KR20160064002A - 접합 방법, 컴퓨터 기억 매체, 접합 장치 및 접합 시스템 - Google Patents

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

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겐지 수가카와
유지 미무라
슈헤이 마츠모토
다카히로 마수나가
마코토 츠키시마
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 접합되는 기판끼리의 수평 방향의 위치를 적절하게 검사해서 조절하여, 이들 기판끼리의 접합 처리를 적절하게 행하는 것이다. 상부 웨이퍼를 상부 척의 하면에서 보유 지지한다(공정 S5). 온도 조절부에 의해 하부 웨이퍼의 온도를 상부 웨이퍼의 온도보다 높게 조절한다(공정 S9). 하부 웨이퍼를 하부 척의 상면에서 보유 지지한다(공정 S10). 하부 척에 보유 지지된 하부 웨이퍼의 복수의 기준점을 촬상부에 의해 촬상하고, 그 복수의 기준점의 위치를 측정한 후, 측정 결과와 소정의 허용 범위를 비교하여, 하부 웨이퍼의 상태를 검사한다(공정 S12). 압동 부재에 의해 상부 웨이퍼의 중심부를 가압하고(공정 S16), 그 상부 웨이퍼의 중심부와 제2 기판의 중심부를 맞닿게 한 상태에서, 상부 웨이퍼의 중심부로부터 외주부를 향하여, 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼를 순차적으로 접합한다(공정 S17).

Description

접합 방법, 컴퓨터 기억 매체, 접합 장치 및 접합 시스템{BONDING METHOD, COMPUTER STORAGE MEDIUM, BONDING APPARATUS, AND BONDING SYSTEM}
본 발명은 기판끼리를 접합하는 접합 방법, 프로그램, 컴퓨터 기억 매체, 접합 장치 및 접합 시스템에 관한 것이다.
최근 들어, 반도체 디바이스의 고집적화가 진행되고 있다. 고집적화한 복수의 반도체 디바이스를 수평면 내에서 배치하고, 이들 반도체 디바이스를 배선으로 접속해서 제품화하는 경우, 배선 길이가 증대되고, 그에 의해 배선의 저항이 커지고, 또한 배선 지연이 커지는 것이 염려된다.
따라서, 반도체 디바이스를 3차원으로 적층하는 3차원 집적 기술을 사용하는 것이 제안되어 있다. 이 3차원 집적 기술에 있어서는, 예를 들어, 특허문헌 1에 기재된 접합 시스템을 사용해서, 2매의 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함)의 접합이 행해진다. 예를 들어, 접합 시스템은, 웨이퍼가 접합되는 표면을 개질하는 표면 개질 장치(표면 활성화 장치)와, 그 표면 개질 장치에 의해 개질된 웨이퍼의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와, 그 표면 친수화 장치에 의해 표면이 친수화된 웨이퍼끼리를 접합하는 접합 장치를 갖고 있다. 이 접합 시스템에서는, 표면 개질 장치에 있어서 웨이퍼의 표면에 대해 플라즈마 처리를 행하고 그 표면을 개질하고, 또한 표면 친수화 장치에 있어서 웨이퍼의 표면에 순수를 공급해서 그 표면을 친수화한 후, 접합 장치에 있어서 웨이퍼끼리를 반데르발스 힘 및 수소 결합(분자간력)에 의해 접합한다.
상기 접합 장치는, 하면에 하나의 웨이퍼(이하, 「상부 웨이퍼」라고 함)를 보유 지지하는 상부 척과, 상부 척의 하방에 설치되고, 상면에 다른 웨이퍼(이하, 「하부 웨이퍼」라고 함)를 보유 지지하는 하부 척과, 상부 척에 설치되고, 상부 웨이퍼의 중심부를 가압하는 압동 부재를 갖고 있다. 이러한 접합 장치에서는, 상부 척에 보유 지지된 상부 웨이퍼와 하부 척에 보유 지지된 하부 웨이퍼를 대향 배치한 상태에서, 압동 부재에 의해 상부 웨이퍼의 중심부와 하부 웨이퍼의 중심부를 가압해서 맞닿게 한 후, 상부 웨이퍼의 중심부와 하부 웨이퍼의 중심부가 맞닿은 상태에서, 상부 웨이퍼의 중심부로부터 외주부를 향하여, 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼를 순차적으로 접합한다.
일본 특허 공개 제2012-175043호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 상부 척에서 상부 웨이퍼의 외주부를 보유 지지한 상태에서, 압동 부재에 의해 상부 웨이퍼의 중심부를 하부 웨이퍼의 중심부측에 하강시키므로, 그 상부 웨이퍼는 하방으로 볼록하게 휘어져 신장된다. 그렇게 하면, 웨이퍼끼리를 접합할 때, 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼가 수평 방향으로 어긋나게 접합되는 경우가 있다. 예를 들어, 접합된 웨이퍼(이하, 「중합 웨이퍼」라고 함)에 있어서, 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼의 중심부가 합치되어 있어도, 그 외주부에서는 수평 방향으로 위치 어긋남(스케일링)이 발생한다.
스케일링의 악화를 억제하기 위하여, 발명자들은, 하부 척에 의해 하부 웨이퍼를 보유 지지하기 전에, 그 하부 웨이퍼를 온도 조절해서 팽창시키는 것을 생각하였다. 즉, 압동 부재에 의해 상부 웨이퍼가 하방으로 볼록하게 휘어져 신장되어도, 상부 웨이퍼가 신장된 분만큼 하부 웨이퍼를 팽창시키면 된다. 이러한 경우, 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼를 접합할 때, 상부 웨이퍼의 직경과 하부 웨이퍼의 직경은 동일하게 되므로, 외주부의 수평 방향의 위치 어긋남을 억제할 수 있다.
이 스케일링 대책의 효과를 검증하기 위하여, 발명자들은, 접합 장치의 외부에 별도 설치된 검사 장치를 사용해서, 실제로 접합된 중합 웨이퍼를 검사하였다. 그러나, 중합 웨이퍼를 검사한 결과, 여전히 스케일링이 발생하고 있었던 경우에는, 그 중합 웨이퍼가 불필요하게 되어, 수율이 저하된다. 또한, 접합 장치의 외부 검사 장치에 의해 검사하는 경우, 검사에 시간이 들고, 나아가서는 비용도 든다. 따라서, 종래의 웨이퍼끼리의 접합 처리에는 개선의 여지가 있었다.
본 발명은 이러한 점을 감안해서 이루어진 것으로, 접합되는 기판끼리의 수평 방향의 위치를 적절하게 검사해서 조절하여, 이들 기판끼리의 접합 처리를 적절하게 행하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판끼리를 접합하는 접합 방법으로서, 제1 기판을 제1 보유 지지부의 하면에서 보유 지지하는 제1 보유 지지 공정과, 온도 조절부에 의해 제2 기판의 온도를 제1 기판의 온도보다 높게 조절하는 온도 조절 공정과, 상기 온도 조절 공정에 의해 온도 조절된 제2 기판을 제2 보유 지지부의 상면에서 보유 지지하는 제2 보유 지지 공정과, 상기 제2 보유 지지부에 보유 지지된 제2 기판의 복수의 기준점을 제1 촬상부에 의해 촬상하고, 그 복수의 기준점의 위치를 측정한 후, 측정 결과와 소정의 허용 범위를 비교하여, 제2 기판의 상태를 검사하는 검사 공정과, 상기 검사 공정에서 제2 기판의 상태가 정상인 것으로 판정된 경우, 압동 부재에 의해 제1 기판의 중심부를 가압하고, 그 제1 기판의 중심부와 제2 기판의 중심부를 맞닿게 한 상태에서, 제1 기판의 중심부로부터 외주부를 향하여, 제1 기판과 제2 기판을 순차적으로 접합하는 접합 공정을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 따르면, 제2 보유 지지 공정에서 제2 보유 지지부에서 제2 기판을 보유 지지하기 전에, 온도 조절 공정에서 제2 기판의 온도를 제1 기판의 온도보다 높게 조절하므로, 그 제2 기판이 제1 기판보다 크게 팽창된다. 그렇게 하면, 예를 들어, 제2 기판의 팽창량을 조절함으로써, 압동 부재에 의해 제1 기판이 하방으로 볼록하게 휘어져 신장되어도, 접합 공정에서 제1 기판의 직경과 제2 기판의 직경을 동일하게 할 수 있다. 따라서, 제1 기판과 제2 기판의 수평 방향 위치를 적절하게 조절할 수 있어, 스케일링의 악화를 억제할 수 있다.
또한, 검사 공정에서 제2 기판의 복수의 기준점의 위치를 측정하고, 측정 결과와 소정의 허용 범위를 비교하고 있으므로, 온도 조절 공정에서 제2 기판이 적절하게 팽창되어 있는지 여부를 검사할 수 있다. 즉, 측정 결과가 소정의 허용 범위 내에 수용되어 있는 경우, 접합 공정에서 제1 기판과 제2 기판이 동일한 크기가 되도록, 제2 기판은 적절하게 팽창되어 있다. 그리고, 이와 같이 제2 기판의 상태 검사 결과가 정상인 경우만, 후속의 접합 공정을 행하므로, 제1 기판과 제2 기판의 접합 처리를 적절하게 행할 수 있다.
게다가, 상기 검사 공정은, 접합 처리가 행해지는 접합 장치 내에서 행할 수 있으므로, 검사를 위한 새로운 장치가 불필요하다. 따라서, 기판의 접합 처리를 효율적으로 행할 수 있다.
상기 접합 방법은, 상기 제1 보유 지지 공정과 상기 제2 보유 지지 공정 후이며 상기 검사 공정 전에, 제1 기판의 복수의 위치 조절점을 제2 촬상부에 의해 촬상함과 함께, 제2 기판의 복수의 위치 조절점을 상기 제1 촬상부에 의해 촬상하고, 촬상 결과에 기초하여, 이동부에 의해 상기 제1 보유 지지부와 상기 제2 보유 지지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시켜, 제1 기판과 제2 기판의 수평 방향의 위치를 조절하는 위치 조절 공정을 더 갖고 있어도 된다.
상기 접합 방법은, 상기 제1 보유 지지 공정과 상기 제2 보유 지지 공정 후, 제1 기판의 복수의 기준점을 제2 촬상부에 의해 촬상함과 함께, 제2 기판의 복수의 기준점을 상기 제1 촬상부에 의해 촬상하고, 촬상 결과에 기초하여, 이동부에 의해 상기 제1 보유 지지부와 상기 제2 보유 지지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시켜, 제1 기판과 제2 기판의 수평 방향의 위치를 조절하는 위치 조절 공정을 더 갖고, 상기 검사 공정은, 상기 위치 조절 공정에서의 제2 기판의 복수의 기준점의 촬상 결과를 사용해서 행해지고, 상기 위치 조절 공정과 상기 검사 공정은, 병행해서 행해져도 된다.
상기 검사 공정에서 제2 기판의 상태가 이상인 것으로 판정된 경우, 그 검사 공정에서의 제2 기판의 복수의 기준점의 위치의 측정 결과에 기초하여, 상기 온도 조절 공정에서 상기 온도 조절부에 의해 조절하는 제2 기판의 온도를 보정해도 된다.
상기 검사 공정에서 제2 기판의 상태가 이상인 것으로 판정된 경우, 그 제2 기판에 대해, 보정된 온도로 상기 온도 조절 공정을 다시 행해도 된다.
다른 관점에 의한 본 발명에 따르면, 상기 접합 방법을 접합 장치에 의해 실행시키도록, 그 접합 장치를 제어하는 제어 장치의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램이 제공된다.
또 다른 관점에 의한 본 발명에 따르면, 상기 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체가 제공된다.
또 다른 관점에 의한 본 발명은 기판끼리를 접합하는 접합 장치로서, 하면에 제1 기판을 보유 지지하는 제1 보유 지지부와, 상기 제1 보유 지지부의 하방에 설치되고, 상면에 제2 기판을 보유 지지하는 제2 보유 지지부와, 상기 제1 보유 지지부에 설치되고, 제1 기판의 중심부를 가압하는 압동 부재와, 제2 기판의 온도 조절을 행하는 온도 조절부와, 상기 제2 보유 지지부에 보유 지지된 제2 기판을 촬상하는 제1 촬상부와, 제1 기판을 상기 제1 보유 지지부의 하면에서 보유 지지하는 제1 보유 지지 공정과, 상기 온도 조절부에 의해 제2 기판의 온도를 제1 기판의 온도보다 높게 조절하는 온도 조절 공정과, 상기 온도 조절 공정에 의해 온도 조절된 제2 기판을 상기 제2 보유 지지부의 상면에서 보유 지지하는 제2 보유 지지 공정과, 상기 제2 보유 지지부에 보유 지지된 제2 기판의 복수의 기준점을 상기 제1 촬상부에 의해 촬상하고, 그 복수의 기준점의 위치를 측정한 후, 측정 결과와 소정의 허용 범위를 비교하여, 제2 기판의 상태를 검사하는 검사 공정과, 상기 검사 공정에서 제2 기판의 상태가 정상인 것으로 판정된 경우, 상기 압동 부재에 의해 제1 기판의 중심부를 가압하고, 그 제1 기판의 중심부와 제2 기판의 중심부를 맞닿게 한 상태에서, 제1 기판의 중심부로부터 외주부를 향하여, 제1 기판과 제2 기판을 순차적으로 접합하는 접합 공정을 실행하도록, 상기 제1 보유 지지부, 상기 제2 보유 지지부, 상기 압동 부재, 상기 온도 조절부 및 상기 제1 촬상부를 제어하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 접합 장치는, 상기 제1 보유 지지부에 보유 지지된 제1 기판을 촬상하는 제2 촬상부와, 상기 제1 보유 지지부와 상기 제2 보유 지지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동부를 더 갖고, 상기 제어부는, 상기 제1 보유 지지 공정과 상기 제2 보유 지지 공정 후이며 상기 검사 공정 전에, 제1 기판의 복수의 위치 조절점을 상기 제2 촬상부에 의해 촬상함과 함께, 제2 기판의 복수의 위치 조절점을 상기 제1 촬상부에 의해 촬상하고, 촬상 결과에 기초하여, 상기 이동부에 의해 상기 제1 보유 지지부와 상기 제2 보유 지지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시켜, 제1 기판과 제2 기판의 수평 방향의 위치를 조절하도록, 상기 제1 촬상부, 상기 제2 촬상부 및 상기 이동부를 제어해도 된다.
상기 접합 장치는, 상기 제1 보유 지지부에 보유 지지된 제1 기판을 촬상하는 제2 촬상부와, 상기 제1 보유 지지부와 상기 제2 보유 지지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동부를 더 갖고, 상기 제어부는, 상기 제1 보유 지지 공정과 상기 제2 보유 지지 공정 후, 제1 기판의 복수의 기준점을 상기 제2 촬상부에 의해 촬상함과 함께, 제2 기판의 복수의 기준점을 상기 제1 촬상부에 의해 촬상하고, 촬상 결과에 기초하여, 상기 이동부에 의해 상기 제1 보유 지지부와 상기 제2 보유 지지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시켜, 제1 기판과 제2 기판의 수평 방향의 위치를 조절하는 위치 조절 공정을 더 행하고, 상기 검사 공정이 상기 위치 조절 공정에서의 제2 기판의 복수의 기준점의 촬상 결과를 사용해서 행해지고, 상기 위치 조절 공정과 상기 검사 공정이 병행해서 행해지도록, 상기 제1 촬상부, 상기 제2 촬상부 및 상기 이동부를 제어해도 된다.
상기 제어부는, 상기 검사 공정에서 제2 기판의 상태가 이상인 것으로 판정된 경우, 그 검사 공정에서의 제2 기판의 복수의 기준점의 위치의 측정 결과에 기초하여, 상기 온도 조절 공정에서 상기 온도 조절부에 의해 조절하는 제2 기판의 온도를 보정해도 된다.
상기 제어부는, 상기 검사 공정에서 제2 기판의 상태가 이상인 것으로 판정된 경우, 그 제2 기판에 대해, 보정된 온도로 상기 온도 조절 공정을 다시 행하도록, 상기 온도 조절부를 제어해도 된다.
또 다른 관점에 의한 본 발명은, 상기 접합 장치를 구비한 접합 시스템으로서, 상기 접합 장치를 구비한 처리 스테이션과, 제1 기판, 제2 기판 또는 제1 기판과 제2 기판이 접합된 중합 기판을 각각 복수 보유 가능하고, 또한 상기 처리 스테이션에 대해 제1 기판, 제2 기판 또는 중합 기판을 반입출하는 반입출 스테이션을 구비하고, 상기 처리 스테이션은, 제1 기판 또는 제2 기판이 접합되는 표면을 개질하는 표면 개질 장치와, 상기 표면 개질 장치에 의해 개질된 제1 기판 또는 제2 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와, 상기 표면 개질 장치, 상기 표면 친수화 장치 및 상기 접합 장치에 대해, 제1 기판, 제2 기판 또는 중합 기판을 반송하기 위한 반송 장치를 갖고, 상기 접합 장치에서는, 상기 표면 친수화 장치에 의해 표면이 친수화된 제1 기판과 제2 기판을 접합하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 따르면, 접합되는 기판끼리의 수평 방향의 위치를 적절하게 검사해서 조절하여, 이들 기판끼리의 접합 처리를 적절하면서 효율적으로 행할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 접합 시스템의 구성의 개략을 도시하는 평면도이다.
도 2는 본 실시 형태에 관한 접합 시스템의 내부 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 3은 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼의 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 4는 접합 장치의 구성의 개략을 도시하는 횡단면도이다.
도 5는 접합 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 6은 접합 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 7은 상부 척과 하부 척의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 8은 상부 척을 하방에서 본 평면도이다.
도 9는 하부 척을 상방에서 본 평면도이다.
도 10은 웨이퍼 접합 처리의 주된 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 하부 촬상부를 사용해서 상부 웨이퍼의 위치 조절점을 촬상하는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 12는 상부 촬상부와 하부 촬상부의 수평 방향의 위치를 조절하는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 13은 상부 촬상부를 사용해서 하부 웨이퍼의 위치 조절점을 촬상하는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 14는 하부 웨이퍼의 팽창량과 스케일링값의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 15는 상부 촬상부를 사용해서 하부 웨이퍼의 기준점을 촬상하는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 16은 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼를 대향 배치한 모습을 도시하는 설명도이다.
도 17은 상부 웨이퍼의 중심부와 하부 웨이퍼의 중심부를 가압해서 맞닿게 하는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 18은 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼의 접합을 중심부로부터 외주부로 확산시키는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 19는 상부 웨이퍼의 표면과 하부 웨이퍼의 표면을 맞닿게 한 모습을 도시하는 설명도이다.
도 20은 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼가 접합된 모습을 도시하는 설명도이다.
도 21은 다른 실시 형태에 있어서의 웨이퍼 접합 처리의 주된 공정을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 관한 접합 시스템(1)의 구성의 개략을 도시하는 평면도이다. 도 2는 접합 시스템(1)의 내부 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
접합 시스템(1)에서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 2매의 기판으로서의 웨이퍼 WU, WL를 접합한다. 이하, 상측에 배치되는 웨이퍼를, 제1 기판으로서의 「상부 웨이퍼 WU」라고 하고, 하측에 배치되는 웨이퍼를, 제2 기판으로서의 「하부 웨이퍼 WL」이라고 한다. 또한, 하부 웨이퍼 WL에 접합되는 상부 웨이퍼 WU의 접합면을 「표면 WU1」이라고 하고, 그 표면 WU1과 반대측의 면을 「이면 WU2」라고 한다. 마찬가지로, 상부 웨이퍼 WU에 접합되는 하부 웨이퍼 WL의 접합면을 「표면 WL1」이라고 하고, 그 표면 WL1과 반대측의 면을 「이면 WL2」라고 한다. 그리고, 접합 시스템(1)에서는, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL을 접합하여, 중합 기판으로서의 중합 웨이퍼 WT를 형성한다.
접합 시스템(1)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 외부와의 사이에서 복수의 웨이퍼 WU, WL, 복수의 중합 웨이퍼 WT를 각각 수용 가능한 카세트 CU, CL, CT가 반입출되는 반입출 스테이션(2)과, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT에 대해 소정의 처리를 실시하는 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(3)을 일체로 접속한 구성을 갖고 있다.
반입출 스테이션(2)에는 카세트 적재대(10)가 설치되어 있다. 카세트 적재대(10)에는, 복수, 예를 들어, 4개의 카세트 적재판(11)이 설치되어 있다. 카세트 적재판(11)은, 수평 방향의 X 방향(도 1 중의 상하 방향)으로 일렬로 배열되어 배치되어 있다. 이들 카세트 적재판(11)에는 접합 시스템(1)의 외부에 대해 카세트 CU, CL, CT를 반입출할 때에, 카세트 CU, CL, CT를 적재할 수 있다. 이와 같이, 반입출 스테이션(2)은, 복수의 상부 웨이퍼 WU, 복수의 하부 웨이퍼 WL, 복수의 중합 웨이퍼 WT를 보유 가능하게 구성되어 있다. 또한, 카세트 적재판(11)의 개수는, 본 실시 형태에 한정되지 않고, 임의로 설정할 수 있다. 또한, 카세트의 1개를 이상 웨이퍼의 회수용으로서 사용해도 된다. 즉, 다양한 요인으로 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL의 접합에 이상이 발생한 웨이퍼를, 다른 정상적인 중합 웨이퍼 WT와 분리할 수 있는 카세트이다. 본 실시 형태에 있어서는, 복수의 카세트 CT 중, 1개의 카세트 CT를 이상 웨이퍼의 회수용으로서 사용하고, 다른 카세트 CT를 정상인 중합 웨이퍼 WT의 수용용으로서 사용하고 있다.
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 연직축을 중심(θ 방향)으로도 이동 가능하며, 각 카세트 적재판(11) 상의 카세트 CU, CL, CT와, 후술하는 처리 스테이션(3)의 제3 처리 블록 G3의 트랜지션 장치(50, 51) 사이에서 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(3)에는, 각종 장치를 구비한 복수, 예를 들어 3개의 처리 블록 G1, G2, G3이 설치되어 있다. 예를 들어, 처리 스테이션(3)의 정면측(도 1의 X 방향 부방향측)에는, 제1 처리 블록 G1이 설치되고, 처리 스테이션(3)의 배면측(도 1의 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, WL의 표면 WU1, WL1을 개질하는 표면 개질 장치(30)가 배치되어 있다. 표면 개질 장치(30)에서는, 예를 들어, 감압 분위기 하에서, 처리 가스인 산소 가스 또는 질소 가스가 여기되어 플라즈마화되어, 이온화된다. 이 산소 이온 또는 질소 이온이 표면 WU1, WL1에 조사되어, 표면 WU1, WL1이 플라즈마 처리되어, 개질된다.
예를 들어, 제2 처리 블록 G2에는, 예를 들어, 순수에 의해 웨이퍼 WU, WL의 표면 WU1, WL1을 친수화함과 함께 그 표면 WU1, WL1을 세정하는 표면 친수화 장치(40), 웨이퍼 WU, WL을 접합하는 접합 장치(41)가, 반입출 스테이션(2)측으로부터 이 순서로 수평 방향의 Y 방향으로 배열되어 배치되어 있다.
표면 친수화 장치(40)에서는, 예를 들어, 스핀 척에 보유 지지된 웨이퍼 WU, WL을 회전시키면서, 그 웨이퍼 WU, WL 상에 순수를 공급한다. 그렇게 하면, 공급된 순수는 웨이퍼 WU, WL의 표면 WU1, WL1 상을 확산하여, 표면 WU1, WL1이 친수화된다. 또한, 접합 장치(41)의 구성에 대해서는 후술한다.
예를 들어, 제3 처리 블록 G3에는, 도 2에 도시하는 바와 같이 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 트랜지션 장치(50, 51)가 아래부터 순서대로 2단으로 설치되어 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이 제1 처리 블록 G1 내지 제3 처리 블록 G3으로 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 연직축을 중심으로 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 WT를 반송할 수 있다.
이상의 접합 시스템(1)에는, 도 1에 도시하는 바와 같이 제어부(70)가 설치되어 있다. 제어부(70)는, 예를 들어, 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 접합 시스템(1)에 있어서의 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 프로그램 저장부에는, 상술한 각종 처리 장치나 반송 장치 등의 구동계의 동작을 제어하여, 접합 시스템(1)에 있어서의 후술하는 웨이퍼 접합 처리를 실현시키기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 예를 들어, 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체 H에 기록되어 있었던 것으로서, 그 기억 매체 H로부터 제어부(70)에 인스톨된 것이어도 된다.
다음에, 상술한 접합 장치(41)의 구성에 대해서 설명한다. 접합 장치(41)는, 도 4 내지 도 6에 도시하는 바와 같이 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(100)를 갖고 있다. 처리 용기(100)의 웨이퍼 반송 영역(60)측의 측면에는, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 반입출구(101)가 형성되고, 그 반입출구(101)에는 개폐 셔터(102)가 설치되어 있다.
처리 용기(100)의 내부는, 내벽(103)에 의해, 반송 영역 T1과 처리 영역 T2로 구획되어 있다. 상술한 반입출구(101)는 반송 영역 T1에 있어서의 처리 용기(100)의 측면에 형성되어 있다. 또한, 내벽(103)에도, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 반입출구(104)가 형성되어 있다.
반송 영역 T1의 X 방향 정방향측에는, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT를 일시적으로 적재하기 위한 트랜지션(110)과, 하부 웨이퍼 WL의 온도를 조절하는 온도 조절부(120)가 적층되어 설치되어 있다. 트랜지션(110)은, 예를 들어, 2단으로 형성되고, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT 중 어느 2개를 동시에 적재할 수 있다.
온도 조절부(120)는, 하부 웨이퍼 WL의 온도를 조절하는 온도 조절판(121)을 갖고 있다. 온도 조절판(121)에는, 예를 들어, 펠티에 소자(도시하지 않음) 등이 내장되어 있다. 온도 조절판(121)의 온도는, 예를 들어, 제어부(70)에 의해 제어되고, 온도 조절판(121) 상에 적재된 하부 웨이퍼 WL이 소정의 온도로 조절된다. 또한, 온도 조절부(120)의 수나 배치는, 본 실시 형태에 한정되지 않고, 임의로 설정할 수 있다.
반송 영역 T1에는 웨이퍼 반송 기구(130)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 기구(130)는, 예를 들어, 연직 방향, 수평 방향(Y 방향, X 방향) 및 연직축을 중심으로 이동 가능한 반송 아암을 갖고 있다. 그리고, 웨이퍼 반송 기구(130)는, 반송 영역 T1 내, 또는 반송 영역 T1과 처리 영역 T2 사이에서 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT를 반송할 수 있다.
반송 영역 T1의 X 방향 부방향측에는, 웨이퍼 WU, WL의 수평 방향의 방향을 조절하는 위치 조절 기구(140)가 설치되어 있다. 위치 조절 기구(140)는 웨이퍼 WU, WL을 보유 지지해서 회전시키는 보유 지지부(도시하지 않음)를 구비한 베이스(141)와, 웨이퍼 WU, WL의 노치부의 위치를 검출하는 검출부(142)를 갖고 있다. 그리고, 위치 조절 기구(140)에서는 베이스(141)에 보유 지지된 웨이퍼 WU, WL을 회전시키면서 검출부(142)에 의해 웨이퍼 WU, WL의 노치부의 위치를 검출함으로써, 그 노치부의 위치를 조절해서 웨이퍼 WU, WL의 수평 방향의 방향을 조절하고 있다. 또한, 베이스(141)에 있어서 웨이퍼 WU, WL을 보유 지지하는 방식은 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 핀 척 방식이나 스핀 척 방식 등, 다양한 방식이 사용된다.
또한, 반송 영역 T1에는, 상부 웨이퍼 WU의 표리면을 반전시키는 반전 기구(150)가 설치되어 있다. 반전 기구(150)는, 상부 웨이퍼 WU를 보유 지지하는 보유 지지 아암(151)을 갖고 있다. 보유 지지 아암(151)은 수평 방향(Y 방향)으로 연신되어 있다. 또한 보유 지지 아암(151)에는 상부 웨이퍼 WU를 보유 지지하는 보유 지지 부재(152)가 예를 들어 4개소에 설치되어 있다.
보유 지지 아암(151)은, 예를 들어, 모터 등을 구비한 구동부(153)에 의해 지지되어 있다. 이 구동부(153)에 의해, 보유 지지 아암(151)은 수평축을 중심으로 회동 가능하다. 또한 보유 지지 아암(151)은 구동부(153)를 중심으로 회동 가능함과 함께, 수평 방향(Y 방향)으로 이동 가능하다. 구동부(153)의 하방에는, 예를 들어, 모터 등을 구비한 다른 구동부(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 이 밖의 구동부에 의해, 구동부(153)는 연직 방향으로 연신하는 지지 기둥(154)을 따라서 연직 방향으로 이동할 수 있다. 이와 같이 구동부(153)에 의해, 보유 지지 부재(152)에 보유 지지된 상부 웨이퍼 WU는, 수평축을 중심으로 회동할 수 있음과 함께 연직 방향 및 수평 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 보유 지지 부재(152)에 보유 지지된 상부 웨이퍼 WU는, 구동부(153)를 중심으로 회동하여, 위치 조절 기구(140)로부터 후술하는 상부 척(160)과의 사이를 이동할 수 있다.
처리 영역 T2에는, 상부 웨이퍼 WU를 하면에서 흡착 보유 지지하는 제1 보유 지지부로서의 상부 척(160)과, 하부 웨이퍼 WL을 상면에서 적재해서 흡착 보유 지지하는 제2 보유 지지부로서의 하부 척(161)이 설치되어 있다. 하부 척(161)은 상부 척(160)의 하방에 설치되고, 상부 척(160)과 대향 배치 가능하게 구성되어 있다. 즉, 상부 척(160)에 보유 지지된 상부 웨이퍼 WU와 하부 척(161)에 보유 지지된 하부 웨이퍼 WL은 대향해서 배치 가능하게 되어 있다.
상부 척(160)은, 그 상부 척(160)의 상방에 설치된 상부 척 지지부(170)에 의해 지지되어 있다. 상부 척 지지부(170)는 처리 용기(100)의 천장면에 설치되어 있다. 즉, 상부 척(160)은 상부 척 지지부(170)를 통하여 처리 용기(100)에 고정되어 설치되어 있다.
상부 척 지지부(170)에는, 하부 척(161)에 보유 지지된 하부 웨이퍼 WL의 표면 WL1을 촬상하는 상부 촬상부(171)가 설치되어 있다. 즉, 상부 촬상부(171)는 상부 척(160)에 인접해서 설치되어 있다. 상부 촬상부(171)에는, 예를 들어, CCD 카메라가 사용된다.
하부 척(161)은, 그 하부 척(161)의 하방에 설치된 제1 하부 척 이동부(180)에 의해 지지되어 있다. 제1 하부 척 이동부(180)는, 후술하는 바와 같이 하부 척(161)을 수평 방향(Y 방향)으로 이동시키도록 구성되어 있다. 또한, 제1 하부 척 이동부(180)는, 하부 척(161)을 연직 방향으로 이동 가능하고, 또한 연직축을 중심으로 회전 가능하게 구성되어 있다.
제1 하부 척 이동부(180)에는, 상부 척(160)에 보유 지지된 상부 웨이퍼 WU의 표면 WU1을 촬상하는 하부 촬상부(181)가 설치되어 있다. 즉, 하부 촬상부(181)는 하부 척(161)에 인접해서 설치되어 있다. 하부 촬상부(181)에는, 예를 들어, CCD 카메라가 사용된다.
제1 하부 척 이동부(180)는, 그 제1 하부 척 이동부(180)의 하면측에 설치되고, 수평 방향(Y 방향)으로 연신하는 한 쌍의 레일(182, 182)에 설치되어 있다. 그리고, 제1 하부 척 이동부(180)는 레일(182)을 따라서 이동 가능하게 구성되어 있다.
한 쌍의 레일(182, 182)은, 제2 하부 척 이동부(183)에 배치되어 있다. 제2 하부 척 이동부(183)는, 그 제2 하부 척 이동부(183)의 하면측에 설치되고, 수평 방향(X 방향)으로 연신하는 한 쌍의 레일(184, 184)에 설치되어 있다. 그리고, 제2 하부 척 이동부(183)는, 레일(184)을 따라서 이동 가능하게 구성되고, 즉 하부 척(161)을 수평 방향(X 방향)으로 이동시키도록 구성되어 있다. 또한, 한 쌍의 레일(184, 184)은 처리 용기(100)의 저면에 설치된 적재대(185) 상에 배치되어 있다.
다음에, 접합 장치(41)의 상부 척(160)과 하부 척(161)의 상세한 구성에 대해서 설명한다.
상부 척(160)에는, 도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같이 핀 척 방식이 채용되어 있다. 상부 척(160)은, 평면에서 볼 때 적어도 상부 웨이퍼 WU보다 큰 직경을 갖는 본체부(190)를 갖고 있다. 본체부(190)의 하면에는, 상부 웨이퍼 WU의 이면 WU2에 접촉하는 복수의 핀(191)이 설치되어 있다. 또한 본체부(190)의 하면에는, 상부 웨이퍼 WU의 이면 WU2의 외주부를 지지하는 리브(192)가 설치되어 있다. 리브(192)는, 복수의 핀(191)의 외측으로 환 형상으로 설치되어 있다.
또한, 본체부(190)의 하면에는, 리브(192)의 내측에 있어서 별도의 리브(193)가 설치되어 있다. 리브(193)는 리브(192)와 동심원 형상으로 환 형상으로 설치되어 있다. 그리고, 리브(192)의 내측 영역(194)[이하, 흡인 영역(194)이라고 하는 경우가 있음]은 리브(193)의 내측의 제1 흡인 영역(194a)과, 리브(193)의 외측의 제2 흡인 영역(194b)으로 구획되어 있다.
본체부(190)의 하면에는, 제1 흡인 영역(194a)에 있어서, 상부 웨이퍼 WU를 진공화하기 위한 제1 흡인구(195a)가 형성되어 있다. 제1 흡인구(195a)는, 예를 들어, 제1 흡인 영역(194a)에 있어서 4개소에 형성되어 있다. 제1 흡인구(195a)에는, 본체부(190)의 내부에 설치된 제1 흡인관(196a)이 접속되어 있다. 또한 제1 흡인관(196a)에는 조인트를 통하여 제1 진공 펌프(197a)가 접속되어 있다.
또한, 본체부(190)의 하면에는, 제2 흡인 영역(194b)에 있어서, 상부 웨이퍼 WU를 진공화하기 위한 제2 흡인구(195b)가 형성되어 있다. 제2 흡인구(195b)는, 예를 들어, 제2 흡인 영역(194b)에 있어서 2개소에 형성되어 있다. 제2 흡인구(195b)에는 본체부(190)의 내부에 설치된 제2 흡인관(196b)이 접속되어 있다. 또한 제2 흡인관(196b)에는 조인트를 통하여 제2 진공 펌프(197b)가 접속되어 있다.
그리고, 상부 웨이퍼 WU, 본체부(190) 및 리브(192)에 둘러싸여 형성된 흡인 영역(194a, 194b)을 각각 흡인구(195a, 195b)로부터 진공화하여, 흡인 영역(194a, 194b)을 감압한다. 이때, 흡인 영역(194a, 194b)의 외부의 분위기가 대기압이므로, 상부 웨이퍼 WU는 감압된 분만큼 대기압에 의해 흡인 영역(194a, 194b)측으로 눌려져, 상부 척(160)에 상부 웨이퍼 WU가 흡착 보유 지지된다. 또한, 상부 척(160)은, 제1 흡인 영역(194a)과 제2 흡인 영역(194b)마다 상부 웨이퍼 WU를 진공화 가능하게 구성되어 있다.
이러한 경우, 리브(192)가 상부 웨이퍼 WU의 이면 WU2의 외주부를 지지하므로, 상부 웨이퍼 WU는 그 외주부까지 적절하게 진공화된다. 이 때문에, 상부 척(160)에 상부 웨이퍼 WU의 전체면이 흡착 보유 지지되고, 그 상부 웨이퍼 WU의 평면도를 작게 하여, 상부 웨이퍼 WU를 평탄하게 할 수 있다.
게다가, 복수의 핀(191)의 높이가 균일하므로, 상부 척(160)의 하면의 평면도를 더 작게 할 수 있다. 이와 같이 상부 척(160)의 하면을 평탄하게 하여(하면의 평면도를 작게 하여), 상부 척(160)에 보유 지지된 상부 웨이퍼 WU의 연직 방향의 변형을 억제할 수 있다.
또한, 상부 웨이퍼 WU의 이면 WU2는 복수의 핀(191)에 의해 지지되어 있으므로, 상부 척(160)에 의한 상부 웨이퍼 WU의 진공화를 해제할 때, 그 상부 웨이퍼 WU가 상부 척(160)으로부터 박리되기 쉬워진다.
상부 척(160)에 있어서, 본체부(190)의 중심부에는, 그 본체부(190)를 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(198)이 형성되어 있다. 이 본체부(190)의 중심부는, 상부 척(160)에 흡착 보유 지지되는 상부 웨이퍼 WU의 중심부에 대응하고 있다. 그리고 관통 구멍(198)에는, 후술하는 압동부(200)에 있어서의 액추에이터부(201)의 선단부가 삽입 관통하게 되어 있다.
상부 척(160)의 상면에는, 상부 웨이퍼 WU의 중심부를 가압하는 압동부(200)가 설치되어 있다. 압동부(200)는 압동 부재로서의 액추에이터부(201)와 실린더부(202)를 갖고 있다.
액추에이터부(201)는, 전공 레귤레이터(도시하지 않음)로부터 공급되는 공기에 의해 일정 방향으로 일정한 압력을 발생시키는 것으로, 압력의 작용점의 위치에 의하지 않고 그 압력을 일정하게 발생시킬 수 있다. 그리고, 전공 레귤레이터로부터의 공기에 의해, 액추에이터부(201)는 상부 웨이퍼 WU의 중심부와 맞닿아 그 상부 웨이퍼 WU의 중심부에 가해지는 가압 하중을 제어할 수 있다. 또한, 액추에이터부(201)의 선단부는 전공 레귤레이터로부터의 공기에 의해, 관통 구멍(198)을 삽입 관통해서 연직 방향으로 승강 가능하게 되어 있다.
액추에이터부(201)는 실린더부(202)에 의해 지지되어 있다. 실린더부(202)는, 예를 들어, 모터를 구비한 구동부에 의해 액추에이터부(201)를 연직 방향으로 이동시킬 수 있다.
이상과 같이 압동부(200)는 액추에이터부(201)에 의해 가압 하중의 제어를 하여, 실린더부(202)에 의해 액추에이터부(201)의 이동 제어를 하고 있다. 그리고, 압동부(200)는, 후술하는 웨이퍼 WU, WL의 접합 시에, 상부 웨이퍼 WU의 중심부와 하부 웨이퍼 WL의 중심부를 맞닿게 하여 가압할 수 있다.
하부 척(161)에는, 도 7 및 도 9에 도시하는 바와 같이 상부 척(160)과 마찬가지로 핀 척 방식이 채용되어 있다. 하부 척(161)은, 평면에서 볼 때 적어도 하부 웨이퍼 WL보다 큰 직경을 갖는 본체부(210)를 갖고 있다. 본체부(210)의 상면에는, 하부 웨이퍼 WL의 이면 WL2에 접촉하는 복수의 핀(211)이 설치되어 있다. 또한 본체부(210)의 상면에는, 하부 웨이퍼 WL의 이면 WL2의 외주부를 지지하는 리브(212)가 설치되어 있다. 리브(212)는, 복수의 핀(211)의 외측으로 환 형상으로 설치되어 있다.
또한, 본체부(210)의 상면에는, 리브(212)의 내측에 있어서 별도의 리브(213)가 설치되어 있다. 리브(213)는 리브(212)와 동심원 형상으로 환 형상으로 설치되어 있다. 그리고, 리브(212)의 내측 영역(214)[이하, 흡인 영역(214)이라고 하는 경우가 있음]은 리브(213)의 내측의 제1 흡인 영역(214a)과, 리브(213)의 외측의 제2 흡인 영역(214b)으로 구획되어 있다.
본체부(210)의 상면에는, 제1 흡인 영역(214a)에 있어서, 하부 웨이퍼 WL을 진공화하기 위한 제1 흡인구(215a)가 형성되어 있다. 제1 흡인구(215a)는, 예를 들어, 제1 흡인 영역(214a)에 있어서 1개소에 형성되어 있다. 제1 흡인구(215a)에는, 본체부(210)의 내부에 설치된 제1 흡인관(216a)이 접속되어 있다. 또한 제1 흡인관(216a)에는 조인트를 통하여 제1 진공 펌프(217a)가 접속되어 있다.
또한, 본체부(210)의 상면에는, 제2 흡인 영역(214b)에 있어서, 하부 웨이퍼 WL을 진공화하기 위한 제2 흡인구(215b)가 형성되어 있다. 제2 흡인구(215b)는, 예를 들어, 제2 흡인 영역(214b)에 있어서 2개소에 형성되어 있다. 제2 흡인구(215b)에는, 본체부(210)의 내부에 설치된 제2 흡인관(216b)이 접속되어 있다. 또한 제2 흡인관(216b)에는 조인트를 통하여 제2 진공 펌프(217b)가 접속되어 있다.
그리고, 하부 웨이퍼 WL, 본체부(210) 및 리브(212)에 둘러싸여 형성된 흡인 영역(214a, 214b)을 각각 흡인구(215a, 215b)로부터 진공화하여, 흡인 영역(214a, 214b)을 감압한다. 이때, 흡인 영역(214a, 214b)의 외부의 분위기가 대기압이므로, 하부 웨이퍼 WL은 감압된 분만큼 대기압에 의해 흡인 영역(214a, 214b)측으로 눌려져, 하부 척(161)에 하부 웨이퍼 WL이 흡착 보유 지지된다. 또한, 하부 척(161)은, 제1 흡인 영역(214a)과 제2 흡인 영역(214b)마다 하부 웨이퍼 WL을 진공화 가능하게 구성되어 있다.
이러한 경우, 리브(212)가 하부 웨이퍼 WL의 이면 WL2의 외주부를 지지하므로, 하부 웨이퍼 WL은 그 외주부까지 적절하게 진공화된다. 이 때문에, 하부 척(161)에 하부 웨이퍼 WL의 전체면이 흡착 보유 지지되고, 그 하부 웨이퍼 WL의 평면도를 작게 하여, 하부 웨이퍼 WL을 평탄하게 할 수 있다.
게다가, 복수의 핀(211)의 높이가 균일하므로, 하부 척(161)의 상면의 평면도를 더 작게 할 수 있다. 또한 예를 들어 처리 용기(100) 내에 파티클이 존재하는 경우에서도, 인접하는 핀(211)의 간격이 적절하므로, 하부 척(161)의 상면에 파티클이 존재하는 것을 억제할 수 있다. 이와 같이 하부 척(161)의 상면을 평탄하게 하여(상면의 평탄도를 작게 하여), 하부 척(161)에 보유 지지된 하부 웨이퍼 WL의 연직 방향의 변형을 억제할 수 있다.
또한, 하부 웨이퍼 WL의 이면 WL2는 복수의 핀(211)에 의해 지지되어 있으므로 하부 척(161)에 의한 하부 웨이퍼 WL의 진공화를 해제할 때, 그 하부 웨이퍼 WL이 하부 척(161)으로부터 박리되기 쉬워진다.
하부 척(161)에 있어서, 본체부(210)의 중심부 부근에는, 그 본체부(210)를 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(218)이 예를 들어 3개소에 형성되어 있다. 그리고 관통 구멍(218)에는, 제1 하부 척 이동부(180)의 하방에 설치된 승강 핀(도시 생략)이 삽입 관통하게 되어 있다.
본체부(210)의 외주부에는, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT가 하부 척(161)으로부터 튀어나오거나, 미끌어 떨어지는 것을 방지하는 가이드 부재(219)가 설치되어 있다. 가이드 부재(219)는 본체부(210)의 외주부에 복수 개소, 예를 들어 4개소에 등간격으로 설치되어 있다.
또한, 접합 장치(41)에 있어서의 각 부의 동작은, 상술한 제어부(70)에 의해 제어된다.
다음에, 이상과 같이 구성된 접합 시스템(1)을 사용해서 행해지는 웨이퍼 WU, WL의 접합 처리 방법에 대해서 설명한다. 도 10은 이러한 웨이퍼 접합 처리의 주된 공정의 예를 나타내는 흐름도이다.
우선, 복수매의 상부 웨이퍼 WU를 수용한 카세트 CU, 복수매의 하부 웨이퍼 WL을 수용한 카세트 CL 및 빈 카세트 CT가, 반입출 스테이션(2)의 소정의 카세트 적재판(11)에 적재된다. 그 후, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트 CU 내의 상부 웨이퍼 WU가 취출되고, 처리 스테이션(3)의 제3 처리 블록 G3의 트랜지션 장치(50)에 반송된다.
다음에 상부 웨이퍼 WU는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 제1 처리 블록 G1의 표면 개질 장치(30)에 반송된다. 표면 개질 장치(30)에서는, 소정의 감압 분위기 하에서, 처리 가스인 산소 가스 또는 질소 가스가 여기되어 플라즈마화되어, 이온화된다. 이 산소 이온 또는 질소 이온이 상부 웨이퍼 WU의 표면 WU1에 조사되어, 그 표면 WU1이 플라즈마 처리된다. 그리고, 상부 웨이퍼 WU의 표면 WU1이 개질된다(도 10의 공정 S1).
다음에 상부 웨이퍼 WU는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 제2 처리 블록 G2의 표면 친수화 장치(40)에 반송된다. 표면 친수화 장치(40)에서는, 스핀 척에 보유 지지된 상부 웨이퍼 WU를 회전시키면서, 그 상부 웨이퍼 WU 상에 순수를 공급한다. 그렇게 하면, 공급된 순수는 상부 웨이퍼 WU의 표면 WU1 상을 확산하고, 표면 개질 장치(30)에 있어서 개질된 상부 웨이퍼 WU의 표면 WU1에 수산기(실라놀기)가 부착되어 그 표면 WU1이 친수화된다. 또한, 그 순수에 의해, 상부 웨이퍼 WU의 표면 WU1이 세정된다(도 10의 공정 S2).
다음에 상부 웨이퍼 WU는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 제2 처리 블록 G2의 접합 장치(41)에 반송된다. 접합 장치(41)에 반입된 상부 웨이퍼 WU는, 트랜지션(110)을 통하여 웨이퍼 반송 기구(130)에 의해 위치 조절 기구(140)에 반송된다. 그리고 위치 조절 기구(140)에 의해, 상부 웨이퍼 WU의 수평 방향의 방향이 조절된다(도 10의 공정 S3).
그 후, 위치 조절 기구(140)로부터 반전 기구(150)의 보유 지지 아암(151)에 상부 웨이퍼 WU가 전달된다. 계속해서 반송 영역 T1에 있어서, 보유 지지 아암(151)을 반전시킴으로써, 상부 웨이퍼 WU의 표리면이 반전된다(도 10의 공정 S4). 즉, 상부 웨이퍼 WU의 표면 WU1이 하방으로 향하게 된다.
그 후, 반전 기구(150)의 보유 지지 아암(151)이, 구동부(153)를 중심으로 회동해서 상부 척(160)의 하방으로 이동한다. 그리고, 반전 기구(150)로부터 상부 척(160)에 상부 웨이퍼 WU가 전달된다. 상부 웨이퍼 WU는, 상부 척(160)에 그 이면 WU2가 흡착 보유 지지된다(도 10의 공정 S5). 구체적으로는, 진공 펌프(197a, 197b)를 작동시키고, 흡인 영역(194a, 194b)에 있어서 흡인구(195a, 195b)를 통하여 상부 웨이퍼 WU를 진공화하고, 상부 웨이퍼 WU가 상부 척(160)에 흡착 보유 지지된다.
또한, 이와 같이 상부 척(160)에 보유 지지되는 상기 웨이퍼 WU는, 처리 영역 T2의 분위기 온도와 거의 동일한 온도로 되어 있다. 이 때문에, 상부 웨이퍼 WU가 온도 변화에 의해 신축되는 일 없이, 그 형상과 치수가 변화되지 않는다.
상부 웨이퍼 WU에 상술한 공정 S1 내지 S5의 처리가 행해져 있는 동안, 그 상부 웨이퍼 WU에 이어서 하부 웨이퍼 WL의 처리가 행해진다. 우선, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트 CL 내의 하부 웨이퍼 WL이 취출되어, 처리 스테이션(3)의 트랜지션 장치(50)에 반송된다.
다음에 하부 웨이퍼 WL은 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 표면 개질 장치(30)에 반송되고, 하부 웨이퍼 WL의 표면 WL1이 개질된다(도 10의 공정 S6). 또한, 공정 S6에서의 하부 웨이퍼 WL의 표면 WL1의 개질은, 상술한 공정 S1과 마찬가지이다.
그 후, 하부 웨이퍼 WL은 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 표면 친수화 장치(40)에 반송되고, 하부 웨이퍼 WL의 표면 WL1이 친수화됨과 함께 그 표면 WL1이 세정된다(도 10의 공정 S7). 또한, 공정 S7에서의 하부 웨이퍼 WL의 표면 WL1의 친수화 및 세정은, 상술한 공정 S2와 마찬가지이다.
그 후, 하부 웨이퍼 WL은 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 접합 장치(41)에 반송된다. 접합 장치(41)에 반입된 하부 웨이퍼 WL은 트랜지션(110)을 통하여 웨이퍼 반송 기구(130)에 의해 위치 조절 기구(140)에 반송된다. 그리고 위치 조절 기구(140)에 의해, 하부 웨이퍼 WL의 수평 방향의 방향이 조절된다(도 10의 공정 S8).
그 후, 웨이퍼 반송 기구(130)에 의해 하부 웨이퍼 WL은 온도 조절부(120)에 반송된다. 온도 조절부(120)에서는 하부 웨이퍼 WL이 온도 조절판(121) 상에 적재되고, 상부 웨이퍼 WU의 온도보다 높은 소정의 온도로 조절된다(도 10의 공정 S9).
그 후, 하부 웨이퍼 WL은 웨이퍼 반송 기구(130)에 의해 하부 척(161)에 반송되고, 하부 척(161)에 그 이면 WL2가 흡착 보유 지지된다(도 10의 공정 S10). 구체적으로는, 진공 펌프(217a, 217b)를 작동시키고, 흡인 영역(214a, 214b)에 있어서 흡인구(215a, 215b)를 통하여 하부 웨이퍼 WL을 진공화하고, 하부 웨이퍼 WL이 하부 척(161)에 흡착 보유 지지된다.
또한, 이와 같이 하부 척(161)에 보유 지지되는 하부 웨이퍼 WL은, 상술한 바와 같이 공정 S9에서, 상부 웨이퍼 WU의 온도보다 높은 소정의 온도로 조절되어 있다. 이 때문에, 하부 웨이퍼 WL은 상부 웨이퍼 WU보다 수㎛ 크게 팽창된다. 이 하부 웨이퍼 WL의 팽창량을 조절함으로써, 후술하는 공정 S16에서 액추에이터부(201)에 의해 상부 웨이퍼 WU의 중심부가 가압되고, 그 상부 웨이퍼 WU가 하방으로 볼록하게 휘어져 신장되어도, 상부 웨이퍼 WU의 직경과 하부 웨이퍼 WL의 직경을 동일하게 할 수 있다.
다음에, 상부 척(160)에 보유 지지된 상부 웨이퍼 WU와 하부 척(161)에 보유 지지된 하부 웨이퍼 WL과의 수평 방향의 위치 조절을 행한다.
또한, 도 11에 도시하는 바와 같이 상부 웨이퍼 WU의 표면 WU1에는 미리 정해진 복수, 예를 들어 3점의 위치 조절점 A1 내지 A3이 설정되고, 마찬가지로 하부 웨이퍼 WL의 표면 WL1에는 미리 정해진 복수, 예를 들어 3점의 위치 조절점 B1 내지 B3이 설정되어 있다. 위치 조절점 A1, A3과 B1, B3은 각각 웨이퍼 WU, WL의 외주부의 점이며, 위치 조절점 A2와 B2는 각각 웨이퍼 WU, WL의 중심부의 점이다. 또한 본 실시 형태에 있어서 웨이퍼 WL, WU 상의 위치 조절점은 3점이지만, 위치 조절점의 수는 이에 한정되지 않고 임의로 설정할 수 있다.
우선, 도 11에 도시하는 바와 같이 제1 하부 척 이동부(180)와 제2 하부 척 이동부(183)에 의해 하부 척(161)을 수평 방향(X 방향 및 Y 방향)으로 이동시켜, 하부 촬상부(181)를 사용해서 상부 웨이퍼 WU의 위치 조절점 A1 내지 A3을 순차적으로 촬상한다. 그리고, 제어부(70)에 있어서, 위치 조절점 A1 내지 A3의 위치가 측정된다.
다음에, 도 12에 도시하는 바와 같이 제1 하부 척 이동부(180)와 제2 하부 척 이동부(183)에 의해 하부 척(161)을 수평 방향으로 이동시켜, 상부 촬상부(171)와 하부 촬상부(181)에서 공통의 타깃 T를 확인한다. 그리고, 제어부(70)에 있어서, 상부 촬상부(171)와 하부 촬상부(181)의 수평 방향의 위치가 일치하도록, 하부 촬상부(181)의 수평 방향의 위치가 조절된다.
그 후, 도 13에 도시하는 바와 같이 제1 하부 척 이동부(180)와 제2 하부 척 이동부(183)에 의해 하부 척(161)을 수평 방향으로 이동시켜, 상부 촬상부(171)를 사용해서 하부 웨이퍼 WL의 위치 조절점 B1 내지 B3을 순차적으로 촬상한다. 그리고, 제어부(70)에 있어서, 위치 조절점 B1 내지 B3의 위치가 측정된다. 제어부(70)에서는, 또한, 상부 웨이퍼 WU의 위치 조절점 A1 내지 A3과 하부 웨이퍼 WL의 위치 조절점 B1 내지 B3이 각각 합치하도록, 제1 하부 척 이동부(180)와 제2 하부 척 이동부(183)에 의해 하부 척(161)의 수평 방향의 위치를 조절시킨다. 이렇게 해서 상부 척(160)과 하부 척(161)의 수평 방향의 위치가 조절되고, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL의 수평 방향의 위치가 조절된다(도 10의 공정 S11).
또한, 상기 수평 방향 위치의 조절은, 상술한 바와 같이 하부 척(161)을 수평 방향(X 방향 및 Y 방향)으로 이동시킴과 함께, 제1 하부 척 이동부(180)에 의해 하부 척(161)을 회전시켜, 그 하부 척(161)의 방향도 조절된다.
다음에, 하부 척(161)에 보유 지지된 하부 웨이퍼 WL의 상태의 검사를 행한다. 구체적으로는, 공정 S9에서 온도 조절된 하부 웨이퍼 WL의 팽창량이 적절한지 여부의 검사를 행한다. 또한, 이 하부 웨이퍼 WL의 상태의 검사(팽창량의 검사)는 상술한 스케일링 억제의 효과를 검증하기 위해 행해진다.
여기서, 하부 웨이퍼 WL의 팽창량과 스케일링값의 관계에 대해서, 도 14를 사용해서 설명한다. 도 14 중, 좌측의 그래프는, 본 실시 형태와 같이 공정 S9에서의 하부 웨이퍼 WL의 온도 조절을 행하지 않는 경우(즉 스케일링 대책을 행하지 않는 경우)에, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL을 접합한 중합 웨이퍼 WT에 있어서, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL의 수평 방향의 위치 어긋남(즉 스케일링값)을 나타내고 있다. 도 14 중, 한가운데 그래프는, 공정 S9에서 온도 조절된 하부 웨이퍼 WL의 팽창량을 나타내고 있다. 도 14 중, 우측 그래프는, 본 실시 형태와 같이 스케일링 대책을 행한 경우의 중합 웨이퍼 WT의 계산상의 스케일링값을 나타내고 있다. 도 14 중, 각 그래프의 횡축은, 하부 웨이퍼 WL의 중심으로부터의 거리를 나타내고 있다. 또한, 도 14 중의 스케일링값과 하부 웨이퍼 WL의 팽창량은, 참고값이며, 실제의 값은 아니다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 스케일링 대책을 행한 경우의 스케일링값 Q1(이하, 「대책 있음 스케일링값 Q1」이라고 함)은, 스케일링 대책을 행하지 않는 경우의 스케일링값 Q2(이하, 「대책 없음 스케일링값 Q2」이라고 함)와 하부 웨이퍼 WL의 팽창량 ΔP(이하, 「팽창량 ΔP」라고 함)를 사용해서, 하기 수학식 1에 의해 산출된다. 이 중, 대책 없음 스케일링값 Q2는, 미리, 실제로 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL을 접합해서 중합 웨이퍼 WT의 스케일링값을 측정해 둔다.
Figure pat00001
또한, 팽창량 ΔP는, 하부 웨이퍼 WL의 표면 WL1에 미리 정해진 복수의 기준점의 위치를 측정함으로써 산출된다. 즉, 하부 웨이퍼 WL의 팽창량 ΔP는, 스케일링 대책을 행한 경우의 기준점 위치 P1(이하, 「대책 있음 기준점 위치 P1」이라고 함)과 스케일링 대책을 행하지 않는 경우의 기준점 위치 P2(이하, 「대책 없음 기준점 위치 P2」이라고 함)를 사용해서, 하기 수학식 2에 의해 산출된다.
Figure pat00002
또한, 대책 없음 기준점 위치 P2는, 온도 조절을 행하지 않는 경우의 하부 웨이퍼 WL의 기준점의 위치이므로, 이론상의 기준점의 위치는 알 수 있다. 그러나, 이 이론상의 기준점의 위치는, 샷 자체의 위치 어긋남이나, 하부 척(161)의 정밀도 오차 등에 의해, 실측과는 수㎛의 오차가 발생한다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 대책 없음 기준점 위치 P2를 미리 측정해 둔다.
상기 수학식 1과 수학식 2로부터, 대책 있음 기준점 위치 P1은, 하기 수학식 3으로 나타낼 수 있다. 상술한 바와 같이 대책 없음 스케일링값 Q2와 대책 없음 기준점 위치 P2는 각각 미리 측정되어 있으므로, 대책 있음 스케일링값 Q1의 소정의 허용 범위로부터, 대책 있음 기준점 위치 P1의 허용 범위를 설정할 수 있다.
Figure pat00003
따라서, 본 실시 형태에서는, 스케일링 억제의 효과(대책 있음 스케일링값 Q1)를 검증하므로, 하부 웨이퍼 WL의 기준점의 위치(대책 있음 기준점 위치 P1)를 측정한다. 또한, 도 15에 도시하는 바와 같이 하부 웨이퍼 WL의 표면 WL1에는 미리 정해진 복수, 예를 들어 80점의 기준점 C1 내지 C80이 설정되어 있다. 이들 기준점 C1 내지 C80 중 일부의 기준점은, 상술한 위치 조절점 B1 내지 B3과 중복되어 있어도 된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 하부 웨이퍼 WL의 기준점은 80점이지만, 기준점의 수는 이에 한정되지 않고 임의로 설정할 수 있다.
그리고, 도 15에 도시하는 바와 같이 제1 하부 척 이동부(180)와 제2 하부 척 이동부(183)에 의해 하부 척(161)을 수평 방향(X 방향 및 Y 방향)으로 이동시켜, 상부 촬상부(171)를 사용해서 하부 웨이퍼 WL의 기준점 C1 내지 C80을 순차적으로 촬상한다. 그리고, 제어부(70)에 있어서, 기준점 C1 내지 C80의 위치가 측정된다.
제어부(70)에서는, 기준점 C1 내지 C80의 위치의 측정 결과와, 상술한 바와 같이 설정되는, 대책 있음 기준점 위치 P1의 허용 범위를 비교하여, 하부 웨이퍼 WL의 상태를 검사한다(도 10의 공정 S12).
공정 S12에서, 하부 웨이퍼 WL의 기준점 C1 내지 C80의 측정 결과가 소정의 허용 범위 외이며, 그 하부 웨이퍼 WL의 상태의 검사 결과가 이상인 것으로 판정된 경우, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL은, 후속의 접합 처리가 행해지지 않고, 접합 시스템(1)으로부터 외부로 반출되어 회수된다(도 10의 공정 S13).
또한, 하부 웨이퍼 WL의 상태의 검사 결과가 이상인 경우, 제어부(70)에 의해 온도 조절부(120)에서 조절하는 하부 웨이퍼 WL의 온도를 보정한다(도 10의 공정 S14). 구체적으로는, 하부 웨이퍼 WL의 기준점 C1 내지 C80의 위치의 측정 결과에 기초하여, 그 기준점 C1 내지 C80의 위치가 소정의 허용 범위에 들어가도록, 하부 웨이퍼 WL의 온도를 보정한다. 이에 의해, 다음에 처리되는 하부 웨이퍼 WL은, 공정 S9에서 보정된 온도로 조절되어, 그 하부 웨이퍼 WL의 팽창량을 적절하게 제어할 수 있다.
한편, 공정 S12에서 하부 웨이퍼 WL의 기준점 C1 내지 C80의 측정 결과가 소정의 허용 범위 내이며, 그 하부 웨이퍼 WL의 상태의 검사 결과가 정상인 것으로 판정된 경우, 후속의 접합 처리가 행해진다.
즉, 제1 하부 척 이동부(180)에 의해 하부 척(161)을 연직 상방으로 이동시켜, 상부 척(160)과 하부 척(161)의 연직 방향 위치의 조절을 행하고, 그 상부 척(160)에 보유 지지된 상부 웨이퍼 WU와 하부 척(161)에 보유 지지된 하부 웨이퍼 WL의 연직 방향 위치의 조절을 행한다(도 10의 공정 S15). 그리고, 도 16에 도시하는 바와 같이 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL이 소정의 위치에 대향 배치된다. 이때, 하부 웨이퍼 WL의 직경은 상부 웨이퍼 WU의 직경보다 크다.
다음에, 상부 척(160)에 보유 지지된 상부 웨이퍼 WU와 하부 척(161)에 보유 지지된 하부 웨이퍼 WL의 접합 처리가 행해진다.
우선, 도 17에 도시하는 바와 같이 압동부(200)의 실린더부(202)에 의해 액추에이터부(201)를 하강시킨다. 그렇게 하면, 이 액추에이터부(201)의 하강에 수반하여, 상부 웨이퍼 WU의 중심부가 가압되어 하강한다. 이때, 전공 레귤레이터로부터 공급되는 공기에 의해, 액추에이터부(201)에는 소정의 가압 하중이 가해진다. 그리고, 압동부(200)에 의해, 상부 웨이퍼 WU의 중심부와 하부 웨이퍼 WL의 중심부를 맞닿게 하여 가압한다(도 10의 공정 S16). 이때, 제1 진공 펌프(197a)의 작동을 정지하여, 제1 흡인 영역(194a)에 있어서의 제1 흡인구(195a)로부터 상부 웨이퍼 WU의 진공화를 정지함과 함께, 제2 진공 펌프(197b)는 작동시킨 상태로 하고, 제2 흡인 영역(194b)을 제2 흡인구(195b)로부터 진공화한다. 그리고, 압동부(200)에서 상부 웨이퍼 WU의 중심부를 가압할 때에도, 상부 척(160)에 의해 상부 웨이퍼 WU의 외주부를 보유 지지할 수 있다.
또한, 이와 같이 액추에이터부(201)에 의해 상부 웨이퍼 WU가 하방으로 볼록하게 휘어져 신장되어도, 공정 S9에서 하부 웨이퍼 WL은 온도 조절되어 팽창되고, 게다가 공정 S12에서 그 팽창량이 적절하다고 판정되어 있으므로, 상부 웨이퍼 WU의 직경과 하부 웨이퍼 WL의 직경을 동일하게 할 수 있다.
가압된 상부 웨이퍼 WU의 중심부와 하부 웨이퍼 WL의 중심부 사이에서 접합이 개시된다(도 17 중의 굵은 선부). 즉, 상부 웨이퍼 WU의 표면 WU1과 하부 웨이퍼 WL의 표면 WL1은 각각 공정 S1, S6에서 개질되어 있으므로, 우선, 표면 WU1, WL1 사이에 반데르발스 힘(분자간력)이 발생하여, 이들 표면 WU1, WL1끼리가 접합된다. 또한, 상부 웨이퍼 WU의 표면 WU1과 하부 웨이퍼 WL의 표면 WL1은 각각 공정 S2, S7에서 친수화되어 있으므로, 표면 WU1, WL1 사이의 친수기가 수소 결합되어(분자간력), 표면 WU1, WL1끼리가 견고하게 접합된다.
그리고, 도 18에 도시하는 바와 같이 표면 WU1, 표면 WL1 사이의 반데르발스 힘과 수소 결합에 의한 접합은 중심부로부터 외주부로 확산하고, 소정의 시간 경과 후, 그 외주부를 제외하고, 표면 WU1, WL1의 접합이 거의 전체면에서 완료된다. 즉, 상부 웨이퍼 WU에 있어서, 제2 흡인구(195b)로부터 진공화된 제2 흡인 영역(194b) 이외의 영역에서, 표면 WU1, WL1의 접합이 완료된다.
그 후, 도 19에 도시하는 바와 같이 압동부(200)에 의해 상부 웨이퍼 WU의 중심부와 하부 웨이퍼 WL의 중심부를 가압한 상태에서 제2 진공 펌프(197b)의 작동을 정지하여, 제2 흡인 영역(194b)에 있어서의 제2 흡인관(196b)으로부터 상부 웨이퍼 WU의 진공화를 정지한다. 그렇게 하면, 상부 웨이퍼 WU의 외주부가 하부 웨이퍼 WL 상에 낙하한다. 그리고, 도 19에 도시하는 바와 같이 상부 웨이퍼 WU의 표면 WU1과 하부 웨이퍼 WL의 표면 WL1이 전체면에서 맞닿아, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL이 접합된다(도 10의 공정 S17). 이때, 상부 웨이퍼 WU의 직경과 하부 웨이퍼 WL의 직경이 동일하므로, 스케일링의 발생이 억제된다.
그 후, 도 20에 도시하는 바와 같이 압동부(200)의 액추에이터부(201)를 상부 척(160)까지 상승시킨다. 또한, 진공 펌프(217a, 217b)의 작동을 정지하여, 흡인 영역(214)에 있어서의 하부 웨이퍼 WL의 진공화를 정지하여, 하부 척(161)에 의한 하부 웨이퍼 WL의 흡착 보유 지지를 정지한다.
상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL이 접합된 중합 웨이퍼 WT는, 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 CT에 반송된다. 이렇게 해서, 일련의 웨이퍼 WU, WL의 접합 처리가 종료된다.
이상의 실시 형태에 의하면, 공정 S9에서 하부 웨이퍼 WL의 온도를 조절하므로, 그 하부 웨이퍼 WL이 팽창된다. 공정 S12에서 그 팽창량이 적절하다고 판정되어 있으므로, 상부 웨이퍼 WU의 직경과 하부 웨이퍼 WL의 직경을 동일하게 할 수 있다. 그렇게 하면, 공정 S16에서 액추에이터부(201)에 의해 상부 웨이퍼 WU가 하방으로 볼록하게 휘어져 신장되어도, 공정 S17에서 상부 웨이퍼 WU의 직경과 하부 웨이퍼 WL의 직경을 동일하게 할 수 있다. 따라서, 스케일링을 억제하여, 웨이퍼 WU, WL의 접합 처리를 적절하게 행할 수 있다.
게다가, 공정 S12의 검사는 접합 장치(41) 내에서 행할 수 있어, 접합 장치(41)의 외부에 별도 검사 장치를 설치할 필요가 없으므로, 장치의 제조 비용을 저렴화할 수 있다. 또한, 웨이퍼 WU, WL을 접합하기 전에 공정 S12의 검사를 할 수 있으므로, 검사 결과를 후속의 접합 처리에 적절한 타이밍에서 피드백할 수 있고, 이에 의해 접합 처리의 정밀도가 향상된다.
또한, 본 실시 형태의 접합 시스템(1)은, 접합 장치(41)에 더하여, 웨이퍼 WU, WL의 표면 WU1, WL1을 개질하는 표면 개질 장치(30)와, 표면 WU1, WL1을 친수화함과 함께 그 표면 WU1, WL1을 세정하는 표면 친수화 장치(40)도 구비하고 있으므로, 하나의 시스템 내에서 웨이퍼 WU, WL의 접합을 효율적으로 행할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 접합 처리의 스루풋을 보다 향상시킬 수 있다.
이상의 실시 형태에서는, 공정 S11에서의 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL의 수평 방향의 위치의 조절과, 공정 S12에서의 하부 웨이퍼 WL의 상태의 검사는, 순차적으로 행하고 있었지만, 병행해서 행해도 된다.
공정 S11에서는, 하부 웨이퍼 WL의 위치 조절점 B1 내지 B3이 촬상되고, 그 위치 조절점 B1 내지 B3의 위치가 측정된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 위치 조절점 A1 내지 A3, B1 내지 B3은, 본 발명의 기준점을 구성하고 있다. 이하의 설명에 있어서는, 위치 조절점 B1 내지 B3을 기준점 B1 내지 B3이라고 칭한다.
공정 S12에서는, 공정 S11에 의해 측정한 기준점 B1 내지 B3을 이용한다. 즉, 기준점 B1 내지 B3의 측정 결과와 소정의 허용 범위를 비교하여, 하부 웨이퍼 WL의 상태를 검사한다.
본 실시 형태에 있어서도, 상기 실시 형태와 마찬가지의 효과를 향수할 수 있다. 또한, 공정 S12에서 하부 웨이퍼 WL의 기준점을 다시 촬상할 필요가 없으므로, 접합 처리의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
단, 이러한 경우, 공정 S12에서 이용되는 하부 웨이퍼 WL의 기준점의 수가 적어지므로, 하부 웨이퍼 WL의 상태의 검사 정밀도는 낮아진다. 이 때문에, 예를 들어 1로트 내의 최초 하부 웨이퍼 WL을 검사하는 경우 등, 검사 정밀도가 요구되는 경우에는, 상기 실시 형태와 같이 다수의 기준점을 사용하는 것이 바람직하다.
이상의 실시 형태에서는, 공정 S12에서의 하부 웨이퍼 WL의 상태의 검사 결과가 이상이었던 경우, 공정 S13에서 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL을 회수하고 있었다. 이 점, 도 21에 도시하는 바와 같이, 이상이라고 판정된 하부 웨이퍼 WL에 대해 공정 S9에서의 온도 조절을 다시 행해도 된다.
즉, 공정 S12에서의 검사 후, 이상이라고 판정된 하부 웨이퍼 WL은 온도 조절부(120)에 반송된다. 또한, 공정 S14에서, 온도 조절부(120)에 의해 조절하는 하부 웨이퍼 WL의 온도가 보정된다. 그리고, 온도 조절부(120)에서, 하부 웨이퍼 WL이 온도 조절판(121) 상에 적재되어, 상기 보정된 온도로 조절된다. 그 후의 공정 S10 이후는, 상기 실시 형태와 마찬가지이다.
이러한 경우, 이상이라고 판정된 하부 웨이퍼 WL을 재이용할 수 있어, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL을 낭비없이 사용할 수 있다. 따라서, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.
이상의 실시 형태에서는, 접합 장치(41)에 있어서 하부 웨이퍼 WL만을 온도 조절하고 있었지만, 상부 웨이퍼 WU도 온도 조절해도 된다. 이때, 상부 웨이퍼 WU의 온도 조절을 행하기 위한 온도 조절부를 별도 설치해도 된다. 이러한 경우, 상부 웨이퍼 WU의 온도와 하부 웨이퍼 WL의 온도 사이의 온도차를 이용하여, 접합 전의 하부 웨이퍼 WL의 직경을 상부 웨이퍼 WU의 직경보다 크게 한다. 이와 같이 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL의 양쪽을 온도 조절함으로써, 스케일링을 더 억제하여, 접합 처리의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이상의 실시 형태의 접합 장치(41)에서는, 상부 척(160)을 처리 용기(100)에 고정하고, 또한 하부 척(161)을 수평 방향 및 연직 방향으로 이동시키고 있었지만, 반대로 상부 척(160)을 수평 방향 및 연직 방향으로 이동시키고, 또한 하부 척(161)을 처리 용기(100)에 고정해도 된다. 또한, 상부 척(160)과 하부 척(161)의 양쪽을 수평 방향 및 연직 방향으로 이동시켜도 된다. 단, 상부 척(160)을 이동시키는 쪽이, 이동 기구가 대규모가 되므로, 상기 실시 형태와 같이 상부 척(160)을 처리 용기(100)에 고정하는 쪽이 바람직하다.
이상의 실시 형태의 접합 시스템(1)에 있어서, 접합 장치(41)에서 웨이퍼 WU, WL을 접합한 후, 접합된 중합 웨이퍼 WT를 소정의 온도로 더 가열(어닐 처리)해도 된다. 중합 웨이퍼 WT에 가해지는 가열 처리를 행함으로써, 접합 계면을 보다 견고하게 결합시킬 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자이면 특허 청구 범위에 기재된 사상의 범주 내에서, 각종의 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 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 등의 다른 기판인 경우에도 적용할 수 있다.
1 : 접합 시스템
2 : 반입출 스테이션
3 : 처리 스테이션
30 : 표면 개질 장치
40 : 표면 친수화 장치
41 : 접합 장치
61 : 웨이퍼 반송 장치
70 : 제어부
120 : 온도 조절부
160 : 상부 척
161 : 하부 척
171 : 상부 촬상부
180 : 제1 하부 척 이동부
181 : 하부 촬상부
183 : 제2 하부 척 이동부
200 : 압동부
201 : 액추에이터부
WU : 상부 웨이퍼
WL : 하부 웨이퍼
WT : 중합 웨이퍼

Claims (12)

  1. 기판끼리를 접합하는 접합 방법으로서,
    제1 기판을 제1 보유 지지부의 하면에서 보유 지지하는 제1 보유 지지 공정과,
    온도 조절부에 의해 제2 기판의 온도를 제1 기판의 온도보다 높게 조절하는 온도 조절 공정과,
    상기 온도 조절 공정에 의해 온도 조절된 제2 기판을 제2 보유 지지부의 상면에서 보유 지지하는 제2 보유 지지 공정과,
    상기 제2 보유 지지부에 보유 지지된 제2 기판의 복수의 기준점을 제1 촬상부에 의해 촬상하고, 상기 복수의 기준점의 위치를 측정한 후, 측정 결과와 소정의 허용 범위를 비교하여, 제2 기판의 상태를 검사하는 검사 공정과,
    상기 검사 공정에서 제2 기판의 상태가 정상인 것으로 판정된 경우, 압동 부재에 의해 제1 기판의 중심부를 가압하고, 상기 제1 기판의 중심부와 제2 기판의 중심부를 맞닿게 한 상태에서, 제1 기판의 중심부로부터 외주부를 향하여, 제1 기판과 제2 기판을 순차적으로 접합하는 접합 공정을 갖는, 접합 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 보유 지지 공정과 상기 제2 보유 지지 공정 후이며 상기 검사 공정 전에, 제1 기판의 복수의 위치 조절점을 제2 촬상부에 의해 촬상함과 함께, 제2 기판의 복수의 위치 조절점을 상기 제1 촬상부에 의해 촬상하고, 촬상 결과에 기초하여, 이동부에 의해 상기 제1 보유 지지부와 상기 제2 보유 지지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시켜, 제1 기판과 제2 기판의 수평 방향의 위치를 조절하는 위치 조절 공정을 더 갖는, 접합 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 보유 지지 공정과 상기 제2 보유 지지 공정 후, 제1 기판의 복수의 기준점을 제2 촬상부에 의해 촬상함과 함께, 제2 기판의 복수의 기준점을 상기 제1 촬상부에 의해 촬상하고, 촬상 결과에 기초하여, 이동부에 의해 상기 제1 보유 지지부와 상기 제2 보유 지지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시켜, 제1 기판과 제2 기판의 수평 방향의 위치를 조절하는 위치 조절 공정을 더 갖고,
    상기 검사 공정은, 상기 위치 조절 공정에서의 제2 기판의 복수의 기준점의 촬상 결과를 사용해서 행해지고,
    상기 위치 조절 공정과 상기 검사 공정은, 병행해서 행해지는, 접합 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검사 공정에서 제2 기판의 상태가 이상인 것으로 판정된 경우, 상기 검사 공정에서의 제2 기판의 복수의 기준점의 위치의 측정 결과에 기초하여, 상기 온도 조절 공정에서 상기 온도 조절부에 의해 조절하는 제2 기판의 온도를 보정하는, 접합 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 검사 공정에서 제2 기판의 상태가 이상인 것으로 판정된 경우, 상기 제2 기판에 대해, 보정된 온도로 상기 온도 조절 공정을 다시 행하는, 접합 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 접합 방법을 접합 장치에 의해 실행시키도록, 상기 접합 장치를 제어하는 제어 장치의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
  7. 기판끼리를 접합하는 접합 장치로서,
    하면에 제1 기판을 보유 지지하는 제1 보유 지지부와,
    상기 제1 보유 지지부의 하방에 설치되고, 상면에 제2 기판을 보유 지지하는 제2 보유 지지부와,
    상기 제1 보유 지지부에 설치되고, 제1 기판의 중심부를 가압하는 압동 부재와,
    제2 기판의 온도 조절을 행하는 온도 조절부와,
    상기 제2 보유 지지부에 보유 지지된 제2 기판을 촬상하는 제1 촬상부와,
    제1 기판을 상기 제1 보유 지지부의 하면에서 보유 지지하는 제1 보유 지지 공정과, 상기 온도 조절부에 의해 제2 기판의 온도를 제1 기판의 온도보다 높게 조절하는 온도 조절 공정과, 상기 온도 조절 공정에 의해 온도 조절된 제2 기판을 상기 제2 보유 지지부의 상면에서 보유 지지하는 제2 보유 지지 공정과, 상기 제2 보유 지지부에 보유 지지된 제2 기판의 복수의 기준점을 상기 제1 촬상부에 의해 촬상하고, 상기 복수의 기준점의 위치를 측정한 후, 측정 결과와 소정의 허용 범위를 비교하여, 제2 기판의 상태를 검사하는 검사 공정과, 상기 검사 공정에서 제2 기판의 상태가 정상인 것으로 판정된 경우, 상기 압동 부재에 의해 제1 기판의 중심부를 가압하고, 상기 제1 기판의 중심부와 제2 기판의 중심부를 맞닿게 한 상태에서, 제1 기판의 중심부로부터 외주부를 향하여, 제1 기판과 제2 기판을 순차적으로 접합하는 접합 공정을 실행하도록, 상기 제1 보유 지지부, 상기 제2 보유 지지부, 상기 압동 부재, 상기 온도 조절부 및 상기 제1 촬상부를 제어하는 제어부를 갖는, 접합 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 보유 지지부에 보유 지지된 제1 기판을 촬상하는 제2 촬상부와,
    상기 제1 보유 지지부와 상기 제2 보유 지지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동부를 더 갖고,
    상기 제어부는, 상기 제1 보유 지지 공정과 상기 제2 보유 지지 공정 후이며 상기 검사 공정 전에, 제1 기판의 복수의 위치 조절점을 상기 제2 촬상부에 의해 촬상함과 함께, 제2 기판의 복수의 위치 조절점을 상기 제1 촬상부에 의해 촬상하고, 촬상 결과에 기초하여, 상기 이동부에 의해 상기 제1 보유 지지부와 상기 제2 보유 지지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시켜, 제1 기판과 제2 기판의 수평 방향의 위치를 조절하도록, 상기 제1 촬상부, 상기 제2 촬상부 및 상기 이동부를 제어하는, 접합 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 보유 지지부에 보유 지지된 제1 기판을 촬상하는 제2 촬상부와,
    상기 제1 보유 지지부와 상기 제2 보유 지지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동부를 더 갖고,
    상기 제어부는, 상기 제1 보유 지지 공정과 상기 제2 보유 지지 공정 후, 제1 기판의 복수의 기준점을 상기 제2 촬상부에 의해 촬상함과 함께, 제2 기판의 복수의 기준점을 상기 제1 촬상부에 의해 촬상하고, 촬상 결과에 기초하여, 상기 이동부에 의해 상기 제1 보유 지지부와 상기 제2 보유 지지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시켜, 제1 기판과 제2 기판의 수평 방향의 위치를 조절하는 위치 조절 공정을 더 행하고, 상기 검사 공정이 상기 위치 조절 공정에서의 제2 기판의 복수의 기준점의 촬상 결과를 사용해서 행해지고, 상기 위치 조절 공정과 상기 검사 공정이 병행해서 행해지도록, 상기 제1 촬상부, 상기 제2 촬상부 및 상기 이동부를 제어하는, 접합 장치.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 검사 공정에서 제2 기판의 상태가 이상인 것으로 판정된 경우, 상기 검사 공정에서의 제2 기판의 복수의 기준점의 위치의 측정 결과에 기초하여, 상기 온도 조절 공정에서 상기 온도 조절부에 의해 조절하는 제2 기판의 온도를 보정하는, 접합 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 검사 공정에서 제2 기판의 상태가 이상인 것으로 판정된 경우, 그 제2 기판에 대해, 보정된 온도로 상기 온도 조절 공정을 다시 행하도록, 상기 온도 조절부를 제어하는, 접합 장치.
  12. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 접합 장치를 구비한 접합 시스템으로서,
    상기 접합 장치를 구비한 처리 스테이션과,
    제1 기판, 제2 기판 또는 제1 기판과 제2 기판이 접합된 중합 기판을 각각 복수 보유 가능하고, 또한 상기 처리 스테이션에 대해 제1 기판, 제2 기판 또는 중합 기판을 반입출하는 반입출 스테이션을 구비하고,
    상기 처리 스테이션은,
    제1 기판 또는 제2 기판이 접합되는 표면을 개질하는 표면 개질 장치와,
    상기 표면 개질 장치에 의해 개질된 제1 기판 또는 제2 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와,
    상기 표면 개질 장치, 상기 표면 친수화 장치 및 상기 접합 장치에 대해, 제1 기판, 제2 기판 또는 중합 기판을 반송하기 위한 반송 장치를 갖고,
    상기 접합 장치에서는, 상기 표면 친수화 장치에 의해 표면이 친수화된 제1 기판과 제2 기판을 접합하는, 접합 시스템.
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