KR20120117904A - 접합 장치 - Google Patents

접합 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20120117904A
KR20120117904A KR1020127022200A KR20127022200A KR20120117904A KR 20120117904 A KR20120117904 A KR 20120117904A KR 1020127022200 A KR1020127022200 A KR 1020127022200A KR 20127022200 A KR20127022200 A KR 20127022200A KR 20120117904 A KR20120117904 A KR 20120117904A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
wafer
board
holding member
bonding apparatus
Prior art date
Application number
KR1020127022200A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101384461B1 (ko
Inventor
다까히로 니시바야시
다쯔야 기따야마
나오또 요시따까
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20120117904A publication Critical patent/KR20120117904A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101384461B1 publication Critical patent/KR101384461B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/185—Joining of semiconductor bodies for junction formation
    • H01L21/187—Joining of semiconductor bodies for junction formation by direct bonding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/53087—Means to assemble or disassemble with signal, scale, illuminator, or optical viewer
    • Y10T29/53091—Means to assemble or disassemble with signal, scale, illuminator, or optical viewer for work-holder for assembly or disassembly
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/53096—Means to assemble or disassemble including means to provide a controlled environment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/5313—Means to assemble electrical device
    • Y10T29/5317—Laminated device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

접합 장치에는, 반송 영역과 처리 영역이 형성되어 있다. 반송 영역에는, 제1 기판, 제2 기판 또는 중합 기판을 반송하는 반송 기구와, 제1 기판 또는 제2 기판의 수평 방향의 방향을 조절하는 위치 조절 기구와, 제2 기판의 표리면을 반전시키는 반전 기구가 설치되어 있다. 처리 영역에는, 상면에 제1 기판을 적재해서 보유 지지하는 제1 보유 지지 부재와, 하면에 제2 기판을 보유 지지하는 제2 보유 지지 부재와, 제1 기판과 제2 기판의 접합시에 제1 기판의 일단부와 제2 기판의 일단부를 접촉시켜서 압박하는 압동 부재가 설치되어 있다.

Description

접합 장치{JOINING DEVICE}
본 발명은, 기판끼리를 접합하는 접합 장치에 관한 것이다.
최근, 반도체 디바이스의 고집적화가 진행되고 있다. 고집적화한 복수의 반도체 디바이스를 수평면 내에서 배치하고, 이들 반도체 디바이스를 배선으로 접속해서 제품화하는 경우, 배선 길이가 증대하고, 그것에 의해 배선의 저항이 커지는 것, 또 배선 지연이 커지는 것이 우려된다.
따라서, 반도체 디바이스를 3차원으로 적층하는 3차원 집적 기술을 사용하는 것이 제안되고 있다. 이 3차원 집적 기술에 있어서는, 예를 들어 접합 장치를 사용하여, 2매의 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함)의 접합이 행해진다. 예를 들어 접합 장치는, 2매의 웨이퍼를 상하로 배치한 상태(이하, 상측의 웨이퍼를 「상부 웨이퍼」라고 하고, 하측의 웨이퍼를 「하부 웨이퍼」라고 함)로 수용하는 챔버와, 챔버 내에 설치되고, 상부 웨이퍼의 중심 부분을 압박하는 압동 핀, 상부 웨이퍼의 외주를 지지하는 동시에, 당해 상부 웨이퍼의 외주로부터 퇴피 가능한 스페이서를 갖고 있다. 이러한 접합 장치를 사용한 경우, 웨이퍼 간의 보이드의 발생을 억제하기 위해, 챔버 내를 진공 분위기로 해서 웨이퍼끼리의 접합이 행해진다. 구체적으로는, 우선, 상부 웨이퍼를 스페이서에 의해 지지한 상태에서, 압동 핀에 의해 상부 웨이퍼의 중심 부분을 압박하여, 당해 중심 부분을 하부 웨이퍼에 접촉시킨다. 그 후, 상부 웨이퍼를 지지하고 있는 스페이서를 퇴피시키고, 상부 웨이퍼의 전체면을 하부 웨이퍼의 전체면에 접촉시켜서 접합한다(특허 문헌 1).
일본 특허 출원 공개 제2004-207436호 공보
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 접합 장치를 사용한 경우, 챔버 내 전체를 진공 분위기로 할 필요가 있기 때문에, 웨이퍼를 챔버 내에 수용하고나서 진공 분위기를 형성하는데 많은 시간을 필요로 한다. 이 결과, 웨이퍼 접합 처리 전체의 처리량이 저하하는 경우가 있었다.
또, 이러한 접합 장치를 사용한 경우, 압동 핀에 의해 상부 웨이퍼의 중심 부분을 압박할 때, 당해 상부 웨이퍼는 스페이서에 의해 지지되어 있을 뿐이므로, 하부 웨이퍼에 대한 상부 웨이퍼의 위치가 어긋날 우려가 있었다.
본 발명은, 이러한 점에 감안해서 이루어진 것이며, 기판 간의 보이드의 발생을 억제하면서, 기판끼리의 접합을 적절하게 효율적으로 행하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 기판끼리를 접합하는 접합 장치이며, 상면에 제1 기판을 적재해서 보유 지지하는 제1 보유 지지 부재와, 상기 제1 보유 지지 부재의 상방에 당해 제1 보유 지지 부재와 대향해서 설치되고, 하면에 제2 기판을 보유 지지하는 제2 보유 지지 부재와, 제1 기판과 제2 기판의 접합시에, 제1 기판의 일단부와, 당해 제1 기판의 일단부에 대향하는 제2 기판의 일단부를 접촉시켜서 압박하는 압동 부재와, 제2 기판의 표리면을 반전시키는 반전 기구와, 상기 접합 장치 내에서 제1 기판, 제2 기판 또는 중합 기판을 반송하는 반송 기구를 갖는다.
본 발명에 따르면, 우선 제1 기판이 제1 보유 지지 부재에 보유 지지되고, 계속해서 반전 기구에 의해 제2 기판의 표리면이 반전된 후, 당해 제2 기판이 제2 보유 지지 부재에 보유 지지된다. 그 후, 제1 기판과 제2 기판을 소정의 간격으로 대향 배치하고, 압동 부재에 의해 제1 기판의 일단부와 제2 기판의 일단부를 접촉시켜서 압박한다. 그리고, 제1 기판의 일단부와 제2 기판의 일단부가 압박된 상태에서, 제2 기판의 일단부 측으로부터 타단부 측을 향해서, 당해 제2 기판을 제1 기판에 순차 접촉시켜, 제1 기판과 제2 기판을 접합할 수 있다. 따라서, 예를 들어 제1 기판과 제2 기판 사이에 보이드로 될 수 있는 공기가 존재하고 있는 경우라도, 공기는 제2 기판이 제1 기판과 접촉하고 있는 개소보다 항상 외측, 즉 타단부 측에 존재하게 되고, 당해 공기를 기판 사이로부터 일방향으로 배출할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 기판 간의 보이드의 발생을 억제하면서, 기판끼리를 적절하게 접합할 수 있다. 게다가, 본 발명에 따르면, 종래와 같이 기판을 접합할 때의 분위기를 진공 분위기로 할 필요가 없으므로, 기판의 접합을 단시간에 효율적으로 행할 수 있어, 기판 접합 처리의 처리량을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명에 따르면, 제2 기판이 제2 보유 지지 부재에 보유 지지된 상태에서, 제2 기판의 일단부와 제1을 기판의 일단부에 접촉시킬 수 있으므로, 제1 기판에 대한 제2 기판의 위치가 어긋나는 일 없이, 기판의 접합을 적절하게 행할 수 있다.
제2 보유 지지 부재는, 제2 기판을 진공화해서 흡착 유지하고, 당해 제2 보유 지지 부재는, 복수의 영역으로 구획되고, 당해 영역마다 제2 기판의 진공화를 설정 가능해도 된다.
상기 접합 장치 내의 압력은, 외부의 압력에 대하여 양압(陽壓)이어도 된다.
적어도 상기 제1 보유 지지 부재 또는 상기 제2 보유 지지 부재는, 적어도 제1 기판 또는 제2 기판을 냉각하는 냉각 기구를 갖고 있어도 된다.
제1 기판 또는 제2 기판의 수평 방향의 방향을 조절하는 위치 조절 기구를 갖고, 상기 반전 기구는, 상기 위치 조절 기구와 상기 제2 보유 지지 부재 사이를 이동 가능해도 된다.
제1 기판, 제2 기판 또는 중합 기판을 외부와의 사이에서 반입출하기 위해서, 당해 제1 기판, 제2 기판 또는 중합 기판을 일시적으로 적재하는 트랜지션을 갖고 있어도 된다.
상기 제1 보유 지지 부재 및 상기 제2 보유 지지 부재의 사이이며, 상기 압동 부재에 대향해서 배치되는 가이드 부재를 갖고, 상기 가이드 부재는, 상기 제2 보유 지지 부재에 보유 지지된 제2 기판의 타단부를 지지하고, 또한 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있어도 된다.
상기 제1 보유 지지 부재 또는 제2 보유 지지 부재를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동 기구와, 상기 제1 보유 지지 부재에 보유 지지된 제1 기판과, 상기 제2 보유 지지 부재에 보유 지지된 제2 기판과의 수평 방향의 위치 정렬을 행하기 위해서 상기 이동 기구를 제어하는 다른 위치 조절 기구를 갖고, 상기 다른 위치 조절 기구는, 제1 기판의 표면을 촬상하는 제1 촬상 부재와, 제2 기판의 표면을 촬상하는 제2 촬상 부재를 갖고, 상기 이동 기구는, 상기 제1 촬상 부재에 의해 촬상된 화상에 있어서의 제1 기판의 기준점과, 상기 제2 촬상 부재에 의해 촬상된 화상에 있어서의 제2 기판의 기준점이 합치하도록 상기 제1 보유 지지 부재와 상기 제2 보유 지지 부재의 상대적인 수평 방향의 위치를 조절해도 된다. 또한, 기판의 표면이란, 기판이 접합되는 접합면을 말한다.
본 발명에 따르면, 기판 간의 보이드의 발생을 억제하면서, 기판끼리의 접합을 적절하게 효율적으로 행할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 접합 장치를 구비한 접합 시스템의 구성의 개략을 도시하는 평면도이다.
도 2는 본 실시 형태에 관한 접합 장치를 구비한 접합 시스템의 내부 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 3은 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼의 측면도이다.
도 4는 접합 장치의 구성의 개략을 도시하는 횡단면도이다.
도 5는 접합 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 6은 위치 조절 기구의 측면도이다.
도 7은 상부 척의 평면도이다.
도 8은 상부 척의 종단면도이다.
도 9는 반전 기구의 측면도이다.
도 10은 접합 장치에 발생하는 기류의 설명도이다.
도 11은 웨이퍼 접합 처리의 주된 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 12는 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼의 수평 방향의 위치를 조절하는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 13은 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼의 연직 방향의 위치를 조절하는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 14는 압동 부재에 의해 상부 웨이퍼의 일단부와 하부 웨이퍼의 일단부를 압박하는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 15는 상부 척의 진공화를 영역마다 정지하는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 16은 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼가 접합된 모습을 도시하는 설명도이다.
도 17은 그 밖의 실시 형태에 관한 접합 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 18은 그 밖의 실시 형태에 관한 접합 장치의 상부 척 및 하부 척 부근의 모습을 도시하는 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 관한 접합 장치를 구비한 접합 시스템(1)의 구성의 개략을 도시하는 평면도이다. 도 2는, 접합 시스템(1)의 내부 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
접합 시스템(1)에서는, 도 3에 도시한 바와 같이 예를 들어 2매의 기판으로서의 웨이퍼(WU, WL)를 접합한다. 이하, 상측에 배치되는 웨이퍼를, 제2 기판으로서의「상부 웨이퍼(WU)」라고 하고, 하측에 배치되는 웨이퍼를, 제1 기판으로서의 「하부 웨이퍼(WL)」라고 한다. 또한, 상부 웨이퍼(WU)가 접합되는 접합면을 「표면(WU1)」이라고 하고, 당해 표면(WU1)과 반대 측의 면을 「이면(WU2)」이라고 한다. 마찬가지로, 하부 웨이퍼(WL)가 접합되는 접합면을 「표면(WL1)」이라고 하고, 당해 표면(WL1)과 반대 측의 면을 「이면(WL2)」이라고 한다. 그리고, 접합 시스템(1)에서는, 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)를 접합하여, 중합 기판으로서의 중합 웨이퍼(WT)를 형성한다.
접합 시스템(1)은, 도 1에 도시한 바와 같이 예를 들어 외부와의 사이에서 복수의 웨이퍼(WU, WL), 복수의 중합 웨이퍼(WT)를 각각 수용 가능한 카세트(CU, CL, CT)가 반입출되는 반입출 스테이션(2)과, 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)에 대하여 소정의 처리를 실시하는 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(3)을 일체로 접속한 구성을 갖고 있다.
반입출 스테이션(2)에는, 카세트 적재대(10)가 설치되어 있다. 카세트 적재대(10)에는, 복수, 예를 들어 4개의 카세트 적재판(11)이 설치되어 있다. 카세트 적재판(11)은, 수평 방향인 X 방향(도 1 중의 상하 방향)으로 일렬로 배열해서 배치되어 있다. 이들의 카세트 적재판(11)에는, 접합 시스템(1)의 외부에 대하여 카세트(CU, CL, CT)를 반입출할 때에, 카세트(CU, CL, CT)를 적재할 수 있다. 이와 같이, 반입출 스테이션(2)은, 복수의 상부 웨이퍼(WU), 복수의 하부 웨이퍼(WL), 복수의 중합 웨이퍼(WT)를 보유 가능하게 구성되어 있다. 또한, 카세트 적재판(11)의 개수는, 본 실시 형태에 한정되지 않고, 임의로 결정할 수 있다. 또한, 카세트 중 1개를 문제 웨이퍼의 회수용으로서 사용해도 된다. 즉, 여러 가지의 요인으로 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)의 접합에 문제가 발생한 웨이퍼를, 다른 정상의 중합 웨이퍼(WT)와 분리할 수 있는 카세트이다. 본 실시 형태에 있어서는, 복수의 카세트(CT) 중, 1개의 카세트(CT)를 문제 웨이퍼의 회수용으로서 사용하고, 다른 카세트(CT)를 정상의 중합 웨이퍼(WT)의 수용용으로서 사용하고 있다.
반입출 스테이션(2)에는, 카세트 적재대(10)에 인접해서 웨이퍼 반송부(20)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송부(20)에는, X 방향으로 연신하는 반송로(21) 상을 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(22)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(22)는, 연직 방향 및 연직축 주위(θ방향)로도 이동 가능하고, 각 카세트 적재판(11) 상의 카세트(CU, CL, CT)와, 후술하는 처리 스테이션(3)의 제3 처리 블록 G3의 트랜지션 장치(50, 51) 사이에서 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(3)에는, 각종 장치를 구비한 복수 예를 들어 3개의 처리 블록(G1, G2, G3)이 설치되어 있다. 예를 들어 처리 스테이션(3)의 정면측(도 1의 X 방향 부방향측)에는, 제1 처리 블록 G1이 설치되고, 처리 스테이션(3)의 배면측(도1인 X 방향 정방향측)에는, 제2 처리 블록 G2가 설치되어 있다. 또한, 처리 스테이션(3)의 반입출 스테이션(2) 측(도 1의 Y 방향 부방향측)에는, 제3 처리 블록 G3이 설치되어 있다.
예를 들어 제1 처리 블록 G1에는, 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)을 활성화하는 표면 활성화 장치(30)가 배치되어 있다.
예를 들어 제2 처리 블록 G2에는, 예를 들어 순수에 의해 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)을 친수화하는 동시에 당해 표면(WU1, WL1)을 세정하는 표면 친수화 장치(40), 웨이퍼(WU, WL)를 접합하는 접합 장치(41)가, 반입출 스테이션(2) 측으로부터 이 순서로 수평 방향인 Y 방향으로 배열해서 배치되어 있다.
예를 들어 제3 처리 블록 G3에는, 도 2에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)의 트랜지션 장치(50, 51)가 밑에서부터 순서대로 2단으로 설치되어 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이 제1 처리 블록 G1 내지 제3 처리 블록 G3에 둘러싸인 영역에는, 웨이퍼 반송 영역(60)이 형성되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(60)에는, 예를 들어 웨이퍼 반송 장치(61)가 배치되어 있다.
웨이퍼 반송 장치(61)는, 예를 들어 연직 방향, 수평 방향(Y 방향, X 방향) 및 연직축 주위로 이동 가능한 반송 아암을 갖고 있다. 웨이퍼 반송 장치(61)는, 웨이퍼 반송 영역(60) 내를 이동하고, 주위의 제1 처리 블록 G1, 제2 처리 블록 G2 및 제3 처리 블록 G3 내의 소정의 장치에 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)를 반송할 수 있다.
다음에, 상술한 접합 장치(41)의 구성에 대해서 설명한다. 접합 장치(41)는, 도 4에 나타낸 바와 같이 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(70)를 갖고 있다. 처리 용기(70)의 웨이퍼 반송 영역(60) 측의 측면에는, 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)의 반입출구(71)가 형성되고, 당해 반입출구(71)에는 개폐 셔터(72)가 설치되어 있다. 또한, 처리 용기(70)의 내부에는, 다운플로우라고 불리는 연직 하측 방향을 향하는 기류를 발생시키고 있다. 그리고, 처리 용기(70)의 내부의 분위기는, 후술하는 반송 영역 T1의 저면에 형성된 배기구(73)로부터 배기된다.
처리 용기(70)의 내부는, 내벽(74)에 의해, 반송 영역 T1와 처리 영역 T2로 구획되어 있다. 상술한 반입출구(71)는, 반송 영역 T1에 있어서의 처리 용기(70)의 측면에 형성되어 있다. 또한, 내벽(74)에도, 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)의 반입출구(75)가 형성되어 있다.
반송 영역 T1의 X 방향 정방향 측에는, 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)를 일시적으로 적재하기 위한 트랜지션(80)이 설치되어 있다. 트랜지션(80)은, 예를 들어 2단으로 형성되고, 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT) 중 어느 2개를 동시에 적재할 수 있다.
반송 영역 T1에는, X 방향으로 연신하는 반송로(81) 상을 이동 가능한 웨이퍼 반송체(82)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송체는, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이 연직 방향 및 연직축 주위로도 이동 가능하며, 반송 영역 T1 내, 또는 반송 영역 T1과 처리 영역 T2 사이에서 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)를 반송할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 반송로(81) 및 웨이퍼 반송체(82)로 반송 기구를 구성하고 있다.
반송 영역 T1의 X 방향 부방향 측에는, 웨이퍼(WU, WL)의 수평 방향의 방향을 조절하는 위치 조절 기구(90)가 설치되어 있다. 위치 조절 기구(90)는, 도 6에 나타낸 바와 같이 베이스(91)와, 웨이퍼(WU, WL)를 흡착 유지해서 회전시키는 보유 지지부(92)와, 웨이퍼(WU, WL)의 노치부의 위치를 검출하는 검출부(93)를 갖고 있다. 그리고, 위치 조절 기구(90)에서는, 보유 지지부(92)에 흡착 유지된 웨이퍼(WU, WL)를 회전시키면서 검출부(93)에서 웨이퍼(WU, WL)의 노치부의 위치를 검출 함으로써, 당해 노치부의 위치를 조절해서 웨이퍼(WU, WL)의 수평 방향의 방향을 조절하고 있다.
처리 영역 T2에는, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이 하부 웨이퍼(WL)를 상면에서 적재해서 보유 지지하는 제1 보유 지지 부재로서의 하부 척(100)과, 상부 웨이퍼(WU)를 하면에서 흡착 유지하는 제2 보유 지지 부재로서의 상부 척(101)이 설치되어 있다. 상부 척(101)은, 하부 척(100)의 상방에 설치되고, 하부 척(100)과 대향 배치 가능하게 구성되어 있다. 즉, 하부 척(100)에 보유 지지된 하부 웨이퍼(WL)와 상부 척(101)에 보유 지지된 상부 웨이퍼 (WU)는 대향해서 배치 가능하게 되어 있다.
하부 척(100)의 내부에는, 진공 펌프(도시 생략)에 연통하는 흡인관(도시 생략)이 설치되어 있다. 이 흡인관으로부터의 흡인에 의해, 하부 웨이퍼(WL)를 하부 척(100)의 상면에 흡착 유지할 수 있다.
하부 척(100)의 하방에는, 도 5에 나타낸 바와 같이 샤프트(102)를 통해서 척 구동부(103)가 설치되어 있다. 이 척 구동부(103)에 의해, 하부 척(100)은 승강 가능하게 되어 있다. 또한, 척 구동부(103)에 의해, 하부 척(100)은 수평 방향으로 이동 가능해도 되고, 또한 연직축 주위로 회전 가능해도 된다.
상부 척(101)에는, 도 7에 나타낸 바와 같이 2개의 절결부(110, 111)가 형성되어 있다. 제1 절결부(110)는, 후술하는 반전 기구(130)의 보유 지지 아암(131)과 간섭하지 않도록 형성되어 있다. 또한, 제2 절결부(111)는, 후술하는 압동 부재(120)와 간섭하지 않도록 형성되어 있다.
상부 척(101)의 내부는, 도 8에 나타낸 바와 같이 복수, 예를 들어 3개의 영역(101a, 10lb, 101c)으로 구획되어 있다. 각 영역(101a, 10lb, 101c)에는, 상부 웨이퍼(WU)를 흡착 유지하기 위한 흡인관(112a, 112b, 112c)이 각각 독립해서 설치되어 있다. 각 흡인관(112a, 112b, 112c)에는, 서로 다른 진공 펌프(113a, 113b, 113c)에 각각 접속되어 있다. 따라서, 상부 척(101)은, 각 영역(101a, 10lb, 101c)마다 상부 웨이퍼(WU)의 진공화를 설정 가능하게 구성되어 있다.
상부 척(101)의 상방에는, 도 5에 나타낸 바와 같이 Y 방향을 따라서 연신 하는 레일(114)이 설치되어 있다. 상부 척(101)은, 척 구동부(115)에 의해 레일(114) 상을 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 척 구동부(115)에 의해, 상부 척(101)은 연직 방향으로 이동 가능해도 되고, 또한 연직축 주위로 회전 가능해도 된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 상부 척(101), 레일(114), 척 구동부(115)로 이동 기구를 구성하고 있다.
처리 영역 T2에는, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이 압동 부재(120)가 설치되어 있다. 압동 부재(120)는, 예를 들어 실린더 등의 구동부(121)에 의해 승강 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 압동 부재(120)는, 후술하는 웨이퍼(WU, WL)의 접합시에, 하부 웨이퍼(WL)의 일단부와, 당해 하부 웨이퍼(WL)의 일단부에 대향하는 상부 웨이퍼(WU)의 일단부를 접촉시켜서 압박할 수 있다.
반송 영역 T1에는, 당해 반송 영역 T1과 처리 영역 T2 사이를 이동하고, 또한 상부 웨이퍼(WU)의 표리면을 반전시키는 반전 기구(130)가 설치되어 있다. 반전 기구(130)는, 도 9에 나타낸 바와 같이 상부 웨이퍼(WU)를 보유 지지하는 보유 지지 아암(131)을 갖고 있다. 보유 지지 아암(131) 상에는, 상부 웨이퍼(WU)를 흡착해서 수평으로 보유 지지하는 흡착 패드(132)가 설치되어 있다. 보유 지지 아암(131)은, 제1 구동부(133)에 지지되어 있다. 이 제1 구동부(133)에 의해, 보유 지지 아암(131)은 수평축 주위로 회전 가능하고, 또한 수평 방향으로 신축할 수 있다. 제1 구동부(133)의 하방에는, 제2 구동부(134)가 설치되어 있다. 이 제2 구동부(134)에 의해, 제1 구동부(133)는 연직축 주위로 회전 가능이며, 또한 연직 방향으로 승강할 수 있다. 또한, 제2 구동부(134)는, 도 4 및 도 5에 나타내는 Y 방향으로 연신하는 레일(135)에 설치되어 있다. 레일(135)은, 처리 영역 T2로부터 반송 영역 T1까지 연신되어 있다. 이 제2 구동부(134)에 의해, 반전 기구(130)는, 레일(135)을 따라 위치 조절 기구(90)와 상부 척(101) 사이를 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 반전 기구(130)의 구성은, 상기 실시 형태의 구성에 한정되지 않고, 상부 웨이퍼(WU)의 표리면을 반전시킬 수 있으면 된다. 또한, 반전 기구(130)는, 처리 영역 T2에 설치되어 있어도 된다. 또한, 웨이퍼 반송체(82)에 반전 기구를 부여하고, 반전 기구(130)의 위치에 다른 반송 수단을 설치해도 된다.
또한, 처리 영역 T2에는, 후술하는 바와 같이 하부 척(100)에 보유 지지된 하부 웨이퍼(WL)와 상부 척(101)에 보유 지지된 상부 웨이퍼(WU)의 수평 방향의 위치 조절을 행하기 위해서, 후술하는 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)을 촬상하는 하부 촬상 부재와 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)을 촬상하는 상부 촬상 부재가 설치되어 있다. 하부 촬상 부재와 상부 촬상 부재에는, 예를 들어 광각형의 CCD 카메라가 사용된다.
다음에, 이상과 같이 구성된 접합 장치(41)에 있어서 웨이퍼(WU, WL)를 접합할 때, 접합 장치(41)와, 당해 접합 장치(41)의 외부, 즉 웨이퍼 반송 영역(60)과의 사이에 발생하는 기류 및 접합 장치(41) 내에 발생하는 기류에 대해서 도 10에 기초하여 설명한다. 또한, 도 10 중의 화살표는 기류의 방향을 나타내고 있다.
접합 장치(41) 내의 압력은, 웨이퍼 반송 영역(60) 내의 압력에 대하여 양압으로 되어 있다. 따라서, 개폐 셔터(71)를 열면, 접합 장치(41)로부터 웨이퍼 반송 영역(60)을 향하는 기류가 발생한다.
또한, 접합 장치(41) 내에 있어서, 처리 용기(70)의 내부의 분위기는 반송 영역 T1의 배기구(73)로부터 배기된다. 따라서, 처리 영역 T2로부터 반입출구(75)를 통해서 반송 영역 T1을 향하는 기류가 발생한다.
이상의 접합 시스템(1)에는, 도 1에 나타낸 바와 같이 제어부(200)가 설치되어 있다. 제어부(200)는, 예를 들어 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시 생략)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 접합 시스템(1)에 있어서의 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 프로그램 저장부에는, 상술한 각종 처리 장치나 반송 장치 등의 구동계의 동작을 제어하고, 접합 시스템(1)에 있어서의 후술의 접합 처리를 실현시키기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 예를 들어 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체 H에 기록되어 있었던 것이며, 그 기억 매체 H로부터 제어부(200)에 인스톨된 것이어도 된다.
다음에, 이상과 같이 구성된 접합 시스템(1)을 사용해서 행해지는 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리 방법에 대해서 설명한다. 도 11은, 이러한 웨이퍼 접합 처리의 주된 공정의 예를 나타내는 흐름도이다.
우선, 복수매의 상부 웨이퍼(WU)를 수용한 카세트(CU), 복수매 하부 웨이퍼(WL)를 수용한 카세트(CL) 및 빈 카세트(CT)가, 반입출 스테이션(2)의 소정의 카세트 적재판(11)에 적재된다. 그 후, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(CU)내의 상부 웨이퍼(WU)가 취출되고, 처리 스테이션(3)의 제3 처리 블록 G3의 트랜지션 장치(50)로 반송된다.
다음에 상부 웨이퍼(WU)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 제1 처리 블록 G1의 표면 활성화 장치(30)로 반송된다. 표면 활성화 장치(30)에서는, 예를 들어 처리 가스를 플라즈마 여기시킨 라디칼을 사용해서 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)이 활성화된다(도 11의 공정 S1).
다음에 상부 웨이퍼(WU)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 제2 처리 블록 G2의 표면 친수화 장치(40)로 반송된다. 표면 친수화 장치(40)에서는, 예를 들어 상부 웨이퍼(WU) 상에 순수를 공급하고, 당해 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)에 수산기가 부착되어서 당해 표면(WU1)이 친수화된다. 또한, 이 순수에 의해 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)이 세정된다(도 11의 공정 S2).
다음에 상부 웨이퍼(WU)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 제2 처리 블록 G2의 접합 장치(41)로 반송된다. 접합 장치(41)로 반입된 상부 웨이퍼(WU)는, 트랜지션(80)을 통해서 웨이퍼 반송체(82)에 의해 위치 조절 기구(90)로 반송된다. 그리고 위치 조절 기구(90)에 의해, 상부 웨이퍼(WU)의 수평 방향의 방향이 조절된다(도 11의 공정 S3).
그 후, 위치 조절 기구(90)로부터 반전 기구(130)의 보유 지지 아암(131)에 상부 웨이퍼(WU)가 전달된다. 계속해서 반송 영역 T1에 있어서, 보유 지지 아암(131)을 반전시킴으로써, 상부 웨이퍼(WU)의 표리면이 반전된다(도 11의 공정 S4). 즉, 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)이 하방으로 향하게 된다. 그 후, 반전 기구(130)가 상부 척(101) 측으로 이동하고, 반전 기구(130)로부터 상부 척(101)에 상부 웨이퍼(WU)가 전달된다. 상부 웨이퍼(WU)는, 상부 척(101)에 그 이면(WU2)이 흡착 유지된다. 그 후, 상부 척(101)은, 척 구동부(115)에 의해 하부 척(100)의 상방이며 당해 하부 척(100)에 대향하는 위치까지 이동한다. 그리고, 상부 웨이퍼(WU)는, 후술하는 하부 웨이퍼(WL)가 접합 장치(41)로 반송될 때까지 상부 척(101)에서 대기한다. 또한, 상부 웨이퍼(WU)의 표리면의 반전은, 반전 기구(130)의 이동 중에 행해져도 된다.
상부 웨이퍼(WU)에 상술한 공정 S1 내지 S4의 처리가 행해지고 있는 동안, 당해 상부 웨이퍼(WU)에 이어서 하부 웨이퍼(WL)의 처리가 행해진다. 우선, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(CL) 내의 하부 웨이퍼(WL)가 취출되어, 처리 스테이션(3)의 트랜지션 장치(50)로 반송된다.
다음에 하부 웨이퍼(WL)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 표면 활성화 장치(30)로 반송되어, 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)이 활성화된다(도 11의 공정 S5). 또한, 공정 S5에 있어서의 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)의 활성화는, 상술한 공정 S1과 같다.
그 후, 하부 웨이퍼(WL)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 표면 친수화 장치(40)로 반송되어, 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)이 친수화되는 동시에 당해 표면(WL1)이 세정된다(도 11의 공정 S6). 또한, 공정 S6에 있어서의 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)의 친수화 및 세정은, 상술한 공정 S2와 같다.
그 후, 하부 웨이퍼(WL)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 접합 장치(41)로 반송된다. 접합 장치(41)로 반입된 하부 웨이퍼(WL)는, 트랜지션(80)을 통해서 웨이퍼 반송체(82)에 의해 위치 조절 기구(90)로 반송된다. 그리고 위치 조절 기구(90)에 의해, 하부 웨이퍼(WL)의 수평 방향의 방향이 조절된다(도 11의 공정 S7).
그 후, 하부 웨이퍼(WL)는, 웨이퍼 반송체(82)에 의해 하부 척(100)으로 반송되어, 하부 척(100)에 흡착 유지된다. 이때, 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)이 상방을 향하도록, 당해 하부 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)이 하부 척(100)에 보유 지지된다. 또한, 하부 척(100)의 상면에는 웨이퍼 반송체(82)의 형상에 적합한 홈(도시 생략)이 형성되고, 하부 웨이퍼(WL)의 전달 시에 웨이퍼 반송체(82)와 하부 척(100)이 간섭하는 것을 피하도록 해도 된다.
다음에, 하부 척(100)에 보유 지지된 하부 웨이퍼(WL)와 상부 척(101)에 보유 지지된 상부 웨이퍼(WU)의 수평 방향의 위치 조절을 행한다. 도 12에 타나낸 바와 같이 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)에는 미리 정해진 복수의 기준점 A가 형성되고, 마찬가지로 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)에는 미리 정해진 복수의 기준점 B가 형성되어 있다. 그리고, 하부 촬상 부재(140)를 수평 방향으로 이동시켜, 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)이 촬상된다. 또한, 상부 촬상 부재(141)를 수평 방향으로 이동시켜, 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)이 촬상된다. 그 후, 하부 촬상 부재(140)가 촬상된 화상에 표시되는 하부 웨이퍼(WL)의 기준점 A의 위치와, 상부 촬상 부재(141)가 촬상된 화상에 표시되는 상부 웨이퍼(WU)의 기준점 B의 위치가 합치하도록, 상부 척(101)에 의해 상부 웨이퍼(WU)의 수평 방향의 위치가 조절된다. 이렇게 해서 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)의 수평 방향의 위치가 조절된다(도 11의 공정 S8). 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 하부 촬상 부재(140)와 상부 촬상 부재(141)로 다른 위치 조절 기구를 구성하고 있다. 또한, 하부 척(100)이 척 구동부(103)에 의해 수평 방향으로 이동 가능한 경우에는, 당해 하부 척(100)에 의해 하부 웨이퍼(WL)의 수평 방향의 위치를 조절해도 되고, 또 하부 척(100) 및 상부 척(101)의 양쪽에서 하부 웨이퍼(WL)와 상부 웨이퍼(WU)의 상대적인 수평 방향의 위치를 조절해도 된다.
그 후, 척 구동부(103)에 의해, 도 13에 나타낸 바와 같이 하부 척(100)을 상승시켜, 하부 웨이퍼(WL)를 소정의 위치에 배치한다. 이때, 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)과 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1) 사이의 간격 D가 소정의 거리, 예를 들어 0.5mm가 되도록, 하부 웨이퍼(WL)를 배치한다. 이렇게 해서 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)의 연직 방향의 위치가 조절된다(도 11의 공정 S9).
그 후, 도 14에 도시한 바와 같이 압동 부재(120)를 하강시켜 하부 웨이퍼(WL)의 일단부와 상부 웨이퍼(WU)의 일단부를 접촉시켜서 압박한다(도 11의 공정 S10). 이때, 상부 척(101)의 모든 영역(101a, 10lb, 101c)에 있어서, 상부 웨이퍼(WU)를 진공화하고 있다.
그 후, 도 15에 나타낸 바와 같이 압동 부재(120)에 의해 하부 웨이퍼(WL)의 일단부와 상부 웨이퍼(WU)의 일단부가 압박된 상태에서, 상부 척(101)의 영역(101a)에 있어서의 상부 웨이퍼(WU)의 진공화를 정지한다. 그러면, 영역(101a)에 보유 지지되고 있던 상부 웨이퍼(WU)가 하부 웨이퍼(WL) 상으로 낙하한다. 그리고, 상부 웨이퍼(WU)의 일단부 측으로부터 타단부 측을 향해서, 영역(101a, 10lb, 101c)의 순으로 상부 웨이퍼(WU)의 진공화를 정지하고, 상부 웨이퍼(WU)를 하부 웨이퍼(WL)에 순차 접촉시킨다. 이렇게 해서, 도 16에 나타낸 바와 같이 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)과 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)이 전체면에서 접촉된다. 접촉된 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)과 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)은 각각 공정 S1, S5에 있어서 활성화되어 있기 때문에, 우선, 표면(WU1, WL1) 사이에 반데르발스력이 발생하여, 당해 표면(WU1, WL1)끼리가 접합된다. 그 후, 상부 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)과 하부 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)은 각각 공정 S2, S6에 있어서 친수화되어 있기 때문에, 표면(WU1, WL1) 간의 친수기가 수소 결합하여, 표면(WU1, WL1)끼리가 견고하게 접합된다. 이렇게 해서 상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)가 접합된다(도 11의 공정 S11).
또한, 본 실시 형태에서는 영역(101a, 10lb, 101c)의 순으로 상부 웨이퍼(WU)의 진공화를 정지했지만, 진공화의 정지 방법은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 영역(101a, 10lb)에 있어서 동시에 진공화를 정지하고, 그 후 영역(101c)에 있어서 진공화를 정지해도 된다. 또한, 각 영역(101a, 10lb, 101c) 간에 있어서의 진공화를 정지하는 시간 간격을 바꾸어도 된다. 예를 들어 영역(101a)에서의 진공화를 정지하고 나서 1초 후에 영역(10lb)에서의 진공화를 정지하고, 또한 이 영역(10lb)에서의 진공화를 정지하고 나서 2초 후에 영역(101c)에서의 진공화의 정지를 해도 된다.
상부 웨이퍼(WU)와 하부 웨이퍼(WL)가 접합된 중합 웨이퍼(WT)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 트랜지션 장치(51)에 반송되고, 그 후 반입출 스테이션(2)의 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 소정의 카세트 적재판(11)의 카세트(CT)로 반송된다. 이렇게 해서, 일련의 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리가 종료한다.
이상의 실시 형태에 따르면, 접합 장치(41)에서의 공정 S11에 있어서, 하부 웨이퍼(WL)의 일단부와 상부 웨이퍼(WU)의 일단부가 압박된 상태에서, 상부 웨이퍼(WU)의 일단부 측으로부터 타단부 측을 향해서, 당해 상부 웨이퍼(WU)를 하부 웨이퍼(WL)에 순차 접촉시키고 있다. 따라서, 예를 들어 하부 웨이퍼(WL)와 상부 웨이퍼(WU) 사이에 보이드로 될 수 있는 공기가 존재하고 있을 경우라도, 공기는 상부 웨이퍼(WU)가 하부 웨이퍼(WL)와 접촉하고 있는 개소보다 항상 외측, 즉 타단부 측에 존재하게 되어, 당해 공기를 웨이퍼(WU, WL) 사이로부터 일방향으로 배출할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 웨이퍼(WU, WL) 사이의 보이드의 발생을 억제하면서, 웨이퍼(WU, WL)끼리를 적절하게 접합할 수 있다. 게다가, 본 실시 형태에 따르면, 종래와 같이 웨이퍼(WU, WL)를 접합할 때의 분위기를 진공 분위기로 할 필요가 없으므로, 웨이퍼(WU, WL)의 접합을 단시간에 효율적으로 행할 수 있어, 웨이퍼 접합 처리의 처리량을 향상시킬 수 있다. 또한 본 실시 형태에 따르면, 상부 웨이퍼(WU)가 상부 척(101)에 보유 지지된 상태에서, 상부 웨이퍼(WU)의 일단부와 하부 웨이퍼(WL)의 일단부에 접촉시킬 수 있으므로, 하부 웨이퍼(WL)에 대한 상부 웨이퍼(WU)의 위치가 어긋나는 일이 없어, 웨이퍼(WU, WL)의 접합을 적절하게 행할 수 있다.
또한, 접합 장치(41)의 상부 척(101)은, 복수의 영역(101a, 10lb, 101c)으로 구획되고, 당해 영역(101a, 10lb, 101c)마다 상부 웨이퍼(WU)의 진공화가 설정 가능하므로, 공정 S11에 있어서, 상부 웨이퍼(WU)의 일단부 측으로부터 타단부 측을 향해서, 당해 상부 웨이퍼(WU)를 하부 웨이퍼(WL)에 확실하게 순차 접촉시킬 수 있다. 따라서, 웨이퍼(WU, WL)간의 공기를 배출하여, 당해 웨이퍼(WU, WL) 간의 보이드의 발생을 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 표면 활성화 장치(30)에서의 공정 S1, S4에 있어서 웨이퍼(WU, WL)의 표면을 활성화하고, 표면 친수화 장치(40)에서의 공정 S2, S5에 있어서 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)을 친수화해서 당해 표면(WU1, WL1)에 수산기하고 있다. 이로 인해, 접합 장치(41)에서의 공정 S11에 있어서, 활성화된 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)끼리를 반데르발스력에 의해 접합한 후, 친수화된 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)의 수산기를 수소 결합시켜서, 웨이퍼(WU, WL)끼리를 견고하게 접합할 수 있다. 따라서, 예를 들어 웨이퍼를 포갠 상태에서 압박할 필요가 없다. 이로 인해, 압박에 의한 웨이퍼의 파손을 억제할 수 있다. 또한, 웨이퍼(WU, WL)끼리는 반데르발스력과 수소 결합만에 의해 접합되므로, 접합에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있어, 웨이퍼 접합 처리의 처리량을 향상시킬 수 있다.
또한, 접합 장치(41)에서의 공정 S3, S6에 있어서 웨이퍼(WU, WL)의 수평 방향의 방향을 각각 조절하고, 공정 S8, S9에 있어서 웨이퍼(WU, WL)의 수평 방향 및 연직 방향의 위치를 조절하고 있다. 따라서, 그 후 공정 S11에 있어서 웨이퍼(WU, WL)를 적절하게 접합할 수 있다.
또한, 접합 시스템(1)에 있어서, 접합 장치(41) 내의 압력은 웨이퍼 반송 영역(60) 내의 압력에 대하여 양압으로 되어 있으므로, 접합 장치(41)로부터 웨이퍼 반송 영역(60)을 향하는 기류가 발생한다. 즉, 접합 장치(41) 내에 외부로부터 분위기가 유입하는 일이 없다. 따라서, 접합 장치(41) 내에 외부로부터 파티클 등이 유입하는 일이 없어, 웨이퍼(WU, WL)의 접합을 적절하게 행할 수 있다.
이상의 실시 형태의 접합 장치(41)에 있어서, 하부 척(100)의 하면 측에 냉각 기구(210)를 설치하고, 상부 척(101)의 상면 측에 냉각 기구(211)를 설치해도 된다. 냉각 기구(210, 211)에는, 예를 들어 냉각수나 펠티어 소자 등의 냉각 부재(도시 생략)가 내장되어 있다. 냉각 기구(210, 211)의 냉각 온도는 예를 들어 제어부(200)에 의해 제어되고, 하부 척(100)에 보유 지지된 하부 웨이퍼(WL)가 상온(23℃) 이하의 소정의 온도로 냉각되고, 또 상부 척(101)에 보유 지지된 상부 웨이퍼(WU)가 상온(23℃) 이하의 소정의 온도로 냉각된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 하부 척(100)과 상부 척(101)의 양쪽에 냉각 기구(210, 211)가 설치되어 있지만, 하부 척(100)에만 냉각 기구(210)를 설치해도 되고, 또 상부 척(101)에만 냉각 기구(211)를 설치해도 된다. 또한, 이들 냉각 기구(210, 211) 대신에, 처리 스테이션(3)의 제3 처리 블록 G3 내에, 접합된 중합 웨이퍼(WT)를 냉각하는 냉각 장치를 트랜지션 장치(50, 51)에 적층해서 설치해도 된다.
이러한 경우, 상술한 공정 S11에 있어서, 하부 척(100)에 보유 지지된 하부 웨이퍼(WL)와 상부 척(101)에 보유 지지된 상부 웨이퍼(WU)를 각각 소정의 온도, 예를 들어 10℃로 냉각하면서, 웨이퍼(WU, WL)가 접합된다. 이때, 웨이퍼(WU, WL)가 상온 이하로 냉각되어 있으므로, 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)의 반데르발스력에 의한 접합과 수소 결합이 촉진된다. 따라서, 웨이퍼 접합 처리의 처리량을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상의 실시 형태의 접합 장치(41)에 있어서, 도 18에 나타낸 바와 같이 하부 척(100)과 상부 척(101) 사이에서 수평 방향으로 이동 가능한 가이드 부재(220)를 배치해도 된다. 가이드 부재(220)는, 압동 부재(120)에 대향해서 배치되어 있다. 또한, 가이드 부재(220)는, 상부 척(101)에 보유 지지된 상부 웨이퍼(WU)의 타단부, 즉 압동 부재(120)에 압박된 상부 웨이퍼(WU)의 일단부에 대향하는 단부를 지지하고 있다. 이 가이드 부재(220)에 있어서의 상부 웨이퍼(WU)의 지지면은, 수평 방향으로부터 경사져 있다. 또한, 가이드 부재(220)는, 하부 척(100)에 보유 지지된 하부 웨이퍼(WL)에 접촉하지 않도록 설치되어 있다.
이러한 경우, 상술한 공정 S11에 있어서, 상부 웨이퍼(WU)의 일단부 측으로부터 타단부 측을 향해서, 당해 상부 웨이퍼(WU)를 하부 웨이퍼(WL)에 순차 접촉시킬 때, 상부 웨이퍼(WU)의 움직임에 맞추어, 가이드 부재(220)를 상부 웨이퍼(WU)의 일단부 측으로부터 타단부 측을 향해서 이동시킨다. 본 실시 형태에 따르면, 가이드 부재(220)에 의해, 상부 웨이퍼(WU)의 일단부 측으로부터 타단부 측을 향해서, 상부 웨이퍼(WU)를 하부 웨이퍼(WL)에 확실하게 순차 접촉시킬 수 있다. 따라서, 웨이퍼(WU, WL) 간의 공기를 배출하여, 당해 웨이퍼(WU, WL) 간의 보이드의 발생을 확실하게 억제시킬 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면 특허청구의 범위에 기재된 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하고, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다. 본 발명은 이 예에 한정되지 않고 다양한 형태를 채용할 수 있는 것이다. 본 발명은, 기판이 웨이퍼 이외의 FPD(플랫 패널 디스플레이), 포토마스크용의 마스크 레티클 등 그 밖의 기판인 경우에도 적용할 수 있다.
본 발명은, 예를 들어 반도체 웨이퍼 등의 기판끼리를 접합할 때에 유용하다.
1 : 접합 시스템
41 : 접합 장치
70 : 처리 용기
73 : 배기구
80 : 트랜지션
81 : 반송로
82 : 웨이퍼 반송체
90 : 위치 조절 기구
100 : 하부 척
101 : 상부 척
101a, 10lb, 101c : 영역
112a, 112b, 112c : 흡인관
113a, 113b, 113c : 진공 펌프
114 : 레일
115 : 척 구동부
120 : 압동기 홈
130 : 반전 기구
140 : 하부 촬상 부재
141 : 상부 촬상 부재
200 : 제어부
210, 211 : 냉각 기구
220 : 가이드 부재
A, B : 기준점
WU : 상부 웨이퍼
WU1 : 표면
WL : 하부 웨이퍼
WL1 : 표면
WT : 중합 웨이퍼

Claims (8)

  1. 기판끼리를 접합하는 접합 장치이며,
    상면에 제1 기판을 적재해서 보유 지지하는 제1 보유 지지 부재와,
    상기 제1 보유 지지 부재의 상방에 당해 제1 보유 지지 부재와 대향해서 설치되고, 하면에 제2 기판을 보유 지지하는 제2 보유 지지 부재와,
    제1 기판과 제2 기판의 접합시에, 제1 기판의 일단부와, 당해 제1 기판의 일단부에 대향하는 제2 기판의 일단부를 접촉시켜서 압박하는 압동 부재와,
    제2 기판의 표리면을 반전시키는 반전 기구와,
    상기 접합 장치 내에서 제1 기판, 제2 기판 또는 중합 기판을 반송하는 반송 기구를 갖는, 접합 장치.
  2. 제1항에 있어서, 제2 보유 지지 부재는, 제2 기판을 진공화해서 흡착 유지하고,
    당해 제2 보유 지지 부재는, 복수의 영역으로 구획되고, 당해 영역마다 제2 기판의 진공화가 설정 가능한, 접합 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 접합 장치 내의 압력은, 외부의 압력에 대하여 양압인, 접합 장치
  4. 제1항에 있어서, 적어도 상기 제1 보유 지지 부재 또는 상기 제2 보유 지지 부재는, 적어도 제1 기판 또는 제2 기판을 냉각하는 냉각 기구를 갖는, 접합 장치.
  5. 제1항에 있어서, 제1 기판 또는 제2 기판의 수평 방향의 방향을 조절하는 위치 조절 기구를 갖고,
    상기 반전 기구는, 상기 위치 조절 기구와 상기 제2 보유 지지 부재 사이를 이동 가능한 접합 장치.
  6. 제1항에 있어서, 제1 기판, 제2 기판 또는 중합 기판을 외부와의 사이에서 반입출하기 위해서, 당해 제1 기판, 제2 기판 또는 중합 기판을 일시적으로 적재하는 트랜지션을 갖는, 접합 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 보유 지지 부재 및 상기 제2 보유 지지 부재의 사이이며, 상기 압동 부재에 대향해서 배치되는 가이드 부재를 갖고,
    상기 가이드 부재는, 상기 제2 보유 지지 부재에 보유 지지된 제2 기판의 타단부를 지지하고, 또한 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있는, 접합 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 보유 지지 부재 또는 제2 보유 지지 부재를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동 기구와,
    상기 제1 보유 지지 부재에 보유 지지된 제1 기판과, 상기 제2 보유 지지 부재에 보유 지지된 제2 기판의 수평 방향의 위치 정렬을 행하기 위해서 상기 이동 기구를 제어하는 다른 위치 조절 기구를 갖고,
    상기 다른 위치 조절 기구는, 제1 기판의 표면을 촬상하는 제1 촬상 부재와, 제2 기판의 표면을 촬상하는 제2 촬상 부재를 갖고,
    상기 이동 기구는, 상기 제1 촬상 부재에 의해 촬상된 화상에 있어서의 제1 기판의 기준점과, 상기 제2 촬상 부재에 의해 촬상된 화상에 있어서의 제2 기판의 기준점이 합치하도록 상기 제1 보유 지지 부재와 상기 제2 보유 지지 부재의 상대적인 수평 방향의 위치를 조절하는, 접합 장치.
KR1020127022200A 2010-02-26 2011-02-21 접합 장치 KR101384461B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010043380A JP5355451B2 (ja) 2010-02-26 2010-02-26 接合装置
JPJP-P-2010-043380 2010-02-26
PCT/JP2011/053674 WO2011105326A1 (ja) 2010-02-26 2011-02-21 接合装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120117904A true KR20120117904A (ko) 2012-10-24
KR101384461B1 KR101384461B1 (ko) 2014-04-10

Family

ID=44506734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127022200A KR101384461B1 (ko) 2010-02-26 2011-02-21 접합 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8819923B2 (ko)
JP (1) JP5355451B2 (ko)
KR (1) KR101384461B1 (ko)
TW (1) TWI474420B (ko)
WO (1) WO2011105326A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140136878A (ko) * 2013-05-21 2014-12-01 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 접합 장치, 접합 시스템, 접합 방법 및 컴퓨터 기억 매체

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7829152B2 (en) * 2006-10-05 2010-11-09 Lam Research Corporation Electroless plating method and apparatus
JP5547147B2 (ja) * 2011-09-13 2014-07-09 東京エレクトロン株式会社 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP2014072321A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Hitachi High-Technologies Corp 板状体保持機構、基板貼り合わせ装置及び基板貼り合わせ方法
JP2015015269A (ja) * 2013-07-03 2015-01-22 東京エレクトロン株式会社 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP6047452B2 (ja) * 2013-07-10 2016-12-21 東京エレクトロン株式会社 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP6280332B2 (ja) * 2013-09-09 2018-02-14 三星ダイヤモンド工業株式会社 基板反転搬送装置
JP6128337B2 (ja) * 2014-10-23 2017-05-17 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 半導体装置の製造方法及び製造装置
JP6731805B2 (ja) * 2016-07-12 2020-07-29 東京エレクトロン株式会社 接合システム
TWI608573B (zh) * 2016-10-27 2017-12-11 Crystalwise Tech Inc Composite substrate bonding method
KR102459089B1 (ko) * 2017-12-21 2022-10-27 삼성전자주식회사 반도체 패키징 장비 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3431951B2 (ja) * 1993-06-16 2003-07-28 キヤノン株式会社 半導体基板貼り合わせ装置
JP3720515B2 (ja) 1997-03-13 2005-11-30 キヤノン株式会社 基板処理装置及びその方法並びに基板の製造方法
US6790300B2 (en) * 2000-09-14 2004-09-14 Hitachi Electronics Engineering Co., Ltd. Method and apparatus for bonding substrate plates together through gap-forming sealer material
JP2003243479A (ja) * 2002-02-19 2003-08-29 Tokyo Electron Ltd 搬送手段の停止位置調整機構
JP2004207436A (ja) * 2002-12-25 2004-07-22 Ayumi Kogyo Kk ウエハのプリアライメント方法とその装置ならびにウエハの貼り合わせ方法とその装置
JP2007036130A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Canon Inc 熱膨張係数の差を利用した基板接合方法及び装置
EP2216802A1 (de) * 2005-10-13 2010-08-11 Erich Dipl.-Ing. Thallner Vorrichtung zum Bonden von Wafern
JP2007201196A (ja) * 2006-01-26 2007-08-09 Matsushita Electric Works Ltd ウェハ接合装置およびウェハ接合方法
JP4992604B2 (ja) * 2007-08-15 2012-08-08 株式会社ニコン 接合装置、接合方法
JP2009200156A (ja) * 2008-02-20 2009-09-03 Citizen Holdings Co Ltd 接合装置
WO2009139190A1 (ja) 2008-05-15 2009-11-19 株式会社ニコン 位置検出装置、基板重ね合わせ装置
JP2010034445A (ja) * 2008-07-31 2010-02-12 Sumco Corp ウェーハ自動貼合せ装置およびウェーハ自動貼合せ方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140136878A (ko) * 2013-05-21 2014-12-01 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 접합 장치, 접합 시스템, 접합 방법 및 컴퓨터 기억 매체

Also Published As

Publication number Publication date
TW201207974A (en) 2012-02-16
US20120291267A1 (en) 2012-11-22
JP5355451B2 (ja) 2013-11-27
KR101384461B1 (ko) 2014-04-10
TWI474420B (zh) 2015-02-21
WO2011105326A1 (ja) 2011-09-01
US8819923B2 (en) 2014-09-02
JP2011181633A (ja) 2011-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101384461B1 (ko) 접합 장치
KR102407489B1 (ko) 접합 장치, 접합 시스템, 접합 방법 및 컴퓨터 기억 매체
CN107611060B (zh) 接合系统
KR101430852B1 (ko) 접합 시스템, 접합 방법, 프로그램 및 컴퓨터 기억 매체
KR102073996B1 (ko) 접합 장치, 접합 시스템, 접합 방법 및 컴퓨터 기억 매체
KR102407491B1 (ko) 접합 장치, 접합 시스템, 접합 방법 및 컴퓨터 기억 매체
CN107611058B (zh) 接合装置
CN107611071B (zh) 接合系统
JP2015018919A (ja) 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP2015119088A (ja) 接合方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体、接合装置及び接合システム
JP2015018920A (ja) 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP2015015269A (ja) 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP2016105458A (ja) 接合方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体、接合装置及び接合システム
JP2017034107A (ja) 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP6120749B2 (ja) 接合方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体、接合装置及び接合システム
JP2014229787A (ja) 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
WO2011105325A1 (ja) 接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP6382765B2 (ja) 接合装置及び接合システム
JP2013232685A (ja) 接合装置
JP2017034108A (ja) 基板保持部材

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170302

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180316

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190318

Year of fee payment: 6