KR20170016291A - 접합 장치, 접합 시스템, 접합 방법 및 컴퓨터 기억 매체 - Google Patents

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

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Abstract

본 발명은, 기판끼리를 접합하는 접합 장치의 스루풋을 향상시키는 것을 과제로 한다. 기판끼리를 접합하는 접합 장치(41)는, 대향하여 배치된 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL을 가압해서 접합하는 접합부와, 접합부로 반송되기 전의 상부 웨이퍼 WU를 일시적으로 적재하는 상부 트랜지션과, 상부 웨이퍼 WU의 표리면을 반전시키는 반전 기구(130)와, 접합부와 상부 트랜지션에 반전 기구(130)로 반전시킨 상부 웨이퍼 WU를 반송하는 웨이퍼 반송 기구(111)를 갖는다.

Description

접합 장치, 접합 시스템, 접합 방법 및 컴퓨터 기억 매체{JOINING APPARATUS, JOINING SYSTEM, JOINING METHOD AND COMPUTER RECORDING MEDIUM}
본 발명은, 기판끼리를 접합하는 접합 장치, 당해 접합 장치를 구비한 접합 시스템, 당해 접합 장치를 사용한 접합 방법, 프로그램 및 컴퓨터 기억 매체에 관한 것이다.
최근, 반도체 디바이스의 고집적화가 진행되고 있다. 고집적화된 복수의 반도체 디바이스를 수평면 내에서 배치하고, 이들 반도체 디바이스를 배선으로 접속하여 제품화할 경우, 배선 길이가 증대되어, 그것에 의해 배선의 저항이 커지는 것, 또한 배선 지연이 커지는 것이 우려된다.
따라서, 반도체 디바이스를 3차원으로 적층하는 3차원 집적 기술을 사용하는 것이 제안되어 있다. 이 3차원 집적 기술에 있어서는, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 접합 시스템을 사용하여, 2매의 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함)의 접합이 행해진다. 예를 들어 접합 시스템은, 웨이퍼가 접합되는 표면을 개질하는 표면 개질 장치와, 당해 표면 개질 장치로 개질된 웨이퍼의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와, 당해 표면 친수화 장치로 표면이 친수화된 웨이퍼끼리를 접합하는 접합 장치를 갖고 있다. 이 접합 시스템에서는, 표면 개질 장치에 있어서 웨이퍼의 표면에 대해 플라즈마 처리를 행하여 당해 표면을 개질하고, 또한 표면 친수화 장치에 있어서 웨이퍼의 표면에 순수를 공급하여 당해 표면을 친수화한 후, 접합 장치에 있어서 웨이퍼끼리를 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 설치되며, 상면에 다른 웨이퍼(이하, 「하부 웨이퍼」라고 함)를 보유 지지하는 하부 척과, 상부 척에 설치되며, 상부 웨이퍼의 중심부를 가압하는 압동(押動) 기구를 갖고 있다. 이러한 접합 장치에서는, 표면을 아래로 향한 상태에서 하부 척에 보유 지지된 상부 웨이퍼와, 표면을 위로 향한 상태에서 하부 척에 보유 지지된 하부 웨이퍼를 대향 배치한 상태에서, 압동 기구에 의해 상부 웨이퍼의 중심부와 하부 웨이퍼의 중심부를 가압해서 접촉시킨 후, 상부 웨이퍼의 중심부와 하부 웨이퍼의 중심부가 접촉된 상태에서, 상부 웨이퍼의 중심부로부터 외주부를 향해서, 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼를 순차 접합한다.
또한, 웨이퍼의 접합에는, 반데르발스 힘 및 분자간력에 의한 접합 외에, 예를 들어 특허문헌 2에 기재된 바와 같은, 접착제를 개재시킨 방법이 이용되는 경우도 있다. 접착제를 사용하는 경우의 접합 시스템은, 예를 들어 상부 웨이퍼 또는 하부 웨이퍼에 접착제를 도포하는 도포 장치와, 접착제가 도포된 상부 웨이퍼 또는 하부 웨이퍼를 가열하는 열처리 장치와, 접착제를 개재하여 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼를 가압해서 접합하는 접합 장치를 갖고 있다. 그리고, 이 접합 시스템에서는, 도포 장치와 열처리 장치에 의해 상부 웨이퍼 또는 하부 웨이퍼에 접착제를 도포하여 소정의 온도로 가열한 후, 접합 장치에 의해 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼를 가압해서 접합한다.
일본 특허공개 제2015-18919호 공보 일본 특허공개 제2013-247292호 공보
이와 같은 접합 장치에 있어서 스루풋을 향상시키기 위해서는, 접합 장치에 반입된 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼를, 접합을 행하는 접합부인 하부 척과 상부 척에 전달될 때까지의 시간을 최대한 짧게 하는 것이 고려된다. 구체적인 안으로서는, 접합부에서 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼를 접합하고 있는 동안에, 차회 접합되는 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼를 접합부의 근처까지 반송해 두고, 접합이 끝난 후, 차회 접합되는 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼를 즉시 하부 척과 상부 척에 전달하는 것이 고려된다.
그러나, 현상의 접합 장치에는, 차회 접합되는 상부 웨이퍼 및 하부 웨이퍼를 대기시켜 두는 기구를 갖지 않고, 또한 반송 루트의 일부가 중복되어 있다. 그로 인해, 접합부에서 접합한 중합 웨이퍼를 접합 장치로부터 반출한 후에, 차회 접합되는 상부 웨이퍼 및 하부 웨이퍼를 접합 장치로 반송하고 있어, 이 점이 스루풋 향상의 방해로 되고 있었다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 접합 장치의 스루풋을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 기판끼리를 접합하는 접합 장치이며,
대향하여 배치된 제1 기판과 제2 기판을 가압해서 접합하는 접합부와,
상기 접합부로 반송되기 전의 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중 적어도 어느 하나를 일시적으로 적재하는 버퍼 적재부와,
상기 접합부와 상기 버퍼 적재부로 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중 적어도 어느 하나를 반송하는 기판 반송 기구를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 접합부로 반송되기 전의 제1 기판 또는 제2 기판 중 적어도 어느 하나를 버퍼 적재부에 일시적으로 적재할 수 있다. 이로 인해, 접합부에서 제1 기판과 제2 기판을 접합하고 있는 동안에, 버퍼 적재부에 다음에 접합되는 기판을 대기시켜 둘 수 있다. 그로 인해, 예를 들어 접합부에서의 접합이 완료된 후에, 버퍼 적재부로부터 즉시 접합부에 대하여 제1 기판, 제2 기판을 전달할 수 있다. 그 결과, 접합 장치의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 접합 장치에 있어서는, 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼의 접합을 행하기 전에, 당해 접합 장치 내에 반입된 웨이퍼의 수평 방향 위치 조절을 행하는 위치 조절 기구나, 상부 웨이퍼의 표리면을 반전시키는 반전 기구가 설치되어 있는 것이 통상적이다. 그리고, 접합 장치 내에는, 순차 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼가 반입되고, 위치 조절이나 상부 웨이퍼의 반전을 행한 후, 순차 상부 척과 하부 척에 전달된다.
그로 인해, 스루풋 향상의 관점에서는, 상부 척과 하부 척에 의해 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼를 접합하는 동안에, 차회 접합되는 웨이퍼의 위치 조절 작업이나 반전 작업과 같은 준비 작업도 완료시켜 두는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 버퍼 적재부가 아니라, 위치 조절 기구나, 반전 기구에 차회 접합되는 웨이퍼를 대기시켜 두는 것도 고려되지만, 예를 들어 접합 시에 어떠한 이상이 발생한 경우, 상부 웨이퍼에 대해서는 반전 기구로 다시 표리면을 반전시키는, 즉 접합 시에 표면이 아래를 향하고 있던 상부 웨이퍼를 다시 반전시켜서 표면을 위로 향한 상태에서 접합 장치로부터 반출할 필요가 있다. 그로 인해, 접합 시의 이상에 기인하는 상부 웨이퍼의 재반전을 고려하면, 반전 기구에 다음 웨이퍼를 반전시킨 상태에서 대기시켜 둘 수는 없다.
이 점 본 발명에 의하면, 예를 들어 반전 기구로 표리 반전시킨 상부 웨이퍼를 버퍼 적재부에 일시적으로 적재할 수 있으므로, 예를 들어 접합부에서의 접합 시에 이상이 발생했을 때, 다음에 접합되는 기판이 재반전 작업의 장해로 되는 일이 없다. 따라서 본 발명에 의하면, 차회 접합되는 웨이퍼의 준비 작업을 미리 종료해 둠으로써, 접합 장치의 스루풋을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 버퍼 적재부는, 상기 제1 기판의 접합면 또는 상기 제2 기판의 접합면을 아래로 향한 상태에서, 당해 제1 기판 또는 당해 제2 기판을 적재해도 된다.
상기 제1 기판의 표리면을 반전시키는 반전 기구를 더 갖고, 상기 기판 반송 기구는, 상기 반전 기구에 대하여 제1 기판을 반송 가능하며, 상기 버퍼 적재부는, 상기 반전 기구로 반전된 상기 제1 기판을 하방으로부터 지지하는 기판 보유 지지 부재를 복수 구비하고 있어도 된다.
상기 접합 장치 내는, 반송 영역과 처리 영역으로 구획되어 있으며, 상기 반송 영역에는, 상기 버퍼 적재부, 상기 기판 반송 기구 및 상기 반전 기구가 배치되고, 상기 처리 영역에는, 상기 접합부가 배치되어 있어도 된다.
상기 기판 보유 지지 부재는, 수평한 지지면과, 상기 지지면으로부터 연직 상방으로 연신되는 가이드면과, 상기 가이드면의 상단부로부터, 평면에서 볼 때 상기 지지면과 이격되는 방향을 향해서 점차 올라가는 경사면을 갖고 있어도 된다.
상기 기판 보유 지지 부재의 가이드면의 상단부의 높이는, 상기 제1 기판에 있어서 직경이 최대가 되는 부분의 두께 방향의 높이와 동일하거나 또는 높게 설정되어 있어도 된다.
상기 기판 유지부의 상기 지지면에 있어서의, 상기 가이드면으로부터, 상기 가이드면과 반대측의 단부까지의 사이의 폭은, 상기 제1 기판의 외주연부의 폭과 대략 동일하게 형성되어 있어도 된다.
상기 기판 보유 지지 부재의 상기 지지면에 있어서의, 상기 가이드면으로부터, 상기 가이드면과 반대측의 단부까지의 사이의 폭은, 0.3㎜ 내지 1㎜여도 된다.
상기 기판 보유 지지 부재는, 상기 지지면에 있어서의, 상기 가이드면과 반대측의 단부로부터 연직 하방으로 연신되는 수하면과, 상기 수하면의 하단부로부터, 평면에서 볼 때 상기 지지면과 이격되는 방향을 향해 수평으로 연신되는 하단 지지면을 더 갖고 있어도 된다.
다른 관점에 의한 본 발명은, 상기한 접합 장치를 구비한 접합 시스템이며,
상기 접합 장치를 구비한 처리 스테이션과,
상기 제1 기판, 상기 제2 기판 또는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 접합된 중합 기판을 각각 복수 보유 가능하며, 또한 상기 처리 스테이션에 대하여 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 또는 상기 중합 기판을 반출입하는 반출입 스테이션을 구비하고,
상기 처리 스테이션은,
상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판이 접합되는 표면을 개질하는 표면 개질 장치와,
상기 표면 개질 장치로 개질된 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와,
상기 표면 개질 장치, 상기 표면 친수화 장치 및 상기 접합 장치에 대하여, 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 또는 상기 중합 기판을 반송하기 위한 반송 장치를 갖고,
상기 접합 장치에서는, 상기 표면 친수화 장치로 표면이 친수화된 제1 기판과 제2 기판을 접합하는 것을 특징으로 하고 있다.
또 다른 관점에 의한 본 발명은, 상기의 접합 장치를 구비한 접합 시스템이며, 상기 접합 장치와, 상기 제1 기판에 접착제를 도포하는 도포 장치와, 상기 접착제가 도포된 제1 기판을 소정의 온도로 가열하는 열처리 장치와, 상기 도포 장치, 상기 열처리 장치 및 상기 접합 장치에 대하여 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 또는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 접합된 중합 기판을 반송하기 위한 반송 영역을 갖는 처리 스테이션과,
상기 제1 기판, 상기 제2 기판 또는 상기 중합 기판을, 상기 처리 스테이션에 대하여 반출입하는 반출입 스테이션을 갖고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또 다른 관점에 의한 본 발명은 접합 장치를 사용하여 기판끼리를 접합하는 접합 방법이며,
상기 접합 장치는,
대향하여 배치된 제1 기판과 제2 기판을 가압해서 접합하는 접합부와,
상기 접합부로 반송되기 전의 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중 적어도 어느 하나를 일시적으로 적재하는 버퍼 적재부와,
상기 접합부와 상기 버퍼 적재부로 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중 적어도 어느 하나를 반송하는 기판 반송 기구를 갖고,
상기 접합 방법은,
상기 기판 반송 기구에 의해 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 상기 접합부로 반송하고,
상기 접합부에서 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 접합하는 동안에, 차회 상기 접합부에서 접합하는 제1 기판과 제2 또는 기판 중 적어도 어느 하나를, 상기 기판 반송 기구에 의해 상기 버퍼 적재부에 적재하고,
상기 접합부에서의 접합이 완료되어 당해 접합부로부터 상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 반출된 후, 상기 버퍼 적재부에 적재된 제1 기판 또는 제2 기판 중 적어도 어느 하나를 상기 접합부로 반송하는 것을 특징으로 하고 있다.
또 다른 관점에 의한 본 발명에 의하면, 상기 접합 방법을 접합 장치에 의해 실행시키도록, 당해 접합 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억매체가 제공된다.
또 다른 관점에 의한 본 발명에 의하면, 상기 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체가 제공된다.
본 발명에 의하면, 접합 장치의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
도 1은, 제1 실시 형태에 따른 접합 시스템의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 2는, 제1 실시 형태에 따른 접합 시스템의 내부 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 3은, 상부 웨이퍼와 하부 웨이퍼의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 4는, 접합 장치의 구성의 개략을 나타내는 횡단면도이다.
도 5는, 접합 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 6은, 상부 트랜지션의 구성의 개략을 나타내는 평면의 설명도이다.
도 7은, 하부 트랜지션의 구성의 개략을 나타내는 평면의 설명도이다.
도 8은, 보유 지지 부재의 구성의 개략을 나타내는 사시도이다.
도 9는, 보유 지지 부재의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 10은, 웨이퍼 반송 기구의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 11은, 제1 반송 아암의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 12는, 제1 반송 아암의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 13은, 제2 반송 아암의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 14는, 제2 반송 아암의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 15는, 웨이퍼 접합 처리의 주된 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 16은, 상부 웨이퍼의 중심부와 하부 웨이퍼의 중심부를 가압해서 접촉시키는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 17은, 보유 지지 부재에 의해 상부 웨이퍼의 외주연부를 보유 지지하는 모습을 나타내는 측면도이다.
도 18은, 다른 실시 형태에 따른 보유 지지 부재의 구성의 개략을 나타내는 사시도이다.
도 19는, 제2 실시 형태에 따른 접합 시스템의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 20은, 제2 실시 형태에 따른 접합 시스템의 내부 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 21은, 피처리 웨이퍼와 지지 웨이퍼의 측면도이다.
도 22는, 접합 장치의 구성의 개략을 나타내는 횡단면도이다.
도 23은, 접합 처리의 주된 공정을 나타내는 흐름도이다.
<1. 제1 실시 형태>
우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1은, 제1 실시 형태에 따른 접합 시스템(1)의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다. 도 2는, 접합 시스템(1)의 내부 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
접합 시스템(1)에서는, 도 3에 도시한 바와 같이 예를 들어 2매의 기판으로서의 웨이퍼 WU, WL을 접합한다. 이하, 상측에 배치되는 웨이퍼를 「상부 웨이퍼 WU」라고 하고, 하측에 배치되는 웨이퍼를 「하부 웨이퍼 WL」이라고 한다. 또한, 상부 웨이퍼 WU가 접합되는 면을 「접합면 WU1」이라고 하고, 당해 접합면 WU1과 반대측의 면을 「비접합면 WU2」라고 한다. 마찬가지로, 하부 웨이퍼 WL이 접합되는 면을 「접합면 WL1」이라고 하고, 당해 접합면 WL1과 반대측의 면을 「비접합면 WL2」라고 한다. 그리고, 접합 시스템(1)에서는, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL을 접합하여, 중합 기판으로서의 중합 웨이퍼 WT를 형성한다. 또한, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL의 외주연부 E는 각각 구면 형상으로 모따기 가공이 되어 있다. 이 모따기된 외주연부 E의 폭 B는, 예를 들어 400㎛이다.
접합 시스템(1)은, 도 1에 도시한 바와 같이 예를 들어 외부와의 사이에서 복수의 웨이퍼 WU, WL, 복수의 중합 웨이퍼 WT를 각각 수용 가능한 카세트 CU, CL, CT가 반출입되는 반출입 스테이션(2)과, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT에 대하여 소정의 처리를 실시하는 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(3)을 일체로 접속한 구성을 갖고 있다.
반출입 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 X방향(도 1 중의 상하 방향)으로 일렬로 나란히 배치되어 있다. 이들 카세트 적재판(11)에는, 접합 시스템(1)의 외부에 대하여 카세트 CU, CL, CT를 반출입할 때, 카세트 CU, CL, CT를 적재할 수 있다. 이와 같이, 반출입 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 형태로 한정되지 않고, 임의로 설정할 수 있다. 또한, 카세트 중 하나를 이상(異常) 웨이퍼의 회수용으로서 사용해도 된다. 즉, 다양한 요인으로 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL의 접합에 이상이 발생한 웨이퍼를, 다른 정상인 중합 웨이퍼 WT와 분리할 수 있는 카세트이다. 본 실시 형태에 있어서는, 복수의 카세트 CT 중, 하나의 카세트 CT를 이상 웨이퍼의 회수용으로서 사용하고, 다른 카세트 CT를 정상인 중합 웨이퍼 WT의 수용용으로서 사용하고 있다.
반출입 스테이션(2)에는, 카세트 적재대(10)에 인접하여 웨이퍼 반송부(20)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송부(20)에는, X방향으로 연신되는 반송로(21) 위를 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(22)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(22)는, 연직 방향 및 연직축 둘레(θ 방향)로도 이동 가능하며, 각 카세트 적재판(11) 위의 카세트 CU, CL, CT와, 후술하는 처리 스테이션(3)의 제3 처리 블록 G3의 트랜지션 장치(50, 51)와의 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 X방향 부방향측)에는, 제1 처리 블록 G1이 설치되고, 처리 스테이션(3)의 배면측(도 1의 X방향 정방향측)에는, 제2 처리 블록 G2가 설치되어 있다. 또한, 처리 스테이션(3)의 반출입 스테이션(2)측(도 1의 Y방향 부방향측)에는, 제3 처리 블록 G3이 설치되어 있다.
예를 들어 제1 처리 블록 G1에는, 웨이퍼 WU, WL의 접합면 WU1, WL1을 개질하는 표면 개질 장치(30)가 배치되어 있다. 표면 개질 장치(30)에서는, 예를 들어 감압 분위기하에 있어서, 처리 가스인 산소 가스 또는 질소 가스가 여기되어 플라즈마화되고, 이온화된다. 이 산소 이온 또는 질소 이온이 접합면 WU1, WL1에 조사되어, 접합면 WU1, WL1이 플라즈마 처리되고, 개질된다.
예를 들어 제2 처리 블록 G2에는, 예를 들어 순수에 의해 웨이퍼 WU, WL의 접합면 WU1, WL1을 친수화함과 함께 당해 접합면 WU1, WL1을 세정하는 표면 친수화 장치(40), 웨이퍼 WU, WL을 접합하는 접합 장치(41)가 반출입 스테이션(2)측부터 이 순서로 수평 방향의 Y방향으로 나란히 배치되어 있다.
표면 친수화 장치(40)에서는, 예를 들어 스핀 척에 보유 지지된 웨이퍼 WU, WL을 회전시키면서, 당해 웨이퍼 WU, WL 위에 순수를 공급한다. 그렇게 하면, 공급된 순수는 웨이퍼 WU, WL의 접합면 WU1, WL1 위에서 확산되어 접합면 WU1, WL1이 친수화된다. 또한, 접합 장치(41)의 구성에 대해서는 후술한다.
예를 들어 제3 처리 블록 G3에는, 도 2에 도시한 바와 같이 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 트랜지션 장치(50, 51)가 아래에서부터 순서대로 2단으로 설치되어 있다.
도 1에 도시한 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(Y방향, X방향) 및 연직축 둘레로 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 장치로 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT를 반송할 수 있다.
이상의 접합 시스템(1)에는, 도 1에 도시한 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, 전술한 각종 처리 장치나 반송 장치 등의 구동계의 동작을 제어하고, 접합 시스템(1)에 있어서의 후술하는 웨이퍼 접합 처리를 실현시키기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 예를 들어 컴퓨터 판독 가능한 하드디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체 H에 기록되어 있었던 것으로서, 그 기억 매체 H로부터 제어부(70)에 인스톨된 것이어도 된다.
다음으로, 전술한 접합 장치(41)의 구성에 대하여 설명한다. 접합 장치(41)는 도 4, 도 5에 도시한 바와 같이 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(100)를 갖고 있다. 처리 용기(100)의 웨이퍼 반송 영역(60)측의 측면에는, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 반입 출구(101)가 형성되고, 당해 반입 출구(101)에는 개폐 셔터(102)가 설치되어 있다.
처리 용기(100)의 내부는, 내벽(103)에 의해, 반송 영역 T1과 처리 영역 T2에 구획되어 있다. 전술한 반입 출구(101)는 반송 영역 T1에 있어서의 처리 용기(100)의 측면에 형성되어 있다. 또한, 내벽(103)에도, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 반입 출구(104)가 형성되어 있다.
반송 영역 T1의 X방향 정방향측에는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 접합 장치(41)로 반송된 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT를 일시적으로 적재하는 트랜지션(105)이 설치되어 있다. 트랜지션(105)은, 예를 들어 4단으로 형성되고, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT 중 어느 4개를 동시에 적재할 수 있다.
트랜지션(105) 중, 예를 들어 상부 2단의 상부 트랜지션(105a)은, 도 6에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 외주연부를 보유 지지하는 보유 지지 부재(106)를 4개 갖고 있다. 보유 지지 부재(106)는, 지지판(107)의 상면에 지지되어 있으며, 웨이퍼 반송 장치(61)의 반송 아암(61a)과의 사이에서 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 전달을 행할 때 반송 아암(61a)과 간섭하지 않는 위치에 배치되어 있다.
또한, 트랜지션(105) 중, 하부 2단의 하부 트랜지션(105b)은, 도 7에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 중앙부를 지지하는 지지 핀(108)을 예를 들어 3개 갖고 있다. 지지 핀(108)은, 보유 지지 부재(106)와 마찬가지로 지지판(107)의 상면에 지지되어 있으며, 웨이퍼 반송 장치(61)의 반송 아암(61a)과의 사이에서 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 전달을 행할 때 반송 아암(61a)과 간섭하지 않는 위치에 배치되어 있다. 또한, 상부 트랜지션(105a) 및 하부 트랜지션(105b)의 단수는 임의로 설정이 가능하며, 본 실시 형태의 내용으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시 형태에서는, 상부 트랜지션(105a)이 보유 지지 부재(106)를 갖고, 하부 트랜지션(105b)이 지지 핀(108)을 갖는 구조로 되어 있지만, 상부 트랜지션(105a)이 지지 핀(108)을 갖고, 하부 트랜지션(105b)이 보유 지지 부재(106)를 갖는 구조로 되어 있어도 된다.
보유 지지 부재(106)는, 도 8, 도 9에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 외주연부를 지지하는 수평한 지지면(106a)과, 지지면(106a)으로부터 연직 상방으로 연신되는 가이드면(106b)과, 가이드면(106b)의 상단부로부터, 평면에서 볼 때 지지면과 이격되는 방향을 향해서 점차 올라가는 경사면(106c)을 갖고 있다. 또한, 지지면(106a)에 있어서의, 가이드면(106b)과 반대측의 단부에는, 연직 하방으로 연신되는 수하면(106d)이 형성되어 있다. 당해 수하면(106d)의 하단부로부터는, 평면에서 볼 때 지지면(106a)과 이격되는 방향을 향해서 수평으로 연신되는 하단 지지면(106e)이 형성되어 있다.
지지면(106a)은 평면에서 볼 때, 예를 들어 보유 지지 부재(106)의 길이 방향에 대하여 소정의 각도만큼 기운 소정의 폭 K1의 대략 평행사변형 형상으로 형성되어 있다. 지지면(106a)의 폭 K1, 구체적으로는 지지면(106a)에 있어서의 가이드면(106b)으로부터 수하면(106d)까지의 폭 K1은, 상부 웨이퍼 WU의 외주연부 E의 모따기 부분의 폭 B와 대략 동일한 길이로 설정되어 있으며, 예를 들어 0.3㎜ 내지 1㎜(300㎛ 내지 1000㎛)로 설정된다. 본 실시 형태에서는, 외주연부 E의 폭 B와 마찬가지의 400㎛이다. 그리고, 상부 트랜지션(105a)에는 도 6에 도시한 바와 같이 4개의 보유 지지 부재(106)가 평면에서 볼 때 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 외주연부 E와, 지지면(106a)과의 위치가 대략 일치하도록 배치되어 있다. 그로 인해, 후술하는 반전 기구(130)에서 표리면을 반전시킨 상부 웨이퍼 WU를 상부 트랜지션(105a)에 적재한 경우이더라도, 상부 웨이퍼 WU의 접합면 WU1은 보유 지지 부재(106)와 접촉하는 일이 없다. 그로 인해, 상부 웨이퍼 WU의 접합면 WU1과 보유 지지 부재(106)가 접촉되어, 보유 지지 부재(106)로부터 접합면 WU1로 파티클이 전사되는 일이 없다. 또한, 보유 지지 부재(106)에는 경사면(106c)이 형성되어 있으므로, 예를 들어 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 상부 트랜지션(105a)으로 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT를 전달할 때, 반송 아암(61a)에서 보유 지지된 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 중심 위치와, 4개의 보유 지지 부재(106)의 중심 위치가 일치하지 않는 경우에도, 경사면(106c)이 가이드로서 기능하여, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT는 적정하게 지지면(106a)으로 유도된다.
또한, 가이드면(106b)의 높이 K2는, 예를 들어 웨이퍼 WU, WL에 있어서 직경이 최대가 되는 부분의 두께 방향의 높이보다도 높게 설정되어 있다. 구체적으로는, 도 3에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 WU, WL의 외주연부 E가 모따기되어 있는 경우, 직경이 최대가 되는 부분은 외주연부 E의 정상부 Q1과 정상부 Q2의 위치이며, 가이드면(106b)의 높이 K2는, 이 정상부 Q1과 정상부 Q2의 두께 방향의 높이 P보다도 높게 설정되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 가이드면(106b)의 높이 K2는 대략 0.3㎜ 내지 0.5㎜로 설정되어 있다.
가이드면(106b)이 없는 경우, 혹은 가이드면(106b)의 높이 K2가 정상부 Q1, Q2의 두께 방향의 높이 P보다도 낮은 경우, 보유 지지 부재(106)에 보유 지지된 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT에 어떠한 요인에 의해 수평 방향의 힘이 작용하면, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT는 경사면(106c)을 따라 기울기 상방으로 이동해버리는 경우가 있다. 그러나, 가이드면(106b)의 높이 P를 적정하게 설정함으로써, 보유 지지 부재(106)에 보유 지지된 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT에 수평 방향의 힘이 작용하여도, 가이드면(106b)이 가이드로서 기능하여, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT가 경사면(106c)을 따라 기울기 상방으로 이동하거나, 미끄러져 떨어져 버리는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 보유 지지 부재(106) 위에서 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT가 흔들리는 일이 없으므로, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT에 흠집이 생길 일도 없다. 또한, 하단 지지면(106e)은, 만에 하나 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT가 지지면(106a)으로부터 미끄러져 떨어져 버릴 경우에, 상부 트랜지션(105a)으로부터 낙하하는 것을 방지하기 위한 것이며, 반드시 설치할 필요는 없다.
반송 영역 T1에는, 웨이퍼 반송 기구(111)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 기구(111)는, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 예를 들어 연직 방향, 수평 방향(Y방향, X방향) 및 연직축 둘레로 이동 가능한 반송 아암을 갖고 있다. 구체적으로는, 도 10에 도시한 바와 같이 복수, 예를 들어 2개의 반송 아암(112, 113)을 갖고 있다. 제1 반송 아암(112)과 제2 반송 아암(113)은, 연직 방향으로 아래에서부터 이 순서로 2단으로 배치되어 있다. 또한, 제1 반송 아암(112)과 제2 반송 아암(113)은, 후술하는 바와 같이 서로 다른 형상을 갖고 있다.
반송 아암(112, 113)의 기단부에는, 예를 들어 모터 등을 구비한 아암 구동부(114)가 설치되어 있다. 이 아암 구동부(114)에 의해, 각 반송 아암(112, 113)은 독립적으로 수평 방향으로 이동할 수 있다. 이들 반송 아암(112, 113)과 아암 구동부(114)는, 베이스(115)에 지지되어 있다.
제1 반송 아암(112)은, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 이면(웨이퍼 WU, WL에 있어서는 비접합면 WU2, WL2)을 보유 지지하여 반송한다. 제1 반송 아암(112)은, 도 11에 도시한 바와 같이 선단이 2개로 분기한 아암부(112a)와, 이 아암부(112a)와 일체로 형성되고, 또한 아암부(112a)를 지지하는 지지부(112b)를 갖고 있다.
아암부(112a)에는, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이 수지제의 O링(116)이 복수, 예를 들어 4개소에 설치되어 있다. 이 O링(116)이 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 이면과 접촉하고, 당해 O링(116)과 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 이면과의 사이의 마찰력에 의해, O링(116)은 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 이면을 유지한다. 그리고, 제1 반송 아암(112)은, O링(116) 위에 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT를 수평으로 보유 지지할 수 있다.
또한 아암부(112a) 위에는, O링(116)에 보유 지지된 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 외측에 설치된 가이드 부재(112c, 112d)가 설치되어 있다. 제1 가이드 부재(112c)는, 아암부(112a)의 2개로 분기한 선단에 설치되어 있다. 제2 가이드 부재(112d)는, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 외주를 따른 원호 형상으로 형성되고, 지지부(112b)측에 설치되어 있다. 이들 가이드 부재(112c, 112d)에 의해, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT가 제1 반송 아암(112)으로부터 튀어나오거나, 미끄러져 떨어지거나 하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT가 O링(116)에 의해 적절한 위치에서 보유 지지되고 있는 경우, 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT는 가이드 부재(112c, 112d)와 접촉하지 않는다.
제2 반송 아암(113)은, 예를 들어 상부 웨이퍼 WU의 접합면, 즉 접합면 WU1의 외주부를 보유 지지하여 반송한다. 즉, 제2 반송 아암(113)은, 후술하는 반전 기구(130)에 의해 표리면이 반전된 상부 웨이퍼 WU의 접합면 WU1의 외주부를 보유 지지하여 반송한다. 제2 반송 아암(113)은, 도 13에 도시한 바와 같이 선단이 2개로 분기한 아암부(113a)와, 이 아암부(113a)와 일체로 형성되고, 또한 아암부(113a)를 지지하는 지지부(113b)를 갖고 있다.
아암부(113a) 위에는, 도 13 및 도 14에 도시한 바와 같이 보유 지지 부재(106)가 복수, 예를 들어 4개소에 설치되어 있다. 이 보유 지지 부재(106)는, 상부 트랜지션(105a)에 설치된 보유 지지 부재(106)와 동일 형상 또는, 상사형을 갖고 있다. 따라서, 예를 들어 아암부(113a)의 보유 지지 부재(106)에 전달되는 상부 웨이퍼 WU가 수평 방향으로 소정의 위치로부터 어긋나 있어도, 상부 웨이퍼 WU는 경사면(106c)에 원활하게 가이드되어 위치 결정되고, 지지면(106a)에 보유 지지된다. 그리고, 제2 반송 아암(113)은, 보유 지지 부재(106) 위에 상부 웨이퍼 WU를 수평으로 보유 지지할 수 있다. 또한, 가이드면(106b)의 높이 K2가 상부 웨이퍼 WU의 외주연부 E의 정상부 Q1, Q2의 높이 P보다도 높게 설정되어 있으므로, 제2 반송 아암(113)에 의해 상부 웨이퍼 WU를 반송할 때 관성력 등에 의해 제2 반송 아암(113)과 상부 웨이퍼 WU를 수평 방향으로 상대적으로 이동시키는 힘이 작용하여도, 상부 웨이퍼 WU가 경사면(106c)을 경사 상방향으로 올라가게 해서 아암(113)으로부터 튀어나오거나, 미끄러져 떨어지거나 하는 것을 방지할 수 있다.
반송 영역 T1에 있어서의 웨이퍼 반송 기구(111)의 X방향 부방향측에는, 웨이퍼 WU, WL의 수평 방향의 배향을 조절하는 위치 조절 기구(120)가 설치되어 있다. 위치 조절 기구(120)는 웨이퍼 WU, WL을 보유 지지하여 회전시키는 보유 지지부(도시하지 않음)를 구비한 베이스(121)와, 웨이퍼 WU, WL의 노치부의 위치를 검출하는 검출부(122)를 갖고 있다. 그리고, 위치 조절 기구(120)에서는, 베이스(121)에 보유 지지된 웨이퍼 WU, WL을 회전시키면서 검출부(122)에서 웨이퍼 WU, WL의 노치부의 위치를 검출함으로써, 당해 노치부의 위치를 조절하여 웨이퍼 WU, WL의 수평 방향의 배향을 조절하고 있다. 또한, 베이스(121)에 있어서 웨이퍼 WU, WL을 보유 지지하는 구조는 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 핀 척 구조나 스핀 척 구조 등, 다양한 구조가 사용된다.
또한, 반송 영역 T1에는, 상부 웨이퍼 WU의 표리면을 반전시키는 반전 기구(130)가 설치되어 있다. 반전 기구(130)는, 상부 웨이퍼 WU를 보유 지지하는 보유 지지 아암(131)을 갖고 있다. 보유 지지 아암(131)은, 수평 방향(Y방향)으로 연신되어 있다. 또한 보유 지지 아암(131)에는, 상부 웨이퍼 WU를 보유 지지하는 보유 지지 부재(132)가 예를 들어 4개소에 설치되어 있다.
보유 지지 아암(131)은, 예를 들어 모터 등을 구비한 구동부(133)에 지지되어 있다. 이 구동부(133)에 의해, 보유 지지 아암(131)은 수평축 주위로 회동(回動) 가능하다. 또한 보유 지지 아암(131)은, 구동부(133)를 중심으로 회동 가능함과 함께, 수평 방향(Y방향)으로 이동 가능하다. 구동부(133)의 하방에는, 예를 들어 모터 등을 구비한 다른 구동부(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 이 밖의 구동부에 의해, 구동부(133)는 연직 방향으로 연신되는 지지 기둥(134)을 따라 연직 방향으로 이동할 수 있다. 이와 같이 구동부(133)에 의해, 보유 지지 부재(132)에 보유 지지된 상부 웨이퍼 WU는, 수평축 주위로 회동할 수 있음과 함께 연직 방향 및 수평 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 보유 지지 부재(132)에 보유 지지된 상부 웨이퍼 WU는, 구동부(133)를 중심으로 회동하고, 위치 조절 기구(120)로부터 후술하는 동시 척(140)과의 사이를 이동할 수 있다.
또한, 위치 조절 기구(120)의 하방에는, 하부 웨이퍼 WL의 온도를 조절하는 온도 조절 기구(135)가 설치되어 있다. 온도 조절 기구(135)는, 예를 들어 내부에 펠체 소자 등을 내장한 온도 조절판을 복수 구비하고, 하부 웨이퍼 WL을 소정의 온도로 설정할 수 있다.
처리 영역 T2에는, 상부 웨이퍼 WU를 하면에서 흡착 보유 지지하는 상부 척(140)과, 하부 웨이퍼 WL을 상면에서 적재하여 흡착 보유 지지하는 하부 척(141)이 설치되어 있다. 상부 척(140)의 하면의 외주부와 중앙부에는, 흡인구(도시하지 않음)가 동심원상으로 환상으로 설치되어 있다. 마찬가지로, 하부 척(141)의 상면의 외주부와 중앙부에도, 흡인구(도시하지 않음)가 동심원 형상으로 환상으로 설치되어 있다. 각 척(140, 141)의 흡인구에는 진공 펌프(도시하지 않음)가 접속되어 있으며, 진공 펌프에 의해 흡인구를 진공 흡인함으로써, 상부 웨이퍼 WU 및 하부 웨이퍼 WL을 흡착 유지할 수 있다. 또한, 진공 펌프는, 각 척(140, 141)의 외주부와 중앙부를 별개로 독립하여 진공 흡인할 수 있도록 각 흡인구에 접속되어 있다.
하부 척(141)은, 상부 척(140)의 하방에 설치되고, 상부 척(140)과 대향 배치 가능하게 구성되어 있다. 즉, 상부 척(140)에 보유 지지된 상부 웨이퍼 WU와 하부 척(141)에 보유 지지된 하부 웨이퍼 WL은 대향하여 배치 가능하게 되어 있다. 이 상부 척(140)과 하부 척(141)이 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL을 가압해서 접합하는 접합부로서 기능한다.
상부 척(140)은, 당해 상부 척(140)의 상방에 설치된 상부 척 지지부(150)에 지지되어 있다. 상부 척 지지부(150)는, 상부 척(140)의 상면에 설치된 지지 부재(180)와, 처리 용기(100)의 천장면에 설치된, 지지 부재(180)를 지지하는 복수의 지지 기둥(181)을 갖고 있다. 즉, 상부 척(140)은, 상부 척 지지부(150)를 개재하여 처리 용기(100)에 고정되어 설치되어 있다.
상부 척 지지부(150)에는, 하부 척(141)에 보유 지지된 하부 웨이퍼 WL의 접합면 WL1을 촬상하는 상부 촬상부(151)가 설치되어 있다. 즉, 상부 촬상부(151)는 상부 척(140)에 인접하여 설치되어 있다. 상부 촬상부(151)로는, 예를 들어 CCD 카메라가 사용된다.
또한, 상부 척 지지부(150)의 지지 부재(180)의 상면에는, 상부 척(140)에 흡착 유지되는 상부 웨이퍼 WU를 하방으로 가압하는 압동 기구(190)가, 상부 척(140) 및 지지 부재(180)를 각각 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(도시하지 않음)을 삽입 관통해서 설치되어 있다.
하부 척(141)은, 당해 하부 척(141)의 하방에 설치된 제1 하부 척 이동부(160)에 지지되어 있다. 제1 하부 척 이동부(160)는, 후술하는 바와 같이 하부 척(141)을 수평 방향(Y방향)으로 이동시키도록 구성되어 있다. 또한, 제1 하부 척 이동부(160)는, 하부 척(141)을 연직 방향으로 이동 가능하고, 또한 연직축 주위로 회전 가능하게 구성되어 있다.
제1 하부 척 이동부(160)에는, 상부 척(140)에 보유 지지된 상부 웨이퍼 WU의 접합면 WU1을 촬상하는 하부 촬상부(161)가 설치되어 있다. 즉, 하부 촬상부(161)는, 하부 척(141)에 인접하여 설치되어 있다. 하부 촬상부(161)에는, 예를 들어 CCD 카메라가 사용된다.
제1 하부 척 이동부(160)는, 당해 제1 하부 척 이동부(160)의 하면측에 설치되고, 수평 방향(Y방향)으로 연신되는 한 쌍의 레일(162, 162)에 설치되어 있다. 그리고, 제1 하부 척 이동부(160)는, 레일(162)을 따라 이동 가능하게 구성되어 있다.
한 쌍의 레일(162, 162)은, 제2 하부 척 이동부(163)에 배치되어 있다. 제2 하부 척 이동부(163)는, 당해 제2 하부 척 이동부(163)의 하면측에 설치되고, 수평 방향(X방향)으로 연신되는 한 쌍의 레일(164, 164)에 설치되어 있다. 그리고, 제2 하부 척 이동부(163)는 레일(164)을 따라 이동 가능하게 구성되고, 즉 하부 척(141)을 수평 방향(X방향)으로 이동시키도록 구성되어 있다. 또한, 한 쌍의 레일(164, 164)은, 처리 용기(100)의 저면에 설치된 적재대(165) 위에 배치되어 있다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 접합 시스템(1)을 사용하여 행해지는 웨이퍼 WU, WL의 접합 처리 방법에 대하여 설명한다. 도 15는, 이러한 웨이퍼 접합 처리의 주된 공정의 예를 나타내는 흐름도이다.
우선, 복수 매의 상부 웨이퍼 WU를 수용한 카세트 CU, 복수 매의 하부 웨이퍼 WL을 수용한 카세트 CL, 및 빈 카세트 CT가 반출입 스테이션(2)의 소정의 카세트 적재판(11)에 적재된다. 그 후, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트 CU 내 상부 웨이퍼 WU가 취출되고, 처리 스테이션(3)의 제3 처리 블록 G3의 트랜지션 장치(50)로 반송된다.
다음으로 상부 웨이퍼 WU는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 제1 처리 블록 G1의 표면 개질 장치(30)로 반송된다. 표면 개질 장치(30)에서는, 소정의 감압 분위기 하에 있어서, 처리 가스인 산소 가스 또는 질소 가스가 여기되어 플라즈마화되고, 이온화된다. 이 산소 이온 또는 질소 이온이 상부 웨이퍼 WU의 접합면 WU1에 조사되어, 당해 접합면 WU1이 플라즈마 처리된다. 그리고, 상부 웨이퍼 WU의 접합면 WU1이 개질된다(도 15의 공정 S1).
다음으로 상부 웨이퍼 WU는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 제2 처리 블록 G2의 표면 친수화 장치(40)로 반송된다. 표면 친수화 장치(40)에서는, 스핀 척에 보유 지지된 상부 웨이퍼 WU를 회전시키면서, 당해 상부 웨이퍼 WU 위에 순수를 공급한다. 그렇게 하면, 공급된 순수는 상부 웨이퍼 WU의 접합면 WU1 위에서 확산되고, 표면 개질 장치(30)에 있어서 개질된 상부 웨이퍼 WU의 접합면 WU1에 수산기(실라놀기)가 부착되어 당해 접합면 WU1이 친수화된다. 또한, 당해 순수에 의해, 상부 웨이퍼 WU의 접합면 WU1이 세정된다(도 15의 공정 S2).
다음으로 상부 웨이퍼 WU는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 제2 처리 블록 G2의 접합 장치(41)로 반송된다. 접합 장치(41)에 반입된 상부 웨이퍼 WU는, 트랜지션(105)의 하부 트랜지션(105b)을 통하여 웨이퍼 반송 기구의 제1 반송 아암(112)에 의해 위치 조절 기구(120)로 반송된다. 그리고 위치 조절 기구(120)에 의해, 상부 웨이퍼 WU의 수평 방향의 배향이 조절된다(도 15의 공정 S3).
그 후, 위치 조절 기구(120)로부터 반전 기구(130)의 보유 지지 아암(131)에 상부 웨이퍼 WU가 전달된다. 계속해서 반송 영역 T1에 있어서, 보유 지지 아암(131)을 반전시킴으로써, 상부 웨이퍼 WU의 표리면이 반전된다(도 15의 공정 S4). 즉, 상부 웨이퍼 WU의 접합면 WU1이 하방을 향한다.
그 후, 반전 기구(130)의 보유 지지 아암(131)이, 구동부(133)를 중심으로 회동하여 웨이퍼 반송 기구(111)의 제2 반송 아암(113)의 하방으로 이동한다. 그리고, 보유 지지 아암(131)으로부터 제2 반송 아암(113)으로 상부 웨이퍼 WU가 전달된다. 이때, 제2 반송 아암(113)에는 경사면(106c)이 형성되어 있기 때문에, 상부 웨이퍼 WU는 경사면(106c)에 원활하게 가이드되어 위치 결정되고, 지지면(106a)에 보유 지지된다. 계속해서 제2 반송 아암(113)이 상부 척(140)의 하방으로 이동하여, 상부 웨이퍼 WU가 상부 척(140)으로 전달된다. 이 때도, 반송 아암(113)에는 상부 웨이퍼 WU의 외주연부 E의 정상부 Q1, Q2의 높이 P보다도 높게 설정된 가이드면(106b)이 형성되어 있으므로, 관성력 등에 의해 상부 웨이퍼 WU에 수평 방향의 힘이 작용하여도, 상부 웨이퍼 WU가 경사면(106c)을 경사 상방향으로 올라가게 되어 제2 반송 아암(113)으로부터 튀어나오거나, 미끄러져 떨어지거나 하는 것을 방지할 수 있다. 상부 웨이퍼 WU는, 도시하지 않은 진공 펌프에 의해 흡인구가 진공 흡인된 상부 척(140)에 의해, 그 비접합면 WU2가 흡착 보유 지지된다(도 15의 공정 S5).
상부 웨이퍼 WU에 전술한 공정 S1 내지 S5의 처리가 행해지고 있는 동안, 당해 상부 웨이퍼 WU에 이어서 하부 웨이퍼 WL의 처리가 행해진다. 우선, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트 CL 내의 하부 웨이퍼 WL이 취출되고, 처리 스테이션(3)의 트랜지션 장치(50)로 반송된다.
다음으로 하부 웨이퍼 WL은, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 표면 개질 장치(30)로 반송되고, 하부 웨이퍼 WL의 접합면 WL1이 개질된다(도 15의 공정 S6). 또한, 공정 S6에 있어서의 하부 웨이퍼 WL의 접합면 WL1의 개질은, 전술한 공정 S1과 마찬가지이다.
그 후, 하부 웨이퍼 WL은, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 표면 친수화 장치(40)로 반송되고, 하부 웨이퍼 WL의 접합면 WL1이 친수화됨과 함께 당해 접합면 WL1이 세정된다(도 15의 공정 S7). 또한, 공정 S7에 있어서의 하부 웨이퍼 WL의 접합면 WL1의 친수화 및 세정은, 전술한 공정 S2와 마찬가지이다.
그 후, 하부 웨이퍼 WL은, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 접합 장치(41)로 반송된다. 접합 장치(41)에 반입된 하부 웨이퍼 WL은, 트랜지션(105)의 하부 트랜지션(105b)을 통해서 웨이퍼 반송 기구(111)의 제1 반송 아암(112)에 의해 위치 조절 기구(120)로 반송된다. 그리고 위치 조절 기구(120)에 의해, 하부 웨이퍼 WL의 수평 방향의 배향이 조절된다(도 15의 공정 S8).
그 후, 제1 반송 아암(112)에 의해 하부 웨이퍼 WL은 온도 조절 기구(135)로 반송된다. 온도 조절 기구(135)에서는, 하부 웨이퍼 WL이, 예를 들어 상부 웨이퍼 WU보다도 높은 온도로 조절된다(도 15의 공정 S9). 이에 의해 스케일링을 억제할 수 있다. 스케일링이란, 예를 들어 접합된 중합 웨이퍼 WT에 있어서, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL의 중심부가 합치하고 있어도, 그 외주부에서는 수평 방향으로 위치 어긋남이 발생하는 현상이다. 이것은, 후술하는 바와 같이, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL을 접합할 때, 압동 기구(190)에 의해 상부 웨이퍼 WU의 중심부를 하부 웨이퍼 WL의 중심부측으로 하강시키므로, 당해 상부 웨이퍼 WU는 하방으로 볼록하게 휘어서 연장되는 것이 원인이다. 이러한 경우, 웨이퍼 WU, WL끼리를 접합할 때, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL이 수평 방향으로 어긋나서 접합되는 경우가 있다. 이 점, 하부 웨이퍼 WL을 온도 조절 기구(135)에 의해 상부 웨이퍼 WU보다도 높은 온도로 조절하여 팽창시키므로, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL의 외주부의 수평 방향의 위치 어긋남을 억제할 수 있다.
그 후, 하부 웨이퍼 WL은, 웨이퍼 반송 기구(111)의 반송 아암(112)에 의해 하부 척(141)으로 반송되고, 도시하지 않은 진공 펌프에 의해 흡인구가 진공 흡인된 하부 척(141)에 의해, 그 비접합면 WL2가 흡착 보유 지지된다(도 15의 공정 S10).
다음으로, 상부 척(140)에 보유 지지된 상부 웨이퍼 WU와 하부 척(141)에 보유 지지된 하부 웨이퍼 WL과의 수평 방향의 위치 조절을 행한다. 구체적으로는, 제1 하부 척 이동부(160)와 제2 하부 척 이동부(163)에 의해 하부 척(141)을 수평 방향(X방향 및 Y방향)으로 이동시키고, 상부 촬상부(151)를 사용하여, 하부 웨이퍼 WL의 접합면 WL1 위의 미리 정해진 기준점을 순차 촬상한다. 동시에, 하부 촬상부(261)를 사용하여, 상부 웨이퍼 WU의 접합면 WU1 위의 미리 정해진 기준점을 순차 촬상한다. 촬상된 화상은, 제어부(70)로 출력된다. 제어부(70)에서는, 상부 촬상부(151)에 의해 촬상된 화상과 하부 촬상부(261)에 의해 촬상된 화상에 기초하여, 상부 웨이퍼 WU의 기준점과 하부 웨이퍼 WL의 기준점이 각각 합치하는 위치로, 제1 하부 척 이동부(160)와 제2 하부 척 이동부(163)에 의해 하부 척(141)을 이동시킨다. 이렇게 해서 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL의 수평 방향 위치가 조절된다(도 15의 공정 S11).
그 후, 제1 하부 척 이동부(160)에 의해 하부 척(141)을 연직 상방으로 이동시키고, 상부 척(140)과 하부 척(141)의 연직 방향 위치의 조절을 행하여, 당해 상부 척(140)에 보유 지지된 상부 웨이퍼 WU와 하부 척(141)에 보유 지지된 하부 웨이퍼 WL과의 연직 방향 위치의 조절을 행한다(도 15의 공정 S12). 그리고, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL이 소정의 위치에 대향 배치된다.
다음으로, 상부 척(140)에 보유 지지된 상부 웨이퍼 WU와 하부 척(141)에 보유 지지된 하부 웨이퍼 WL의 접합 처리가 행해진다. 접합 처리에 있어서는, 도 16에 도시한 바와 같이 압동 기구(190)에 의해 상부 웨이퍼 WU의 중심부를 소정의 하중으로 가압하여 하강시킨다. 이에 의해, 상부 웨이퍼 WU의 중심부와 하부 웨이퍼 WL의 중심부를 접촉시켜서 가압한다(도 15의 공정 S13). 이때, 상부 척(140)의 중앙부의 흡인구(도시하지 않음)를 흡인하는 진공 펌프(도시하지 않음)의 작동을 정지함과 함께, 외주부의 흡인구를 흡인하는 진공 펌프는 작동시킨 채로 한다. 이에 의해, 압동 기구(190)에 의해 상부 웨이퍼 WU의 중심부를 가압할 때에도, 상부 척(140)에 의해 상부 웨이퍼 WU의 외주부를 보유 지지할 수 있다.
그렇게 하면, 가압된 상부 웨이퍼 WU의 중심부와 하부 웨이퍼 WL의 중심부의 사이에서 접합이 개시되는 즉, 상부 웨이퍼 WU의 접합면 WU1과 하부 웨이퍼 WL의 접합면 WL1은 각각 공정 S1, S6에 있어서 개질되어 있기 때문에, 우선, 접합면 WU1, WL1 사이에 반데르발스 힘(분자간력)이 발생하여, 당해 접합면 WU1, WL1끼리가 접합된다. 또한, 상부 웨이퍼 WU의 접합면 WU1과 하부 웨이퍼 WL의 접합면 WL1은 각각 공정 S2, S7에 있어서 친수화되어 있기 때문에, 접합면 WU1, WL1 사이의 친수기가 수소 결합하고(분자간력), 접합면 WU1, WL1끼리가 견고하게 접합된다.
그 후, 압동 기구(190)에 의해 상부 웨이퍼 WU의 중심부와 하부 웨이퍼 WL의 중심부를 가압한 상태에서 진공 펌프의 작동을 정지하여 상부 웨이퍼 WU의 진공 흡인을 정지한다. 그렇게 하면, 상부 웨이퍼 WU가 하부 웨이퍼 WL 위에 낙하한다. 그리고 상부 웨이퍼 WU가 하부 웨이퍼 WL 위에 순차 낙하하여 접촉되고, 전술한 접합면 WU1, WL1 사이의 반데르발스 힘과 수소 결합에 의한 접합이 웨이퍼 WU, WL의 중심부로부터 외주부를 향해서 순차 확대된다. 이로 인해, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL의 접합의 확대(본딩 웨이브)가 진원 형상으로 되어, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL이 적절하게 접합된다. 이렇게 해서, 상부 웨이퍼 WU의 접합면 WU1과 하부 웨이퍼 WL의 접합면 WL1이 전체면에서 접촉되어, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL이 접합된다(도 15의 공정 S14).
그 후, 압동 기구(190)를 상승시킨다. 또한, 하부 척(141)을 진공 흡인하는 진공 펌프(도시하지 않음)의 작동을 정지하고, 하부 척(141)에 의한 하부 웨이퍼 WL의 흡착 유지를 정지한다.
상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL이 접합된 중합 웨이퍼 WT는, 제1 반송 아암(112)을 개재하여 트랜지션(105)의 하부 트랜지션(105b)에 전달된다. 그리고, 하부 트랜지션(105b)에 적재된 중합 웨이퍼 WT는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 트랜지션 장치(51)로 반송되고, 그 후 반출입 스테이션(2)의 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 소정의 카세트 적재판(11)의 카세트 CT로 반송된다. 이렇게 해서, 일련의 웨이퍼 WU, WL의 접합 처리가 종료된다.
또한, 공정 S5, S10에 있어서 상부 웨이퍼 WU 및 하부 웨이퍼 WL이 각각 상부 척(140) 및 하부 척(141)에 흡착 유지되어 접합 처리(1회째의 접합 처리)가 행해지면, 반송 영역 T1 내에는 차회 접합되는(2회째의 접합 처리) 상부 웨이퍼 WU 및 하부 웨이퍼 WL이 순차 반송된다. 이 상부 웨이퍼 WU 및 하부 웨이퍼 WL은, 상부 척(140) 및 하부 척(141)에 흡착 유지되고 있는 웨이퍼 WU, WL과 마찬가지로, 공정 S1, S2 및 공정 S6, S7에 있어서 표면 개질과 친수화 처리 및 세정이 행해지고 있다.
그리고, 상부 웨이퍼 WU에 대해서는, 공정 S3에서 수평 방향의 배향을 조절한 후, 공정 S4에서 반전 기구(130)에 의해 표리면이 반전된다. 반전된 상부 웨이퍼 WU는, 제2 반송 아암(113)에 전달되어, 제2 반송 아암(113)에 의해 트랜지션(105)의 상부 트랜지션(105a)에 전달된다. 이 상부 트랜지션(105a)은, 접합 장치(41)와 웨이퍼 반송 장치(61)와의 사이에서 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT를 전달할 때 사용되지 않는다. 따라서, 처리 영역 T2에서 접합된 중합 웨이퍼 WT를 접합 장치(41)로부터 반출할 때, 상부 트랜지션(105a)에 적재된 2회째의 접합용 상부 웨이퍼 WU가 중합 웨이퍼 WT의 반송의 방해가 되는 일은 없다. 또한, 예를 들어 처리 영역 T2에서의 접합 시에 어떠한 이상이 발생한 경우, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL을 회수할 필요가 있지만, 표리 반전하여 접합면 WU1이 아래를 향한 상태의 상부 웨이퍼 WU에 대해서는 다시 반전시켜서 접합면 WU1을 상향으로 되돌릴 필요가 있다. 이러한 경우, 반전 기구(130)에서의 반전 작업이 다시 필요해지지만, 2회째의 접합 처리에 사용되는 상부 웨이퍼 WU는 상부 트랜지션(105a)에 저장되어 있으므로, 1회째의 접합에 사용되는 상부 웨이퍼 WU의 재반전 처리에 지장이 생기는 일은 없다. 또한, 이 상부 트랜지션(105a)은, 본 발명의 버퍼 대기부로서 기능한다.
그리고, 중합 웨이퍼 WT가 접합 장치(41)로부터 반출되면, 상부 트랜지션(105a)에서 대기하고 있던 표리 반전이 완료된 상부 웨이퍼 WU가 제2 반송 아암(113)에 전달되고, 제2 반송 아암(113)을 개재하여 다시 상부 척(140)에 전달된다.
마찬가지로, 하부 웨이퍼 WL에 대해서도, 공정 S8에서 수평 방향의 배향을 조절한 후, 공정 S9에서 온도 조절 기구(135)에 의해 온도 조절된다. 또한, 하부 웨이퍼 WL은 온도 조절 기구(135)에 의해 온도 조절을 행한 후, 온도 조절 기구(135) 내에서 대기시킨다. 이것은, 전술한 바와 같이, 하부 웨이퍼 WL의 온도는 상부 웨이퍼 WU와는 상이한 값으로 설정되어 있기 때문에, 하부 척(141)에 전달되기 직전에 온도 조절 기구(135)로부터 반출되는 것이 바람직하기 때문이다. 또한, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL의 온도 설정값이 동일하면, 하부 웨이퍼 WL을 버퍼 대기부로서의 상부 트랜지션(105a)에서 대기시켜도 된다. 또한, 하부 웨이퍼 WL을 온도 조절 기구(135)에서 대기시키는 경우, 당해 온도 조절 기구(135)가 하부 웨이퍼 WL에 대하여 버퍼 대기부로서 기능한다.
그리고, 온도 조절 기구(135)에 의해 온도 조절된 하부 웨이퍼 WL은 제1 반송 아암(112)에 의해 하부 척(141)에 전달되어, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL의 접합 처리가 행해진다. 이와 같이, 처리 영역 T2에서 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL의 1회째의 접합 처리가 행해지고 있는 동안에, 반송 영역 T1에 있어서, 2회째의 접합 처리에 의해 접합되는 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL의 온도 조절이나 수평 방향의 배향의 조절, 상부 웨이퍼 WU의 반전 작업과 같은 접합 전의 준비 작업을 행해 둠으로써, 신속하게 다음의 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL의 접합 작업을 개시할 수 있다. 그 결과, 접합 장치(41)의 스루풋이 대폭 향상된다.
그리고, 2회째의 접합 처리에 의해 접합되는 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL이 각각 상부 척(140) 및 하부 척(141)에 흡착 유지되면, 차회, 즉 3회째의 접합 처리에 의해 접합되는 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL이 각각 반송 영역 T1로 반송되고, 이 일련의 처리가 반복해서 행해진다.
이상의 실시 형태에 의하면, 접합 장치(41)가, 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL을 1차적으로 적재하는 버퍼 적재부로서 기능하는 상부 트랜지션(105a)이나 온도 조절 기구(135)를 갖고 있으므로, 예를 들어 처리 영역 T2에 있어서 1회째의 접합 처리를 행하고 있는 동안에, 반송 영역 T1에 있어서 2회째의 접합 처리에 의해 접합되는 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL에 대하여 온도 조절이나 수평 방향 방향의 조절, 상부 웨이퍼 WU의 반전 작업과 같은 접합 전의 준비 작업을 행해 두고, 상부 트랜지션(105)이나 온도 조절 기구(135)에 대기시켜 둘 수 있다. 그로 인해, 1회째의 접합 시에 이상이 발생했을 때, 2회째의 접합에 사용되는 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL의 존재가, 1회째의 접합에 사용된 상부 웨이퍼 WU의 재반전 작업이나, 상부 웨이퍼 WU 및 하부 웨이퍼 WL의 반송의 장해가 되는 일이 없다. 그 결과, 접합 장치(41)의 스루풋을 대폭 향상시킬 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 접합 장치(41)의 반송 영역 T1의 X방향 정방향측에 배치된 트랜지션(105)에 버퍼 대기부로서 기능하는 상부 트랜지션(105a)을 배치하고, 온도 조절 기구(135)에 대해서는, 위치 조절 기구(120)의 하방에 배치하였지만, 이들 버퍼 대기부로서 기능하는 기기의 배치는 본 실시 형태의 내용으로 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 2회째의 접합 처리에 사용되는 상부 웨이퍼 WU와 하부 웨이퍼 WL을 대기시켜 두는 데 있어서, 1회째의 접합 처리의 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 반송 등의 방해가 되지 않는 배치이면, 임의로 설정이 가능하다.
또한, 이상의 실시 형태에 의하면, 상부 웨이퍼 WU를 보유 지지하는 상부 트랜지션(105a)이나 제2 반송 아암(113)이 복수의 보유 지지 부재(106)를 갖고, 이 보유 지지 부재(106)의 지지면(106a)의 폭 K1이, 상부 웨이퍼 WU의 모따기된 외주연부 E의 폭 B와 대략 동일한 길이로 설정되어 있으므로, 접합면 WU1이 아래를 향한 상태 상부 웨이퍼 WU를 보유 지지하는 데 있어서, 보유 지지 부재(106)와의 접촉에 의해 상부 웨이퍼 WU의 접합면 WU1에 파티클이 전사되는 일이 없다. 또한, 지지면(106a)의 폭 K1은 반드시 상부 웨이퍼 WU의 외주연부 E의 폭 B와 엄밀하게 일치시킬 필요는 없으며, 예를 들어 도 17에 도시한 바와 같이, 지지면(106a)의 폭 K1이 외주연부 E의 폭 B보다도 짧아도 된다. 폭 K1이 폭 B보다도 짧게 설정되어 있어도, 도 17에 도시한 바와 같이, 접합면 WU1이 보유 지지 부재(106)와 접촉하지 않고, 상부 웨이퍼 WU의 외주연부 E를 지지면(106a)에 의해 보유 지지할 수 있다. 이러한 경우, 지지면(106a)의 폭 K1이 상부 웨이퍼 WU의 외주연부 E의 폭 B와 대략 동일한 길이로 설정되어 있다고 함은, 단순히 폭 K1과 폭 B가 대략 일치하고 있는 경우만을 의미하는 것이 아니라, 지지면(106a)에 의해 상부 웨이퍼 WU의 외주연부 E를 지지할 수 있을 정도로 폭 K1이 설정되어 있는 경우를 포함한다. 구체적으로는, 예를 들어 외주연부 E의 폭 B가 예를 들어 0.5㎜인 경우, 지지면(106a)의 폭 K1이 0.3㎜ 정도여도, 보유 지지 부재(106)에 의해 지장 없이 상부 웨이퍼 WU를 유지할 수 있는 것이 본 발명자들에 의해 확인되어 있으며, 이와 같은 경우에도 폭 K1이 폭 B와 대략 동일한 길이로 설정되어 있다고 할 수 있다.
또한, 상부 웨이퍼 WU의 외주연부 E를 보유 지지하는 이유는, 예를 들어 상부 웨이퍼 WU의 접합면 WU1에 파티클이 전사됨으로써 보이드가 발생하거나, 접합면 WU1에 형성된 복수의 전자 회로가 오염되거나 하는 것을 피하기 위해서이며, 이와 같은 관점에서는, 지지면(106a)의 폭 K1은 반드시 상부 웨이퍼 WU의 외주연부 E의 폭 B 이하로 할 필요도 없다. 보유 지지 부재(106)와의 접촉에 의해 상부 웨이퍼 WU의 접합면 WU1에 파티클이 전사되는 것을 피한다는 관점에서는, 지지면(106a)에 의해, 예를 들어 상부 웨이퍼 WU의 접합면 WU1에 있어서의 전자 회로가 형성되지 않은 영역을 유지할 수 있으면 되며, 전자 회로가 형성되지 않은 영역에 따라서 폭 K1의 길이를 폭 B보다도 길게 설정하여도 된다. 일반적으로는, 상부 웨이퍼 WU에는, 접합면 WU1과 외주연부 E와의 경계로부터 상부 웨이퍼 WU의 중심 방향으로 2 내지 5㎜ 정도 진행된 영역에 전자 회로가 형성되어 있으며, 지지면(106a)의 폭 K1이 1㎜ 정도로 설정되어 있어도, 전자 회로와 지지면(106a)이 접촉되는 일이 없다. 이와 같은 경우에도 폭 K1이 폭 B와 대략 동일한 길이로 설정되어 있다고 할 수 있다.
또한, 보유 지지 부재(106)의 가이드면(106b)의 높이 K2가, 상부 웨이퍼 WU의 정상부 Q1과 정상부 Q2의 두께 방향의 높이 P보다도 높게 설정되어 있으므로, 어떠한 요인에 의해 상부 웨이퍼 WU와 보유 지지 부재(106)를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 힘이 작용하여도, 상부 웨이퍼 WU가 경사면(106c)을 경사 상방향으로 올라가게 되어 제2 반송 아암(113)으로부터 튀어나오거나, 미끄러져 떨어지거나 하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 보다 확실하게 상부 웨이퍼 WU를 유지하면서, 상부 웨이퍼 WU의 접합면 WU1이 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 가이드면(106b)의 높이 K2는, 반드시 상부 웨이퍼 WU에 있어서 직경이 최대가 되는 부분(정상부 Q1과 정상부 Q2)의 두께 방향의 높이 P보다도 높게 설정할 필요는 없으며, 상부 웨이퍼 WU가 경사면(106c)을 경사 상방향으로 올라가게 하는 것을 방지한다는 관점에서는, 가이드면(106b)의 높이 K2와 상부 웨이퍼 WU의 높이 P는, 대략 동일한 값으로 설정되어 있어도 된다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 예를 들어 반전 후 상부 웨이퍼 WU를 보유 지지하는 상부 트랜지션(105a)이나 제2 반송 아암(113)에만 보유 지지 부재(106)를 설치하고 있었지만, 제1 반송 아암(112)이나 하부 트랜지션(105b)에 대해서도, 보유 지지 부재(106)를 갖는 구조로 하여도 된다. 즉, 트랜지션(105)의 4단 전부를 상부 트랜지션(105a)과 동일한 구조로 하거나, 제1 반송 아암(112)을 제2 반송 아암(113)과 동일한 구조로 해도 된다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 보유 지지 부재(106)의 지지면(106a)은, 평면에서 볼 때 대략 평행사변형 형상으로 형성되어 있었지만, 상부 웨이퍼 WU의 오염을 방지한다는 관점에서는, 지지면(106a)과 상부 웨이퍼 WU의 접촉 면적을 최대한 작게 하는 것이 바람직하다. 따라서, 예를 들어 도 18에 도시한 바와 같이, 상부 웨이퍼 WU의 유지에 필요한 최소한의 면적을 확보한, 돌기 형상의 지지면(106f)을 사용하도록 해도 된다. 이러한 경우에도, 지지면(106f)의 폭 K1과 가이드면(106b)의 폭 K2를 적정하게 설정함으로써, 대략 평행사변형 형상의 지지면(106a)을 사용한 경우와 마찬가지로, 상부 웨이퍼 WU의 외주연부 E를 적절하게 유지할 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 상부 트랜지션(105a)이나 제2 반송 아암(113)의 4개의 보유 지지 부재(106)를 설치하고 있었지만, 보유 지지 부재(106)의 설치 수나 배치는 본 실시 형태의 내용으로 한정되는 것은 아니라, 임의로 설정할 수 있다. 단, 안정적으로 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT를 보유 지지한다는 관점에서는, 최저 3개의 보유 지지 부재(106)를 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 보유 지지 부재(106)의 설치 수에 의하지 않고, 보유 지지 부재(106)는, 그 가이드면(106b)이 보유 지지 대상으로 되는 웨이퍼 WU, WL, 중합 웨이퍼 WT의 외주부의 접선 방향과 평행해지도록 배치하는 것이 바람직하다.
<2. 제2 실시 형태>
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 제1 실시 형태에 있어서의 접합 시스템(1)에서는, 반데르발스 힘 및 분자간력을 사용한 접합을 행하였지만, 제2 실시 형태에서는, 접착제를 개재시켜서 접합을 행하는 접합 시스템에 대하여 설명한다. 도 19는, 본 실시 형태에 따른 접합 시스템(300)의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다. 도 20은, 접합 시스템(300)의 내부 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
접합 시스템(300)에서는, 도 21에 도시한 바와 같이 예를 들어 접착제 G를 개재하여, 기판으로서의 피처리 웨이퍼 W와 기판으로서의 지지 웨이퍼 S를 접합한다. 이하, 피처리 웨이퍼 W에 있어서, 접착제 G를 개재하여 지지 웨이퍼 S와 접합되는 면을 「접합면 WJ」라고 하고, 당해 접합면 WJ와 반대측의 면을 「비접합면 WN」이라고 한다. 마찬가지로, 지지 웨이퍼 S에 있어서, 접착제 G를 개재하여 피처리 웨이퍼 W와 접합되는 면을 「접합면 SJ」라고 하고, 접합면 SJ와 반대측의 면을 「비접합면 SN」이라고 한다. 그리고, 접합 시스템(300)에서는, 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S를 접합해서 중합 웨이퍼 T를 형성한다.
피처리 웨이퍼 W는, 제품으로 되는 웨이퍼이며, 예를 들어 접합면 WJ에 복수의 전자 회로가 형성되어 있으며, 비접합면 WN이 연마 처리된다. 또한 피처리 웨이퍼 W의 외주부는 모따기 가공이 되어 있다. 또한 피처리 웨이퍼 W에는, 당해 피처리 웨이퍼 W의 외주부 칩핑을 억제하여 피처리 웨이퍼 W의 손상을 억제하기 위해서, 소위 에지 트림이 행해지고 있다. 이 에지 트림에서는 피처리 웨이퍼 W의 연마 처리 후에 외주부가 제거되도록, 당해 외주부의 최외측의 표면이 단형상으로 깎아져서, 접합면 WJ의 외주부에는 단형상의 트림부 M이 형성되어 있다. 트림부 M의 폭 N은 예를 들어 400㎛이다.
접합 시스템(300)은, 도 19에 도시한 바와 같이 예를 들어 외부와의 사이에서 복수의 피처리 웨이퍼 W, 복수의 지지 웨이퍼 S, 복수의 중합 웨이퍼 T를 각각 수용 가능한 카세트 CW, CS, CT가 반출입되는 반출입 스테이션(301)과, 피처리 웨이퍼 W, 지지 웨이퍼 S, 중합 웨이퍼 T에 대하여 소정의 처리를 실시하는 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(302)을 일체로 접속한 구성을 갖고 있다.
반출입 스테이션(301)에는, 카세트 적재대(310)가 설치되어 있다. 카세트 적재대(310)에는, 복수, 예를 들어 4개의 카세트 적재판(311)이 설치되어 있다. 카세트 적재판(311)은, X방향(도 19 중의 상하 방향)으로 일렬로 나란히 배치되어 있다. 이 카세트 적재판(311)에는, 접합 시스템(300)의 외부에 대하여 카세트 CW, CS, CT를 반출입할 때 카세트 CW, CS, CT를 적재할 수 있다. 이와 같이 반출입 스테이션(301)은, 복수의 피처리 웨이퍼 W, 복수의 지지 웨이퍼 S, 복수의 중합 웨이퍼 T를 보유 가능하게 구성되어 있다. 또한, 카세트 적재판(311)의 개수는, 본 실시 형태로 한정되지 않고, 임의로 결정할 수 있다. 또한, 카세트의 하나를 이상 웨이퍼의 회수용으로서 사용해도 된다. 즉, 다양한 요인으로 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S와의 접합에 이상이 발생한 웨이퍼를, 다른 정상인 중합 웨이퍼 T와 분리할 수 있는 카세트이다. 본 실시 형태에 있어서는, 복수의 카세트 CT 중, 하나의 카세트 CT를 이상 웨이퍼의 회수용으로서 사용하고, 다른 쪽의 카세트 CT를 정상인 중합 웨이퍼 T의 수용용으로서 사용하고 있다.
반출입 스테이션(301)에는, 카세트 적재대(310)에 인접하여 웨이퍼 반송부(320)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송부(320)에는, X방향으로 연신되는 반송로(321) 위를 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(322)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(322)는, 연직 방향 및 연직축 둘레(θ 방향)로도 이동 가능하며, 각 카세트 적재판(311) 위의 카세트 CW, CS, CT와, 후술하는 처리 스테이션(302)의 제3 처리 블록 G3의 트랜지션 장치(50, 51) 사이에서 피처리 웨이퍼 W, 지지 웨이퍼 S, 중합 웨이퍼 T를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(302)에는, 각종 처리 장치를 구비한 복수 예를 들어 3개의 처리 블록 G1, G2, G3이 설치되어 있다. 예를 들어 처리 스테이션(302)의 정면측(도 19 중의 X방향 부방향측)에는, 제1 처리 블록 G1이 설치되고, 처리 스테이션(302)의 배면측(도 19 중의 X방향 정방향측)에는, 제2 처리 블록 G2가 설치되어 있다. 또한, 처리 스테이션(302)의 반출입 스테이션(301)측(도 19 중의 Y방향 부방향측)에는, 제3 처리 블록 G3이 설치되어 있다.
예를 들어 제1 처리 블록 G1에는, 접착제 G를 개재하여 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S를 가압해서 접합하는 접합 장치(330 내지 333)가, 반출입 스테이션(301)측으로부터 이 순서로 Y방향으로 나란히 배치되어 있다. 또한, 접합 장치(330 내지 333)의 장치 수나 배치는 임의로 설정할 수 있다. 또한, 접합 장치(330 내지 333)의 구성에 대해서는, 후술한다.
예를 들어 제2 처리 블록 G2에는, 도 2에 도시한 바와 같이 피처리 웨이퍼 W에 접착제 G를 도포하는 도포 장치(340)와, 접착제 G가 도포된 피처리 웨이퍼 W를 소정의 온도로 가열하는 열처리 장치(341 내지 343)와, 마찬가지의 열처리 장치(344 내지 346)가, 반출입 스테이션(301)측을 향하는 방향(도 19 중의 Y방향 부방향)으로 이 순서로 나란히 배치되어 있다. 열처리 장치(341 내지 343)와 열처리 장치(344 내지 346)는, 각각 아래에서부터 이 순서로 3단으로 설치되어 있다. 또한, 열처리 장치(341 내지 346)의 장치 수나 연직 방향 및 수평 방향의 배치는 임의로 설정할 수 있다.
상기 도포 장치(340)로서는, 예를 들어 일본 특허공개 제2013-247292호 공보에 기재된 도포 장치를 사용할 수 있다. 즉, 도포 장치(340)는, 피처리 웨이퍼 W를 유지해서 회전시키는 스핀 척과, 스핀 척에 보유 지지된 피처리 웨이퍼 W 위에 접착제 G를 공급하는 접착제 노즐을 갖고 있다.
상기 열처리 장치(341 내지 346)로서는, 예를 들어 일본 특허공개 제2013-247292호 공보에 기재된 열처리 장치를 사용할 수 있다. 즉, 열처리 장치(341 내지 346)는, 피처리 웨이퍼 W를 가열 처리하는 가열부와, 피처리 웨이퍼 W를 온도 조절하는 온도 조절부를 갖고 있다. 또한, 열처리 장치(341 내지 346)에서는, 중합 웨이퍼 T의 온도 조절도 할 수 있다. 또한, 중합 웨이퍼 T의 온도 조절을 하기 위해서, 제2 처리 블록 G2에 온도 조절 장치(도시하지 않음)를 설치해도 된다. 온도 조절 장치는, 전술한 열처리 장치(341 내지 346)와 마찬가지의 구성을 갖고, 열판을 대신하여, 온도 조절판이 사용된다. 온도 조절판의 내부에는, 예를 들어 펠체 소자 등의 냉각 부재가 설치되어 있으며, 온도 조절판을 설정 온도로 조절할 수 있다.
예를 들어 제3 처리 블록 G3에는, 피처리 웨이퍼 W, 지지 웨이퍼 S, 중합 웨이퍼 T의 트랜지션 장치(350, 351)가 아래에서부터 이 순서로 2단으로 설치되어 있다.
도 19에 도시한 바와 같이 제1 처리 블록 G1 내지 제3 처리 블록 G3으로 둘러싸인 영역에는, 웨이퍼 반송 영역(360)이 형성되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(360)에는, 예를 들어 웨이퍼 반송 장치(361)가 배치되어 있다. 또한, 웨이퍼 반송 영역(360) 내의 압력은 대기압 이상이며, 당해 웨이퍼 반송 영역(360)에 있어서, 피처리 웨이퍼 W, 지지 웨이퍼 S, 중합 웨이퍼 T의 소위 대기계의 반송이 행해진다.
웨이퍼 반송 장치(361)는, 예를 들어 연직 방향, 수평 방향(Y방향, X방향) 및 연직축 둘레로 이동 가능한 반송 아암을 갖고 있다. 웨이퍼 반송 장치(361)는, 웨이퍼 반송 영역(360) 내를 이동하고, 주위의 제1 처리 블록 G1, 제2 처리 블록 G2 및 제3 처리 블록 G3 내의 소정의 장치에 피처리 웨이퍼 W, 지지 웨이퍼 S, 중합 웨이퍼 T를 반송할 수 있다.
이상의 접합 시스템(300)에는, 도 19에 도시한 바와 같이 제어부(370)가 설치되어 있다. 제어부(370)는, 예를 들어 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 접합 시스템(300)에 있어서의 피처리 웨이퍼 W, 지지 웨이퍼 S, 중합 웨이퍼 T의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 프로그램 저장부에는, 전술한 각종 처리 장치나 반송 장치 등의 구동계의 동작을 제어하여, 접합 시스템(300)에 있어서의 후술하는 접합 처리를 실현시키기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 예를 들어 컴퓨터 판독 가능한 하드디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체 H에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체 H로부터 제어부(370)에 인스톨된 것이어도 된다.
다음으로, 전술한 접합 장치(330 내지 333)의 구성에 대하여 설명한다. 접합 장치(330)는, 도 22에 도시한 바와 같이 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(400)를 갖고 있다. 처리 용기(400)의 웨이퍼 반송 영역(360)측의 측면에는, 피처리 웨이퍼 W, 지지 웨이퍼 S, 중합 웨이퍼 T의 반입 출구(401)가 형성되고, 당해 반입 출구에는 개폐 셔터(도시하지 않음)가 설치되어 있다.
처리 용기(400)의 내부는, 내벽(402)에 의해, 반송 영역으로서의 전처리 영역 D1과, 처리 영역으로서의 접합 영역 D2로 구획되어 있다. 전술한 반입 출구(401)는, 전처리 영역 D1에 있어서의 처리 용기(400)의 측면에 형성되어 있다. 또한, 내벽(402)에도, 피처리 웨이퍼 W, 지지 웨이퍼 S, 중합 웨이퍼 T의 반입 출구(403)가 형성되어 있다.
전처리 영역 D1에는, 접합 장치(330)의 외부와의 사이에서 피처리 웨이퍼 W, 지지 웨이퍼 S, 중합 웨이퍼 T를 전달하기 위한 전달부(410)가 설치되어 있다. 전달부(410)는, 반입 출구(401)에 인접하여 배치되어 있다. 또한 전달부(410)는, 연직 방향으로 복수, 예를 들어 2단 배치되고, 피처리 웨이퍼 W, 지지 웨이퍼 S, 중합 웨이퍼 T 중 어느 2개를 동시에 전달할 수 있다. 예를 들어 하나의 전달부(410)에서 접합 전의 피처리 웨이퍼 W 또는 지지 웨이퍼 S를 전달하고, 다른 전달부(410)에서 접합 후의 중합 웨이퍼 T를 전달해도 된다. 또는, 하나의 전달부(410)에서 접합 전의 피처리 웨이퍼 W를 전달하고, 다른 전달부(410)에서 접합 전의 지지 웨이퍼 S를 전달해도 된다.
전달부(410)로서는, 예를 들어 일본 특허공개 제2013-247292호 공보에 기재된 전달부를 사용할 수 있다. 즉, 전달부(410)는, 전달 아암(411)과 웨이퍼 지지 핀(412)을 갖고 있다. 전달 아암(411)은, 웨이퍼 반송 장치(361)와 웨이퍼 지지 핀(412)와의 사이에서 피처리 웨이퍼 W, 지지 웨이퍼 S, 중합 웨이퍼 T를 전달할 수 있다. 웨이퍼 지지 핀(412)은, 복수, 예를 들어 3개소에 설치되고, 피처리 웨이퍼 W, 지지 웨이퍼 S, 중합 웨이퍼 T를 지지할 수 있다.
전처리 영역 D1의 Y방향 부방향측, 즉 반입 출구(403)측에 있어서, 전달부(410)의 연직 상방에는, 예를 들어 지지 웨이퍼 S의 표리면을 반전시키는 반전부(420)가 설치되어 있다.
반전부(420)로서는, 제1 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에서 사용된 반전 기구(130)와 마찬가지의 구성의 것을 사용할 수 있다. 즉, 반전부(420)는, 지지 웨이퍼 S, 피처리 웨이퍼 W를 보유 지지하는 보유 지지 아암(421)을 갖고 있다. 보유 지지 아암(421)은, 수평 방향(도 22 중의 X방향)으로 연신되어 있다. 또한 보유 지지 아암(421)에는, 지지 웨이퍼 S, 피처리 웨이퍼 W를 보유 지지하는 보유 지지 부재(422)가 예를 들어 4개소에 설치되어 있다. 보유 지지 아암(421)은, 예를 들어 모터 등을 구비한 구동부(423)에 지지되어 있다. 이 구동부(423)에 의해, 보유 지지 아암(421)은 수평축 주위로 회동 가능하며, 또한 수평 방향(도 22 중의 X방향 및 Y방향)으로 이동할 수 있다. 또한, 구동부(423)에 의해, 보유 지지 아암(421)은 연직 방향으로 연신되는 지지 기둥(424)을 따라 연직 방향으로 이동할 수 있다.
지지 기둥(424)에는, 보유 지지 부재(422)에 보유 지지된 지지 웨이퍼 S, 피처리 웨이퍼 W의 수평 방향 방향을 조절하는 위치 조절 기구(425)가 지지판(426)을 개재하여 지지되어 있다. 위치 조절 기구(425)에 대해서도, 그 구성은 접합 장치(41)에서 사용된 위치 조절 기구(120)와 마찬가지이며, 베이스(427)와, 지지 웨이퍼 S, 피처리 웨이퍼 W의 노치부의 위치를 검출하는 검출부(428)를 갖고 있다. 그리고, 위치 조절 기구(425)에서는, 보유 지지 부재(422)에 보유 지지된 지지 웨이퍼 S, 피처리 웨이퍼 W를 수평 방향으로 이동시키면서, 검출부(428)에서 지지 웨이퍼 S, 피처리 웨이퍼 W의 노치부의 위치를 검출함으로써, 당해 노치부의 위치를 조절하여 지지 웨이퍼 S, 피처리 웨이퍼 W의 수평 방향의 배향을 조절하고 있다.
또한, 이상과 같이 구성된 전달부(410)는 연직 방향으로 2단으로 배치되고, 또한 이들 전달부(410)의 연직 상방에 반전부(420)가 배치된다. 즉, 전달부(410)의 전달 아암(411)은, 반전부(420)의 보유 지지 아암(421)과 위치 조절 기구(425)의 하방에 있어서 수평 방향으로 이동한다. 또한, 전달부(410)의 웨이퍼 지지 핀(412)은, 반전부(420)의 보유 지지 아암(421)의 하방에 배치되어 있다.
접합 영역 D2의 Y방향 정방향측에는, 전달부(410), 반전부(420) 및 후술하는 접합부(440)와 버퍼 적재부(441)에 대하여, 피처리 웨이퍼 W, 지지 웨이퍼 S, 중합 웨이퍼 T를 반송하는 반송부(430)가 설치되어 있다. 반송부(430)는, 반입 출구(403)에 설치되어 있다.
반송부(430)로서는, 제1 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에서 사용된 웨이퍼 반송 기구(111)와 마찬가지의 구성의 것을 사용할 수 있다. 즉, 반송부(430)는 2개의 반송 아암(431a, 431b)을 연직 방향으로 위에서부터 이 순서로 2단 구비하고 있다. 그리고, 제1 반송 아암(431a)은, 접합 장치(41)의 제1 반송 아암(112)과 마찬가지의 구성을 갖고, 피처리 웨이퍼 W, 지지 웨이퍼 S, 중합 웨이퍼 T의 이면(피처리 웨이퍼 W, 지지 웨이퍼 S에 있어서는 비접합면 WN, SN)을 보유 지지하여 반송한다. 또한, 제2 반송 아암(431b)은, 접합 장치(41)의 제2 반송 아암(113)과 마찬가지의 구성을 갖고, 반전부(420)에서 표리면이 반전된 지지 웨이퍼 S의 표면, 즉 접합면 SJ의 외주부를 보유 지지하여 반송하도록 보유 지지 부재(106)를 구비하고 있다. 반송 아암(431a, 431b)의 기단부에는, 예를 들어 모터 등을 구비한 아암 구동부(432)가 설치되어 있다. 이 아암 구동부(432)에 의해, 각 반송 아암(431a, 431b)은 독립적으로 수평 방향으로 이동할 수 있다. 이들 반송 아암(431a, 431b)과 아암 구동부(432)는, 베이스(433)에 지지되어 있다.
접합 영역 D2의 Y방향 부방향측에는, 접착제 G를 개재하여 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S를 가압해서 접합하는 접합부(440)가 설치되어 있다.
접합부(440)는, 피처리 웨이퍼 W를 상면에서 적재하여 보유 지지하는 제1 보유 지지부(도시하지 않음)와, 지지 웨이퍼 S를 하면에서 흡착 보유 지지하는 제2 보유 지지부(도시하지 않음)를 갖고, 제1 보유 지지부는, 제2 보유 지지부의 하방에 대향하도록 배치되어 있다. 즉, 제1 보유 지지부에 보유 지지된 피처리 웨이퍼 W와 제2 보유 지지부에 보유 지지된 지지 웨이퍼 S는 대향하여 배치되어 있으며, 예를 들어 제1 보유 지지부를 연직 하방으로 가압함으로써 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S의 접합이 행해진다.
또한, 접합 장치(331 내지 333)의 구성은, 전술한 접합 장치(330)의 구성과 마찬가지이므로 설명을 생략한다. 또한, 접합 장치(330 내지 333)에 있어서의 각 부의 동작은, 전술한 제어부(370)에 의해 제어된다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 접합 시스템(300)을 사용하여 행해지는 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S의 접합 처리 방법에 대하여 설명한다. 도 23은, 이러한 접합 처리의 주된 공정의 예를 나타내는 흐름도이다.
우선, 복수 매의 피처리 웨이퍼 W를 수용한 카세트 CW, 복수 매의 지지 웨이퍼 S를 수용한 카세트 CS, 및 빈 카세트 CT가, 반출입 스테이션(301)의 소정의 카세트 적재판(311)에 적재된다. 그 후, 웨이퍼 반송 장치(322)에 의해 카세트 CW 내의 피처리 웨이퍼 W가 취출되고, 처리 스테이션(302)의 제3 처리 블록 G3의 트랜지션 장치(50)로 반송된다. 이때, 피처리 웨이퍼 W는 그 비접합면 WN이 하방을 향한 상태에서 반송된다.
다음으로 피처리 웨이퍼 W는 웨이퍼 반송 장치(361)에 의해 도포 장치(340)로 반송된다. 도포 장치(340)에 반입된 피처리 웨이퍼 W는 웨이퍼 반송 장치(361)로부터 스핀 척에 전달되어 흡착 보유 지지된다. 이때, 피처리 웨이퍼 W의 비접합면 WN이 흡착 보유 지지된다. 그리고, 스핀 척에 의해 피처리 웨이퍼 W를 회전시키면서, 접착제 노즐로부터 피처리 웨이퍼 W의 접합면 WJ에 접착제 G를 공급한다. 공급된 접착제 G는 원심력에 의해 피처리 웨이퍼 W의 접합면 WJ의 전체면에 확산되어, 당해 피처리 웨이퍼 W의 접합면 WJ에 접착제 G가 도포된다(도 23의 공정 A1).
다음으로 피처리 웨이퍼 W는, 웨이퍼 반송 장치(361)에 의해 열처리 장치(341)로 반송된다. 열처리 장치(341)에서는, 우선, 가열부에 의해 피처리 웨이퍼 W는 소정의 온도, 예를 들어 100℃ 내지 300℃로 가열된다(도 23의 공정 A2). 이러한 가열을 행함으로써 피처리 웨이퍼 W 위의 접착제 G가 가열되고, 당해 접착제 G가 경화한다. 그 후, 온도 조절부에 의해, 피처리 웨이퍼 W는 소정의 온도, 예를 들어 상온인 23℃로 온도 조절된다.
다음으로 피처리 웨이퍼 W는, 웨이퍼 반송 장치(361)에 의해 접합 장치(330)로 반송된다. 접합 장치(330)로 반송된 피처리 웨이퍼 W는, 웨이퍼 반송 장치(361)로부터 전달부(410)의 전달 아암(411)으로 전달된 후, 또한 전달 아암(411)으로부터 웨이퍼 지지 핀(412)으로 전달된다. 그 후, 피처리 웨이퍼 W는, 반송부(430)의 반송 아암(431)에 의해 웨이퍼 지지 핀(412)으로부터 반전부(420)로 반송된다.
반전부(420)로 반송된 피처리 웨이퍼 W는, 보유 지지 부재(422)에 보유 지지되고, 위치 조절 기구(425)로 이동된다. 그리고, 위치 조절 기구(425)에 있어서, 피처리 웨이퍼 W의 노치부의 위치를 조절하여, 당해 피처리 웨이퍼 W의 수평 방향의 배향이 조절된다(도 23의 공정 A3).
그 후, 피처리 웨이퍼 W는, 반송부(430)의 반송 아암(431)에 의해 반전부(420)로부터 접합부(440)로 반송된다. 접합부(440)로 반송된 피처리 웨이퍼 W는, 제1 보유 지지부(도시하지 않음)에 적재된다(도 23의 공정 A4). 제1 보유 지지부 위에서는, 피처리 웨이퍼 W의 접합면 WJ가 상방을 향한 상태, 즉 접착제 G가 상방을 향한 상태에서 피처리 웨이퍼 W가 흡착 보유 지지된다.
피처리 웨이퍼 W에 전술한 공정 A1 내지 A4의 처리가 행해지고 있는 동안, 당해 피처리 웨이퍼 W에 계속해서 지지 웨이퍼 S의 처리가 행해진다. 지지 웨이퍼 S는, 웨이퍼 반송 장치(361)에 의해 접합 장치(330)로 반송된다. 또한, 지지 웨이퍼 S가 접합 장치(330)로 반송되는 공정에 대해서는, 상기 실시 형태와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
접합 장치(330)로 반송된 지지 웨이퍼 S는, 웨이퍼 반송 장치(361)로부터 전달부(410)의 전달 아암(411)으로 전달된 후, 또한 전달 아암(411)으로부터 웨이퍼 지지 핀(412)으로 전달된다. 그 후, 지지 웨이퍼 S는, 반송부(430)의 반송 아암(431)에 의해 웨이퍼 지지 핀(412)으로부터 반전부(420)로 반송된다.
반전부(420)로 반송된 지지 웨이퍼 S는, 보유 지지 부재(422)에 유지되고, 위치 조절 기구(425)로 이동된다. 그리고, 위치 조절 기구(425)에 있어서, 지지 웨이퍼 S의 노치부의 위치를 조절하여, 당해 지지 웨이퍼 S의 수평 방향의 배향이 조절된다(도 23의 공정 A5). 수평 방향의 배향이 조절된 지지 웨이퍼 S는, 위치 조절 기구(425)로부터 수평 방향으로 이동되고, 또한 연직 방향 상방으로 이동된 후, 그 표리면이 반전된다(도 23의 공정 A6). 즉, 지지 웨이퍼 S의 접합면 SJ가 하방으로 향해진다.
그 후, 지지 웨이퍼 S는, 연직 방향 하방으로 이동된 후, 반송부(430)의 반송 아암(431)에 의해 반전부(420)로부터 접합부(440)로 반송된다. 이때, 반송 아암(431)은, 지지 웨이퍼 S의 접합면 SJ의 외주부만을 보유 지지하고 있으므로, 예를 들어 반송 아암(431)에 부착된 파티클 등에 의해 접합면 SJ가 오염되는 일은 없다. 접합부(440)로 반송된 지지 웨이퍼 S는, 제2 보유 지지부(도시하지 않음)에 흡착 보유 지지된다(도 23의 공정 A7). 제2 보유 지지부에서는, 지지 웨이퍼 S의 접합면 SJ가 하방을 향한 상태에서 지지 웨이퍼 S가 보유 지지된다.
접합부(440)에서는, 제1 보유 지지부에 보유 지지된 피처리 웨이퍼 W와 제2 보유 지지부에 보유 지지된 지지 웨이퍼 S의 수평 방향의 위치 조절이 행해지고 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S가 대향하여 배치된다(도 23의 공정 A8).
그 후, 감압 기구(도시하지 않음)에 의해 접합 영역 D2 내의 분위기를 흡인하고, 접합 영역 D2 내를 진공 상태까지 감압한다(도 23의 공정 A9). 본 실시 형태에서는, 접합 영역 D2 내를 소정의 진공압, 예를 들어 10Pa 이하까지 감압한다.
그 후, 제2 보유 지지부가 하방으로 가압되고, 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S가 가압되고, 접착제 G와 지지 웨이퍼 S가 전체면에서 접촉한다(도 23의 공정 A10).
또한, 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S를 가압할 때, 제1 보유 지지부 및 제2 보유 지지부에 각각 내장된, 도시하지 않은 가열 기구에 의해 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S를 소정의 온도, 예를 들어 100℃ 내지 400℃에서 가열한다. 이와 같이 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S를 소정의 온도에서 가열하면서, 접합을 행함으로써, 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S가 보다 견고하게 접착된다(도 23의 공정 A11).
또한, 공정 A9 내지 A11에서는, 접합 영역 D2 내는 진공 상태로 유지되고 있기 때문에, 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S를 접촉시켜도, 당해 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S의 사이에 있어서의 보이드의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 공정 A9 내지 A11에서는, 가열 기구(도시하지 않음)에 의해 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S를 소정의 온도, 예를 들어 100℃ 내지 400℃에서 가열한다. 이와 같이 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S를 소정의 온도에서 가열하면서, 접합함으로써, 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S가 보다 견고하게 접착된다.
이와 같이 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S가 접합된 중합 웨이퍼 T는, 반송부(430)의 반송 아암(431)에 의해 접합부(440)로부터 전달부(410)로 반송된다. 전달부(410)로 반송된 중합 웨이퍼 T는, 웨이퍼 지지 핀(412)을 개재하여 전달 아암(411)에 전달되고, 또한 전달 아암(411)으로부터 웨이퍼 반송 장치(361)로 전달된다.
그 후 중합 웨이퍼 T는, 웨이퍼 반송 장치(361)에 의해 트랜지션 장치(51)로 반송되고, 그 후 반출입 스테이션(301)의 웨이퍼 반송 장치(322)에 의해 소정의 카세트 적재판(311)의 카세트 CT로 반송된다. 이렇게 해서, 일련의 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S의 접합 처리가 종료된다.
또한, 공정 A4, A7에 있어서 피처리 웨이퍼 W 및 지지 웨이퍼 S가 각각 제1 보유 지지부 및 제2 보유 지지부에 흡착 유지되어 접합 처리(1회째의 접합 처리)가 행해지면, 전처리 영역 D1에는 차회 접합되는(2회째의 접합 처리) 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S가 순차 반송된다. 이 2회째의 접합 처리에 사용되는 피처리 웨이퍼 W는 제1 보유 지지부에 흡착 유지되고 있는 피처리 웨이퍼 W와 마찬가지로, 공정 A1, A2에 있어서의 접착제의 도포와 가열 처리가 행해지고 있다.
그리고, 지지 웨이퍼 S에 대해서는, 제1 실시 형태에 있어서의 상부 웨이퍼 WU의 경우와 마찬가지로, 공정 A5에서 수평 방향의 배향을 조절한 후, 공정 A6에서 반전부(420)에 의해 표리면이 반전된다. 반전된 지지 웨이퍼 S는, 제2 반송 아암(431b)에 전달되고, 버퍼 적재부(441)에 적재된다. 이 버퍼 적재부(441)는, 전처리 영역 D1과 접합부(440)와의 사이에서 지지 웨이퍼 S를 전달할 때 사용되지 않는다. 따라서, 접합부(440)에서 접합된 중합 웨이퍼 T를 접합부(440)로부터 전처리 영역 D1로 반출할 때, 버퍼 적재부(441)에 적재된 지지 웨이퍼 S가 중합 웨이퍼 T의 반송의 방해가 되는 일은 없다. 또한, 접합부(440)에서의 접합 시에 어떠한 이상이 발생한 경우, 지지 웨이퍼 S와 피처리 웨이퍼 W를 회수할 필요가 있지만, 표리 반전된 상태의 지지 웨이퍼 S에 대해서는 다시 반전시켜서 접합면 SJ를 상향으로 되돌릴 필요가 있다. 이러한 경우, 반전부(420)에서의 반전 작업이 다시 필요해지지만, 2회째의 접합 처리에 사용되는 지지 웨이퍼 S는 버퍼 적재부(441)에 저장하고 있으므로, 1회째의 접합에 사용되는 지지 웨이퍼 S 재반전 처리에 지장이 생기는 일은 없다.
그리고, 중합 웨이퍼 T가 접합 장치(330)로부터 반출되면, 버퍼 적재부(441)에서 대기하고 있던 표리 반전이 완료된 지지 웨이퍼 S가 제2 반송 아암(431b)에 전달되고, 제2 반송 아암(431b)을 개재하여 또한 제2 보유 지지부(501)에 전달된다. 마찬가지로, 피처리 웨이퍼 W에 대해서도, 공정 A3에서 수평 방향의 배향을 조절한 후, 제1 반송 아암(431a)에 의해 버퍼 적재부(441)에 적재된다. 그리고, 중합 웨이퍼 T가 접합 장치(330)로부터 반출되면, 지지 웨이퍼 S와 마찬가지로, 버퍼 적재부(441)에서 대기하고 있었지만 피처리 웨이퍼 W는 제1 반송 아암(431a)을 개재하여 제1 보유 지지부에 전달되고, 접합부(440)에서 2회째의 접합 처리가 행해진다.
그리고, 2회째의 접합 처리에 의해 접합되는 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S가 각각 제1 보유 지지부 및 제2 보유 지지부에 흡착 유지되면, 차회, 즉 3회째의 접합 처리에 의해 접합되는 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S가 각각 전처리 영역 D1로 반송되고, 이 일련의 처리가 반복하여 행해진다.
따라서, 접착제 G를 사용하여 접합을 행하는 제2 실시 형태에 따른 접합 장치(330)에 있어서도, 당해 접합 장치(330)가 버퍼 적재부(441)를 갖고 있으므로, 제1 실시 형태의 접합 장치(41)의 경우와 마찬가지로, 2회째의 접합 처리에 의해 접합되는 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S에 대한 수평 방향 방향의 조절이나, 지지 웨이퍼 S의 반전 작업과 같은 접합 전의 준비 작업을 행해 둘 수 있다. 그 결과, 접합 장치(330)의 스루풋을 대폭 향상시킬 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 접합 영역 D2의 Y방향 정방향측으로 버퍼 적재부(441)를 배치하였지만, 버퍼 적재부(441)의 배치는 본 실시 형태의 내용으로 한정되는 것이 아니라, 2회째의 접합 처리에 사용되는 피처리 웨이퍼 W와 지지 웨이퍼 S를 대기시켜 두는 것에 있어서, 1회째의 접합 처리의 피처리 웨이퍼 W, 지지 웨이퍼 S 및 중합 웨이퍼(W)의 반송 등의 방해가 되지 않는 배치이면, 임의로 설정이 가능하다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는다. 당업자라면, 청구범위에 기재된 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있음은 명확하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다. 본 발명은 이 예로 한정되지 않으며 다양한 형태를 채용할 수 있는 것이다. 본 발명은, 기판이 웨이퍼 이외의 FPD(플랫 패널 디스플레이), 포토마스크용 마스크 레티클 등의 다른 기판인 경우에도 적용할 수 있다.
1: 접합 시스템
2: 반출입 스테이션
3: 처리 스테이션
30: 표면 개질 장치
40: 표면 친수화 장치
41: 접합 장치
61: 웨이퍼 반송 장치
70: 제어부
100: 처리 용기
105: 트랜지션
106: 보유 지지 부재
300: 접합 시스템
WU: 상부 웨이퍼
WL: 하부 웨이퍼
WT: 중합 웨이퍼

Claims (13)

  1. 기판끼리를 접합하는 접합 장치이며,
    대향하여 배치된 제1 기판과 제2 기판을 가압해서 접합하는 접합부와,
    상기 접합부로 반송되기 전의 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중 적어도 어느 하나를 일시적으로 적재하는 버퍼 적재부와,
    상기 접합부와 상기 버퍼 적재부로 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중 적어도 어느 하나를 반송하는 기판 반송 기구를 갖는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼 적재부는, 상기 제1 기판의 접합면 또는 상기 제2 기판의 접합면을 아래로 향한 상태에서, 당해 제1 기판 또는 당해 제2 기판을 적재하는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 기판의 표리면을 반전시키는 반전 기구를 더 갖고,
    상기 기판 반송 기구는, 상기 반전 기구에 대하여 상기 제1 기판을 반송 가능하며,
    상기 버퍼 적재부는, 상기 반전 기구로 반전된 상기 제1 기판을 하방으로부터 지지하는 기판 보유 지지 부재를 복수 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 접합 장치 내는, 반송 영역과 처리 영역으로 구획되어 있으며,
    상기 반송 영역에는, 상기 버퍼 적재부, 상기 기판 반송 기구 및 상기 반전 기구가 배치되고,
    상기 처리 영역에는, 상기 접합부가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 기판 보유 지지 부재는,
    수평한 지지면과,
    상기 지지면으로부터 연직 상방으로 연신되는 가이드면과,
    상기 가이드면의 상단부로부터, 평면에서 볼 때 상기 지지면과 이격되는 방향을 향해서 점차 올라가는 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기판 보유 지지 부재의 가이드면의 상단부의 높이는, 상기 제1 기판에 있어서 직경이 최대로 되는 부분의 두께 방향의 높이와 동일하거나 또는 높게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기판 보유 지지 부재의 상기 지지면에 있어서의, 상기 가이드면으로부터, 상기 가이드면과 반대측의 단부까지 사이의 폭은, 상기 제1 기판의 외주연부의 폭과 동일하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 기판 보유 지지 부재의 상기 지지면에 있어서의, 상기 가이드면으로부터, 상기 가이드면과 반대측의 단부까지 사이의 폭은, 0.3㎜ 내지 1㎜인 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 기판 보유 지지 부재는,
    상기 지지면에 있어서의, 상기 가이드면과 반대측의 단부로부터 연직 하방으로 연신되는 수하면과,
    상기 수하면의 하단부로부터, 평면에서 볼 때 상기 지지면과 이격되는 방향을 향해서 수평으로 연신되는 하단 지지면을 더 갖는 것을 특징으로 하는, 접합 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 기재된 접합 장치를 구비한 접합 시스템이며,
    상기 접합 장치를 구비한 처리 스테이션과,
    상기 제1 기판, 상기 제2 기판 또는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 접합된 중합 기판을 각각 복수 보유 가능하며, 또한 상기 처리 스테이션에 대하여 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 또는 상기 중합 기판을 반출입하는 반출입 스테이션을 구비하고,
    상기 처리 스테이션은,
    상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판이 접합되는 표면을 개질하는 표면 개질 장치와,
    상기 표면 개질 장치로 개질된 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와,
    상기 표면 개질 장치, 상기 표면 친수화 장치 및 상기 접합 장치에 대하여, 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 또는 상기 중합 기판을 반송하기 위한 반송 장치를 갖고,
    상기 접합 장치에서는, 상기 표면 친수화 장치로 표면이 친수화된 제1 기판과 제2 기판을 접합하는 것을 특징으로 하는, 접합 시스템.
  11. 제1항 또는 제2항에 기재된 접합 장치를 구비한 접합 시스템이며,
    상기 접합 장치와, 상기 제1 기판에 접착제를 도포하는 도포 장치와, 상기 접착제가 도포된 제1 기판을 소정의 온도로 가열하는 열처리 장치와, 상기 도포 장치, 상기 열처리 장치 및 상기 접합 장치에 대하여 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 또는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 접합된 중합 기판을 반송하기 위한 반송 영역을 갖는 처리 스테이션과,
    상기 제1 기판, 상기 제2 기판 또는 상기 중합 기판을, 상기 처리 스테이션에 대하여 반출입하는 반출입 스테이션을 갖고 있는 것을 특징으로 하는, 접합 시스템.
  12. 접합 장치를 사용하여 기판끼리를 접합하는 접합 방법이며,
    상기 접합 장치는,
    대향하여 배치된 제1 기판과 제2 기판을 가압해서 접합하는 접합부와,
    상기 접합부로 반송되기 전의 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중 적어도 어느 하나를 일시적으로 적재하는 버퍼 적재부와,
    상기 접합부와 상기 버퍼 적재부로 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 중 적어도 어느 하나를 반송하는 기판 반송 기구를 갖고,
    상기 접합 방법은,
    상기 기판 반송 기구에 의해 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 상기 접합부로 반송하고,
    상기 접합부에서 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 접합하는 동안에, 차회 상기 접합부에서 접합하는 제1 기판과 제2 또는 기판 중 적어도 어느 하나를, 상기 기판 반송 기구에 의해 상기 버퍼 적재부에 적재하고,
    상기 접합부에서의 접합이 완료되어 당해 접합부로부터 상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 반출된 후, 상기 버퍼 적재부에 적재된 제1 기판 또는 제2 기판 중 적어도 어느 하나를 상기 접합부로 반송하는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.
  13. 제12항에 기재된 접합 방법을 접합 장치에 의해 실행시키도록, 당해 접합 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체.
KR1020160096600A 2015-08-03 2016-07-29 접합 장치, 접합 시스템, 접합 방법 및 컴퓨터 기억 매체 KR102519106B1 (ko)

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