이터(도시하지 않음)를 제어함으로써 행하여도 좋다.
또한, 공정 S1007에서는, 승강 핀(1160)에 의해 웨이퍼(W)를 상승시킨다. 이때, 웨이퍼(W)는 냉각된다.
그리고, 처리 챔버(1100)의 내부가 0.1 ㎫까지 감압되면, 록 기구(1140)에 의한 샤프트(1131)의 고정을 해제하고, 또한 이동 기구(1130)에 의해 상부 챔버(1101)를 상방으로 이동시켜, 처리 챔버(1100)가 개방된다. 그 후, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(1041)에 의해 처리 챔버(1100)의 외부로 반출된다. 또한, 웨이퍼(W)가 처리 챔버(1100)로부터 반출되면, 재차 처리 챔버(1100)가 폐쇄된다.
그 후, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(1041)에 의해 온도 조절 장치(1031)에 반송된다. 온도 조절 장치(1031)에서는, 웨이퍼(W)는 상온, 예컨대 25℃로 온도 조절된다(도 14의 공정 S1008).
그 후, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(1041)에 의해 트랜지션 장치(1033)에 반송되고, 더욱 반입출 스테이션(1002)의 웨이퍼 반송 장치(1022)에 의해 미리 정해진 카세트 배치판(1011)의 카세트(Cs)에 반송된다. 이렇게 하여, 일련의 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)의 접합 처리가 종료한다.
이상의 실시형태에 따르면, 공정 S1005에 있어서, 가열 기구(1151)에 의해 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)을 미리 정해진 온도로 가열하면서, 가스 공급 기구(1170)로부터 공급된 가압 가스에 의해 미리 정해진 압력으로 압박하여, 상기 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)을 적절하게 접합할 수 있다.
또한, 상부 챔버(1101)의 하면에 마련된 시일재(1103)는, 도 9에 나타내는 바와 같이 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)가 열 팽창하기 전과, 도 10에 나타내는 바와 같이 완전히 열 팰창한 후 중 어느 쪽의 경우라도, 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)끼리가 접촉하지 않으며, 또한 시일재(1103)와 하부 챔버(1102)의 상면이 접촉하도록 배치되어 있다. 따라서, 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)끼리의 접촉에 기인하는 파티클이나 열 응력의 발생을 회피하면서, 처리 챔버(1100)의 내부가 적절하게 밀폐된다. 따라서, 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)을 적절하게 접합할 수 있다.
더구나, 시일재(1103)에는 중공부(1107)가 형성되어 있기 때문에, 공정 S1005에 있어서 처리 챔버(1100)의 내부에 가압 가스가 공급되면, 이 가압 가스가 중공부(1107)에도 충전되어, 벽부(1106, 1106)가 서로 이격하도록 확대 개방하여, 시일재(1103)의 시일성이 향상한다.
또한, 시일재(1103)로서, 예컨대 O 링을 이용할 수도 있다. 단, O 링을 이용한 경우, 전술한 바와 같이 처리 챔버(1100)의 내부의 가압 시에 있어서의 시일재(1103)의 시일성 향상이라고 하는 효과를 향수할 수 없다. 또한, 상부 챔버(1101)의 하면과 하부 챔버(1102)의 상면에, O 링을 마련하기 위한 홈을 형성할 필요가 있지만, 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)의 열 팽창에 의해, 이 홈의 치수도 변화한다. 이 때문에, 처리 챔버(1100)의 설계가 번잡해진다. 이상의 관점에서, 본 실시형태의 시일재(1103)를 이용하는 것은 유용하다.
또한, 승강 핀(1160)의 주위에 시일재(1164)가 마련되어 있기 때문에, 처리 챔버(1100)의 내부를 적절하게 밀폐할 수 있다. 더구나 시일재(1164)도, 시일재(1103)와 마찬가지로, 공정 S1005에 있어서 처리 챔버(1100)의 내부에 가압 가스가 공급되면, 이 가압 가스가 중공부(1167)에도 충전되어, 벽부(1166, 1166)가 서로 이격하도록 확대 개방하여, 시일재(1164)의 시일성이 향상한다.
또한, 배치대 베이스(1154)는 하부 챔버 베이스(1120)에 고정되어 있지 않고, 더구나, 위치 결정 구멍(1156a∼1156c)은 위치 결정 핀(1121a∼1121c)보다 큰 직경을 갖는다. 이 때문에, 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)의 접합 처리 중에, 가열 기구(1151)에 의해 처리 챔버(1100)의 내부가 가열되어도, 배치대 베이스(1154)의 열 팽창분을 흡수할 수 있어, 배치대 베이스(1154)에 있어서의 열 응력의 발생이나 휨을 억제할 수 있다.
또한, 접합 시스템(1001)에 있어서, 반입출 스테이션(102)은 복수의 웨이퍼(W)를 보유할 수 있어, 이 반입출 스테이션(1002)으로부터 처리 스테이션(1003)에 웨이퍼(W)를 연속하여 반송할 수 있다. 더구나, 접합 시스템(1001)은, 접합 장치(1030)와 온도 조절 장치(1031)를 가지고 있기 때문에, 전술한 공정 S1001∼S1008을 순차 행하여, 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)을 연속하여 접합할 수 있다. 또한, 하나의 접합 장치(1030)에 있어서 미리 정해진 처리를 행하고 있는 동안, 다른 온도 조절 장치(1031)에 있어서 다른 처리를 행할 수도 있다. 즉, 접합 시스템(1001) 내에서 복수의 웨이퍼(W)를 병행하여 처리할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)의 접합을 효율적으로 행할 수 있어, 접합 처리의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
<4. 그 외의 실시형태>
이상의 실시형태에서는, 접합 장치(1030)에 있어서, 시일재(1103)는 상부 챔버(1101)의 하면에 마련되어 있었지만, 하부 챔버(1102)의 상면에 마련되어 있어도 좋다.
또한, 시일재(1103)는 상부 챔버(1101)의 하면과 하부 챔버(1102)의 상면 사이에 마련되어 있었지만, 도 20에 나타내는 바와 같이 상부 챔버(1101)의 내측면과 하부 챔버(1102)의 외측면 사이에 마련되어 있어도 좋다. 이러한 경우, 상부 챔버(1101)의 내직경은 하부 챔버(1102)의 외직경보다 크며, 즉 상부 챔버(1101)의 내측면은 하부 챔버(1102)의 외측면보다 외측에 위치하고 있다.
도 21에 나타내는 바와 같이 시일재(1103)의 개구부(1108)는, 처리 챔버(1100)의 내부측의 측면, 즉 연직 방향 상방의 측면에 형성되어 있다. 시일재(1103)는, 상기 실시형태와 마찬가지로 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)의 열 팽창 전(도 9)과 열 팽창 후(도 10) 중 어느 쪽에 있어서도, 상부 챔버(1101)의 내측면과 하부 챔버(1102)의 외측면이 접촉하지 않으며, 또한 시일재(1103)와 하부 챔버(1102)의 외측면이 접촉하도록, 시일재(1103)가 배치된다.
본 실시형태에 있어서도, 상기 실시형태와 동일한 효과를 향수할 수 있으며, 즉, 처리 챔버(1100)의 내부를 적절하게 밀폐하여, 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)을 적절하게 접합할 수 있다.
단, 처리 챔버(1100)의 수평 방향 길이는 연직 방향 길이보다 크기 때문에, 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)의 수평 방향의 열 팽창량도, 연직 방향의 열 팽창량보다 커진다. 그렇게 되면, 본 실시형태와 같이 상부 챔버(1101)의 내측면과 하부 챔버(1102)의 외측면 사이에 시일재(1103)가 마련된 경우에 비해서, 상기 실시형태와 같이 상부 챔버(1101)의 하면과 하부 챔버(1102)의 상면 사이에 시일재(1103)가 마련된 경우 쪽이, 시일재(1103)의 시일성을 확보하는 것이 용이해진다.
이상의 실시형태에서는, 접합 장치(1030)에 있어서, 이동 기구(1130)는 상부 챔버(1101)를 이동시키고 있었지만, 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)를 상대적으로 이동시키면 좋다. 예컨대 이동 기구(1130)는, 하부 챔버(1102)를 이동시켜도 좋고, 혹은 상부 챔버(1101)와 하부 챔버(1102)를 양방 이동시켜도 좋다.
또한, 배치대(1150)는 웨이퍼(W)를 단순히 배치하는 것이었지만, 예컨대 웨이퍼(W)를 진공 흡착하여도 좋고, 혹은 웨이퍼(W)를 정전 흡착하여도 좋다.
또한, 이상의 실시형태의 접합 처리에 있어서, 웨이퍼(W)를 가열하는 미리 정해진 온도(300℃), 처리 챔버(1100)의 내부의 가압 압력(0.9 ㎫), 처리 챔버(1100)의 내부의 가압 시간(30분간)은 각각 예시로서, 여러가지 조건에 따라 임의로 설정된다.
[제2 실시 형태]
<5. 접합 시스템의 구성>
우선, 본 실시형태에 따른 접합 시스템의 구성에 대해서 설명한다. 도 22는 접합 시스템(2001)의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다. 도 23은 접합 시스템(2001)의 내부 구성의 개략을 나타내는 측면도이다. 또한, 이하에 있어서는, 위치 관계를 명확하게 하기 위해, 서로 직교하는 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 한다.
접합 시스템(2001)에서는, 도 24 및 도 25에 나타내는 바와 같이 기판으로서의 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)을 접합한다. 웨이퍼(W)는, 예컨대 실리콘 웨이퍼나 화합물 반도체 웨이퍼 등에 디바이스가 형성된 반도체 웨이퍼(디바이스 웨이퍼)이다. 웨이퍼(W)의 표면에는 복수의 범프가 형성되어 있다. 또한, 칩(C)의 표면에도 복수의 범프가 형성되고, 이 복수의 범프가 형성된 표면이 웨이퍼(W)측을 향하도록, 칩(C)은 뒤집어 배치되어 있다. 즉, 웨이퍼(W)에 있어서 복수의 범프가 형성된 표면과, 칩(C)에 있어서 복수의 범프가 형성된 표면은, 대향하여 배치되어 있다. 웨이퍼(W)의 범프와 칩(C)의 범프는 각각 대응하는 위치에 형성되고, 이들 범프가 접합됨으로써 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)이 접합된다. 또한, 범프는 예컨대 구리로 이루어지고, 이 경우, 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)의 접합은 구리와 구리의 접합이 된다.
접합 시스템(2001)에 반입되는 웨이퍼(W)의 표면에는, 미리 복수의 칩(C)이 미리 정해진 위치에 배치되어 있다. 그리고, 복수의 칩(C)의 위로부터 필름(F)이 붙여져, 웨이퍼(W)에 대하여 복수의 칩(C)의 위치가 고정되어 있다. 또한, 웨이퍼(W)에 대하여 복수의 칩(C)을 고정하는 수단은, 필름(F)에 한정되지 않고, 예컨대 코팅 등, 임의의 수단을 이용할 수 있다.
도 22에 나타내는 바와 같이 접합 시스템(2001)은, 예컨대 외부와의 사이에서 복수의 웨이퍼(W)를 수용 가능한 카세트(Cs)가 반입출되는 반입출 스테이션(2002)과, 복수의 칩(C)이 탑재된 웨이퍼(W)에 대하여 미리 정해진 처리를 실시하는 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(2003)을 일체로 접속한 구성을 가지고 있다.
반입출 스테이션(2002)에는, 카세트 배치대(2010)가 마련되어 있다. 카세트 배치대(2010)에는, 복수, 예컨대 2개의 카세트 배치판(2011)이 마련되어 있다. 카세트 배치판(2011)은, Y축 방향(도 22 중 상하 방향)으로 1열로 배열되어 배치되어 있다. 이들 카세트 배치판(2011)에는, 접합 시스템(2001)의 외부에 대하여 카세트(Cs)를 반입출할 때에, 카세트(Cs)를 배치할 수 있다. 이와 같이 반입출 스테이션(2002)은, 복수의 웨이퍼(W)를 보유 가능하게 구성되어 있다. 또한, 카세트 배치판(2011)의 개수는, 본 실시형태에 한정되지 않고, 임의로 결정할 수 있다.
반입출 스테이션(2002)에는, 카세트 배치대(2010)에 인접하여 웨이퍼 반송부(2020)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송부(2020)에는, Y축 방향으로 연신하는 반송로(2021) 상을 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(2022)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(2022)는, 연직 방향 및 연직축 둘레(θ 방향)로도 이동 가능하며, 각 카세트 배치판(2011) 상의 카세트(Cs)와, 후술하는 처리 스테이션(2003)의 위치 조절 장치(2032) 및 트랜지션 장치(2033) 사이에서 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(2003)에는, 접합 장치(2030), 온도 조절 장치(2031), 위치 조절 장치(2032), 트랜지션 장치(2033)가 마련되어 있다. 예컨대 처리 스테이션(2003)의 정면측(도 22 중의 Y축 방향 부방향측)에는 접합 장치(2030)가 마련되고, 처리 스테이션(2003)의 배면측(도 22 중 Y축 방향 정방향측)에는, 온도 조절 장치(2031)가 마련되어 있다. 또한, 처리 스테이션(2003)의 반입출 스테이션(2002)측(도 22 중의 X축 방향 정방향측)에는, 위치 조절 장치(2032)와 트랜지션 장치(2033)가 마련되어 있다. 위치 조절 장치(2032)와 트랜지션 장치(2033)는, 도 23에 나타내는 바와 같이 위에서 이 순서로 2단으로 마련되어 있다. 또한, 접합 장치(2030), 온도 조절 장치(2031), 위치 조절 장치(2032), 트랜지션 장치(2033)의 장치수나 배치는 임의로 설정할 수 있다.
접합 장치(2030)는, 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)을 접합하는 장치이다. 이 접합 장치(2030)의 구성에 대해서는 후술한다.
온도 조절 장치(2031)는, 접합 장치(2030)로 가열된 웨이퍼(W)의 온도 조절을 하는 장치이다. 온도 조절 장치(2031)는, 예컨대 펠티에 소자 등의 냉각 부재를 내장하며, 온도 조절 가능한 온도 조절판(도시하지 않음)을 구비하고 있다.
위치 조절 장치(2032)는, 웨이퍼(W)의 둘레 방향의 방향을 조절하는 장치이다. 위치 조절 장치(2032)는, 웨이퍼(W)를 회전 유지하는 척(도시하지 않음)과, 웨이퍼(W)의 노치부의 위치를 검출하는 검출부(도시하지 않음)를 가지고 있다. 그리고, 위치 조절 장치(2032)에서는, 척에 유지된 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 검출부에서 웨이퍼(W)의 노치부의 위치를 검출함으로써, 상기 노치부의 위치를 조절하여 웨이퍼(W)의 둘레 방향의 방향을 조절하고 있다.
트랜지션 장치(2033)는, 웨이퍼(W)를 일시적으로 배치하기 위한 장치이다.
도 22에 나타내는 바와 같이 접합 장치(2030), 온도 조절 장치(2031), 위치 조절 장치(2032), 트랜지션 장치(2033)에 둘러싸인 영역에는, 웨이퍼 반송 영역(2040)이 형성되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(2040)에는, 예컨대 웨이퍼 반송 장치(2041)가 배치되어 있다.
웨이퍼 반송 장치(2041)는, 예컨대 연직 방향, 수평 방향(X축 방향, Y축 방향) 및 연직축 둘레(θ 방향)로 이동 가능한 반송 아암을 가지고 있다. 웨이퍼 반송 장치(2041)는, 웨이퍼 반송 영역(2040) 내를 이동하며, 주위의 접합 장치(2030), 온도 조절 장치(2031), 위치 조절 장치(2032), 트랜지션 장치(2033)에 웨이퍼(W)를 반송할 수 있다.
이상의 접합 시스템(2001)에는, 제어부(2050)가 마련되어 있다. 제어부(2050)는, 예컨대 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 가지고 있다. 프로그램 저장부에는, 접합 시스템(2001)에 있어서의 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)의 접합 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 프로그램 저장부에는, 전술한 각종 처리 장치나 반송 장치 등의 구동계의 동작을 제어하여, 접합 시스템(2001)에 있어서의 후술하는 접합 처리를 실현시키기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 예컨대 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 컴팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체(H)에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체(H)로부터 제어부(2050)에 인스톨된 것이어도 좋다.
<6. 접합 장치의 구성>
다음에, 전술한 접합 장치(2030)의 구성에 대해서 설명한다. 도 26은 접합 장치(2030)의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다. 도 27은 접합 장치(2030)의 내부 구성을 상방에서 본 평면도이다. 도 28은 접합 장치(2030)의 내부 구성을 하방에서 본 평면도이다.
도 26에 나타내는 바와 같이 접합 장치(2030)는, 내부를 밀폐 가능한 처리 챔버(2100)를 가지고 있다. 처리 챔버(2100)는, 제1 챔버로서의 상부 챔버(2101)와, 제2 챔버로서의 하부 챔버(2102)를 가지고 있다. 상부 챔버(2101)는 하부 챔버(2102)의 상방에 마련되어 있다.
도 29에 나타내는 바와 같이 상부 챔버(2101)는, 하면의 내측이 개구된 중공 구조를 가지고 있다. 상부 챔버(2101)의 하면에는, 처리 챔버(2100)의 내부의 기밀성을 유지하기 위한 시일재(2103)가 환형으로 마련되어 있다. 시일재(2103)는, 상부 챔버(2101)의 하면으로부터 돌출하여 마련되어 있다. 또한, 하부 챔버(2102)는, 상면의 내측과 하면의 내측이 각각 개구된 중공 구조를 가지고 있다. 상부 챔버(2101)의 하면과 하부 챔버(2102)의 상면은, 대향하여 배치되어 있다. 그리고, 시일재(2103)와 하부 챔버(2102)의 상면을 접촉시킴으로써, 처리 챔버(2100)의 내부가 밀폐 공간으로 형성된다.
도 26에 나타내는 바와 같이 상부 챔버(2101)는, 상부 챔버(2101)의 상면에 마련된 제1 챔버 베이스로서의 상부 챔버 베이스(2110)에 지지되어 있다. 상부 챔버 베이스(2110)는, 상부 챔버(2101)의 상면보다 큰 직경을 가지고 있다.
또한, 상부 챔버(2101)는, 상방으로부터 하방을 향하여 동심 원형으로 직경이 확대하는 테이퍼 형상을 가지고, 또한 측면에서 보아 테이퍼 부분이 내측으로 볼록한 형상을 가지고 있다. 상부 챔버(2101)의 외주부에는, 상부 챔버 베이스(2110)와의 사이에 있어서, 리브(2111)가 예컨대 4부분에 마련되어 있다. 즉, 상부 챔버 베이스(2110)에는, 상부 챔버(2101)와 리브(2111)가 고정되어 지지되어 있다.
여기서, 상부 챔버(2101)는 상부 챔버 베이스(2110)의 중앙부에서 지지되고 있기 때문에, 예컨대 처리 챔버(2100)의 내부가 가압된 경우, 리브(2111)가 없으면, 상부 챔버 베이스(2110)의 중앙부에 응력이 집중한다. 이 점, 본 실시형태에서는, 처리 챔버(2100)의 내부 압력은, 상부 챔버(2101)와 리브(2111)를 통해, 상부 챔버 베이스(2110)의 중앙부와 외주부에 분산하여 전달된다. 이 때문에, 상부 챔버 베이스(2110)의 특정 부분에 응력이 집중하는 것을 억제할 수 있다.
도 27에 나타내는 바와 같이 상부 챔버 베이스(2110)의 상면의 중앙부에는, 상부 챔버 베이스(2110)를 냉각하는 제1 냉각 기구로서의 상부 냉각 기구(2112)가 마련되어 있다. 보다 상세하게는, 상부 챔버 베이스(2110)의 상면의 중앙부에는, 상부 챔버 베이스(2110)의 경량화를 도모하기 위해 오목부가 형성되고, 상부 냉각 기구(2112)는 이 오목부에 마련되어 있다.
도 30에 나타내는 바와 같이 상부 냉각 기구(2112)는, 예컨대 평면에서 보아 대략 사각 형상을 가지고 있다. 상부 냉각 기구(2112)의 내부에는, 예컨대 냉각수 등의 냉각 매체가 유통하는 냉매 유로(2113)가 형성되어 있다. 냉각 매체의 온도는 상온, 예컨대 25℃이다. 냉매 유로(2113)는 예컨대 도면의 좌우 방향으로 1개 연신하며, 상하 방향으로 2개 연신하여 형성되고, 각각이 측면에 있어서 개구되어 있다. 하나의 측면에 개구된 냉매 유로(2113, 2113)에는, 각각 냉매 공급 장치(2114)와 냉매 배출 장치(2115)가 접속되어 있다. 냉매 공급 장치(2114)는, 내부에 냉각 매체를 저류하며, 상기 냉각 매체를 냉매 유로(2113)에 공급한다. 냉매 배출 장치(2115)에는, 예컨대 진공 펌프 등이 이용된다. 또한, 다른 3개의 측면에 개구된 냉매 유로(2113)에는, 지수 마개(2116)가 마련되어 있다. 그리고, 상부 냉각 기구(2112)에서는, 냉매 공급 장치(2114)와 냉매 배출 장치(2115) 사이에 있어서, 냉매 유로(2113)의 내부를 냉각 매체가 유통함으로써, 상부 챔버 베이스(2110)가 냉각된다.
또한, 상부 냉각 기구(2112)는, 본 실시형태에 한정되지 않고, 상부 챔버 베이스(2110)를 냉각할 수 있으면 여러가지 구성을 취할 수 있다. 예컨대 상부 냉각 기구(2112)에는, 펠티에 소자 등의 냉각 부재가 내장되어 있어도 좋다.
도 26에 나타내는 바와 같이 하부 챔버(2102)는, 하부 챔버(2102)의 하면에 마련된 제2 챔버 베이스로서의 하부 챔버 베이스(2120)에 지지되어 있다. 하부 챔버 베이스(2120)는, 하부 챔버(2102)의 하면보다 큰 직경을 가지고 있다.
도 28에 나타내는 바와 같이 하부 챔버 베이스(2120)의 하면의 중앙부에는, 하부 챔버 베이스(2120)를 냉각하는 제2 냉각 기구로서의 하부 냉각 기구(2121)가 마련되어 있다. 하부 냉각 기구(2121)의 구성은, 도 30에 나타낸 상부 냉각 기구(2112)의 구성과 동일하고, 하부 냉각 기구(2121)의 내부에는, 예컨대 냉각수 등의 냉각 매체가 유통하는 냉매 유로(2113)가 형성되어 있다.
또한, 하부 냉각 기구(2121)는, 본 실시형태에 한정되지 않고, 하부 챔버 베이스(2120)를 냉각할 수 있으면 여러가지 구성을 취할 수 있다. 예컨대 하부 냉각 기구(2121)에는, 펠티에 소자 등의 냉각 부재가 내장되어 있어도 좋다.
도 26에 나타내는 바와 같이 상부 챔버 베이스(2110)에는, 상부 챔버 베이스(2110), 즉 상부 챔버(2101)를 연직 방향으로 이동시키는 이동 기구(2130)가 마련되어 있다. 이동 기구(2130)는, 샤프트(2131), 지지판(2132) 및 연직 이동부(2133)를 가지고 있다. 샤프트(2131)는, 상부 챔버 베이스(2110)의 외주부에 예컨대 4부분 마련되어 있다. 또한, 각 샤프트(2131)는 연직 방향으로 연신하여, 하부 챔버 베이스(2120)를 관통하여, 상기 하부 챔버 베이스(2120)의 하방에 마련된 지지판(2132)에 지지되어 있다. 지지판(2132)에는, 예컨대 에어 실린더 등의 연직 이동부(2133)가 마련되어 있다. 이 연직 이동부(2133)에 의해, 지지판(2132)과 샤프트(2131)가 연직 방향으로 이동하고, 또한 상부 챔버 베이스(2110)와 상부 챔버(2101)는 연직 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다.
샤프트(2131)에는, 샤프트(2131)의 이동을 제한하는 록 기구(2140)가 마련되어 있다. 도 27에 나타내는 바와 같이 록 기구(2140)는, 샤프트(2131)에 대응하여 예컨대 4부분에 마련되어 있다. 또한, 록 기구(2140)는, 하부 챔버 베이스(2120) 상에 마련된다.
도 26 및 도 27에 나타내는 바와 같이 록 기구(2140)는, 록 핀(2141), 수평 이동부(2142) 및 케이싱(2143)을 가지고 있다. 록 핀(2141)은, 샤프트(2131)에 형성된 관통 구멍에 삽입된다. 록 핀(2141)의 기단부에는, 록 핀(2141)을 수평 방향으로 이동시키는, 예컨대 에어 실린더 등의 수평 이동부(2142)가 마련되어 있다. 샤프트(2131)의 외주면에는, 샤프트(2131)의 관통 구멍에 삽입된 록 핀(2141)을 지지하는 케이싱(2143)이 마련되어 있다.
도 29에 나타내는 바와 같이 처리 챔버(2100)의 내부에는, 웨이퍼(W)를 배치하는 배치대(2150)가 마련되어 있다. 배치대(2150) 상에는 복수의 갭 핀(도시하지 않음)이 마련되고, 이 복수의 갭 핀이 웨이퍼(W)를 지지한다. 또한, 배치대(2150) 상에는 복수의 가이드 핀(도시하지 않음)이 마련되고, 이 복수의 가이드 핀에 의해 웨이퍼(W)의 수평 방향의 위치가 고정된다. 배치대(2150)의 내부에는, 웨이퍼(W)를 가열하는 가열 기구(2151)가 마련되어 있다. 가열 기구(2151)로서는, 예컨대 히터가 이용된다. 또한, 배치대(2150)는 복수의 영역으로 구획되고, 이 구획된 영역에 대응하도록, 가열 기구(2151)는 복수로 분할되어 있어도 좋다. 이러한 경우, 배치대(2150)가 구획된 복수의 영역은, 그 영역마다 온도 조절 가능하게 된다.
또한, 배치대(2150)의 하방에는, 단열판(도시하지 않음)이 마련되어 있어도 좋다. 이 단열판에 의해, 가열 기구(2151)로 웨이퍼(W)를 가열할 때의 열이, 후술하는 배치대 베이스(2153)나 하부 챔버 베이스(2120)에 전달되는 것을 억제할 수 있다.
배치대(2150)는, 복수의 로드(2152)를 통해, 배치대(2150)의 하방에 마련된 배치대 베이스(2153)에 지지되어 있다. 배치대 베이스(2153)는, 하부 챔버 베이스(2120) 상에 배치되어 있다. 그리고, 이와 같이 배치대(2150)와 배치대 베이스(2153) 사이에 공기층을 마련함으로써, 가열 기구(2151)로 웨이퍼(W)를 가열할 때의 열이, 배치대 베이스(2153)나 하부 챔버 베이스(2120)에 전달되는 것을 억제할 수 있다.
배치대 베이스(2153)는, 하부 챔버 베이스(2120)에 고정되어 있지 않다. 이러한 경우, 예컨대 접합 처리 중에 처리 챔버(2100)의 내부가 가열되어도, 배치대 베이스(2153)를 자유롭게 열 팽창시킬 수 있어, 고정시킴으로써 발생할 수 있는 열 응력이나 휨을 억제할 수 있다.
도 26에 나타내는 바와 같이 배치대(2150)의 하방에는, 웨이퍼(W)를 하방으로부터 지지하여 승강시키기 위한 승강 핀(2160)이 예컨대 3부분에 마련되어 있다. 승강 핀(2160)은, 배치대(2150), 배치대 베이스(2153), 하부 챔버 베이스(2120), 하부 냉각 기구(2121)를 삽입 관통하여, 하부 냉각 기구(2121)의 하방에 마련된 지지판(2161)에 지지되어 있다. 지지판(2161)에는, 예컨대 모터 등을 내장한 승강 구동부(2162)가 마련되어 있다. 이 승강 구동부(2162)에 의해, 지지판(2161)과 승강 핀(2160)은 승강하고, 승강 핀(2160)은 배치대(2150)의 상면으로부터 돌출 가능하게 되어 있다.
처리 챔버(2100)에는, 처리 챔버(2100)의 내부에 가압 가스를 공급하는 가스 공급 기구(2170)가 마련되어 있다. 가스 공급 기구(2170)는, 가스 공급부(2171), 가스 공급 라인(2172) 및 가스 공급 장치(2173)를 가지고 있다. 가스 공급부(2171)는, 배치대(2150)의 상방에 마련되고, 처리 챔버(2100)의 내부에 가압 가스를 공급한다. 가스 공급부(2171)는, 가스 공급 라인(2172)을 통해, 가스 공급 장치(2173)에 연통하고 있다. 가스 공급 라인(2172)은, 상부 챔버(2101), 상부 챔버 베이스(2110), 상부 냉각 기구(2112)를 관통하여 마련되어 있다. 가스 공급 장치(2173)는, 내부에 가압 가스를 저류하며, 그 가압 가스를 가스 공급부(2171)에 공급한다.
처리 챔버(2100)에는, 처리 챔버의 내부를 배기하는 배기 기구(2180)가 마련되어 있다. 배기 기구(2180)는, 배기 라인(2181)과 배기 장치(2182)를 가지고 있다. 배기 라인(2181)은, 하부 챔버 베이스(2120)의 상면에 있어서 예컨대 2부분에 형성된 배기구에 접속되며, 하부 챔버 베이스(2120)와 하부 냉각 기구(2121)를 관통하여 마련되어 있다. 또한, 배기 라인(2181)은, 예컨대 진공 펌프 등의 배기 장치(2182)에 접속되어 있다.
또한, 접합 장치(2030)에 있어서의 각 부의 동작은, 전술한 제어부(2050)에 의해 제어된다.
<7. 접합 시스템의 동작>
다음에, 이상과 같이 구성된 접합 시스템(2001)을 이용하여 행해지는 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)의 접합 처리 방법에 대해서 설명한다. 도 31은 이러한 접합 처리의 주된 공정의 예를 나타내는 흐름도이다. 도 32는 접합 처리의 각 공정에 있어서의 상부 냉각 기구(2112) 및 하부 냉각 기구(2121)를 유통하는 냉각 매체의 온도, 가열 기구(2151)[배치대(2150)]의 온도, 웨이퍼(W)의 온도 및 처리 챔버(2100)의 내부의 압력을 나타내는 설명도이다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 접합 시스템(2001)에 반입되는 웨이퍼(W)의 표면에는, 도 24 및 도 25에 나타내는 바와 같이 미리 복수의 칩(C)이 미리 정해진 위치에 배치되며, 또한 필름(F)에 의해 복수의 칩(C)의 위치가 고정되어 있다.
우선, 복수매의 웨이퍼(W)를 수용한 카세트(Cs)가, 반입출 스테이션(2002)의 미리 정해진 카세트 배치판(2011)에 배치된다. 그 후, 웨이퍼 반송 장치(2022)에 의해 카세트(Cs) 내의 웨이퍼(W)가 취출되어, 처리 스테이션(2003)의 위치 조절 장치(2032)에 반송된다. 위치 조절 장치(2032)에서는, 웨이퍼(W)의 노치부의 위치를 조절하여, 그 웨이퍼(W)의 둘레 방향의 방향이 조절된다(도 31의 공정 S2001). 이와 같이 공정 S2001에서 웨이퍼(W)의 둘레 방향의 방향을 조절함으로써, 예컨대 후술하는 공정 S2002∼S2008의 접합 처리에 불량이 생긴 경우, 웨이퍼 이력을 쫓아 불량의 원인을 특정하기 쉬워져, 접합 처리의 조건을 개선할 수 있다.
공정 S2001에서는, 도 32에 나타내는 바와 같이 접합 장치(2030)에 있어서, 상부 냉각 기구(2112)와 하부 냉각 기구(2121)를 유통하는 냉각 매체의 온도는, 각각 상온, 예컨대 25℃로 유지되어 있다. 가열 기구(2151)의 온도는 미리 정해진 온도, 예컨대 300℃로 유지되어 있다. 웨이퍼(W)의 온도는 상온, 예컨대 25℃이다. 처리 챔버(2100)는 폐쇄되어 있지만, 그 내부의 압력은 예컨대 0.1 ㎫(대기압)로 되어 있다.
가열 기구(2151)의 온도는, 접합 처리를 통하여(후술하는 공정 S2002∼S2008), 미리 정해진 온도로 유지된다. 그렇게 되면, 가열 기구(2151)에 의한 열은, 처리 챔버(2100)의 내부 분위기와 처리 챔버(2100)를 통해, 상부 챔버 베이스(2110)와 하부 챔버 베이스(2120)에 전달된다. 이들 상부 챔버 베이스(2110)와 하부 챔버 베이스(2120)가 열 팽창하기 때문에, 처리 챔버(2100)를 적절하게 지지할 수 없어, 이 처리 챔버(2100)의 내부를 적절하게 밀폐할 수 없을 우려가 있다. 또한, 상부 챔버 베이스(2110)가 열 팽창함으로써, 상부 챔버 베이스(2110)의 외주부에 마련된 샤프트(2131)가 직경 방향 외측으로 이동하여, 샤프트(2131)가 축 어긋남될 우려가 있다.
그래서, 접합 처리를 통하여(후술하는 공정 S2002∼S2008), 상부 냉각 기구(2112)와 하부 냉각 기구(2121)를 유통하는 냉각 매체의 온도를 각각 25℃로 유지함으로써, 상부 챔버 베이스(2110)와 하부 챔버 베이스(2120)가 열 팽창하는 것을 억제할 수 있다. 그렇게 되면, 처리 챔버(2100)의 내부를 적절하게 밀폐할 수 있고, 또한 샤프트(2131)의 축 어긋남을 억제할 수 있다.
그 후, 접합 장치(2030)에서는, 도 33에 나타내는 바와 같이 이동 기구(2130)에 의해 상부 챔버(2101)를 상방으로 이동시켜, 처리 챔버(2100)가 개방된다. 그리고, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(2041)에 의해 처리 챔버(2100)의 내부에 반입되어, 미리 상승하여 대기하고 있었던 승강 핀(2160)에 전달된다.
이어서, 도 34에 나타내는 바와 같이 이동 기구(2130)에 의해 상부 챔버(2101)를 하방으로 이동시켜, 처리 챔버(2100)가 폐쇄된다. 이때, 시일재(2103)와 하부 챔버(2102)의 상면을 접촉시켜, 처리 챔버(2100)의 내부가 밀폐된다(도 31의 공정 S2002). 이때, 전술한 바와 같이 상부 냉각 기구(2112)의 온도와 하부 냉각 기구(2121)에 의해, 상부 챔버 베이스(2110)와 하부 챔버 베이스(2120)가 열 팽창하는 것이 억제되기 때문에, 처리 챔버(2100)를 적절하게 지지할 수 있으며, 이 처리 챔버(2100)의 내부를 적절하게 밀폐할 수 있다.
그 후, 도 34에 나타내는 바와 같이 승강 구동부(2162)에 의해 승강 핀(2160)을 하강시키면서, 웨이퍼(W)의 온도를 조절하여, 소위 웨이퍼(W)의 온도 레벨링을 행한다(도 31의 공정 S2003). 공정 S2003에서는, 처리 챔버(2100)의 내부의 분위기가 가열 기구(2151)에 의해 가열되고 있기 때문에, 웨이퍼(W)도 가열된다. 그리고, 배치대(2150)에 배치되기 직전에는, 웨이퍼(W)는 약 300℃로 조절된다. 또한, 웨이퍼(W)의 온도 조절은, 승강 핀(2160)의 하강 속도를 조절함으로써 제어하여도 좋고, 혹은 승강 핀(2160)을 단계적으로 하강시킴으로써 조절하여도 좋다.
여기서, 공정 S2003에 있어서, 웨이퍼(W)의 온도 레벨링을 하지 않고, 웨이퍼(W)를 가열된 배치대(2150)에 배치하면, 웨이퍼(W)의 온도가 급격히 상승하여, 상기 웨이퍼(W)가 휘어 버린다. 이 점, 웨이퍼(W)의 온도 레벨링을 행함으로써, 상기 웨이퍼(W)의 휨을 억제할 수 있다. 그리고, 웨이퍼(W)의 휨 억제라고 하는 관점에서는, 웨이퍼(W)는 300℃ 부근까지 가열되면 좋고, 엄밀하게 300℃로 조절될 필요는 없다.
그 후, 도 35에 나타내는 바와 같이 배치대(2150)에 웨이퍼(W)를 배치한다. 그렇게 하면, 웨이퍼(W)가 300℃로 가열된다.
웨이퍼(W)가 300℃까지 가열되면, 록 기구(2140)의 수평 이동부(2142)에 의해 록 핀(2141)을 샤프트(2131)의 관통 구멍에 삽입한다. 그렇게 하면, 샤프트(2131)가 연직 방향으로 고정된다(도 31의 공정 S2004).
또한, 이 록 기구(2140)에 의한 샤프트(2131)의 고정은, 후술하는 공정 S2005에 있어서 가스 공급부(2171)로부터 처리 챔버(2100)의 내부에 가압 가스를 공급하기 직전에 행해진다. 상부 챔버(2101)는, 가열 기구(2151)로부터의 열에 의해 열 팽창한다. 그래서, 상부 챔버(2101)의 열 팽창이 안정된 상태로, 샤프트(2131)를 고정함으로써, 상기 상부 챔버(2101)의 위치를 적절하게 고정할 수 있다.
그 후, 도 36에 나타내는 바와 같이 가스 공급부(2171)로부터 처리 챔버(2100)의 내부에 가압 가스를 공급하고, 그 처리 챔버(2100)의 내부를 미리 정해진 압력, 예컨대 0.9 ㎫로 가압한다(도 31의 공정 S2005). 이 가압은, 예컨대 일정한 가압 속도로 행해져도 좋고, 미리 정해진 시간의 압력 유지와 압력 상승을 반복하여 행하며, 단계적으로 행하여도 좋다. 또한, 이 가압의 제어는, 예컨대 가스 공급 라인(2172)에 마련된 밸브(도시하지 않음)의 개방도를 조절함으로써 행하여도 좋고, 혹은 가스 공급 라인(2172)에 마련된 전공 레귤레이터(도시하지 않음)를 제어함으로써 행하여도 좋다.
또한, 공정 S2005에 있어서, 상부 챔버(2101)에는 연직 상방에 압력이 가해지고, 더욱 상부 챔버 베이스(2110)에도 연직 상방의 힘이 작용한다. 이 점, 전술한 바와 같이 록 핀(2141)이 관통 구멍에 삽입되어 있기 때문에, 이 록 핀(2141)의 하면이 관통 구멍의 하면과 접촉하여, 샤프트(2131)는 연직 상방으로 이동하지 않는다. 이 때문에, 상부 챔버 베이스(2110)와 상부 챔버(2101)도 연직 상방으로 이동하지 않고, 처리 챔버(2100)의 내부를 적절하게 밀폐할 수 있어, 내부 압력을 미리 정해진 압력으로 유지할 수 있다.
그리고, 처리 챔버(2100)의 내부를 0.9 ㎫로 예컨대 30분간 유지한다. 그렇게 하면, 웨이퍼(W) 상의 복수의 칩(C)의 높이가 불균일하여도, 이 복수의 칩(C)은 처리 챔버(2100)의 내부에 충전된 가압 가스에 의해 압박되기 때문에, 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)을 균일하게 적절한 압력으로 압박할 수 있다. 이 때문에, 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)을 미리 정해진 온도로 가열하면서 적절하게 압박할 수 있어, 상기 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)이 적절하게 접합된다(도 31의 공정 S2006).
그 후, 가스 공급 기구(2170)로부터의 가압 가스의 공급을 정지하고, 배기 기구(2180)에 의해 처리 챔버(2100)의 내부를 배기한다(도 31의 공정 S2007). 그리고, 처리 챔버(2100)의 내부는 0.1 ㎫까지 감압된다. 또한, 이 감압은, 예컨대 일정한 감압 속도로 행해져도 좋고, 미리 정해진 시간의 압력 유지와 압력 하강을 반복하여 행하며, 단계적으로 행하여도 좋다. 또한, 이 감압의 제어는, 예컨대 가스 공급 라인(2172)에 마련된 밸브(도시하지 않음)의 개방도를 조절함으로써 행하여도 좋고, 혹은 가스 공급 라인(2172)에 마련된 전공 레귤레이터(도시하지 않음)를 제어함으로써 행하여도 좋다.
또한, 공정 S2007에서는, 승강 핀(2160)에 의해 웨이퍼(W)를 상승시킨다. 이때, 웨이퍼(W)는 냉각된다.
그리고, 처리 챔버(2100)의 내부가 0.1 ㎫까지 감압되면, 록 기구(2140)에 의한 샤프트(2131)의 고정을 해제하고, 더욱 이동 기구(2130)에 의해 상부 챔버(2101)를 상방으로 이동시켜, 처리 챔버(2100)가 개방된다. 그 후, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(2041)에 의해 처리 챔버(2100)의 외부로 반출된다. 또한, 웨이퍼(W)가 처리 챔버(2100)로부터 반출되면, 재차 처리 챔버(2100)가 폐쇄된다.
그 후, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(2041)에 의해 온도 조절 장치(2031)에 반송된다. 온도 조절 장치(2031)에서는, 웨이퍼(W)는 상온, 예컨대 25℃로 온도 조절된다(도 31의 공정 S2008).
그 후, 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(2041)에 의해 트랜지션 장치(2033)에 반송되고, 더욱 반입출 스테이션(2002)의 웨이퍼 반송 장치(2022)에 의해 미리 정해진 카세트 배치판(2011)의 카세트(Cs)에 반송된다. 이렇게 하여, 일련의 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)의 접합 처리가 종료한다.
이상의 실시형태에 따르면, 공정 S2005에 있어서, 처리 챔버(2100)의 내부에 공급된 가압 가스에 의해 상기 처리 챔버(2100)의 내부를 미리 정해진 압력으로 가압하기 때문에, 예컨대 웨이퍼(W) 상의 복수의 칩(C)의 높이가 불균일하여도, 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)을 균일하게 적절한 압력으로 압박할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)을 미리 정해진 온도로 가열하면서 미리 정해진 압력으로 적절하게 압박할 수 있어, 상기 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)을 적절하게 접합할 수 있다.
더구나, 공정 S2001∼S2008의 접합 처리에 있어서, 상부 챔버 베이스(2110)와 하부 챔버 베이스(2120)는, 각각 상부 냉각 기구(2112)와 하부 냉각 기구(2121)에 의해 냉각되기 때문에, 이들 상부 챔버 베이스(2110)와 하부 챔버 베이스(2120)가 열 팽창하는 것을 억제할 수 있다. 그렇게 되면, 접합 처리 중인 처리 챔버(2100)의 내부를 적절하게 밀폐할 수 있고, 또한 샤프트(2131)의 축 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)을 보다 적절하게 접합할 수 있다.
또한, 가열 기구(2151)가 마련된 배치대(2150)는, 복수의 로드(2152)를 통해, 배치대(2150)의 하방에 마련된 배치대 베이스(2153)에 지지되어 있기 때문에, 배치대(2150)와 배치대 베이스(2153) 사이에 공기층이 마련된다. 그렇게 되면, 가열 기구(2151)로 웨이퍼(W)를 가열할 때의 열이, 하부 챔버 베이스(2120)에 전달되는 것을 억제할 수 있어, 하부 챔버 베이스(2120)가 열 팽창하는 것을 더욱 억제할 수 있다.
또한, 접합 시스템(2001)에 있어서, 반입출 스테이션(2002)은 복수의 웨이퍼(W)를 보유할 수 있으며, 이 반입출 스테이션(2002)으로부터 처리 스테이션(2003)에 웨이퍼(W)를 연속하여 반송할 수 있다. 더구나, 접합 시스템(2001)은, 접합 장치(2030)와 온도 조절 장치(2031)를 가지고 있기 때문에, 전술한 공정 S2001∼S2008을 순차 행하여, 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)을 연속하여 접합할 수 있다. 또한, 하나의 접합 장치(2030)에 있어서 미리 정해진 처리를 행하고 있는 동안, 다른 온도 조절 장치(2031)에 있어서 별도의 처리를 행할 수도 있다. 즉, 접합 시스템(2001) 내에서 복수의 웨이퍼(W)를 병행하여 처리할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)와 복수의 칩(C)의 접합을 효율적으로 행할 수 있어, 접합 처리의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
<8. 그 외의 실시형태>
이상의 실시형태에서는, 접합 장치(2030)에 있어서, 이동 기구(2130)는 상부 챔버(2101)를 이동시키고 있었지만, 상부 챔버(2101)와 하부 챔버(2102)를 상대적으로 이동시키면 좋다. 예컨대 이동 기구(2130)는, 하부 챔버(2102)를 이동시켜도 좋고, 혹은 상부 챔버(2101)와 하부 챔버(2102)를 양방 이동시켜도 좋다.
또한, 처리 챔버(2100)는, 상부 챔버(2101)와 하부 챔버(2102)에 연직 방향으로 분할되어 있지만, 수평 방향으로 분할되어 있어도 좋다.
또한, 배치대(2150)는 웨이퍼(W)를 단순히 배치하는 것이었지만, 예컨대 웨이퍼(W)를 진공 흡착하여도 좋고, 혹은 웨이퍼(W)를 정전 흡착하여도 좋다.
또한, 이상의 실시형태의 접합 처리에 있어서, 상부 냉각 기구(2112)와 하부 냉각 기구(2121)를 유통하는 냉각 매체의 온도(25℃), 가열 기구(2151)의 온도(300℃), 처리 챔버(2100)의 내부의 가압 압력(0.9 ㎫), 처리 챔버(2100)의 내부의 가압 시간(30분간)은 각각 예시로서, 여러가지 조건에 따라 임의로 설정된다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시형태에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면, 특허청구의 범위에 기재된 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 분명하고, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 양해된다.
1001 접합 시스템
1002 반입출 스테이션
1003 처리 스테이션
1030 접합 장치
1031 온도 조절 장치
1032 위치 조절 장치
1033 트랜지션 장치
1041 웨이퍼 반송 장치
1050 제어부
1100 처리 챔버
1101 상부 챔버
1102 하부 챔버
1103 시일재
1105 기단부
1106 벽부
1107 중공부
1108 개구부
1110 상부 챔버 베이스
1120 하부 챔버 베이스
1121a∼1121c 위치 결정 핀
1123 관통 구멍
1150 배치대
1151 가열 기구
1154 배치대 베이스
1156a∼1156c 위치 결정 구멍
1160 승강 핀
1164 시일재
1165 기단부
1166 벽부
1167 중공부
1168 개구부
1170 가스 공급 기구
2001 접합 시스템
2002 반입출 스테이션
2003 처리 스테이션
2030 접합 장치
2031 온도 조절 장치
2032 위치 조절 장치
2033 트랜지션 장치
2041 웨이퍼 반송 장치
2050 제어부
2100 처리 챔버
2101 상부 챔버
2102 하부 챔버
2110 상부 챔버 베이스
2112 상부 냉각 기구
2120 하부 챔버 베이스
2121 하부 냉각 기구
2150 배치대
2151 가열 기구
2152 로드
2153 배치대 베이스
2170 가스 공급 기구
C 칩
F 필름
W 웨이퍼

Claims (21)

  1. 기판 상에 배치된 복수의 칩을 상기 기판과 접합하는 접합 장치로서,
    제1 챔버와 제2 챔버를 구비하며, 상기 제1 챔버와 제2 챔버로 밀폐 공간을 형성하는 처리 챔버와,
    상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버 사이에 환형으로 마련된 시일재와,
    상기 처리 챔버의 내부에 마련되어, 기판을 배치하는 배치대와,
    상기 배치대에 마련되어, 기판을 가열하는 가열 기구와,
    상기 처리 챔버의 내부에 가압 가스를 공급하는 가스 공급 기구를 포함하고,
    상기 시일재는, 상기 시일재가 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버에 접촉하며, 또한 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버끼리가 접촉하지 않도록 마련되어 있고,
    상기 제2 챔버는 상기 제1 챔버의 하방에 마련되며, 또한 상기 제2 챔버의 하면은 개구되어, 상기 제2 챔버의 하방에 마련된 챔버 베이스에 의해 지지되고,
    상기 배치대는, 상기 배치대의 하방에 마련된 배치대 베이스에 지지되며,
    상기 배치대 베이스는, 상기 챔버 베이스 상에 고정되지 않고 배치되어 있으며,
    상기 챔버 베이스 상에는, 복수의 위치 결정 핀이 마련되고,
    상기 배치대 베이스에는, 상기 위치 결정 핀에 대응하는 위치에, 상기 위치 결정 핀보다 직경이 큰 위치 결정 구멍이 복수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 챔버는 상기 제2 챔버의 상방에 마련되고,
    상기 시일재는, 상기 제1 챔버의 하면과 상기 제2 챔버의 상면 사이에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 시일재는, 내부가 중공의 구조를 가지며, 또한 상기 처리 챔버의 내부측의 측면이 개구되어 있는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 챔버 베이스에 형성된 관통 구멍을 삽입 관통하여 마련되며, 상기 배치대에 대하여 기판을 지지하여 승강시키는 복수의 승강 핀을 더 포함하고,
    상기 승강 핀의 외주면과 상기 관통 구멍 사이에는, 환형의 다른 시일재가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 다른 시일재는, 내부가 중공의 구조를 가지며, 또한 상기 챔버 베이스의 상면측의 측면이 개구되어 있는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항 또는 제2항에 기재된 접합 장치를 구비한 접합 시스템으로서,
    상기 접합 장치와, 상기 접합 장치로 복수의 칩이 접합된 기판의 온도를 조절하는 온도 조절 장치를 구비한 처리 스테이션과,
    기판을 복수 보유 가능하며, 또한 상기 처리 스테이션에 대하여 기판을 반입출하는 반입출 스테이션을 갖는 것을 특징으로 하는, 접합 시스템.
  9. 기판 상에 배치된 복수의 칩을 상기 기판과 접합하는 접합 방법으로서,
    제1 챔버와 제2 챔버를 구비하는 처리 챔버의 내부에 기판을 반입하며, 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 폐쇄하여 상기 처리 챔버의 내부를 밀폐하는 제1 공정과,
    가열 기구에 의해 미리 정해진 온도로 가열된 배치대에 기판을 배치하는 제2 공정과,
    가스 공급 기구로부터 상기 처리 챔버의 내부에 가압 가스를 공급하여, 상기 처리 챔버의 내부를 미리 정해진 압력으로 가압하고, 기판과 복수의 칩을 접합하는 제3 공정을 포함하고,
    상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버 사이에는 환형의 시일재가 마련되며,
    상기 제1 공정, 상기 제2 공정 및 상기 제3 공정에 있어서, 상기 시일재가 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버에 접촉하고, 또한 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버끼리가 접촉하지 않도록, 상기 처리 챔버의 내부를 밀폐하고,
    상기 제2 챔버는 상기 제1 챔버의 하방에 마련되며, 또한 상기 제2 챔버의 하면은 개구되어, 상기 제2 챔버의 하방에 마련된 챔버 베이스에 의해 지지되고,
    상기 배치대는, 상기 배치대의 하방에 마련된 배치대 베이스에 지지되며,
    상기 배치대 베이스는, 상기 챔버 베이스 상에 고정되지 않고 배치되어 있으며,
    상기 챔버 베이스 상에는, 복수의 위치 결정 핀이 마련되고,
    상기 배치대 베이스에는, 상기 위치 결정 핀에 대응하는 위치에, 상기 위치 결정 핀보다 직경이 큰 위치 결정 구멍이 복수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 챔버는 상기 제2 챔버의 상방에 마련되고,
    상기 시일재는, 상기 제1 챔버의 하면과 상기 제2 챔버의 상면 사이에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 시일재는, 내부가 중공의 구조를 가지며, 또한 상기 처리 챔버의 내부측의 측면이 개구되고,
    상기 제3 공정에 있어서, 상기 시일재의 내부에는 가압 가스가 충전되는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 배치대에 대하여 기판을 지지하여 승강시키는 복수의 승강 핀이, 상기 챔버 베이스에 형성된 관통 구멍을 삽입 관통하여 마련되며,
    상기 승강 핀의 외주면과 상기 관통 구멍 사이에는, 환형의 다른 시일재가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 다른 시일재는, 내부가 중공의 구조를 가지며, 또한 상기 챔버 베이스의 상면측의 측면이 개구되고,
    상기 제3 공정에 있어서, 상기 다른 시일재의 내부에는 가압 가스가 충전되는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  14. 삭제
  15. 제9항 또는 제10항에 기재된 접합 방법을 접합 장치에 의해 실행시키도록, 상기 접합 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체.
  16. 기판 상에 배치된 복수의 칩을 상기 기판과 접합하는 접합 장치로서,
    제1 챔버와 제2 챔버를 구비하며, 상기 제1 챔버와 제2 챔버로 밀폐 공간을 형성하는 처리 챔버와,
    상기 처리 챔버의 내부에 마련되어, 기판을 배치하는 배치대와,
    상기 배치대에 마련되어, 기판을 가열하는 가열 기구와,
    상기 처리 챔버의 내부에 가압 가스를 공급하는 가스 공급 기구와,
    상기 제1 챔버를 지지하는 제1 챔버 베이스와,
    상기 제2 챔버를 지지하는 제2 챔버 베이스와,
    상기 제1 챔버 베이스를 냉각하는 제1 냉각 기구와,
    상기 제2 챔버 베이스를 냉각하는 제2 냉각 기구를 포함하고,
    상기 제2 챔버는 상기 제1 챔버의 하방에 마련되며, 또한 상기 제2 챔버의 하면은 개구되어, 상기 제2 챔버의 하방에 마련된 상기 제2 챔버 베이스에 의해 지지되고,
    상기 배치대는, 상기 배치대의 하방에 마련된 배치대 베이스에 지지되며,
    상기 배치대 베이스는, 상기 제2 챔버 베이스 상에 고정되지 않고 배치되어 있으며,
    상기 제2 챔버 베이스 상에는, 복수의 위치 결정 핀이 마련되고,
    상기 배치대 베이스에는, 상기 위치 결정 핀에 대응하는 위치에, 상기 위치 결정 핀보다 직경이 큰 위치 결정 구멍이 복수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 배치대는, 복수의 로드를 통해, 상기 배치대 베이스에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  18. 제16항 또는 제17항에 기재된 접합 장치를 구비한 접합 시스템으로서,
    상기 접합 장치와, 상기 접합 장치로 복수의 칩이 접합된 기판의 온도를 조절하는 온도 조절 장치를 구비한 처리 스테이션과,
    기판을 복수 보유 가능하며, 또한 상기 처리 스테이션에 대하여 기판을 반입출하는 반입출 스테이션을 포함하는 것을 특징으로 하는, 접합 시스템.
  19. 기판 상에 배치된 복수의 칩을 상기 기판과 접합하는 접합 방법으로서,
    제1 챔버와 제2 챔버를 구비하는 처리 챔버의 내부에 기판을 반입하고, 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 폐쇄하여 상기 처리 챔버의 내부를 밀폐한 후, 가열 기구에 의해 미리 정해진 온도로 가열된 배치대에 기판을 배치하는 제1 공정과,
    가스 공급 기구로부터 상기 처리 챔버의 내부에 가압 가스를 공급하고, 상기 처리 챔버의 내부를 미리 정해진 압력으로 가압하여, 기판과 복수의 칩을 접합하는 제2 공정을 포함하고,
    상기 제1 공정과 상기 제2 공정에 있어서, 상기 제1 챔버를 지지하는 제1 챔버 베이스는 제1 냉각 기구에 의해 냉각되고, 또한 상기 제2 챔버를 지지하는 제2 챔버 베이스는 제2 냉각 기구에 의해 냉각되고,
    상기 제2 챔버는 상기 제1 챔버의 하방에 마련되며, 또한 상기 제2 챔버의 하면은 개구되어, 상기 제2 챔버의 하방에 마련된 상기 제2 챔버 베이스에 의해 지지되고,
    상기 배치대는, 상기 배치대의 하방에 마련된 배치대 베이스에 지지되며,
    상기 배치대 베이스는, 상기 제2 챔버 베이스 상에 고정되지 않고 배치되어 있으며,
    상기 제2 챔버 베이스 상에는, 복수의 위치 결정 핀이 마련되고,
    상기 배치대 베이스에는, 상기 위치 결정 핀에 대응하는 위치에, 상기 위치 결정 핀보다 직경이 큰 위치 결정 구멍이 복수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 배치대는, 복수의 로드를 통해, 상기 배치대 베이스에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  21. 제19항 또는 제20항에 기재된 접합 방법을 접합 장치에 의해 실행시키도록, 상기 접합 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체.
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