KR20080074173A - 위치맞춤장치, 접합장치 및 위치맞춤방법 - Google Patents

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시게키 후쿠나가
시게키 야마네
미츠히로 나무라
아라타 스즈키
토모나리 와타나베
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

전자부품끼리의 상대적인 위치 어긋남을 확실하게 수정할 수 있어 양자의 위치맞춤 정밀도를 높이는 위치맞춤장치, 이것을 구비한 접합장치 및 위치맞춤방법을 제공한다.
촬상용 포트(21)가 챔버(3)의 외표면으로부터 내부측을 향해 돌출되어 공간부(11)를 구획 형성하고 있기 때문에, 챔버(3)가 제2블록부재(28)와 함께 이동하는 경우에도, 화상인식장치(47)를 공간부(11)에 배치시킴으로써 화상인식장치(47)가 챔버(3)의 움직임을 간섭하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 챔버(3)의 이동을 제한하지 않고 챔버(3)를 자유롭게 이동시킬 수 있다. 이 결과, 화상인식장치(47)를 배치한 것에 의한 제한을 받지 않고 제1블록부재(12) 또는 제2블록부재(28)의 한쪽을 다른 쪽에 대하여 자유롭게 상대 이동시킬 수 있어 제1블록부재(12) 및 제2블록부재(28)로 각각 지지된 제1웨이퍼와 제2웨이퍼의 위치맞춤을 확실하게 행할 수 있다.
위치맞춤장치, 접합장치, 위치맞춤방법, 챔버, 풀무, 웨이퍼

Description

위치맞춤장치, 접합장치 및 위치맞춤방법{ALIGNING APPARATUS, BONDING APPARATUS AND ALIGNING METHOD}
본 발명은 예를 들면, 웨이퍼끼리 등 전자부품끼리의 대향 위치를 정확하게 맞추기 위한 위치맞춤장치, 이 위치맞춤장치를 구비한 접합장치 및 위치맞춤방법에 관한 것이다.
위치결정용 마크가 부여된 상기판을 흡착한 상부플레이트와, 마찬가지로 위치결정용 마크가 부여된 하기판을 탄성체를 통해 흡착한 하부플레이트를 진공 챔버(chamber) 내에 수용하여 대향 위치하고, 상하 기판의 마크 위치를 인식하여 그 차의 절대치를 인식한 후에 마크 위치의 차의 절대치가 소정 값이 아니라고 판단된 경우에, 탄성체의 변형량에 상당하는 보정량을 첨가하여 직선 구동 유닛에 의해 하기판을 이동시키는 액정 기판의 접합방법이 알려져 있다(종래 기술 1, 하기 특허문헌 1 참조).
또한 시료가 놓여지는 시료대 및 이 시료대를 이동시키는 구동기구를 구비한 가동(可動)부와, 시료대에 대향 배치되어 시료에 소정의 처리를 행하기 위한 기기가 장착된 고정부재와, 한 끝이 고정부재에 기밀(氣密)하게 접속되는 동시에 다른 끝이 가동부에 기밀 접속된 가요성이면서 공기 비투과성인 통상(筒狀) 부재를 가지 고, 시료대는 가동부와 고정부재와 통상 부재로 형성되고 진공 배기되는 공간의 내부에 배치되며, 구동기구는 그 공간의 외부에 배치되어 있는 진공 챔버가 알려져 있다(종래 기술 2, 하기 특허문헌 2 참조).
[특허문헌 1] 일본국 공개특허 2004-151215호 공보
[특허문헌 2] 일본국 공개특허 평10-258224호 공보
그런데, 상기 종래 기술 1에서는, 상하 기판에 부여된 위치결정용 마크를 보는 카메라가 하부플레이트의 아래쪽에서 하부플레이트로 들어가는 형태로 마련되어 있으므로, 위치 어긋남에 대한 하부플레이트의 가동 거리가 짧아져 버리는 문제가 있다(가령, 하부플레이트의 가동 거리를 길게 하면 카메라가 들어가는 구멍에 접촉하게 된다). 또한 하부플레이트와 상부플레이트 사이에 탄성체가 개재되어 있으므로 양쪽의 마크를 정밀도 높게 인식하는 것은 곤란하다는 문제가 있다.
또한 상기 종래 기술 2에서는, 원래 2개의 전자부품을 정렬하여 서로 붙이는 것을 대상으로 한 기술이 아니므로 위치맞춤을 위한 광학계에 대한 개시는 없다. 또한 가령, 시료대 밑에 카메라를 설치한다고 하면, 상기 종래 기술 2와 동일한 문제가 발생하게 된다. 또한 가요성인 통상 부재의 일부를 잘라내어 광학계를 끼워넣는 것은, 통상 부재의 변형에 의해 광학계에 하중이 가해지기 때문에 물리적으로 곤란해진다.
그리하여 본 발명은, 상기 사정을 고려하여 위치맞춤의 대상이 되는 전자부품끼리의 상대적인 위치 어긋남을 확실하게 수정할 수 있고, 양자의 위치맞춤 정밀도를 높일 수 있는 위치맞춤장치, 이 위치맞춤장치를 구비한 접합장치 및 위치맞춤방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
청구항 1에 기재된 발명은, 위치맞춤장치에 관한 것으로서, 챔버와, 상기 챔버에서 내부에 기밀실을 구획 형성하는 가요성의 풀무(bellows)와, 제1전자부품을 지지해 상기 기밀실에 배치된 제1블록부재와 제2전자부품을 지지해 상기 기밀실에 배치된 제2블록부재의 한쪽을 다른 쪽에 대하여 상대 이동시키는 구동부와, 상기 챔버의 외표면으로부터 내부측을 향해 돌출되어 공간부를 구획 형성하는 동시에 일부에 상기 제1전자부품 또는 상기 제2전자부품의 적어도 한쪽을 관찰할 수 있는 관찰용 창(窓)이 마련된 촬상(撮像)용 포트를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 위치맞춤장치에 있어서, 상기 촬상용 포트에 의해 구획 형성된 공간부에는 상기 제1전자부품 또는 상기 제2전자부품의 적어도 한쪽을 촬상하기 위한 촬상부가 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 2에 기재된 위치맞춤장치에 있어서, 상기 제1전자부품에는 제1정렬마크가 부여되어 있고, 상기 제2전자부품에는 제2정렬마크가 부여되어 있어 상기 촬상부에 의해 촬상된 상기 제1정렬마크와 상기 제2정렬마크의 위치 어긋남 양을 산출하여 상기 위치 어긋남 양을 보정하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 마련한 것을 특징으로 한다.
청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 위치맞춤장치에 있어서, 상기 구동부에 의해 상기 제1블록부재와 상기 제2블록부재의 한쪽이 다른 쪽에 대하여 평행하게 이동되고, 또는/및 상기 제1블록부재와 상기 제2블록부재의 한쪽이 다른 쪽에 대하여 회전 이동되는 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 위치맞춤장치에 있어서, 상기 구동부에 의해 상기 제1블록부재로 지지된 상기 제1전자부품과 상기 제2블록부재로 지지된 상기 제2전자부품의 이간 거리를 변경하는 방향으로 상기 제1블록부재 또는 상기 제2블록부재의 한쪽이 다른 쪽에 대하여 이동되는 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 위치맞춤장치에 있어서, 상기 챔버 및 상기 풀무와 함께 상기 기밀실을 구획 형성하여 상기 풀무가 상기 챔버와 함께 회전하는 것을 가능하게 하는 회전 실(seal)부가 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 위치맞춤장치에 있어서, 상기 챔버에는 냉각수를 유동시키기 위한 냉각수 유동로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 8에 기재된 발명은, 전자부품끼리를 접합하는 접합장치로서, 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 위치맞춤장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
청구항 9에 기재된 발명은, 청구항 8에 기재된 접합장치에 있어서, 상기 접합장치는 상기 제1블록부재와, 상기 제2블록부재와, 상기 제1블록부재와 제1공간부를 통해 배치되어 상기 제1블록부재를 소정의 방향으로 가압하는 제1가압부재와, 상기 제1공간부에 마련되어 상기 제1블록부재의 중심과 동심(同心)의 원주(圓周)상이면서 서로 등간격이 되도록 상기 제1블록부재의 다른 쪽 끝면에 접속되는 동시에 상기 제1가압부재로부터의 가압력을 상기 제1블록부재에 전달하는 복수개의 봉(棒)형상의 제1가요성부재와, 상기 제2블록부재와 제2공간부를 통해 배치되어 상기 제2블록부재가 상기 제1블록부재를 누르는 방향으로 상기 제2블록부재를 가압하는 제2가압부재와, 상기 제2공간부에 마련되고 상기 제2블록부재의 중심과 동심의 원주상이면서 서로 등간격이 되도록 상기 제2블록부재의 다른 쪽 끝면에 접속되는 동시에 상기 제2가압부재로부터의 가압력을 상기 제2블록부재에 전달하는 복수개의 봉형상 제2가요성부재와, 상기 제1블록부재 및 상기 제2블록부재를 가열하는 가열부재를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 10에 기재된 발명은, 청구항 8 또는 9에 기재된 접합장치에 있어서, 상기 제1블록부재 또는 상기 제2블록부재의 적어도 한쪽에는, 상기 제1블록부재 또는 상기 제2블록부재를 두께방향으로 관통하는 관통부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 11에 기재된 발명은, 청구항 10에 기재된 접합장치에 있어서, 상기 제1블록부재 또는 상기 제2블록부재의 두께방향 한쪽의 상기 관통부의 개구(開口) 면적이 두께방향 다른 쪽의 상기 관통부의 개구 면적과 비교하여 큰 것을 특징으로 한다.
청구항 12에 기재된 발명은, 청구항 9 내지 11 중 어느 한 항에 기재된 접합장치에 있어서, 상기 가열부재는 히터칩이며, 상기 제1블록부재는 상기 제1전자부품을 지지하는 제1압판(押板)부와, 상기 제1압판부에 접속되어 상기 제1압판부의 선팽창계수와 동일 또는 거의 동일한 선팽창계수를 가지는 제1이판(裏板)부와, 상기 제1이판부에 접속되어 상기 제1압판부를 가열하는 동시에 상기 제1압판부의 선팽창계수와 동일 또는 거의 동일한 선팽창계수를 가지는 상기 히터칩으로 구성되고, 상기 제2블록부재는 상기 제2전자부품을 지지하는 제2압판부와, 상기 제2압판부에 접속되어 상기 제2압판부의 선팽창계수와 동일 또는 거의 동일한 선팽창계수를 가지는 제2이판부와, 상기 제2이판부에 접속되어 상기 제2압판부를 가열하는 동시에 상기 제2압판부의 선팽창계수와 동일 또는 거의 동일한 선팽창계수를 가지는 상기 히터칩으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 13에 기재된 발명은, 청구항 12에 기재된 접합장치에 있어서, 상기 제1압판부 및 상기 제2압판부는 도체이며, 상기 제1이판부 및 상기 제2이판부는 절연체인 것을 특징으로 한다.
청구항 14에 기재된 발명은, 청구항 12 또는 13에 기재된 접합장치에 있어서, 상기 제1압판부와 상기 제1이판부 사이에는 냉각용 가스가 흐르는 제1냉각용 가스유로가 형성되고, 상기 제2압판부와 상기 제2이판부 사이에는 냉각용 가스가 흐르는 제2냉각용 가스유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 15에 기재된 발명은, 청구항 14에 기재된 접합장치에 있어서, 상기 제1가요성부재는 내부에 상기 냉각용 가스를 유동시켜 상기 제1냉각용 가스유로에 상기 냉각용 가스를 공급하는 냉각가스 공급기능을 겸비하고 있고, 상기 제2가요성부재는 내부에 상기 냉각용 가스를 유동시켜 상기 제2냉각용 가스유로에 상기 냉각용 가스를 공급하는 냉각가스 공급기능을 겸비하고 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 16에 기재된 발명은, 청구항 12 내지 15 중 어느 한 항에 기재된 접합장치에 있어서, 상기 제1압판부에 상기 제1전자부품을 흡착시키는 제1흡착부와, 상기 제2압판부에 상기 제2전자부품을 흡착시키는 제2흡착부를 가지는 것을 특징으로 한다.
청구항 17에 기재된 발명은, 청구항 16에 기재된 접합장치에 있어서, 상기 제1흡착부는 상기 제1압판부에 형성된 복수개의 제1흡착홈과, 상기 제1흡착홈으로부터 흡인한 공기를 유동시키는 제1중공(中空)도관으로 구성되고, 상기 제2흡착부는 상기 제2압판부에 형성된 복수개의 제2흡착홈과, 상기 제2흡착홈으로부터 흡인한 공기를 유동시키는 제2중공도관으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 18에 기재된 발명은, 청구항 17에 기재된 접합장치에 있어서, 상기 제1중공도관은 제1탄성부재를 통해 상기 제1가압부재와 접속되고, 상기 제2중공도관은 제2탄성부재를 통해 상기 제2가압부재와 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 19에 기재된 발명은, 청구항 17 또는 18에 기재된 접합장치에 있어서, 상기 제1가압부재의 내부에는 상기 제1가요성부재에 공급하는 상기 냉각용 가스가 유동하는 제1냉각용 가스공급유로와, 상기 제1중공도관으로부터 유입된 공기가 유동하는 제1공기유로가 형성되어 있고, 상기 제2가압부재의 내부에는 상기 제2가요성부재에 공급하는 상기 냉각용 가스가 유동하는 제2냉각용 가스공급유로와, 상기 제2중공도관으로부터 유입된 공기가 유동하는 제2공기유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 20에 기재된 발명은, 청구항 9 내지 19 중 어느 한 항에 기재된 접합장치에 있어서, 상기 제1가압부재의 내부에는 상기 제1가압부재를 냉각시키는 냉각용 유체(流體)를 순환시키기 위한 제1냉각용 유체순환로가 형성되어 있고, 상기 제2가압부재의 내부에는 상기 제2가압부재를 냉각시키는 냉각용 유체를 순환시키기 위한 제2냉각용 유체순환로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 21에 기재된 발명은, 챔버와, 상기 챔버에서 내부에 기밀실을 구획 형성하는 가요성의 풀무와, 제1정렬마크가 부여된 제1전자부품을 지지해 상기 기밀실에 배치된 제1블록부재와 제2정렬마크가 부여된 제2전자부품을 지지해 상기 기밀실에 배치된 제2블록부재의 한쪽을 다른 쪽에 대하여 상대 이동시키는 구동부와, 상기 챔버의 외표면으로부터 내부측을 향해 돌출되어 공간부를 구획 형성하는 동시에 일부에 상기 제1전자부품 또는 상기 제2전자부품의 적어도 한쪽을 관찰할 수 있는 관찰용 창이 마련된 촬상용 포트를 가지는 위치맞춤장치의 위치맞춤방법으로서, 촬상부에 의해 촬상된 상기 제1정렬마크와 상기 제2정렬마크의 위치 어긋남 양을 산출하는 산출공정과, 상기 제1블록부재와 상기 제2블록부재의 한쪽을 다른 쪽에 대하여 상대 이동시켜 상기 위치 어긋남 양을 보정하는 보정공정을 가지는 것을 특징으로 한다.
<발명의 효과>
청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 촬상용 포트에 의해 구획 형성된 공간부에 촬상부를 배치시켜 관찰용 창을 통해 기밀실에 있는 제1전자부품 또는 제2전자부품의 적어도 한쪽을 촬상하고, 이 촬상부의 촬상 결과에 근거하여 구동부에 의해 제1블록부재 또는 제2블록부재의 한쪽을 다른 쪽에 대하여 상대 이동시킨다. 이로써, 제1블록부재로 지지된 제1전자부품과 제2블록부재로 지지된 제2전자부품을 상대 이동시킬 수 있어 제1전자부품과 제2전자부품의 위치맞춤을 행할 수 있다.
여기서, 촬상용 포트가 챔버의 외표면으로부터 내부측을 향해 돌출되어 공간부를 구획 형성하고 있기 때문에, 챔버가 제1블록부재 또는 제2블록부재와 함께 이동하는 경우에도, 촬상부를 공간부에 배치시킴으로써 촬상부가 챔버의 움직임을 간섭하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 챔버의 이동을 제한하지 않고 챔버를 자유롭게 이동시킬 수 있다. 이 결과, 촬상부를 배치한 것에 의한 제한을 받지 않고 제1블록부재 또는 제2블록부재의 한쪽을 다른 쪽에 대하여 자유롭게 상대 이동시킬 수 있어 제1전자부품과 제2전자부품의 위치맞춤을 확실하게 행할 수 있다.
청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 촬상용 포트의 근방에는 제1전자부품 또는 제2전자부품의 적어도 한쪽을 촬상하기 위한 촬상부가 마련되어 있음으로써 촬상부가 챔버의 이동을 간섭하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 챔버의 이동을 제한하지 않고 챔버를 자유롭게 이동시킬 수 있다. 이 결과, 촬상부를 배치한 것에 의한 제한을 받지 않고 제1블록부재 또는 제2블록부재의 한쪽을 다른 쪽에 대하여 자유롭게 상대 이동시킬 수 있어 제1전자부품과 제2전자부품의 위치맞춤을 확실하게 행할 수 있다.
청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 촬상부에 의해 촬상된 제1전자부품의 제1정렬마크와 제2전자부품의 제2정렬마크의 위치 어긋남 양이 제어부에 의해 산출되고, 그 위치 어긋남 양을 보정하도록 구동부가 제어된다. 이로써, 제1전자부품의 제1정렬마크와 제2전자부품의 제2정렬마크의 위치 어긋남이 없어지도록 제1블록부재 또는 제2블록부재를 이동시킬 수 있다. 이 결과, 제1전자부품과 제2전자부품의 위치맞춤 정밀도를 높일 수 있다.
청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 구동부에 의해 제1블록부재와 제2블록부재의 한쪽이 다른 쪽에 대하여 평행하게 이동되고, 또는/및 제1블록부재와 제2블록부재의 한쪽이 다른 쪽에 대하여 회전 이동됨으로써 제1전자부품과 제2전자부품의 위치맞춤 정밀도를 대폭 높일 수 있다.
청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 예를 들면 구동부에 의해 제1블록부재로 지지된 제1전자부품과 제2블록부재로 지지된 제2전자부품의 이간 거리가 커지는 방향으로 제1블록부재 또는 제2블록부재의 한쪽이 다른 쪽에 대하여 이동됨으로써 제1블록부재 또는 제2블록부재의 한쪽을 다른 쪽에 대하여 상대 이동시킬 때에 제1전자부품과 제2전자부품이 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 제1전자부품 및 제2전자부품이 상처가 나거나 파손되는 등 품질이 저하하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 구동부에 의해 제1블록부재로 지지된 제1전자부품과 제2블록부재로 지지된 제2전자부품의 이간 거리가 작아지는 방향으로 제1블록부재 또는 제2블록부재의 한쪽이 다른 쪽에 대하여 이동됨으로써 제1전자부품과 제2전자부품을 접근시킬 수 있다. 이로써, 제1전자부품과 제2전자부품의 위치맞춤을 용이하게 행할 수 있다.
청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 챔버 및 풀무와 함께 기밀실을 구획 형성하여 풀무가 챔버와 함께 회전하는 것을 가능하게 하는 회전 실부가 마련되어 있기 때문에 기밀실을 기밀로 한 상태에서 풀무를 챔버와 함께 회전시킬 수 있다. 이로써, 챔버를 회전 이동시킬 때에 풀무가 뒤틀리는 것을 방지할 수 있다.
청구항 7에 기재된 발명에 의하면, 챔버에는 냉각수 유동로가 형성되어 있기 때문에 챔버에 열이 전해져 가열된 경우에도, 냉각수를 냉각수 유동로에 유동시킴으로써 챔버를 냉각시킬 수 있다. 이로써, 챔버가 과도하게 온도 상승하여 장치 내의 각 기기가 파손되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
청구항 8에 기재된 발명에 의하면, 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 위치맞춤장치를 구비하고 있음으로써, 위치맞춤장치에 의해 확실하게 위치맞춤된 제1전자부품과 제2전자부품을 접합시킬 수 있다. 이로써, 제1전자부품과 제2전자부품의 접합 정밀도를 높일 수 있다.
청구항 9에 기재된 발명에 의하면, 제1블록부재에 제1전자부품이 지지되고 또한 제2블록부재에 제2전자부품이 지지된 상태로, 가열부재에 의해 제1블록부재와 제2블록부재가 가열된다. 제1블록부재와 제2블록부재가 가열되면 그 열이 제1전자부품 및 제2전자부품에 전달된다. 그리고, 제1블록부재가 제1가압부재에 의해 소정의 방향으로 가압된다. 이때, 제1가압부재로부터의 가압력은 제1블록부재와 제1가압부재 사이에 있는 제1공간부에 마련된 복수개의 봉형상 제1가요성부재에 의해 제1블록부재에 전달된다. 또한 마찬가지로 제2블록부재가 제2가압부재에 의해 소정의 방향으로 가압된다. 이때, 제2가압부재로부터의 가압력은 제2블록부재와 제2가압부재 사이에 있는 제2공간부에 마련된 복수개의 봉형상 제2가요성부재에 의해 제2블록부재에 전달된다. 제1블록부재 및 제2블록부재는 가압력의 작용에 의해 서로 압박된다. 이로써, 제1전자부품 및 제2전자부품이 가열된 상태로 양자가 서로 압박되어 접합된다.
여기서 제1블록부재 및 제2블록부재가 가열되면 제1블록부재 및 제2블록부재는 열팽창하는데, 단열재를 사용하지 않고 제1블록부재와 제1가압부재 사이에 제1공간부를 개재시키고, 제2블록부재와 제2가압부재 사이에 제2공간부를 개재시키고 있기 때문에, 제1블록부재 및 제2블록부재로부터 제1가압부재 및 제2가압부재에 전달하고자 하는 열의 대부분은 제1공간부 및 제2공간부에서 단열된다. 이로써, 제1블록부재 내부 및 제2블록부재 내부를 각각 거의 균일한 온도로 할 수 있다. 또한 제1전자부품과 제2전자부품을 접촉시키고 있는 경우에는, 제1블록부재, 제2블록부재, 제1전자부품, 제2전자부품을 전체적으로 거의 균일한 온도로 할 수 있다. 이 결과, 제1블록부재의 제1전자부품의 지지면, 및 제2블록부재의 제2전자부품의 지지면 각각에 대하여 평면도를 유지할 수 있다.
제1블록부재 및 제2블록부재가 가열된 경우에도, 제1공간부 및 제2공간부가 개재되어 있기 때문에 제1블록부재 및 제2블록부재로부터 제1가압부재 및 제2가압부재에 전달되는 열이 적어진다. 이로써, 가열부재에 의해 가열되는 부분은, 실질적으로 제1블록부재, 제2블록부재, 제1전자부품, 제2전자부품에 한정되기 때문에 가열되는 부분의 열용량이 작아져 제1전자부품과 제2전자부품의 가열·냉각에 요하는 시간을 단축시킬 수 있으므로 접합장치의 가동율을 높일 수 있다.
한편, 제1블록부재 및 제2블록부재의 열팽창과, 제1가압부재 및 제2가압부재의 열팽창 차이에 의해 발생하는 응력을 제1가요성부재 및 제2가요성부재가 각각 휨으로써 흡수시킬 수 있다. 즉, 제1가요성부재 및 제2가요성부재는 각각 봉형상으로 형성되어 있기 때문에, 그 구부림 강성이 비교적 작아짐으로써 제1블록부재 및 제2블록부재를 휨 변형시키지 않고 제1가요성부재 및 제2가요성부재가 휨으로써 열팽창량의 차를 흡수시킬 수 있다. 이 결과, 제1블록부재의 제1전자부품의 지지면, 및 제2블록부재의 제2전자부품의 지지면 각각에 대하여 평면도를 유지할 수 있다.
이때, 제1가요성부재는 제1블록부재의 중심과 동심의 원주상이면서 서로 등간격이 되도록 복수개 마련되어 있기 때문에, 제1가요성부재의 휨에 의해 제1블록부재의 중심과 제1가압부재의 중심이 어긋나지 않는다. 제2가요성부재도 제2블록부재의 중심과 동심의 원주상이면서 서로 등간격이 되도록 복수개 마련되어 있기 때문에, 제2가요성부재의 휨에 의해 제2블록부재의 중심과 제2가압부재의 중심이 어긋나지 않는다. 따라서 가열에 의해 제1전자부품과 제2전자부품이 어긋나거나 압박이 가해지지도 않는다.
또한, 제1가요성부재는 제1블록부재의 중심과 동심의 원주상이면서 서로 등간격이 되도록 복수개 마련되어 있기 때문에, 제1가압부재로부터의 가압력은 고르게 제1블록부재에 전달된다. 제2가요성부재는 제2블록부재의 중심과 동심의 원주상이면서 서로 등간격이 되도록 복수개 마련되어 있기 때문에, 제2가압부재로부터의 가압력은 고르게 제2블록부재에 전달된다. 따라서, 제1전자부품과 제2전자부품에 대하여 인가되는 가압력은 면 내 편차가 적은 양호한 것이 된다.
청구항 10에 기재된 발명에 의하면, 제1블록부재 또는 제2블록부재의 적어도 한쪽에는 제1블록부재 또는 제2블록부재를 두께방향으로 관통하는 관통부가 형성되어 있기 때문에, 제1공간부 또는 제2공간부에 제1전자부품 또는 제2전자부품을 촬상하는 촬상부를 배치시켜 관통부를 통해 제1전자부품 또는 제2전자부품을 촬상할 수 있다. 이 촬상부의 촬상 결과에 근거하여 제1블록부재 또는 제2블록부재를 적절히 이동시킴으로써 제1전자부품 또는 제2전자부품의 상대적인 위치결정을 용이하게 행할 수 있다. 이 결과, 제1전자부품과 제2전자부품의 접합 정밀도를 높일 수 있다.
청구항 11에 기재된 발명에 의하면, 제1블록부재 또는 제2블록부재의 두께방향 한쪽 관통부의 개구 면적이 두께방향 다른 쪽 관통부의 개구 면적과 비교하여 큰 것에 의해, 제1공간부 또는 제2공간부에 제1전자부품 또는 제2전자부품을 촬상하는 촬상부를 배치시킨 경우에는, 제1전자부품 또는 제2전자부품으로부터 촬상부에의 광로(光路)를 제1블록부재 또는 제2블록부재가 차단하지 않는다. 이 결과, 촬상 정밀도를 높일 수 있고 나아가서는 제1전자부품과 제2전자부품의 접합 정밀도를 높일 수 있다.
청구항 12에 기재된 발명에 의하면, 제1블록부재는 제1전자부품을 지지하는 제1압판부와, 제1압판부에 접속되어 제1압판부의 선팽창계수와 동일 또는 거의 동일한 선팽창계수를 가지는 제1이판부와, 제1이판부에 접속되어 제1압판부를 가열하는 동시에 제1압판부의 선팽창계수와 동일 또는 거의 동일한 선팽창계수를 가지는 히터칩으로 구성되어 있기 때문에, 제1압판부와 제1이판부와 히터칩의 열팽창량의 차를 작게 할 수 있다. 이로써, 제1블록부재의 휨 변형을 방지할 수 있어 제1블록부재의 평면도를 유지할 수 있다.
또한 마찬가지로, 제2블록부재는 제2전자부품을 지지하는 제2압판부와, 제2압판부에 접속되어 제2압판부의 선팽창계수와 동일 또는 거의 동일한 선팽창계수를 가지는 제2이판부와, 제2이판부에 접속되어 제2압판부를 가열하는 동시에 제2압판부의 선팽창계수와 동일 또는 거의 동일한 선팽창계수를 가지는 히터칩으로 구성되어 있기 때문에, 제2압판부와 제2이판부와 히터칩의 열팽창량의 차를 작게 할 수 있다. 이로써, 제2블록부재의 휨 변형을 방지할 수 있어 제2블록부재의 평면도를 유지할 수 있다.
청구항 13에 기재된 발명에 의하면, 제1압판부 및 제2압판부는 도체이며, 제1이판부 및 제2이판부는 절연체인 것에 의해 제1압판부와 히터칩은 전기적으로 절연되고, 또한 제2압판부와 히터칩도 전기적으로 절연된다. 이로써, 제1압판부 및 제2압판부를 가열한 상태로 제1압판부 및 제2압판부에 소정의 전압을 인가시킴으로써 제1전자부품과 제2전자부품을 양(陽)극 접합시킬 수 있다. 이 결과, 제1전자부품과 제2전자부품의 접합방법의 종류를 늘릴 수 있다.
청구항 14에 기재된 발명에 의하면, 제1압판부와 제1이판부 사이에는 냉각용 가스가 흐르는 제1냉각용 가스유로가 형성되어 있기 때문에, 제1냉각용 가스유로에 냉각용 가스를 흘려보냄으로써 제1블록부재를 고속으로 냉각시킬 수 있다. 또한, 제2압판부와 제2이판부 사이에는 냉각용 가스가 흐르는 제2냉각용 가스유로가 형성되어 있기 때문에, 제2냉각용 가스유로에 냉각용 가스를 흘려보냄으로써 제2블록부재를 고속으로 냉각시킬 수 있다. 이로써, 제1전자부품과 제2전자부품을 고속으로 냉각시킬 수 있어 접합장치의 가동율을 높일 수 있다.
청구항 15에 기재된 발명에 의하면, 제1가요성부재는 내부에 냉각용 가스를 유동시켜 제1냉각용 가스유로에 냉각용 가스를 공급하는 냉각가스 공급기능을 겸비하고 있기 때문에, 제1가요성부재를 제1냉각용 가스유로에 냉각용 가스를 공급하는 수단으로서 이용할 수 있다.
또한 마찬가지로, 제2가요성부재는 내부에 냉각용 가스를 유동시켜 제2냉각용 가스유로에 냉각용 가스를 공급하는 냉각가스 공급기능을 겸비하고 있기 때문에, 제2가요성부재를 제2냉각용 가스유로에 냉각용 가스를 공급하는 수단으로서 이용할 수 있다.
청구항 16에 기재된 발명에 의하면, 제1압판부에 제1전자부품을 흡착시키는 제1흡착부를 가지고, 제2압판부에 제2전자부품을 흡착시키는 제2흡착부를 가지기 때문에, 제1압판부로 제1전자부품을 용이하면서 확실하게 지지할 수 있고, 제2압판부로 제2전자부품을 용이하면서 확실하게 지지할 수 있다. 이로써, 제1전자부품이 제1압판부에 대하여 위치 어긋나는 것을 방지할 수 있고, 또한 제2전자부품이 제2압판부에 대하여 위치 어긋나는 것을 방지할 수 있기 때문에 제1전자부품과 제2전자부품의 접합 정밀도를 높일 수 있다.
청구항 17에 기재된 발명에 의하면, 제1흡착부는 제1압판부에 형성된 복수개의 제1흡착홈과, 제1흡착홈으로부터 흡인한 공기를 유동시키는 제1중공도관으로 구성되어 있기 때문에 제1흡착홈으로부터 흡인한 공기를 제1중공도관으로 유동시킬 수 있다. 이로써, 공기 흡인력에 의해 제1전자부품을 확실하게 흡착시킬 수 있다.
또한 마찬가지로, 제2흡착부는 제2압판부에 형성된 복수개의 제2흡착홈과, 제2흡착홈으로부터 흡인한 공기를 유동시키는 제2중공도관으로 구성되어 있기 때문에 제2흡착홈으로부터 흡인한 공기를 제2중공도관으로 유동시킬 수 있다. 이로써, 공기 흡인력에 의해 제2전자부품을 확실하게 흡착시킬 수 있다.
청구항 18에 기재된 발명에 의하면, 제1중공도관은 제1탄성부재를 통해 제1가압부재와 접속되어 있기 때문에 제1가요성부재와 제1중공도관 사이에서 상대적인 열 변형량의 차이가 생긴 경우에, 제1가압부재로부터 제1중공도관을 통해 제1블록부재에 전달되고자 하는 응력을 제1탄성부재의 탄성 변형에 의해 흡수할 수 있다. 이로써, 제1가압부재로부터 제1중공도관을 통해 제1블록부재에 응력이 전달되는 것을 방지할 수 있어 제1블록부재의 평면도를 유지할 수 있다.
또한 마찬가지로, 제2중공도관은 제2탄성부재를 통해 제2가압부재와 접속되어 있기 때문에 제2가요성부재와 제2중공도관 사이에서 상대적인 열 변형량의 차이가 생긴 경우에, 제2가압부재로부터 제2중공도관을 통해 제2블록부재에 전달되고자 하는 응력을 제2탄성부재의 탄성 변형에 의해 흡수할 수 있다. 이로써, 제2가압부재로부터 제2중공도관을 통해 제2블록부재에 응력이 전달되는 것을 방지할 수 있어 제2블록부재의 평면도를 유지할 수 있다.
청구항 19에 기재된 발명에 의하면, 제1가압부재의 내부에는 제1가요성부재에 공급하는 냉각용 가스가 유동하는 제1냉각용 가스공급유로와, 제1중공도관으로부터 유입된 공기가 유동하는 제1공기유로가 형성되어 있기 때문에, 제1가압부재를 냉각용 가스공급수단의 일부로서, 또한 공기의 배출 수단의 일부로서 이용할 수 있다.
또한 마찬가지로, 제2가압부재의 내부에는 제2가요성부재에 공급하는 냉각용 가스가 유동하는 제2냉각용 가스공급유로와, 제2중공도관으로부터 유입된 공기가 유동하는 제2공기유로가 형성되어 있기 때문에, 제2가압부재를 냉각용 가스공급수단의 일부로서, 또한 공기의 배출 수단의 일부로서 이용할 수 있다. 이로써, 고온이 되는 제1블록부재 및 제2블록부재에 대하여 직접 배관을 접속할 필요가 없어져 냉각이나 진공 흡착을 용이하게 행할 수 있다.
청구항 20에 기재된 발명에 의하면, 제1가압부재의 내부에는 제1가압부재를 냉각시키는 냉각용 유체를 순환시키기 위한 제1냉각용 유체순환로가 형성되어 있기 때문에, 제1냉각용 유체순환로에 냉각용 유체를 순환시킴으로써 제1가압부재를 상시 냉각시킬 수 있다. 이로써, 접합장치의 가동 중에 있어서도 제1가압부재를 더욱 저온으로 유지할 수 있기 때문에 제1가압부재에 냉각용 가스나 냉각용 유체를 공급하거나 혹은 제1가압부재로부터 공기를 배출하기 위한 튜브 등을 접속할 때에 그 재질의 제한을 받지 않고 용이하게 접속할 수 있다.
또한 마찬가지로, 제2가압부재의 내부에는 제2가압부재를 냉각시키는 냉각용 유체를 순환시키기 위한 제2냉각용 유체순환로가 형성되어 있기 때문에, 제2냉각용 유체순환로에 냉각용 유체를 순환시킴으로써 제2가압부재를 상시 냉각시킬 수 있다. 이로써, 접합장치의 가동 중에 있어서도 제2가압부재를 더욱 저온으로 유지할 수 있기 때문에 제2가압부재에 냉각용 가스나 냉각용 유체를 공급하거나 혹은 제2가압부재로부터 공기를 배출하기 위한 튜브 등을 접속할 때에 그 재질의 제한을 받지 않고 용이하게 접속할 수 있다.
청구항 21에 기재된 발명에 의하면, 산출공정에 있어서, 촬상부에 의해 촬상된 제1정렬마크와 제2정렬마크의 위치 어긋남 양이 산출된다. 보정공정에 있어서, 제1블록부재와 제2블록부재의 한쪽이 다른 쪽에 대하여 상대 이동되어 위치 어긋남 양이 보정된다. 이로써, 제1블록부재로 지지된 제1전자부품과 제2블록부재로 지지된 제2전자부품을 정확하게 상대 이동시킬 수 있어 제1전자부품과 제2전자부품의 위치맞춤을 행할 수 있다.
여기서, 촬상용 포트가 챔버의 외표면으로부터 내부측을 향해 돌출되어 공간부를 구획 형성하고 있기 때문에, 챔버가 제1블록부재 또는 제2블록부재와 함께 이동하는 경우에도, 촬상부를 공간부에 배치시킴으로써 촬상부가 챔버의 움직임을 간섭하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 챔버의 이동을 제한하지 않고 챔버를 자유롭게 이동시킬 수 있다. 이 결과, 촬상부를 배치한 것에 의한 제한을 받지 않고 제1블록부재 또는 제2블록부재의 한쪽을 다른 쪽에 대하여 자유롭게 상대 이동시킬 수 있어 제1전자부품과 제2전자부품의 위치맞춤을 확실하게 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 위치맞춤장치의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시형태에 따른 접합장치의 일부를 나타내는 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시형태에 따른 접합장치를 구성하는 제1블록부재, 제1가요성부재 및 제1가압부재를 나타내는 개략 구성도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시형태에 따른 접합장치를 구성하는 제1블록부재의 분해도이다.
도 5는 도 2의 A-A간의 단면을 화살표 방향으로 본 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시형태에 따른 접합장치를 구성하는 제1가압부재와 제1중공도관의 접속 구조를 나타내는 개략 단면도이다.
도 7은 도 2의 B-B간의 단면을 화살표 방향으로 본 도면이다.
도 8은 본 발명의 한 실시형태에 따른 위치맞춤장치를 사용한 위치맞춤방법의 한 공정을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 한 실시형태에 따른 위치맞춤장치를 사용한 위치맞춤방법의 한 공정을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 한 실시형태에 따른 위치맞춤장치를 사용한 위치맞춤방법의 한 공정을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 한 실시형태에 따른 위치맞춤장치를 사용한 위치맞춤방법의 변형예의 한 공정을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 한 실시형태에 따른 위치맞춤장치를 사용한 위치맞춤방법의 변형예의 한 공정을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 한 실시형태에 따른 위치맞춤장치를 사용한 위치맞춤방법의 변형예의 한 공정을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 한 실시형태에 따른 위치맞춤장치를 사용한 위치맞춤방법의 변형예의 한 공정을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 한 실시형태에 따른 위치맞춤장치를 사용한 위치맞춤방법의 변형예의 한 공정을 나타내는 도면이다.
<부호의 설명>
1 : 위치맞춤장치
3 : 챔버
7 : 냉각수 유동로
9 : 기밀실
10 : 접합장치
11 : 공간부
12 : 제1블록부재
12A : 제1압판부
12B : 제1이판부
12C : 제1히터칩(가열부재, 히터칩)
15 : 제1냉각홈(제1냉각용 가스유로)
17 : 제1흡착홈
19 : 제1N2가스공급유로(제1냉각용 가스공급유로)
20 : 제1지주(支柱)부재(제1가요성부재)
21 : 촬상용 포트
22 : 제1가압축(제1가압부재)
23 : 제1공기유로
24 : 제1중공부재(제1중공도관)
25 : 제1냉각용 유체순환로
26 : 제1 O링(제1탄성부재)
27 : 관찰용 창
28 : 제2블록부재
28A : 제2압판부
28B : 제2이판부
28C : 제2히터칩(가열부재, 히터칩)
31 : 제2냉각홈(제2냉각용 가스유로)
33 : 제2흡착홈
35 : 풀무
36 : 절삭부(관통부)
37 : 자기 실 유닛(회전 실부)
39 : 제어부
40 : 제2지주부재(제2가요성부재)
41 : 제2N2가스공급유로(제2냉각용 가스공급유로)
42 : 제2가압축(제2가압부재)
43 : 제2공기유로
44 : 제2중공부재(제2중공도관)
45 : 제2냉각용 유체순환로
47 : 화상인식장치
52 : XY테이블(구동부)
54 : 회전테이블(구동부)
M1 : 제1공간부
M2 : 제2공간부
W1 : 제1웨이퍼(제1전자부품)
W2 : 제2웨이퍼(제2전자부품)
다음으로 본 발명의 한 실시형태에 따른 위치맞춤장치에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 또한 본 실시형태에서는, 전자부품의 한 예인 웨이퍼끼리를 위치맞춤하기 위한 위치맞춤장치를 예로 들어 설명하는데, 본 발명은 위치맞춤 대상이 웨이퍼에 한정되는 것이 아니고 다른 전자부품끼리를 위치맞춤할 때에도 적용된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 위치맞춤장치(1)는 내부가 비어있는 거의 입방체 형상인 챔버(3)를 구비하고 있다. 이 챔버(3)는 강체(剛體)로서, 복수개의 부재가 O링(도시 생략)으로 봉인된 상태로 연결되어 구성되어 있다. 이 챔버(3)의 상면 벽에는 관통 구멍(5)이 형성되어 있다. 또한 챔버(3)의 상면 벽, 측면 벽 및 저면 벽의 내부에는 냉각수를 유동시키기 위한 냉각수 유동로(7)가 형성되어 있다. 이 냉각수 유동로(7)에는 외부로부터 냉각수를 공급할 수 있고, 냉각수 유동로(7)에 공급된 냉각수는 외부로 배출할 수 있도록 되어 있다. 이로써, 챔버(3)에 열이 전해져 가열된 경우에도, 냉각수를 냉각수 유동로(7)에 유동시킴으로써 챔버(3)를 냉 각시킬 수 있다. 이 결과, 챔버(3)가 과도하게 온도 상승하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 챔버(3) 측면 벽의 외표면으로부터 내부측을 향해 돌출되어 공간부(11)를 구획 형성하는 촬상용 포트(21)가 마련되어 있다. 이 촬상용 포트(21)의 일부에는, 후술의 제1웨이퍼(W1) 또는 제2웨이퍼(W2)의 적어도 한쪽을 관찰할 수 있는 관찰용 창(27)이 마련되어 있다. 본 실시형태에서는, 이 촬상용 포트(21) 및 공간부(11)는 챔버(3)의 좌우에 각각 마련되어 있다. 또한 본 실시형태에서는, 관찰용 창(27)은 관찰용 유리로 구성되어 있다.
또한 챔버(3)의 상면 벽에 형성된 관통 구멍(5)의 주위에는 가요성인 풀무(35)의 하단부가 O링을 통해 접속되어 있다. 이 풀무(35)의 상단부 내측에는 자기 실 유닛(37)의 외륜이 O링을 통해 접속되어 있다. 또한 자기 실 유닛(37)의 내륜에는 후술의 제1가압축(22)의 축부(22A)가 O링으로 봉인된 상태로 연결되어 있다. 이로써, 기밀실(9)을 기밀로 한 상태로 풀무(35)를 챔버(3)와 함께 회전시킬 수 있어 챔버(3)를 회전 이동시킬 때에 풀무(35)가 뒤틀리는 것을 방지할 수 있다.
또한 제1가압축(22)은 Z축 구동기구, 즉 모터, 감속기 및 볼 나사에 의해 Z방향으로 구동되도록 구성되어 있다. 또한 이 모터는 후술의 제어부(39)와 전기적으로 접속되어 있어 제어부(39)에 의해 모터가 구동 제어됨으로써 제1가압축(22)의 Z방향의 이동이 제어된다. 또한 제1가압축(22)의 위쪽에는 후술의 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2) 사이에 생기는 가압력을 측정하기 위한 로드셀(도시 생략)이 배치되어 있다.
이상과 같이 챔버(3), 풀무(35) 및 자기 실 유닛(37)이 서로 기밀하게 접속되어 있고, 그 내부에는 기밀 상태로 유지되는 기밀실(9)이 형성되어 있다.
또한 촬상용 포트(21)에 의해 구획 형성된 공간부(11)에는 화상인식장치(47)가 배치되어 있다. 이 화상인식장치(47)는 카메라(47A)와, 렌즈(47B)와, 프리즘(47C)으로 구성되어 있다. 이 화상인식장치(47)의 프리즘(47C)은 관찰용 창(27)의 바로 밑에 배치되어 있다. 이로써, 기밀실(9)에 배치되어 있는 후술의 제1웨이퍼(W1) 및 제2웨이퍼(W2)의 일부를 관찰용 창(27)을 통해 카메라(47A)에 의해 촬상할 수 있다. 또한 카메라(47A)는 카메라용 Z축 액츄에이터(50)에 접속되어 있어 카메라(47A)가 Z방향으로 이동 가능하게 되어 있다.
또한 챔버(3)의 저면 벽의 하부에는, 리니어 모터(linear motor)에 의해 XY방향으로 구동되는 XY스테이지(52)가 배치되어 있다. 또한 이 XY스테이지(52)상에는 θ방향으로 회전 구동하는 회전스테이지(54)가 마련되어 있다. 챔버(3)의 저면 벽은 이 회전스테이지(54)상에 마련되어 있다. 이로써, 챔버(3)와 후술의 제2블록부재(28)는 XY방향으로 평행 이동되는 동시에 θ방향으로 회전 이동된다. 또한 리니어 모터에는 제어부(39)가 전기적으로 접속되어 있어, 이 제어부(39)에 의해 리니어 모터의 출력이 제어됨으로써 XY스테이지(52)가 구동 제어된다. 또한 회전스테이지(54)에는 제어부(39)가 전기적으로 접속되어 있어 제어부(39)에 의해 회전스테이지(54)가 구동 제어되도록 되어 있다.
또한 제어부(39)에는 CPU가 내장되어 있다. 이 CPU에 의해 카메라(47A)로부터의 촬상 데이터에 근거하여 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)의 상대적인 위치 어 긋남 양이 산출되고, 이 위치 어긋남을 보정하기 위한(위치 어긋남을 없애기 위한) 보정량이 산출된다. 그리고, 이 산출된 보정량에 근거하여 XY스테이지(52), 회전스테이지(54) 및 제1가압축(22)의 각 구동이 제어부(39)에 의해 제어된다.
이상과 같이 본 실시형태에서는, 기밀실(9)에 있어서, 후술의 제2블록부재(28)가 제1블록부재(12)에 대하여 XY방향으로 평행 이동되고 θ방향으로 회전 이동된다. 또한 제1블록부재(12)가 제2블록부재(28)와의 이간 거리를 변경하는 방향(Z방향)으로 이동된다.
다음으로 본 발명의 한 실시형태에 따른 상기 위치맞춤장치(1)를 구비한 접합장치에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 또한 본 실시형태에서는, 전자부품의 한 예인 웨이퍼끼리를 접합하기 위한 접합장치를 예로 들어 설명하는데, 본 발명은 접합 대상이 웨이퍼에 한정되는 것은 아니며 다른 전자부품끼리를 접합할 때에도 적용된다. 또한 위치맞춤장치(1)의 구성에 대해서는 상술한 바와 같으므로 그 설명을 생략한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 기밀실(9)에는 접합장치(10)가 배치되어 있다. 즉, 도 2 내지 도 4에 나타내는 바와 같이, 접합장치(10)는 제1블록부재(12)를 구성하는 원기둥상의 제1압판부(12A)를 구비하고 있다. 이 제1압판부(12A)는 도체인 탄화규소(SiC)로 구성되어 있다. 제1압판부(12A)에는 공기 흡인하기 위한 복수개의 제1흡착홈(17)이 형성되어 있어 제1압판부(12A)의 두께방향 한쪽 끝면에는 접합 대상이 되는 제1웨이퍼(W1)가 흡착된다. 이 제1웨이퍼(W1)에는, 제2블록부재(28)의 후술하는 절삭부(36)와 대응하는 위치에 제1정렬마크가 형성되어 있다. 또한 제1압 판부(12A)의 두께방향 다른 쪽 끝면에는, 제1압판부(12A)와 함께 제1블록부재(12)를 구성하며 제1압판부(12A)와 거의 같은 지름으로 설정된 원판상의 제1이판부(12B)가 마련되어 있다. 이 제1이판부(12B)는 절연체인 질화알루미늄(AIN)으로 구성되어 있다. 제1이판부(12B)의 거의 중앙에는 두께방향으로 돌출된 돌출부(13)가 일체 형성되어 있다. 또한 제1이판부(12B)의 제1압판부(12A)측과 반대측에 위치하는 반대측 끝면에는, 제1압판부(12A) 및 제1이판부(12B)와 함께 제1블록부재(12)를 구성하며 제1압판부(12A)를 가열하는 제1히터칩(12C)이 마련되어 있다. 이 제1히터칩(12C)은 탄화규소(SiC)로 구성되어 있다. 제1히터칩(12C)은 도체인 제1압판부(12A)와, 절연체인 제1이판부(12B)를 통해 마련되어 있기 때문에 제1히터칩(12C)과 제1압판부(12A)는 전기적으로 절연되어 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 제1히터칩(12C)은 적정한 저항치를 가지고 있으며 2군데의 전극(14)에 급전선(16)이 접속되어 있다. 이 급전선(16)에는 온도 제어기(도시 생략)가 접속되어 있어, 온도 제어기에 의해 급전선(16)을 통해 제1히터칩(12C)에 공급되는 전류가 제어된다. 급전선(16)을 통해 제1히터칩(12C)에 소정의 전류가 공급됨으로써 제1히터칩(12C)의 온도가 상승 또는 하강한다.
또한 제1이판부(12B)상이면서 제1히터칩(12C)의 근방에는, 제1압판부(12A) 및 제1이판부(12B)의 온도를 측정하는 제1열전쌍(18)이 접속되어 있다. 이 제1열전쌍(18)은 상술의 온도 제어기와 접속되어 있다. 이 제1열전쌍(18)의 온도 측정치에 근거하여 온도 제어기에 의해 제1히터칩(12C)에 공급되는 전류가 제어되어 제1압판부(12A) 및 제1이판부(12B)가 임의의 온도로 제어된다.
여기서, 제1압판부(12A), 제1이판부(12B) 및 제1히터칩(12C)의 선팽창계수는 동일 또는 거의 동일하면서 모두 높은 열전도율을 갖추고 있다. 또한 제1압판부(12A), 제1이판부(12B) 및 제1히터칩(12C)은 각각 몰리브덴으로 구성된 볼트(도시 생략)에 의해 체결됨으로써 서로 접속되어 있다.
또한 도 2 내지 도 4에 나타내는 바와 같이, 제1압판부(12A)와 제1이판부(12B)의 접촉면에는 제1냉각홈(제1냉각용 가스유로)(15)이 형성되어 있다. 구체적으로는 제1이판부(12B)에는 개구된 제1냉각홈(15)이 형성되어 있어, 평면상의 제1압판부(12A)의 두께방향 다른 쪽 끝면이 볼트 체결됨으로써 그 제1냉각홈(15)의 개구가 폐쇄되도록 되어 있다. 이 제1냉각홈(15)은 외부와 연통되어 있다. 또한 이 제1냉각홈(15)은 제1압판부(12A)와 제1이판부(12B)가 볼트에 의해 체결되어 형성되는 것이면 되며, 예를 들면 제1압판부(12A)측에 형성되어 있어도 되고, 혹은 제1압판부(12A)와 제1이판부(12B)의 쌍방에 형성되어 있어도 된다. 이 제1냉각홈(15)에는 냉각용 가스로서의 N2가스가 공급되어 제1냉각홈(15)의 내부를 N2가스가 유동하도록 되어 있다.
또한 도 2 내지 도 5에 나타내는 바와 같이, 제1이판부(12B)의 돌출부(13)의 표면에는 동일 치수·형상인 3개의 봉형상 제1지주부재(제1가요성부재)(20)가 연결되어 있다. 이 제1지주부재(20)는 질화규소(Si3N4)로 구성되어 있다. 3개의 제1지주부재(20)는 제1압판부(12A) 및 제1이판부(12B)의 중심과 동심상이며 서로 등간격(120도 피치)으로 배열되어 있다. 이 제1지주부재(20)의 한쪽의 끝부는 제1이판 부(12B)의 돌출부(13)에 접속되어 있고, 다른 쪽의 끝부는 제1가압축(제1가압부재)(22)에 접속되어 있다.
여기서 제1지주부재(20)의 지름과 축방향 길이의 관계는 제1지주부재(20)의 지름을 d, 제1지주부재(20)의 축방향 길이를 l, 영율(Young's modulus)을 E, 최대 구부림 강도를 σmax, 안전율을 A, 제1지주부재(20)의 한쪽 끝부와 다른 쪽 끝부의 휨의 차를 Δy로 하면, 3EAdΔy/l2＜σmax를 만족하는 범위로 설정되어 있다. 또한 안전율 A는 1 이상의 수이며, 예를 들면 8 정도를 예상해 두는 것이 바람직하다.
또한 각 제1지주부재(20)는 중공상으로 구성되어 있고, 각 제1지주부재(20)의 한쪽의 끝부가 제1냉각홈(15)과 연통되도록 접속되어 있다. 또한 제1지주부재(20)의 다른 쪽의 끝부는 제1가압축(22)의 내부에 형성된 후술의 제1N2가스공급유로(제1냉각용 가스공급유로)(19)와 연통되어 있다. 제1N2가스공급유로(19)로부터 각 제1지주부재(20)의 내부에 공급된 N2가스는 제1냉각홈(15)에 공급되어 제1압판부(12A) 및 제1이판부(12B)가 각각 냉각된다. 제1냉각홈(15)에 공급된 N2가스는 제1압판부(12A) 및 제1이판부(12B)가 각각 냉각된 후 외부로 배출된다.
또한 상술한 바와 같이, 제1지주부재(20)의 다른 쪽의 끝부는 제1가압축(제1가압부재)(22)에 접속되어 있다. 이 제1가압축(22)에 의해 제1지주부재(20)를 통해 제1블록부재(12)에 가압력이 부여된다.
또한, 제1지주부재(20)의 선팽창계수는 제1압판부(12A)와 제1이판부(12B)의 선팽창계수와 큰 차가 없도록 설정되어 있고, 제1지주부재(20)의 열전도율은 제1압판부(12A)와 제1이판부(12B)의 열전도율보다도 작아지도록 설정되어 있다.
또한 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1이판부(12B)의 돌출부(13)의 표면에는 각 제1지주부재(20)와 거의 동일 축방향 길이인 한 개의 제1중공부재(제1중공도관)(24)가 연결되어 있다. 이 제1중공부재(24)는 제1압판부(12A) 및 제1이판부(12B)의 중심상에 접속되어 있다. 이 제1중공부재(24)의 한쪽의 끝부는 제1이판부(12B)의 돌출부(13)에 접속되어 있고, 다른 쪽의 끝부는 제1가압축(22)에 제1 O링(제1탄성부재)(26)을 통해 접속되어 있다. 즉, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1중공부재(24)의 다른 쪽 끝부와 제1가압축(22) 사이에는 틈이 존재하고 있어 양자가 바로 접속되어 있는 것이 아니라 제1 O링(26)에 의해 서로 접속된 구조로 되어 있다. 또한 제1 O링(26)은 탄성부재인 고무로 구성되어 있다.
또한 제1중공부재(24)의 다른 쪽의 끝부에는, 제1가압축(22)의 축부 본체(22B)의 내부에 형성되어 제1중공부재(24)로부터 유입된 공기가 유동하는 제1공기유로(23)가 형성되어 있다. 이로써, 제1흡착홈(17)과 제1공기유로(23)는 연통된 구조로 되어 있어 제1흡착홈(17)으로부터 공기 흡인하는 것이 가능해진다.
또한 도 2에 나타내는 바와 같이, 접합장치(10)는 제1가압축(제1가압부재)(22)을 구비하고 있다. 이 제1가압축(22)의 축부 본체(22B)의 내부에는 제1지주부재(20)의 내부에 공급하는 N2가스가 유동하는 제1N2가스공급유로(제1냉각용 가스공급유로)(19)가 형성되어 있다. 또한 제1가압축(22)의 축부 본체(22B)의 내부에는 상술한 제1공기유로(23)가 형성되어 있다. 또한 제1가압축(22)의 축부 본체(22B)의 내부에는 제1가압축(22) 자체를 냉각시키는 냉각용 유체가 순환하기 위한 제1냉각용 유체순환로(25)가 형성되어 있다.
또한 접합장치(10)에는 제1N2가스공급유로(19)에 N2가스를 공급하는 N2가스공급부(도시 생략)와, 제1냉각용 유체순환로(25)에 공기(냉각용 에어)를 공급하는 공기공급부(도시 생략)와, 제1공기유로(23)를 진공으로 하는 흡인 펌프(도시 생략)가 각각 접속되어 있다. 이로써, 제1N2가스공급유로(19)에 N2가스를 공급하고, 제1냉각용 유체순환로(25)에 공기를 공급할 수 있는 동시에 제1공기유로(23)를 진공으로 할 수 있다.
또한 상술한 바와 같이, 제1가압축(22)은 Z축 구동기구(도시 생략)와 접속되어 있어 Z축 구동기구의 구동에 의해 상하방향(도 2 중 화살표 Z방향)으로 이동할 수 있도록 되어 있다. 이와 같이, 제1가압축(22)이 상하방향(도 2 중 화살표 Z방향)으로 이동됨으로써 제1블록부재(12)가 상하방향으로 이동할 수 있도록 되어 있다.
또한 상술한 바와 같이, 제1웨이퍼(W1)에 작용되는 가압력을 측정하기 위한 로드셀(도시 생략)이 마련되어 있어 Z축 구동기구는 로드셀의 측정치에 근거하여 제어부(39)에 의해 제어된다. 이로써, 소정의 적정한 가압력을 상시 제1블록부재(12)에 작용시킬 수 있다.
이상과 같이, 제1블록부재(12)와 제1가압축(22) 사이에는 제1공간부(M1)가 개재되어 있어, 그 제1공간부(M1)에 제1지주부재(20) 및 제1중공부재(24)가 마련된 구조로 되어 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 접합장치(10)는 제2블록부재(28)를 구성하는 원기둥상의 제2압판부(28A)를 구비하고 있다. 이 제2압판부(28A)는 도체인 탄화규소(SiC)로 구성되어 있다. 제2압판부(28A)에는 공기 흡인하기 위한 복수개의 제2흡착홈(33)이 형성되어 있어 제2압판부(28A)의 두께방향 한쪽 끝면에는 접합 대상이 되는 제2웨이퍼(W2)가 흡착된다. 이 제2웨이퍼(W2)에는 제2블록부재(28)의 절삭부(36)와 대응하는 위치에 제2정렬마크가 마련되어 있다. 또한 제2압판부(28A)의 두께방향 다른 쪽 끝면에는, 제2압판부(28A)와 함께 제2블록부재(28)를 구성하며 제2압판부(28A)와 거의 같은 지름으로 설정된 원판상의 제2이판부(28B)가 마련되어 있다. 이 제2이판부(28B)는 절연체인 질화알루미늄(AIN)으로 구성되어 있다. 제2이판부(28B)의 거의 중앙에는 두께방향으로 돌출된 돌출부(29)가 일체 형성되어 있다. 또한 제2이판부(28B)의 제2압판부(28A)측과 반대측에 위치하는 반대측 끝면에는, 제2압판부(28A) 및 제2이판부(28B)와 함께 제2블록부재(28)를 구성하며 제2압판부(28A)를 가열하는 제2히터칩(28C)이 마련되어 있다. 이 제2히터칩(28C)은 탄화규소(SiC)로 구성되어 있다. 제2히터칩(28C)은 도체인 제2압판부(28A)와, 절연체인 제2이판부(28B)를 통해 마련되어 있기 때문에 제2히터칩(28C)과 제2압판부(28A)는 전기적으로 절연되어 있다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 제2히터칩(28C)은 적정한 저항치를 가지고 있고, 2군데의 전극(30)에 급전선(32)이 접속되어 있다. 이 급전선(32)에는 온도 제 어기(도시 생략)가 접속되어 있어 온도 제어기에 의해 급전선(32)을 통해 제2히터칩(28C)에 공급되는 전류가 제어된다. 급전선(32)을 통해 제2히터칩(28C)에 소정의 전류가 공급됨으로써 제2히터칩(28C)의 온도가 상승 또는 하강한다.
또한 제2이판부(28B)상이며 제2히터칩(28C)의 근방에는, 제2압판부(28A) 및 제2이판부(28B)의 온도를 측정하는 제2열전쌍(34)이 접속되어 있다. 이 제2열전쌍(34)은 상술의 온도 제어기와 접속되어 있다. 이 제2열전쌍(34)의 온도 측정치에 근거하여 온도 제어기에 의해 제2히터칩(28C)에 공급되는 전류가 제어되어 제2압판부(28A) 및 제2이판부(28B)가 임의의 온도로 제어된다.
여기서 제2압판부(28A), 제2이판부(28B) 및 제2히터칩(28C)의 선팽창계수는 동일 또는 거의 동일하면서 모두 높은 열전도율을 갖추고 있다. 또한 제2압판부(28A), 제2이판부(28B) 및 제2히터칩(28C)은 각각 몰리브덴으로 구성된 볼트(도시 생략)에 의해 체결됨으로써 서로 접속되어 있다.
또한 도 2에 나타내는 바와 같이, 제2압판부(28A)와 제2이판부(28B)의 접촉면에는 제2냉각홈(제2냉각용 가스유로)(31)이 형성되어 있다. 구체적으로는 제2이판부(28B)에는 개구된 제2냉각홈(31)이 형성되어 있고, 평면상의 제2압판부(28A)의 두께방향 다른 쪽 끝면이 볼트 체결됨으로써 그 제2냉각홈(31)의 개구가 폐쇄되도록 되어 있다. 이 제2냉각홈(31)은 외부와 연통되어 있다. 또한 이 제2냉각홈(31)은 제2압판부(28A)와 제2이판부(28B)가 볼트에 의해 체결되어 형성되는 것이면 되며, 예를 들면 제2압판부(28A)측에 형성되어 있어도 되고, 혹은 제2압판부(28A)와 제2이판부(28B)의 쌍방에 형성되어 있어도 된다. 이 제2냉각홈(31)에는 냉각용 가 스로서의 N2가스가 공급되어 제2냉각홈(31)의 내부를 N2가스가 유동하도록 되어 있다.
도 1 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 제2압판부(28A), 제2이판부(28B) 및 제2히터칩(28C)에는 두께방향으로 관통하는 2개의 절삭부(관통부)(36)가 형성되어 있다. 또한 후술의 제2공간부(M2)이면서 절삭부(36)의 근방에는 상술한 2개의 화상인식장치(47)가 각각 배치되어 있다. 이 화상인식장치(47)는 제어부(39)와 접속되어 있어 카메라(47A)의 촬상 데이터가 제어부(39)에 출력되도록 되어 있다. 또한 각 절삭부(36)의 개구 면적은 제2압판부(28A), 제2이판부(28B) 및 제2히터칩(28C)의 두께방향 한쪽(화상인식장치(47)측)이 커지도록 설정되어 있고, 제2압판부(28A), 제2이판부(28B) 및 제2히터칩(28C)의 두께방향 다른 쪽(화상인식장치(47)측과 반대측)으로 갈수록 작아지도록 설정되어 있다.
여기서, 화상인식장치(47)를 구성하는 카메라(47A)로서, 제2웨이퍼(W2)가 유리웨이퍼인 경우에는 CCD 카메라가 바람직하고, 제2웨이퍼(W2)가 Si웨이퍼인 경우에는 적외선 카메라가 바람직하다. 카메라(47A)로서 CCD 카메라를 사용한 경우에는, CCD 카메라측으로부터 빛을 제2웨이퍼(W2)에 조사함으로써 제2웨이퍼(W2)의 제2정렬마크를 명확히 인식할 수 있다.
또한 도 7에 나타내는 바와 같이, 제2이판부(28B)의 돌출부(29)의 표면에는 동일 치수·형상인 3개의 봉형상 제2지주부재(제2가요성부재)(40)가 연결되어 있다. 이 제2지주부재(40)는 질화규소(Si3N4)로 구성되어 있다. 3개의 제2지주부 재(40)는 제2압판부(28A) 및 제2이판부(28B)의 중심과 동심상이며 서로 등간격(120도 피치)으로 배열되어 있다. 이 제2지주부재(40)의 한쪽 끝부는 제2이판부(28B)의 돌출부(29)에 접속되어 있고, 다른 쪽 끝부는 제2가압축(제2가압부재)(42)에 접속되어 있다.
여기서, 제2지주부재(40)의 지름과 축방향 길이의 관계는 제2지주부재(40)의 지름을 d, 제2지주부재(40)의 축방향 길이를 l, 영율을 E, 최대 구부림 강도를 σmax, 안전율을 A, 제2지주부재(40)의 한쪽의 끝부와 다른 쪽의 끝부의 휨의 차를 Δy로 하면, 3EAdΔy/l2＜σmax를 만족하는 범위로 설정되어 있다. 또한 안전율 A는 1 이상의 수이며, 예를 들면 8 정도를 예상해 두는 것이 바람직하다.
또한 각 제2지주부재(40)는 중공상으로 구성되어 있고, 각 제2지주부재(40)의 한쪽의 끝부가 제2냉각홈(31)과 연통되도록 접속되어 있다. 또한 제2지주부재(40)의 다른 쪽의 끝부는 제2가압축(42)의 내부에 형성된 후술의 제2N2가스공급유로(제2냉각용 가스공급유로)(41)와 연통되어 있다. 제2N2가스공급유로(41)로부터 각 제2지주부재(40)의 내부에 공급된 N2가스는 제2냉각홈(31)에 공급되어 제2압판부(28A) 및 제2이판부(28B)가 각각 냉각된다. 제2냉각홈(31)에 공급된 N2가스는 제2압판부(28A) 및 제2이판부(28B)가 각각 냉각된 후 외부로 배출된다.
또한 도 2에 나타내는 바와 같이, 제2지주부재(40)의 다른 쪽 끝부는 제2가압축(제2가압부재)(42)에 접속되어 있다. 이 제2가압축(42)에 의해 제2지주부 재(40)를 통해 제2블록부재(28)에 가압력이 부여된다. 또한 도 1에 나타내는 바와 같이, 제2가압축(42)은 챔버(3)의 저면 벽에 고정되어 있어 챔버(3)와 함께 XY방향으로 이동하는 동시에 θ방향으로 회전 이동한다.
또한, 제2지주부재(40)의 선팽창계수는 제2압판부(28A)와 제2이판부(28B)의 선팽창계수와 동일 또는 거의 동일해지도록 설정되어 있고, 제2지주부재(40)의 열전도율은 제2압판부(28A)와 제2이판부(28B)의 열전도율보다도 작아지도록 설정되어 있다.
또한 도 7에 나타내는 바와 같이, 제2이판부(28B)의 돌출부(29)의 표면에는, 각 제2지주부재(40)와 거의 동일 축방향 길이인 1개의 제2중공부재(제2중공도관)(44)가 연결되어 있다. 이 제2중공부재(44)는 제2압판부(28A) 및 제2이판부(28B)의 중심상에 접속되어 있다. 이 제2중공부재(44)의 한쪽 끝부는 제2이판부(28B)의 돌출부(29)에 접속되어 있고, 다른 쪽 끝부는 제2가압축(제2가압부재)(42)에 제2 O링(제2탄성부재, 도시 생략)을 통해 접속되어 있다. 즉, 제2중공부재(44)의 다른 쪽 끝부와 제2가압축(42) 사이에는 틈이 존재하고 있어 양자가 바로 접속되어 있는 것이 아니라 제2 O링에 의해 서로 접속된 구조로 되어 있다. 또한 제2 O링은 탄성부재인 고무로 구성되어 있다.
또한 제2중공부재(44)의 다른 쪽 끝부에는, 제2가압축(42)의 내부에 형성되어 제2중공부재(44)로부터 유입된 공기가 유동하는 제2공기유로(43)가 형성되어 있다. 이로써, 제2흡착홈(33)과 제2공기유로(43)는 연통된 구조로 되어 있어 제2흡착홈(33)으로부터 공기 흡인하는 것이 가능해진다.
또한, 접합장치(10)는 제2가압축(42)을 구비하고 있다. 이 제2가압축(42)의 내부에는 제2지주부재(40)의 내부에 공급하는 N2가스가 유동하는 제2N2가스공급유로(제2냉각용 가스공급유로)(41)가 형성되어 있다. 또한 제2가압축(42)의 내부에는 상술의 제2공기유로(43)가 형성되어 있다. 또한 제2가압축(42)의 내부에는 제2가압축(42) 자체를 냉각시키는 냉각용 에어가 순환하기 위한 제2냉각용 유체순환로(45)가 형성되어 있다.
또한 접합장치(10)에는 제2N2가스공급유로(41)에 N2가스를 공급하는 N2가스공급부(도시 생략)와, 제2냉각용 유체순환로(45)에 공기(냉각용 에어)를 공급하는 공기공급부(도시 생략)와, 제2공기유로(43)를 진공으로 하는 흡인 펌프(도시 생략)가 각각 접속되어 있다. 이로써, 제2N2가스공급유로(41)에 N2가스를 공급하고, 제2냉각용 유체순환로(45)에 공기를 공급할 수 있는 동시에 제2공기유로(43)를 진공으로 할 수 있다.
이상과 같이, 제2블록부재(28)와 제2가압축(42) 사이에는 제2공간부(M2)가 개재되어 있어, 그 제2공간부(M2)에 제2지주부재(40) 및 제2중공부재(44)가 마련된 구조로 되어 있다.
다음으로 본 실시형태의 위치맞춤장치(1)를 사용한 위치맞춤방법에 대하여 설명한다.
또한 본 실시형태에서는, 챔버(3)의 내부에 질소가스를 도입하고, 제1웨이퍼(W1) 및 제2웨이퍼(W2)로서 Si웨이퍼를 사용하며, 카메라(47A)로서 IR 카메라를 사용한 경우에 대하여 설명한다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 우선, 제1웨이퍼(W1) 및 제2웨이퍼(W2)가 예비 정렬기구(도시 생략)에 의해 예비 정렬된 후, 웨이퍼 로더(wafer loader)(도시 생략)에 의해 제1웨이퍼(W1)가 제1압판부(12A)에 공급되고, 제2웨이퍼(W2)가 제2압판부(28A)에 공급된다. 그리고, 제1웨이퍼(W1)가 제1압판부(12A)에 흡착 지지되고, 제2웨이퍼(W2)가 제2압판부(28A)에 흡착 지지된다.
여기서 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)의 흡착은, 흡인 펌프가 작동되어 공기가 제1흡착홈(17) 및 제2흡착홈(33)으로부터 제1중공부재(24) 및 제2중공부재(44)의 내부를 통해 제1공기유로(23) 및 제2공기유로(43)로 흐름으로써 실현된다. 이로써, 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)를 확실하게 흡착시킬 수 있고, 제1웨이퍼(W1)의 제1압판부(12A)에 대한 위치 어긋남과, 제2웨이퍼(W2)의 제2압판부(28A)에 대한 위치 어긋남을 방지할 수 있다. 또한 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)에는 미리 접합부재가 되는 솔더 패턴이 형성되어 있다. 이 때문에, 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)가 각각 가압·가열됨으로써 솔더 재료가 용융해서 합금화되어 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)가 접합된다.
다음으로 도 8에 나타내는 바와 같이, Z축 구동기구가 제어부(39)에 의해 구동 제어되어, 제1블록부재(12)를 하강시킴으로써 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)를 접촉시킨다. 이로써, 제1웨이퍼(W1)에 마련된 제1정렬마크와 제2웨이퍼(W2)에 마련된 제2정렬마크가 카메라(47A)의 동일 시야 내에 인식될 수 있는 상태가 된다. 이 결과, 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)의 위치맞춤을 용이하게 행할 수 있다.
다음으로 별도 마련한 질소가스 공급장치(도시 생략)에 의해 챔버(3) 내부에 질소가스가 공급된다.
다음으로 도 9에 나타내는 바와 같이, 화상인식장치(47)에 의해 제1웨이퍼(W1)에 마련된 제1정렬마크와 제2웨이퍼(W2)에 마련된 제2정렬마크가 각각 촬상된다. 이로써, 제2웨이퍼(W2)의 제2정렬마크 이외에 제1웨이퍼(W1)의 제1정렬마크가 제2웨이퍼(W2)를 투과하여 촬상된다. 그리고 이 촬상 결과가 촬상 데이터로서 제어부(39)에 송신된다. 제어부(39)에 촬상 데이터가 송신되면, 촬상 데이터에 근거하여 제1웨이퍼(W1)에 마련된 제1정렬마크와 제2웨이퍼(W2)에 마련된 제2정렬마크의 위치 어긋남 양이 제어부(39)의 CPU에 의해 산출된다. 그리고, 이 산출된 위치 어긋남 양에 근거하여 제1웨이퍼(W1)에 마련된 제1정렬마크와 제2웨이퍼(W2)에 마련된 제2정렬마크의 위치 어긋남을 수정하기 위한 보정량이 제어부(39)의 CPU에 의해 산출된다.
다음으로 도 9에 나타내는 바와 같이, Z축 구동기구가 제어부(39)에 의해 구동 제어되어 제1블록부재(12)가 제2블록부재(28)로부터의 이간 거리가 커지는 방향(상방향)으로 이동된다. 이로써, 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)의 이간 거리가 커진다.
다음으로 도 9에 나타내는 바와 같이, 산출된 보정량에 근거하여 XY스테이지(52)와 회전스테이지(54)가 제어부(39)에 의해 구동된다. 이로써, 제2블록부재(28)가 제1블록부재(12)에 대하여 XY방향 혹은 θ방향으로 이동되어, 제1웨이퍼(W1)의 제1정렬마크와 제2웨이퍼(W2)의 제2정렬마크의 위치 어긋남이 보정된다. 이로써, 제1웨이퍼(W1)의 제1정렬마크와 제2웨이퍼(W2)의 제2정렬마크의 위치 어긋남이 없어진다.
다음으로 도 10에 나타내는 바와 같이, Z축 구동기구가 제어부(39)에 의해 구동 제어되어, 제1블록부재(12)를 하강시킴으로써 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)를 접촉시킨다.
다음으로 도 10에 나타내는 바와 같이, 화상인식장치(47)에 의해 제1웨이퍼(W1)에 마련된 제1정렬마크와 제2웨이퍼(W2)에 마련된 제2정렬마크가 각각 촬상되어, 양자에 위치 어긋남이 없는지 확인된다. 또한 위치 어긋남이 있는 경우에는, 제어부(39)의 CPU에 의해 위치 어긋남 양이 산출되고, 이 위치 어긋남 양에 근거하여 보정량이 산출된 후 다시 제1블록부재(12)를 상승시켜 위치 어긋남이 없어지도록 제2블록부재(28)가 제1블록부재(12)에 대하여 XY방향 혹은 θ방향으로 이동된다.
이상과 같이, 촬상용 포트(21)에 의해 구획 형성된 공간부(11)에 화상인식장치(47)를 배치시켜, 관찰용 창(27)을 통해 기밀실(9)에 있는 제1웨이퍼(W1) 및 제2웨이퍼(W2)의 제2정렬마크를 촬상하고, 이 촬상 데이터에 근거하여 제어부(39)에 의해 제2블록부재(28)를 제1블록부재(12)에 대하여 상대 이동시킨다. 이로써, 제1블록부재(12)로 지지된 제1웨이퍼(W1)와 제2블록부재(28)로 지지된 제2웨이퍼(W2)를 상대 이동시킬 수 있어 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)의 위치맞춤을 행할 수 있다.
여기서, 촬상용 포트(21)가 챔버(3)의 외표면으로부터 내부측을 향해 돌출되 어 공간부(11)를 구획 형성하고 있기 때문에, 챔버(3)가 제2블록부재(28)와 함께 이동하는 경우에도, 화상인식장치(47)를 공간부(11)에 배치시킴으로써 화상인식장치(47)가 챔버(3)의 움직임을 간섭하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 챔버(3)의 이동을 제한하지 않고 챔버(3)를 자유롭게 이동시킬 수 있다. 이 결과, 화상인식장치(47)를 배치한 것에 의한 제한을 받지 않고 제2블록부재(28)를 제1블록부재(12)에 대하여 자유롭게 상대 이동시킬 수 있어 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)의 위치맞춤을 확실하게 행할 수 있다.
특히, 화상인식장치(47)에 의해 촬상된 제1웨이퍼(W1)의 제1정렬마크와 제2웨이퍼(W2)의 제2정렬마크의 위치 어긋남 양이 제어부(39)의 CPU에 의해 산출되고, 또한 위치 어긋남 양을 보정하는 보정량이 산출되고, 그 위치 어긋남 양을 보정하도록 XY스테이지(52) 및 회전스테이지(54)가 제어된다. 이로써, 제1웨이퍼(W1)의 제1정렬마크와 제2웨이퍼(W2)의 제2정렬마크의 위치 어긋남이 없어지도록 제2블록부재(28)를 이동시킬 수 있다. 이 결과, 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)의 위치맞춤 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 제1블록부재(12)가 제2블록부재(28)로부터의 이간 거리가 커지는 방향으로 이동됨으로써 제2블록부재(28)를 제1블록부재(12)에 대하여 상대 이동시킬 때에 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)가 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 제1웨이퍼(W1) 및 제2웨이퍼(W2)가 상처 나거나, 파손되어 품질이 저하하는 것을 방지할 수 있다.
또한 제2웨이퍼(W2)의 XY방향에의 평행 이동 및 θ방향의 회전 이동을 챔 버(3) 전체를 구동시킴으로써 실현하고 있기 때문에, 챔버(3) 외부로부터 운동 도입을 행하는 경우와 비교해 정확한 구동이 가능해지고, 챔버(3) 내부의 각 웨이퍼(W1,W2)에 대하여 고정밀도의 정렬이 가능해진다. 또한 챔버(3)에 촬상용 포트(21)를 마련함으로써 각 웨이퍼(W1,W2)에 마련된 각 정렬마크를 가까이서 고배율로 촬상할 수 있기 때문에 각 웨이퍼(W1,W2)끼리 접합하기 전에 정렬 정밀도를 용이하게 확인할 수 있다.
다음으로 본 실시형태의 접합장치(10)를 사용한 접합방법, 즉 각 웨이퍼(W1,W2)가 위치맞춤장치(1)에 의해 서로 위치가 맞춰진 후 접합될 때의 공정에 대하여 이하에 설명한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 제2웨이퍼(W2)의 제1웨이퍼(W1)에 대한 위치결정이 종료되면 제1가압축(22)에 의해 소정의 가압력이 제1지주부재(20)를 통해 제1블록부재(12)에 작용된다.
여기서 제2블록부재(28)에 대한 제1블록부재(12)의 가압은 로드셀에 의해 측정된 하중 측정치에 근거하여 제어부(39)에 의해 모터에 소정의 토크를 작용시킴으로써 실행된다. 이때 챔버(3) 내의 압력이 대기압과 다른 경우에는, 별도로 마련한 압력계(도시 생략)에 의한 챔버(3) 내의 압력의 측정치에 근거하여 로드셀에 의한 하중 측정치를 보정하여 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2) 사이에 최적의 가압력이 작용하도록 조정된다. 이로써 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2) 사이에 최적의 가압력을 작용시킬 수 있어, 양자의 접합 정밀도 및 접합 후의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한 챔버(3)의 외부에 마련한 XY스테이지(52)나 회전스테이지(54)는 큰 하중 을 수용할 수 있는 것을 선택할 수 있으므로 높은 가압력으로 각 웨이퍼(W1,W2)끼리를 압착시킬 수 있다.
다음으로 도 5에 나타내는 바와 같이, 제1히터칩(12C)에 급전선(16)으로부터 전류가 공급되어 제1블록부재(12)가 가열된다. 이때 제1열전쌍(18)의 온도 측정치에 근거하여 온도 제어기로 제1히터칩(12C)에 공급되는 전류가 제어되기 때문에 제1압판부(12A) 및 제1이판부(12B)가 임의의 온도로 제어된다. 또한 마찬가지로 도 7에 나타내는 바와 같이, 제2히터칩(28C)에 급전선(32)으로부터 전류가 공급되어 제2블록부재(28)가 가열된다. 이때 제2열전쌍(34)의 온도 측정치에 근거하여 온도 제어기로 제2히터칩(28C)에 공급되는 전류가 제어되기 때문에 제2압판부(28A) 및 제2이판부(28B)가 임의의 온도로 제어된다. 이로써 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)를 소정의 온도가 되도록 가열할 수 있다.
여기서 제1블록부재(12) 및 제2블록부재(28)가 가열되면 제1블록부재(12) 및 제2블록부재(28)는 열팽창을 하게 되는데, 단열재를 사용하지 않고 제1블록부재(12)와 제1가압축(22) 사이에 제1공간부(M1)를 개재시키고, 또한 제2블록부재(28)와 제2가압축(42) 사이에 제2공간부(M2)를 개재시키고 있기 때문에, 제1블록부재(12) 및 제2블록부재(28)로부터 제1가압축(22) 및 제2가압축(42)에 전달하고자 하는 열의 대부분은 제1공간부(M1) 및 제2공간부(M2)에서 단열된다. 이로써 제1블록부재(12) 내부 및 제2블록부재(28) 내부를 각각 거의 균일한 온도로 할 수 있다. 또한 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)가 접촉되어 있는 경우에는 제1블록부재(12), 제2블록부재(28), 제1웨이퍼(W1), 제2웨이퍼(W2)를 전체적으로 거의 균일한 온도로 할 수 있다. 이 결과, 제1블록부재(12)의 제1웨이퍼(W1) 지지면 및 제2블록부재(28)의 제2웨이퍼(W2) 지지면 각각에 대하여 평면도를 유지할 수 있다.
제1블록부재(12) 및 제2블록부재(28)가 가열된 경우에도 제1공간부(M1) 및 제2공간부(M2)가 개재되어 있기 때문에 제1블록부재(12) 및 제2블록부재(28)로부터 제1가압축(22) 및 제2가압축(42)에 전달되는 열이 적어진다. 이로써 제1히터칩(12C) 및 제2히터칩(28C)에 의해 가열되는 부분은 실질적으로 제1블록부재(12), 제2블록부재(28), 제1웨이퍼(W1), 제2웨이퍼(W2)에 한정되게 되고, 따라서 가열되는 부분의 열용량이 작아져 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)의 가열·냉각에 요하는 시간을 단축시킬 수 있으므로 접합장치(10)의 가동율을 높일 수 있다.
한편, 제1블록부재(12) 및 제2블록부재(28)의 열팽창과 제1가압축(22) 및 제2가압축(42)의 열팽창 차이에 의해 발생하는 응력을 제1지주부재(20) 및 제2지주부재(40)가 각각 휨으로써 흡수시킬 수 있다. 즉 제1지주부재(20) 및 제2지주부재(40)는 각각 봉형상으로 형성되어 있기 때문에 그들 구부림 강성이 비교적 작아지게 됨으로써 제1블록부재(12) 및 제2블록부재(28)를 휨 변형시키지 않고 제1지주부재(20) 및 제2지주부재(40)가 휨으로써 열팽창량의 차를 흡수시킬 수 있다. 이 결과, 제1블록부재(12)의 제1웨이퍼(W1) 지지면 및 제2블록부재(28)의 제2웨이퍼(W2) 지지면 각각에 대하여 평면도를 유지할 수 있다.
이때 제1지주부재(20)는 제1블록부재(12)의 중심과 동심의 원주상이면서 서로 등간격이 되도록 복수개 마련되어 있기 때문에, 제1지주부재(20)의 휨에 의해 제1블록부재(12)의 중심과 제1가압축(22)의 중심이 어긋나지 않는다. 제2지주부 재(40)도 제2블록부재(28)의 중심과 동심의 원주상이면서 서로 등간격이 되도록 복수개 마련되어 있기 때문에, 제2지주부재(40)의 휨에 의해 제2블록부재(28)의 중심과 제2가압축(42)의 중심이 어긋나지 않는다. 따라서, 가열에 의해 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)가 어긋나거나 압박이 가해지지 않는다.
또한 제1지주부재(20)는 제1블록부재(12)의 중심과 동심의 원주상이면서 서로 등간격이 되도록 복수개 마련되어 있기 때문에, 제1가압축(22)으로부터의 가압력은 고르게 제1블록부재(12)에 전달된다. 제2지주부재(40)는 제2블록부재(28)의 중심과 동심의 원주상이면서 서로 등간격이 되도록 복수개 마련되어 있기 때문에, 제2가압축(42)으로부터의 가압력은 고르게 제2블록부재(28)에 전달된다. 따라서, 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)에 대하여 인가되는 가압력은 면 내의 편차가 적은 양호한 것이 된다.
특히 제1블록부재(12)는 제1압판부(12A), 제1이판부(12B) 및 제1히터칩(12C)으로 구성되고 제1압판부(12A), 제1이판부(12B) 및 제1히터칩(12C)의 선팽창계수를 동일 또는 거의 동일하게 설정하고 있기 때문에, 제1압판부(12A), 제1이판부(12B) 및 제1히터칩(12C)의 열팽창량 차를 작게 할 수 있다. 이로써, 제1블록부재(12)의 휨 변형을 방지할 수 있어, 제1블록부재(12)의 평면도를 유지할 수 있다. 이는 제2블록부재(28)에 대해서도 동일하며 제2블록부재(28)의 평면도를 유지할 수 있다.
다음으로 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)가 적정한 가압력에 의해 접합된 후 제1히터칩(12C)에의 전류 공급이 정지되고, 각 제1지주부재(20)로부터 제1블록부 재(12)의 제1냉각홈(15)에 N2가스가 공급된다. 이 N2가스는 N2가스공급부에 의해 제1가압축(22)의 제1N2가스공급유로(19)에 공급됨으로써 각 제1지주부재(20)로부터 제1블록부재(12)의 제1냉각홈(15)에 공급된다. 이로써 제1블록부재(12)를 급속히 냉각할 수 있고, 제1웨이퍼(W1)의 온도도 급속히 냉각할 수 있다. 또한 마찬가지로 제2히터칩(28C)에의 전류 공급이 정지되고, 각 제2지주부재(40)로부터 제2블록부재(28)의 제2냉각홈(31)에 N2가스가 공급된다. 이 N2가스는 N2가스공급부에 의해 제2가압축(42)의 제2N2가스공급유로(41)에 공급됨으로써 각 제2지주부재(40)로부터 제2블록부재(28)의 제2냉각홈(31)에 공급된다. 이로써 제2블록부재(28)를 급속히 냉각할 수 있고, 제2웨이퍼(W2)의 온도도 급속히 냉각할 수 있다.
여기서 제1블록부재(12) 및 제2블록부재(28)를 냉각시킨 경우에도, 제1블록부재(12) 및 제2블록부재(28)를 가열한 경우와 마찬가지로, 각 지주부재(20,40) 자신이 휨으로써 제1블록부재(12)와 제2블록부재(28)의 평면도를 유지할 수 있다.
특히 제1지주부재(20) 및 제2지주부재(40)는 내부에 N2가스를 유동시켜 제1냉각홈(15) 및 제2냉각홈(31)에 N2가스를 공급하는 냉각가스 공급기능을 겸비하고 있으므로 제1지주부재(20) 및 제2지주부재(40)를 제1냉각홈(15) 및 제2냉각홈(31)에 N2가스를 공급하는 수단으로서 이용할 수 있다.
또한 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1중공부재(24)는 제1 O링(26)을 통해 제1가압축(22)과 접속되어 있기 때문에 냉각시 등에 제1지주부재(20)와 제1중공부 재(24) 사이에서 상대적인 열변형량에 차이가 생긴 경우에, 제1가압축(22)으로부터 제1중공부재(24)를 통해 제1블록부재(12)에 전달되고자 하는 응력을 제1 O링(26)의 탄성변형에 의해 흡수할 수 있다. 이로써 제1가압축(22)으로부터 제1중공부재(24)를 통해 제1블록부재(12)에 응력이 전달되는 것을 방지할 수 있어, 제1블록부재(12)의 평면도를 유지할 수 있다. 이는, 제2중공부재(44)에 대해서도 마찬가지이며 제2블록부재(28)의 평면도를 유지할 수 있다.
또한 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)의 온도가 저온이 된 후 N2가스의 공급 및 흡인 펌프의 작동이 정지되어, 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)가 접합된 접합완료 웨이퍼를 접합장치(10)로부터 꺼낼 수 있다. 이때 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)가 접합된 접합완료 웨이퍼는 제2블록부재(28) 위에 흡착된 상태로 제1블록부재(12)가 Z축 구동기구에 의해 상승된 다음 제2블록부재(28) 위로부터의 흡착 지지가 해제되어 도시하지 않은 웨이퍼 로더에 의해 꺼내진다.
이상과 같이 본 실시형태의 접합장치(10)에 의하면, 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)가 정확하게 위치 맞춰진 후에 열의 영향을 받지 않고, 접합 대상이 되는 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)의 평면도를 유지하여 양자를 접합시킬 수 있다. 이 결과, 양자의 접합 정밀도를 매우 높일 수 있으며 또한 안정시킬 수 있다.
특히 상술한 바와 같이, 제1가압축(22)의 내부에는 제1지주부재(20)에 공급하는 N2가스가 유동하는 제1N2가스공급유로(19)와, 제1중공부재(24)로부터 유입된 공기가 유동하는 제1공기유로(23)가 형성되어 있기 때문에 제1가압축(22)을 냉각용 가스공급수단의 일부로서, 그리고 공기 배출수단의 일부로서 이용할 수 있다. 또한 제2가압축(42)에 대해서도 마찬가지이다. 이들에 의해, 고온이 되는 제1블록부재(12) 및 제2블록부재(28)에 대하여 직접 배관을 접속할 필요가 없어져 냉각이나 진공 흡착을 용이하게 행할 수 있다.
또한 제1가압축(22)의 내부에는 제1가압축(22)을 냉각시키는 냉각용 에어를 순환시키기 위한 제1냉각용 유체순환로(25)가 형성되어 있기 때문에, 제1냉각용 유체순환로(25)에 냉각용 에어를 순환시킴으로써 제1가압축(22)을 상시 냉각시킬 수 있다. 이로써, 접합장치(10)의 가동 중에도 제1가압축(22)을 더욱 저온으로 유지할 수 있으므로 제1가압축(22)에 냉각용 가스나 냉각용 에어를 공급하거나 혹은 제1가압축(22)으로부터 공기를 배출하기 위한 튜브 등을 접속할 때에 그 재질의 제한을 받지 않고 용이하게 접속할 수 있다. 이는 제2가압축(42)에 대해서도 마찬가지이다.
또한 상기 실시형태에서는 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)를 각각 가열하여 열압착에 의해 접합하는 방법을 예시하여 설명하였으나, 이 접합방법에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 양극 접합방법에 의해 양자를 접합해도 된다. 즉 제1압판부(12A) 및 제2압판부(28A)를 각각 도체로 구성하고, 제1이판부(12B) 및 제2이판부(28B)를 각각 절연체로 구성함으로써 제1압판부(12A)와 제1히터칩(12C)을 전기적으로 절연하며, 또한 제2압판부(28A)와 제2히터칩(28C)을 전기적으로 절연한다. 이로써, 제1압판부(12A) 및 제2압판부(28A)를 가열한 상태로 제1압판부(12A) 및 제2압판부(28A)에 소정의 전압을 인가시킴으로써 Si웨이퍼와 유리웨이퍼를 양극 접합 시킬 수 있다. 이 결과, 접합방법의 종류를 늘릴 수 있다.
다음으로 본 실시형태의 위치맞춤장치(1)를 사용한 위치맞춤방법의 변형예에 대하여 설명한다. 본 실시형태에서는 챔버(3)의 내부를 진공 분위기로 하고 제1웨이퍼(W1) 및 제2웨이퍼(W2)로서 Si웨이퍼를 사용하며, 카메라(47A)로서 가시광용 카메라를 사용한 경우에 대하여 설명한다. 또한 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)의 접합방법에 대해서는 상술한 바와 같으므로 설명을 생략한다.
우선 제1웨이퍼(W1) 및 제2웨이퍼(W2)가 예비 정렬기구(도시 생략)에 의해 예비 정렬된 후 웨이퍼 로더(도시 생략)에 의해 제1웨이퍼(W1)가 제1압판부(12A)에 공급되고, 제2웨이퍼(W2)가 제2압판부(28A)에 공급된다. 그리고 제1웨이퍼(W1)가 제1압판부(12A)에 흡착 지지되고 제2웨이퍼(W2)가 제2압판부(28A)에 흡착 지지된다.
다음으로 도 11에 나타내는 바와 같이, XY테이블(52)을 오른쪽으로 구동하고, 제2블록부재(28)를 오른쪽으로 퇴피시킴으로써 왼쪽의 화상인식장치(47)에 의해 제1웨이퍼(W1)의 왼쪽에 있는 제1정렬마크의 위치가 촬상된다.
다음으로 도 12에 나타내는 바와 같이, XY테이블(52)을 왼쪽으로 구동하고, 제2블록부재(28)를 왼쪽으로 퇴피시킴으로써 오른쪽의 화상인식장치(47)에 의해 제1웨이퍼(W1)의 오른쪽에 있는 제1정렬마크의 위치가 촬상된다.
다음으로 도 13에 나타내는 바와 같이, 카메라용 Z축 액츄에이터(50)가 아래쪽으로 구동되어 제2웨이퍼(W2)에 마련된 제2정렬마크에 초점이 맞춰진 후 왼쪽과 오른쪽의 화상인식장치(47)에 의해 제2웨이퍼(W2)의 좌우에 각각 마련된 제2정렬마 크의 위치가 촬상된다.
다음으로 도 13에 나타내는 바와 같이, 카메라(47A)의 촬상 데이터에 근거하여 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)의 위치 어긋남 양이 제어부(39)의 CPU에 의해 산출되고, 이 산출된 위치 어긋남 양에 근거하여 위치 어긋남을 수정하기 위한 보정량이 산출된다. 그리고 도 14에 나타내는 바와 같이, 산출된 보정량에 근거하여 XY스테이지(52)와 회전스테이지(54)가 제어부(39)에 의해 구동 제어되어 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)의 위치맞춤이 실행된다.
다음으로 도 15에 나타내는 바와 같이, Z축 구동기구가 제어부에 의해 제어되어 제1블록부재(12)를 하강시킴으로써 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)를 접촉시킨다.
그리고 챔버(3)의 내부가 진공이 된다. 또한 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)의 접합방법은 상술한 바와 같다.
이상과 같이, 본 변형예에 의하면 화상인식장치(47)의 카메라(47A)에 IR 카메라를 사용할 수 없는 경우로서, 게다가 2장의 웨이퍼(W1,W2)가 불투명한 경우에도 상기 위치맞춤방법에 의해 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)의 위치맞춤을 가능하게 할 수 있다. 또한 챔버(3)의 내부에 진공 분위기가 요구되는 경우에도 정전 척(chuck) 등을 사용할 필요 없이 진공 흡착으로 정렬을 행할 수 있다.
다음으로 본 실시형태의 위치맞춤장치(1)를 사용한 위치맞춤방법의 변형예에 대하여 설명한다. 본 실시형태에서는 챔버(3)의 내부를 진공 분위기로 하고 제1웨이퍼(W1)로서 Si웨이퍼를 사용하며, 제2웨이퍼(W2)로서 유리웨이퍼를 사용하고 카 메라(47A)로서 가시광용 카메라를 사용한 경우에 대하여 설명한다.
우선 세정처리된 제1웨이퍼(W1) 및 제2웨이퍼(W2)가 예비 정렬기구(도시 생략)에 의해 예비 정렬된 후 웨이퍼 로더(도시 생략)에 의해 제1웨이퍼(W1)가 제1압판부(12A)에 공급되고, 제2웨이퍼(W2)가 제2압판부(28A)에 공급된다. 그리고 제1웨이퍼(W1)가 제1압판부(12A)에 흡착 지지되고, 제2웨이퍼(W2)가 제2압판부(28A)에 흡착 지지된다.
다음으로 도 8에 나타내는 바와 같이, Z축 구동기구가 제어부(39)에 의해 구동 제어되어 제1블록부재(12)를 하강시킴으로써 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)를 접촉시킨다. 이로써, 제1웨이퍼(W1)에 마련된 제1정렬마크와 제2웨이퍼(W2)에 마련된 제2정렬마크가 카메라(47A)의 동일 시야 내에 인식될 수 있는 상태가 된다. 이 결과, 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)의 위치맞춤을 용이하게 행할 수 있다.
다음으로 도 8에 나타내는 바와 같이, 화상인식장치(47)에 의해 제1웨이퍼(W1)에 마련된 제1정렬마크와 제2웨이퍼(W2)에 마련된 제2정렬마크가 각각 촬상된다. 이로써, 제2웨이퍼(W2)의 제2정렬마크 이외에 제1웨이퍼(W1)의 제1정렬마크가 제2웨이퍼(W2)를 투과하여 촬상된다. 그리고 이 촬상 결과가 촬상 데이터로서 제어부(39)에 송신된다. 제어부(39)에 촬상 데이터가 송신되면 촬상 데이터에 근거하여 제1웨이퍼(W1)에 마련된 제1정렬마크와 제2웨이퍼(W2)에 마련된 제2정렬마크의 위치 어긋남 양이 제어부(39)의 CPU에 의해 산출된다. 그리고 이 산출된 위치 어긋남 양에 근거하여 제1웨이퍼(W1)에 마련된 제1정렬마크와 제2웨이퍼(W2)에 마련된 제2정렬마크의 위치 어긋남을 수정하기 위한 보정량이 제어부(39)의 CPU에 의 해 산출된다.
다음으로 도 9에 나타내는 바와 같이, Z축 구동기구가 제어부(39)에 의해 구동 제어되어 제1블록부재(12)가 제2블록부재(28)로부터의 이간 거리가 커지는 방향(상방향)으로 이동된다. 이로써, 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)의 이간 거리가 커진다.
다음으로 도 9에 나타내는 바와 같이, 산출된 보정량에 근거하여 XY스테이지(52)와 회전스테이지(54)가 제어부(39)에 의해 구동된다. 이로써, 제2블록부재(28)가 제1블록부재(12)에 대하여 XY방향 혹은 θ방향으로 이동되어, 제1웨이퍼(W1)의 제1정렬마크와 제2웨이퍼(W2)의 제2정렬마크의 위치 어긋남이 보정된다. 이로써, 제1웨이퍼(W1)의 제1정렬마크와 제2웨이퍼(W2)의 제2정렬마크의 위치 어긋남이 없어진다.
다음으로 도 10에 나타내는 바와 같이, Z축 구동기구가 제어부(39)에 의해 구동 제어되어 제1블록부재(12)를 하강시킴으로써 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)를 접촉시킨다.
다음으로 도 10에 나타내는 바와 같이, 화상인식장치(47)에 의해 제1웨이퍼(W1)에 마련된 제1정렬마크와 제2웨이퍼(W2)에 마련된 제2정렬마크가 각각 촬상되어 양자에 위치 어긋남이 없는지 확인된다. 또한 위치 어긋남이 있는 경우에는 제어부(39)의 CPU에 의해 위치 어긋남 양이 산출되고, 이 위치 어긋남 양에 근거하여 보정량이 산출된 후 다시 제1블록부재(12)를 상승시켜 위치 어긋남이 없어지도록 제2블록부재(28)가 제1블록부재(12)에 대하여 XY방향 혹은 θ방향으로 이동된 다.
그리고 챔버(3)의 내부가 진공이 된다.
다음으로 상기 위치맞춤방법에 의해 위치맞춤된 제1웨이퍼(W1)와 제2웨이퍼(W2)의 접합이 상술한 양극 접합방법에 의해 실행된다.
이상과 같이 본 변형예에 의하면, Si웨이퍼와 유리웨이퍼를 고(高)정밀도로 정렬하여 양자를 양극 접합할 수 있다.

Claims (21)

  1. 챔버,
    상기 챔버에서 내부에 기밀실을 구획 형성하는 가요성의 풀무(bellows),
    제1전자부품을 지지해 상기 기밀실에 배치된 제1블록부재와, 제2전자부품을 지지해 상기 기밀실에 배치된 제2블록부재의 한쪽을 다른 쪽에 대하여 상대 이동시키는 구동부, 및
    상기 챔버의 외표면으로부터 내부측을 향해 돌출되어 공간부를 구획 형성하는 동시에, 일부에 상기 제1전자부품 또는 상기 제2전자부품의 적어도 한쪽을 관찰할 수 있는 관찰용 창이 마련된 촬상용 포트를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 위치맞춤장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 촬상용 포트에 의해 구획 형성된 공간부에는 상기 제1전자부품 또는 상기 제2전자부품의 적어도 한쪽을 촬상하기 위한 촬상부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 위치맞춤장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1전자부품에는 제1정렬마크가 부착되어 있고, 상기 제2전자부품에는 제2정렬마크가 부착되어 있으며,
    상기 촬상부에 의해 촬상된 상기 제1정렬마크와 상기 제2정렬마크의 위치 어긋남 양을 산출하여, 상기 위치 어긋남 양을 보정하도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 마련한 것을 특징으로 하는 위치맞춤장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동부에 의해 상기 제1블록부재와 상기 제2블록부재의 한쪽이 다른 쪽에 대하여 평행하게 이동되고, 또는/및 상기 제1블록부재와 상기 제2블록부재의 한쪽이 다른 쪽에 대하여 회전 이동되는 것을 특징으로 하는 위치맞춤장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동부에 의해 상기 제1블록부재로 지지된 상기 제1전자부품과 상기 제2블록부재로 지지된 상기 제2전자부품의 이간 거리를 변경하는 방향으로 상기 제1블록부재 또는 상기 제2블록부재의 한쪽이 다른 쪽에 대하여 이동되는 것을 특징으로 하는 위치맞춤장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버 및 상기 풀무와 함께 상기 기밀실을 구획 형성하여 상기 풀무가 상기 챔버와 함께 회전하는 것을 가능하게 하는 회전 실(seal)부가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 위치맞춤장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버에는 냉각수를 유동시키기 위한 냉각수 유동로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 위치맞춤장치.
  8. 전자부품끼리를 접합하는 접합장치로서,
    제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 위치맞춤장치를 구비한 것을 특징으로 하는 접합장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 접합장치는,
    상기 제1블록부재,
    상기 제2블록부재,
    상기 제1블록부재와 제1공간부를 통해 배치되어 상기 제1블록부재를 소정의 방향으로 가압하는 제1가압부재,
    상기 제1공간부에 마련되고 상기 제1블록부재의 중심과 동심의 원주상이면서 서로 등간격이 되도록 상기 제1블록부재의 다른 쪽 끝면에 접속되는 동시에, 상기 제1가압부재로부터의 가압력을 상기 제1블록부재에 전달하는 복수개의 봉형상의 제1가요성부재,
    상기 제2블록부재와 제2공간부를 통해 배치되어 상기 제2블록부재가 상기 제1블록부재를 누르는 방향으로 상기 제2블록부재를 가압하는 제2가압부재,
    상기 제2공간부에 마련되고 상기 제2블록부재의 중심과 동심의 원주상이면서 서로 등간격이 되도록 상기 제2블록부재의 다른 쪽 끝면에 접속되는 동시에, 상기 제2가압부재로부터의 가압력을 상기 제2블록부재에 전달하는 복수개의 봉형상의 제2가요성부재, 및
    상기 제1블록부재와 상기 제2블록부재를 가열하는 가열부재를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 접합장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제1블록부재 또는 상기 제2블록부재의 적어도 한쪽에는 상기 제1블록부재 또는 상기 제2블록부재를 두께방향으로 관통하는 관통부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 접합장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1블록부재 또는 상기 제2블록부재의 두께방향 한쪽의 상기 관통부의 개구 면적이 두께방향 다른 쪽의 상기 관통부의 개구 면적과 비교해 큰 것을 특징으로 하는 접합장치.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열부재는 히터칩이며,
    상기 제1블록부재는 상기 제1전자부품을 지지하는 제1압판부와, 상기 제1압 판부에 접속되어 상기 제1압판부의 선팽창계수와 동일 또는 거의 동일한 선팽창계수를 가지는 제1이판부와, 상기 제1이판부에 접속되어 상기 제1압판부를 가열하는 동시에 상기 제1압판부의 선팽창계수와 동일 또는 거의 동일한 선팽창계수를 가지는 상기 히터칩으로 구성되며,
    상기 제2블록부재는 상기 제2전자부품을 지지하는 제2압판부와, 상기 제2압판부에 접속되어 상기 제2압판부의 선팽창계수와 동일 또는 거의 동일한 선팽창계수를 가지는 제2이판부와, 상기 제2이판부에 접속되어 상기 제2압판부를 가열하는 동시에 상기 제2압판부의 선팽창계수와 동일 또는 거의 동일한 선팽창계수를 가지는 상기 히터칩으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 접합장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1압판부 및 상기 제2압판부는 도체이며, 상기 제1이판부 및 상기 제2이판부는 절연체인 것을 특징으로 하는 접합장치.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제1압판부와 상기 제1이판부 사이에는 냉각용 가스가 흐르는 제1냉각용 가스유로가 형성되며,
    상기 제2압판부와 상기 제2이판부 사이에는 냉각용 가스가 흐르는 제2냉각용 가스유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 접합장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1가요성부재는 내부에 상기 냉각용 가스를 유동시켜 상기 제1냉각용 가스유로에 상기 냉각용 가스를 공급하는 냉각가스 공급기능을 겸비하고 있고,
    상기 제2가요성부재는 내부에 상기 냉각용 가스를 유동시켜 상기 제2냉각용 가스유로에 상기 냉각용 가스를 공급하는 냉각가스 공급기능을 겸비하고 있는 것을 특징으로 하는 접합장치.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1압판부에 상기 제1전자부품을 흡착시키는 제1흡착부, 및
    상기 제2압판부에 상기 제2전자부품을 흡착시키는 제2흡착부를 가지는 것을 특징으로 하는 접합장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1흡착부는 상기 제1압판부에 형성된 복수개의 제1흡착홈과, 상기 제1흡착홈으로부터 흡인한 공기를 유동시키는 제1중공도관으로 구성되고,
    상기 제2흡착부는 상기 제2압판부에 형성된 복수개의 제2흡착홈과, 상기 제2흡착홈으로부터 흡인한 공기를 유동시키는 제2중공도관으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 접합장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1중공도관은 제1탄성부재를 통해 상기 제1가압부재와 접속되고, 상기 제2중공도관은 제2탄성부재를 통해 상기 제2가압부재와 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 접합장치.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 제1가압부재의 내부에는 상기 제1가요성부재에 공급하는 상기 냉각용 가스가 유동하는 제1냉각용 가스공급유로와, 상기 제1중공도관으로부터 유입된 공기가 유동하는 제1공기유로가 형성되어 있으며,
    상기 제2가압부재의 내부에는 상기 제2가요성부재에 공급하는 상기 냉각용 가스가 유동하는 제2냉각용 가스공급유로와, 상기 제2중공도관으로부터 유입된 공기가 유동하는 제2공기유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 접합장치.
  20. 제9항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1가압부재의 내부에는 상기 제1가압부재를 냉각시키는 냉각용 유체를 순환시키기 위한 제1냉각용 유체순환로가 형성되어 있으며,
    상기 제2가압부재의 내부에는 상기 제2가압부재를 냉각시키는 냉각용 유체를 순환시키기 위한 제2냉각용 유체순환로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 접합장치.
  21. 챔버, 상기 챔버에서 내부에 기밀실을 구획 형성하는 가요성의 풀무, 제1정 렬마크가 부여된 제1전자부품을 지지해 상기 기밀실에 배치된 제1블록부재와 제2정렬마크가 부여된 제2전자부품을 지지해 상기 기밀실에 배치된 제2블록부재의 한쪽을 다른 쪽에 대하여 상대 이동시키는 구동부, 및 상기 챔버의 외표면으로부터 내부측을 향해 돌출되어 공간부를 구획 형성하는 동시에, 일부에 상기 제1전자부품 또는 상기 제2전자부품의 적어도 한쪽을 관찰할 수 있는 관찰용 창이 마련된 촬상용 포트를 가지는 위치맞춤장치의 위치맞춤방법으로서,
    촬상부에 의해 촬상된 상기 제1정렬마크와 상기 제2정렬마크의 위치 어긋남 양을 산출하는 산출공정, 및
    상기 제1블록부재와 상기 제2블록부재의 한쪽을 다른 쪽에 대하여 상대 이동시켜서 상기 위치 어긋남 양을 보정하는 보정공정을 가지는 것을 특징으로 하는 위치맞춤방법.
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