KR20190058589A - 접합장치 - Google Patents

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Abstract

접합장치는, 제1척부(1A)와, 제2척부(1B)와, 제1베이스부(21A)와, 제2베이스부(21B)와, 제1부동기구(3A)를 구비한다. 제1척부(1A) 및 제2척부(1B)는, 접합대상을 흡착시키는 흡착면을 각각 갖는 한 쌍의 척부로서, 서로의 흡착면(11a 및 1lb)을 대향시켜서 배치되어 있다. 제1베이스부(21A) 및 제2베이스부(21B)는, 제1척부(1A) 및 제2척부(1B)를 각각 지지한다. 제1부동기구(3A)는, 제1척부(1A)의 배면(12a)에 기압을 부여하여 제1베이스부(21A)로부터 제1척부(1A)를 부동시킴으로써, 제1척부(1A)의 흡착면(11a)을 제2척부(1B)의 흡착면(1lb) 쪽으로 이동시킨다.

Description

접합장치
본 발명의 1실시형태는, 웨이퍼(wafer) 등을 대상(對象)으로 한 접합기술(接合技術)에 관한 것이다.
접합장치(接合裝置)에는, 상하로 배치된 한 쌍의 척부(chuck部)를 구비하고, 접합대상(接合對象)을 흡착시키는 흡착면(吸着面)을 서로 대향시킨 것이 많이 존재한다. 종래에 있어서, 액추에이터 등의 구동기구(볼나사 등을 포함한다)를 사용하여 일방(一方)의 척부를 직접적으로 이동시킴으로써, 흡착면 간의 2개의 접합대상을 협압(挾壓)하여 부착하고 있다(예를 들면 특허문헌1을 참조).
: 일본국 공개특허 특개2009-265266호 공보
그러나 종래의 접합장치에서는, 접합대상의 협압 시에 당해 접합대상에 대하여 균등하게 압력을 가하는 것이 어려웠다. 그 원인으로서, 척부에 대하여 압력을 균등하게 가할 수 없어, 척부의 흡착면에 왜곡(歪曲) 등의 변형이 발생하고 있는 것을 들 수 있다.
그래서 본 발명의 적어도 1개의 실시형태의 목적은, 척부의 흡착면에 있어서의 높은 평활성(平滑性)을 유지하는 것이 가능한 접합장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 1실시형태에 관한 접합장치는, 제1척부와, 제2척부와, 제1베이스부와, 제2베이스부와, 제1부동기구를 구비한다. 제1척부 및 제2척부는, 접합대상을 흡착시키는 흡착면을 각각 갖는 한 쌍의 척부로서, 서로의 흡착면을 대향시켜서 배치되어 있다. 제1베이스부 및 제2베이스부는, 제1척부 및 제2척부를 각각 지지한다. 제1부동기구는, 제1척부의 배면에 기압을 부여하여 제1베이스부로부터 제1척부를 부동시킴으로써, 제1척부의 흡착면을 제2척부의 흡착면 쪽으로 이동시킨다.
상기 접합장치에 의하면, 제1척부의 배면에 기압이 부여되기 때문에, 그 배면에는 압력이 균등하게 가해지기 쉽다. 이 때문에, 제1척부에도 왜곡 등의 변형이 발생하기 어렵고, 따라서 접합실행 시에 접합대상을 제1척부와 제2척부로 협압하였을 때이더라도 적어도 제1척부의 흡착면에는 변형이 발생하기 어렵다.
본 발명의 적어도 1개의 실시형태에 의하면, 척부의 흡착면에 있어서의 높은 평활성을 유지할 수 있다.
도1은, 제1실시형태에 관한 접합장치의 구성을 나타낸 개념도이다.
도2에 있어서, (A)는 접합장치가 구비하는 얼라인먼트 기구를 나타낸 사시도이며, (B)는 얼라인먼트 기구의 부착상태를 나타낸 사시도이다.
도3(A), (B)는, 얼라인먼트 기구의 동작을 나타낸 평면도이다.
도4(A), (B)는, 접합장치의 동작을 순차적으로 나타낸 개념도이다.
도5(A), (B)는, 도4(B)에 계속되는 접합장치의 동작을 순차적으로 나타낸 개념도이다.
도6(A), (B)는, 도5(B)에 계속되는 접합장치의 동작을 순차적으로 나타낸 개념도이다.
도7은, 도6(B)에 계속되는 접합장치의 동작을 나타낸 개념도이다.
도8(A), (B)는, 제2실시형태에 관한 접합장치가 구비하는 제1가압기구에 대해서, 첫번째 예에 있어서의 2개의 상태를 나타낸 단면도이다.
도9(A), (B)는, 제2실시형태에 관한 접합장치가 구비하는 제1가압기구에 대해서, 두번째 예에 있어서의 2개의 상태를 나타낸 단면도이다.
도10은, 제3실시형태에 관한 접합장치가 구비하는 제2가압기구를 나타낸 단면도이다.
도11은, 제4실시형태에 관한 접합장치의 구성을 나타낸 개념도이다.
도12는, 제5실시형태에 관한 접합장치가 구비하는 노치 얼라인먼트 기구의 구성을 나타낸 평면도(A) 및 측면도(B)이다.
도13에 있어서, (A)는 노치에 제2첨단부가 삽입되기 전의 상태를 나타낸 평면도이며, (B), (C)는 노치에 제2첨단부가 삽입되었을 때의 상태를 나타낸 평면도 및 측면도이다.
도14에 있어서, (A)는 노치에 제1첨단부가 삽입되기 전의 상태를 나타낸 평면도이며, (B), (C)는 노치에 제1첨단부가 삽입되었을 때의 상태를 나타낸 평면도 및 측면도이다.
[1] 제1실시형태
[1-1] 접합장치(接合裝置)의 구성
도1은 제1실시형태에 관한 접합장치의 구성을 나타낸 개념도이다. 도1에 나타난 바와 같이 접합장치는, 제1척부(第1chuck部)(1A)와, 제2척부(第2chuck部)(1B)와, 챔버기구(chamber機構)(2)와, 로크기구(lock機構)(2L)와, 제1부동기구(第1浮動機構)(3A)와, 제2부동기구(第2浮動機構)(3B)와, 회전기구(回轉機構)(4)와, 제1가압기구(第1加壓機構)(5A)와, 제2가압기구(第2加壓機構)(5B)와, 얼라인먼트 기구(alignment 機構)(6)를 구비한다.
<척부>
제1척부(1A) 및 제2척부(1B)는, 접합대상(接合對象)을 흡착시키는 흡착면(吸着面)(11a 및 1lb)을 각각 갖고, 상호의 흡착면(11a 및 1lb)을 대향(對向)시켜 배치되어 있다. 제1척부(1A)에는, 흡착면(11a)의 소정위치(예를 들면 중심위치)에 개구(開口)된 관통구멍(도면에 나타내지 않는다)이 형성되어 있고, 흡착면(11a)에는, 관통구멍으로 통하는 슬릿(slit)(도면에 나타내지 않는다)이 전역(全域)에 걸쳐서 형성되어 있다. 그리고 접합대상이 흡착면(11a)에 재치(載置)된 상태에서 관통구멍을 통해서 진공흡인이 실행됨으로써, 슬릿 내의 기압(氣壓)을 저하시킴과 아울러 접합대상을 흡착면(11a)에 흡착시킬 수 있다. 이에 따라, 제1척부(1A)에 접합대상을 척(chuck)시킬 수 있다. 제2척부(1B)에도, 제1척부(1A)와 동일한 관통구멍 및 슬릿(도면에 나타내지 않는다)이 형성되어 있고, 제2척부(1B)에 접합대상을 척시킬 수 있다. 또한 제1척부(1A) 및 제2척부(1B)의 각각에는, 열팽창율이 낮고 또한 열전도율이 높은 세라믹으로 구성된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서 제1척부(1A) 및 제2척부(1B)는, 이들의 흡착면(11a 및 1lb)이 수평이 되도록, 연직방향에 있어서 상하로 배치된다. 그리고 흡착면(11a)에 접합대상을 흡착시킬 때(제1척부(1A)에의 접합대상의 척실행(chuck實行) 시)에는, 흡착면(11a)이 상방을 향하도록 제1척부(1A)가 제2척부(1B)의 하방으로 배치된다. 한편, 흡착면(1lb)에 접합대상을 흡착시킬 때(제2척부(1B)에의 접합대상의 척실행 시)에는, 흡착면(1lb)이 상방을 향하도록 제2척부(1B)가 제1척부(1A)의 하방으로 배치된다. 또한 제1척부(1A) 및 제2척부(1B)에 있어서의 상하위치의 교체(交替)에는 후술하는 회전기구(4)가 사용된다.
<챔버기구>
챔버기구(2)는, 제1베이스부(第1base部)(21A)와, 제2베이스부(第2base部)(21B)와, 측벽부(側壁部)(22)와, 구동부(驅動部)(23)와, 배기부(排氣部)(24)를 포함한다. 제1베이스부(21A)는, 제1척부(1A)의 배면(背面)(12a)(흡착면(11a)과 반대되는 측의 면)측에 배치되어 있고, 제1척부(1A)를 지지하고 있다. 제2베이스부(21B)는, 제2척부(1B)의 배면(12b)(흡착면(1lb)과 반대되는 측의 면)측에 배치되고 있고, 제2척부(1B)를 지지하고 있다.
구체적으로 제1베이스부(21A)에는, 후술하는 제1부동기구(3A)를 통하여 제1척부(1A)가 지지되어 있다. 그리고 제1척부(1A)의 부동(浮動) 시에 있어서 당해 제1척부(1A)의 중심위치가 소정위치로부터 어긋나는 일이 없도록, 제1척부(1A)의 배면(12a)에는 축부(軸部)(120A)가 돌출되어 형성되어 있고, 또한 당해 축부(120A)가, 제1베이스부(21A)에 오목하게 형성된 수용부(210A)에 슬라이딩할 수 있도록 삽입되어 있다.
또한 제2베이스부(21B)에는, 후술하는 제2부동기구(3B)를 통하여 제2척부(1B)가 지지되어 있다. 그리고 제2척부(1B)의 부동 시에 있어서 당해 제2척부(1B)의 중심위치가 소정위치로부터 어긋나는 일이 없도록, 제2척부(1B)의 배면(12b)에는 축부(120B)가 돌출되어 형성되어 있고, 또한 당해 축부(120B)가, 제2베이스부(21B)에 오목하게 형성되어 있는 수용부(210B)에 슬라이딩할 수 있도록 삽입되어 있다.
또한 상기 축부(120A)와 수용부(210A) 사이에는, 제1척부(1A)의 흡착면(11a)이 약간 경사지는 것을 허용하는 유격(遊擊)(간극)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 마찬가지로 상기 축부(120B)와 수용부(210B) 사이에는, 제2척부(1B)의 흡착면(1lb)이 약간 경사지는 것을 허용하는 유격(간극)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 접합 전에 있어서 흡착면(1lb)에 대하여 흡착면(11a)에 약간의 경사가 발생하고 있었다고 하여도, 접합실행(接合實行) 시에는, 그 경사가 상기 유격에 의해 흡수되고, 그 결과로 흡착면(11a 및 1lb)에 대하여 서로 평행한 상태가 실현된다. 따라서 흡착면(11a 및 1lb)을 항상 평행한 상태로 유지하여 두는 것이 불필요하고, 그 결과로 접합장치의 제조가 간략화(簡略化)된다.
제1베이스부(21A)는, 흡착면(11a)(또는 1lb)에 수직한 방향(본 실시형태에서는 연직방향. 이하에서는, 특히 언급하지 않는 한 「연직방향」이라고 부른다)에 있어서의 이동이 가능하고, 그 이동이 구동부(23)에 의하여 실현되고 있다. 이에 따라 제1베이스부(21A)는, 연직방향에 있어서 제2베이스부(21B)에 대하여 상대적으로 이동할 수 있다. 구동부(23)에는, 예를 들면 에어실린더 등을 이용한 승강장치가 사용된다. 본 실시형태에서는, 제1베이스부(21A)가, 제2베이스부(21B)에 대하여 연직방향에 있어서 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 또한 제1베이스부(21A)를 대신하여, 제2베이스부(21B)가 제1베이스부(21A)에 대하여 연직방향에 있어서 이동할 수 있도록 구성되어도 좋다. 또한 제1베이스부(21A) 및 제2베이스부(21B)의 어느 하나가, 연직방향에 있어서 이동할 수 있도록 구성되어도 좋다.
챔버기구(2)는, 제1베이스부(21A)와 제2베이스부(21B)를 서로 가깝게 함으로써, 이들의 베이스부 사이에 제1척부(1A) 및 제2척부(1B)가 내부에 배치됨과 아울러 밀폐된 챔버(2a)(도5(B)를 참조)를 형성할 수 있다. 구체적으로는, 제1베이스부(21A)와 제2베이스부(21B)가 서로 가깝게 됨으로써, 제1베이스부(21A), 제2베이스부(21B) 및 측벽부(22)에 의해 둘러싸여 밀폐된 공간이 형성되고, 당해 공간이 챔버(2a)가 된다. 측벽부(22)는, 제1베이스부(21A) 또는 제2베이스부(21B)의 어느 하나에 일체화되어 있어도 좋고, 이들의 베이스부로부터 분리되어 있어 제1베이스부(21A)와 제2베이스부(21B)가 가깝게 될 때에 이들의 베이스부에 의해 끼워 넣어지는 것이어도 좋다.
챔버기구(2)에 있어서 제1베이스부(21A), 제2베이스부(21B) 및 측벽부(22)는, 챔버(2a)를 형성하는 과정에서(즉 연직방향에 있어서의 이동 시에) 상호의 위치관계(밀폐된 챔버(2a)의 형성이 가능한 위치)가 어긋나는 경우가 없도록 가이드부재(guide部材)에 의해 가이드되고, 이에 따라 연직방향에 있어서의 이동경로가 규정되어 있는 것이 바람직하다.
배기부(24)는, 챔버(2a) 내가 진공상태가 될 때까지 챔버(2a) 내의 기압을 저하시킬 수 있다. 배기부(24)에는, 예를 들면 진공펌프 등의 기압조정장치가 사용된다.
<로크기구>
로크기구(2L)는, 접합실행 시에 있어서 제1베이스부(21A)와 제2베이스부(21B)의 상호의 위치관계를 유지할 수 있는 기구이다. 구체적으로는, 접합실행 시에 제1척부(1A) 및 제2척부(1B)의 각각의 배면(12a 및 12b)에 부여되는 기압에 기인하여, 제1베이스부(21A) 및 제2베이스부(21B)가 서로 이간되어 챔버(2a)가 개방되는 경우가 없도록, 로크기구(2L)는 제1베이스부(21A)와 제2베이스부(21B)의 상호의 위치관계를 고정한다.
<부동기구>
(제1부동기구)
제1부동기구(3A)는, 제1척부(1A)의 배면(12a)에 기압을 부여하여 제1베이스부(21A)로부터 제1척부(1A)를 부동시키는 기구로서, 제1척부(1A)의 부동에 의하여 제1척부(1A)의 흡착면(11a)을 제2척부(1B)의 흡착면(1lb) 쪽으로 이동시킨다.
구체적으로 제1부동기구(3A)는, 지지부(支持部)(31A)와, 제1기압조정부(32A)를 구비한다. 지지부(31A)는, 제1베이스부(21A)에 대하여 제1척부(1A)를 부동 가능하게 지지함과 아울러, 제1베이스부(21A)와 제1척부(1A) 사이에 밀폐공간(33A)을 형성한다.
본 실시형태에 있어서, 제1베이스부(21A)는 제1척부(1A)의 배면(12a)과의 대향면(21Af)을 갖고, 당해 대향면(21Af)에는, 연직방향에 있어서의 제1척부(1A)의 단부(배면(12a)을 포함하는 단부)를 진입시킬 수 있는 오목부(21Ar)가 형성되어 있다. 그리고 당해 오목부(21Ar)의 개구끝 가장자리와 제1척부(1A)의 배면(12a)의 외주 가장자리가, 지지부(31A)인 다이어프램(diaphragm)으로 연결되어 있다. 이에 따라 밀폐공간(33A)으로서, 오목부(21Ar)의 바닥면과 제1척부(1A)의 배면(12a) 사이에 다이어프램으로 밀폐된 공간이 형성되어 있다.
제1기압조정부(32A)는, 밀폐공간(33A) 내의 기압을 변화시킴으로써 밀폐공간(33A) 내를 진공상태로부터 가압상태까지 변화시킬 수 있다. 그리고 밀폐공간(33A) 내의 기압을 챔버(2a) 내의 기압(내압)보다 저하시켜 기압차(氣壓差)를 생기게 함으로써, 제1척부(1A)에는, 이를 제1베이스부(21A) 쪽으로 끌어 당기는 홀딩력(holding力)이 발생하게 된다. 한편 밀폐공간(33A) 내의 기압(내압)을 높임으로써, 제1척부(1A)를 제1베이스부(21A)로부터 부동시킬 수 있다. 이 때에, 제1척부(1A)의 부동에 추종하여 다이어프램이 변형되기 때문에, 밀폐공간(33A)의 밀폐상태는 파괴되는 경우가 없이 유지된다.
(제2부동기구)
제2부동기구(3B)는, 제2척부(1B)의 배면(12b)에 기압을 부여하여 제2베이스부(21B)로부터 제2척부(1B)를 부동시키는 기구로서, 제2척부(1B)의 부동에 의하여 제2척부(1B)의 흡착면(1lb)을 제1척부(1A)의 흡착면(11a) 쪽으로 이동시킨다. 또한 제2척부(1B)는, 제1척부(1A)와 비교하여 그 이동거리가 상대적으로 작아도 좋다. 따라서 제2부동기구(3B)는, 제2척부(1B)를 제2베이스부(21B)로부터 약간 부동시키는 것이어도 좋다.
구체적으로 제2부동기구(3B)는, 지지부(31B)와, 제2기압조정부(32B)를 구비한다. 지지부(31B)는, 제2베이스부(21B)에 대하여 제2척부(1B)를 부동 가능하게 지지함과 아울러, 제2베이스부(21B)와 제2척부(1B) 사이에 밀폐공간(33B)을 형성한다. 본 실시형태에서 지지부(31B)는, 이하에 설명하는 복수의 핀(311)과 밀봉부재(312)에 의하여 구성되어 있다. 일례로서, 밀봉부재(312)에는 O링(O ring)이 사용된다. 또한 제2부동기구(3B)는, 구성의 일부로서, 후술하는 제2가압기구(5B)의 접시스프링(52B)을 더 구비하고 있어도 좋다.
본 실시형태에 있어서 제2척부(1B)의 측원주면에(側圓周面)는, 배면(12b)과 동일면에서 넓어진 돌출부(13B)가 형성되어 있고, 돌출부(13B)에는, 당해 돌출부(13B)의 이동방향을 연직방향으로 제한하는 복수의 핀(311)이 관통하고 있다. 구체적으로는, 제2베이스부(21B)는 제2척부(1B)의 배면(12b)과의 대향면(21Bf)을 갖는다. 그리고 핀(311)의 각각은, 두부(311a)와 축부(31lb)를 갖고, 축부(31lb)가 돌출부(13B)를 관통한 상태에서 축부(31lb)의 선단부(先端部)가 제2베이스부(21B)의 대향면(21Bf)에 고정되어 있다. 따라서 제2척부(1B)의 이동범위가, 당해 대향면(21Bf)과 핀(311)의 두부(311a) 사이로 제한되어 있다. 더 구체적으로는, 각 핀(311)의 두부(311a)와 제2척부(1B)의 돌출부(13B) 사이에 배치된 접시스프링(52B)과 대향면(21Bf) 사이로 제2척부(1B)의 이동범위가 제한된다. 또한 돌출부(13B)는, 배면(12b)과 동일면에서 넓어진 것에 한하지 않고, 배면(12b)과의 사이에 단차를 형성하여 제2척부(1B)의 측원주면에 형성된 것이어도 좋다.
제2베이스부(21B)에는, 제2척부(1B)의 배면(12b)의 둘레 가장자리 영역(12c)과 대향하는 고리모양 영역(21Bc)의 내측에 오목부(21Br)가 형성되어 있다. 그리고 둘레 가장자리 영역(12c)과 고리모양 영역(21Bc) 사이에 탄성변형이 가능한 밀봉부재(312)가 끼여 있다. 이에 따라 밀폐공간(33B)으로서, 오목부(21Br)의 바닥면과 제2척부(1B)의 배면(12b) 사이에, 밀봉부재(312)로 밀폐된 공간이 형성되어 있다. 또한 밀봉부재(312)에 의하여 제2척부(1B)의 배면(12b)과 제2베이스부(21B) 사이에 밀폐공간(33B)을 형성할 수 있다면, 오목부(21Br)는 반드시 형성될 필요는 없다.
제2기압조정부(32B)는, 밀폐공간(33B) 내의 기압을 변화시킴으로써 밀폐공간(33B) 내를 진공상태로부터 가압상태까지 변화시킬 수 있다. 그리고 밀폐공간(33B) 내의 기압을 챔버(2a) 내의 기압(내압)보다 저하시켜 기압차를 생기게 함으로써 제2척부(1B)에는, 이를 제2베이스부(21B) 쪽으로 끌어 당기는 홀딩력이 발생하게 된다. 한편, 밀폐공간(33B) 내의 기압(내압)을 높임으로써, 제2척부(1B)를 제2베이스부(21B)로부터 부동시킬 수 있다. 이 때에 밀폐공간(33B)의 밀폐상태가 파괴되는 경우가 없도록, 밀봉부재(312)는, 제2척부(1B)의 부동에 추종하여 탄성변형(신축)하는 것이 바람직하다.
<회전기구>
회전기구(4)는, 제1척부(1A)의 흡착면(11a)(또는 제2척부(1B)의 흡착면(1lb))을 따르는 방향에 있어서의 회전축(41)을 갖고, 당해 회전축(41)을 중심으로 챔버기구(2)를 반전(反轉)시켜서 제1베이스부(21A)와 제2베이스부(21B)의 위치를 교체할 수 있는 기구이다.
본 실시형태에 있어서, 회전축(41)은 수평으로 배치됨과 아울러 제2베이스부(21B)의 측면에 연결되어 있고, 회전축(41)을 회전시켜 챔버기구(2)를 반전시킴으로써, 제1베이스부(21A)와 제2베이스부(21B)의 상하위치가 교체된다. 또한 챔버기구(2)를 반전시킬 수 있는 것이라면, 회전축(41)은 제2베이스부(21B)에 한정되지 않는 기타의 장소(예를 들면 제1베이스부(21A)의 측면 등)에 연결되어도 좋다.
<가압기구>
(제1가압기구)
제1가압기구(5A)는, 제1척부(1A)를 연직방향에 있어서 제1베이스부(21A) 쪽으로 가압한다. 본 실시형태에 있어서, 제1가압기구(5A)는 복수 설치되어 있고, 제1가압기구(5A)의 각각은, 수납실(51A)과, 압축스프링(52A)과, 핀(53A)으로 구성되어 있다. 수납실(51A)은 제1베이스부(21A)에 형성되어 있고, 수납실(51A)에는, 압축스프링(52A)이 연직방향에 있어서의 탄성변형이 가능하게 되도록 수납되어 있다.
핀(53A)은, 두부(53Aa)와 축부(53Ab)를 갖고, 이들이 다음과 같은 상태가 되도록 배치되어 있다. 즉 두부(53Aa)가, 압축스프링(52A)의 일단(제1척부(1A)와 반대측의 단)에 접촉한 상태로 수납실(51A) 내에 배치되어 있다. 또한 축부(53Ab)는, 압축스프링(52A)에 삽입된 상태로 연직방향에 있어서 제1척부(1A) 쪽을 향해서 연장되어 있다. 또한 축부(53Ab)는, 핀(53A)의 이동방향이 연직방향으로 제한되도록 제1베이스부(21A)를 관통하고 있다. 그리고 축부(53Ab)의 선단이 제1척부(1A)의 배면(12a)에 연결되어 있다.
제1가압기구(5A)에 의하면, 압축스프링(52A)에 의하여 핀(53A)의 두부(53Aa)가 제1척부(1A)와 반대측으로 가압되고, 그 결과로서, 제1척부(1A)가 핀(53A)을 통하여 연직방향에 있어서 제1베이스부(21A) 쪽으로 가압된다. 후술하는 바와 같이 접합실행 시에는, 제1척부(1A)를 연직방향에 있어서 제2척부(1B)의 상방에 배치하고, 이 상태에서 챔버(2a) 내의 기압을 저하시킨다. 따라서 밀폐공간(33A) 내의 기압과 챔버(2a) 내의 기압의 기압차에 의해 제1척부(1A)에 발생하고 있었던 상향의 홀딩력이, 기압차가 작아짐으로써 저하한다. 이렇게 홀딩력이 저하된 경우이더라도, 제1척부(1A)가 자중(自重)에 의해서 하방으로 이동하게 되는 것을 저지할 수 있는 가압력이, 제1가압기구(5A)에 의하여 제1척부(1A)에 주어진다. 그 결과로서, 제1척부(1A)를 제1베이스부(21A) 쪽으로 끌어 당겨 두는 것이 가능하게 되어 있다.
(제2가압기구)
제2가압기구(5B)는, 제2척부(1B)를 연직방향에 있어서 제2베이스부(21B) 쪽으로 가압한다. 본 실시형태에 있어서 제2가압기구(5B)는, 각 핀(311)의 두부(311a)와 제2척부(1B)의 돌출부(13B) 사이에 배치된 접시스프링(52B)으로 구성되어 있다. 또한 접시스프링(52B)은, 이것에 축부(31lb)가 관통한 상태로 배치되어 있다.
제2가압기구(5B)에 의하면, 접시스프링(52B)에 의하여 제2척부(1B)가 제2베이스부(21B) 쪽으로 가압된다. 후술하는 바와 같이 접합대상의 척실행(chuck實行) 시에는, 제2척부(1B)가 연직방향에 있어서 제1척부(1A)의 상방에 배치되는 경우가 있다. 이러한 경우에도 제2척부(1B)가 자중에 의해 하방으로 이동하는 것을 저지할 수 있는 가압력이, 제2가압기구(5B)에 의해 제2척부(1B)에 주어진다. 그 결과로서, 제2척부(1B)를 제2베이스부(21B) 쪽으로 끌어 당겨 두는 것이 가능하게 되어 있다.
<얼라인먼트 기구>
도2(A)는 얼라인먼트 기구(6)를 나타낸 사시도이며, 도2(B)는 챔버기구(2)에의 얼라인먼트 기구(6)의 부착상태를 나타낸 사시도이다. 또한 도3에 있어서 (A), (B)는 얼라인먼트 기구(6)의 동작을 나타낸 평면도이다. 얼라인먼트 기구(6)는, 제1척부(1A) 및 제2척부(1B)의 각각에 접합대상을 척시킬 때의 당해 접합대상의 위치조정(位置調整)에 사용된다. 구체적으로 얼라인먼트 기구(6)는, 제1회전축(第1回轉軸)(61c)을 갖는 회전부(回轉部)(61)와, 3개의 동력전달기구(動力傳達機構)(62)와, 3개의 얼라인먼트 작용부(alignment 作用部)(63)를 구비한다. 회전부(61)의 회전동작은, 서보모터 등, 회전각도나 토크의 검출 및 제어가 가능한 회전구동장치에 의해 제어된다.
3개의 동력전달기구(62)는, 회전부(61)의 회전을 3개의 얼라인먼트 작용부(63)에 전달하는 기구로서, 본 실시형태에서는 각각이 링크기구이다. 3개의 동력전달기구(62)는, 회전부(61)에 있어서 제1회전축(61c)으로부터 어긋난 3개의 다른 위치(P11∼P13)에 각각 축지(軸支)되어 있다. 본 실시형태에서 위치(P11∼P13)는, 제1회전축(61c)으로부터의 거리가 모두 동일하며, 제1회전축(61c)을 중심으로 동일한 간격(120°의 각도폭)으로 배치된 위치이다. 3개의 얼라인먼트 작용부(63)는, 3개의 동력전달기구(62)의 각각을 통하여 회전부(61)의 회전이 전달되어 동작하고, 이에 따라 접합대상에 작용하여 당해 접합대상의 위치조정을 하는 것이다.
3개의 동력전달기구(62)의 각각은, 제1아암(第1arm)(621)과, 제2아암(第2arm)(622)과, 축부(62C)와, 제3아암(第3arm)(623)을 구비한다. 제1아암(621)은, 상기 3개의 다른 위치(P11∼P13) 중 대응하는 위치에 축지된 제1단부(第1端部)(621a)와, 당해 제1단부(621a)와 반대측에 위치하는 제2단부(第2端部)(62lb)를 갖는다. 제2아암(622)은, 제2회전축(第2回轉軸)(622c)을 갖고, 당해 제2회전축(622c)과 다른 위치에서 제1아암(621)의 제2단부(62lb)에 축지되어 있다. 본 실시형태에서 제2아암(622)은, 제1단부(622a)와 제2단부(622b)를 갖고, 제1단부(622a)가 제1아암(621)의 제2단부(62lb)에 축지되고, 제2단부(622b)에 제2회전축(622c)이 설치되어 있다.
3개의 동력전달기구(62)의 각각이 갖는 제2회전축(622c)은, 회전부(61)로부터 이간된 3개의 위치(P21∼P23)에 배치되어 있다. 여기에서 위치(P21∼P23)는, 제1회전축(61c)을 중심으로 하는 다른 3방향으로 각각 배치된 위치이다. 본 실시형태에서 위치(P21∼P23)는, 제1회전축(61c)을 중심으로 하는 소정의 원주 상에 있어서, 제1회전축(61c)을 중심으로 동일한 간격 (120°의 각도폭)으로 배치된 위치이다.
축부(62C)는, 중심선을 제2회전축(622c)에 일치시켜서 제2아암(622)에 연결됨과 아울러, 얼라인먼트 기구(6)가 부착되는 대상물(본 실시형태에서는 챔버기구(2)의 제2베이스부(21B)(도2(B)를 참조))에 대하여 축지된다. 이에 따라 축부(62C)는, 제2아암(622)과 연동(連動)하여 제2회전축(622c)을 중심으로 회전하고, 동력전달기구(62)가 동작할 때의 지점(支點)이 된다.
본 실시형태에서는, 축부(62C)는 제2아암(622)의 제2단부(622b)에 연결되어 있다. 즉 축부(62C)는, 제2아암(622)의 제2단부(622b)에 연결된 제1단부(62Ca)와, 당해 제1단부(62Ca)와 반대측에 위치하는 제2단부(62Cb)를 갖는다. 그리고 제3아암(623)은 축부(62C)의 제2단부(62Cb)에 연결되어 있다. 본 실시형태에서 제3아암(623)은, 제1단부(623a)와 제2단부(623b)를 갖고, 제1단부(623a)가 축부(62C)의 제2단부(62Cb)에 연결되어 있다. 구체적으로 제3아암(623)은, 축부(62C)의 제1단부(62Ca)로부터 제2아암(622)이 연장되어 있는 방향과 동일한 방향으로, 축부(62C)의 제2단부(62Cb)로부터 연장되어 있다. 즉 제3아암(623)은, 제2아암(622)과 평행하고 또한, 제2아암(622)과 대향하고 있다. 또한 본 실시형태에서 제3아암(623)은, 평면에서 볼 때에 있어서 제2아암(622)의 제1단부(622a) 및 제2단부(622b)의 중간위치까지 연장되어 있다. 또한 제3아암(623)이 연장되는 방향 및 그 선단부(제2단부(623b))의 위치는, 적절하게 변경할 수 있다.
3개의 얼라인먼트 작용부(63)는, 3개의 동력전달기구(62)가 구비하는 제3아암(623)의 각각의 선단부(제2단부(623b))에 설치되어 있다. 따라서 본 실시형태에서 3개의 얼라인먼트 작용부(63)는, 3개의 동력전달기구(62)가 구비하는 제2아암(622)의 각각에, 제3아암(623) 및 축부(62C)를 통하여 연결되어 있다. 또한 얼라인먼트 작용부(63)의 각각에는, 예를 들면 제3아암(623)의 제2단부(623b)에 축지된 롤러(roller)가 사용된다.
이러한 얼라인먼트 기구(6)에 의하면, 회전부(61)의 회전에 따라 3개의 제2아암(622)을 동기시켜서 회전시킬 수 있다(도3(A) 및 (B)에 있어서, 회전부(61)의 회전방향이 테두리 안을 비워둔 화살표로 나타나 있다). 그리고 동기된 제2아암(622)의 회전이, 각각 대응하는 축부(62C) 및 제3아암(623)을 통하여 3개의 얼라인먼트 작용부(63)에 전달된다. 따라서 3개의 얼라인먼트 작용부(63)를 동기시켜서 내측으로 이동시킬 수 있다(도3(A)에 있어서, 얼라인먼트 작용부(63)의 이동방향이 테두리 안을 비워둔 화살표로 나타나 있다). 이에 따라, 3개의 얼라인먼트 작용부(63)에 의하여 얼라인먼트 대상(접합대상)을 3방향에서 끼워 넣음으로써 얼라인먼트 대상의 위치를 조정하고, 그 결과로서, 얼라인먼트 대상을 소정위치로 인도할 수 있다.
더 구체적으로는, 얼라인먼트 기구(6)에 의한 조정과정에서 얼라인먼트 대상이 3방향에서 균등하게 협압(挾壓)되어 있는 상태에 이르렀을 때의 위치가 소정위치로 된다. 그리고 얼라인먼트 기구(6)에 의한 위치조정은, 예를 들면 다음과 같은 토크검출(torque檢出)에 의해 이루어진다. 즉 얼라인먼트 대상을 3방향에서 끼워 넣었을 때에 회전부(61)에 발생하는 토크를 검출한다. 얼라인먼트 대상은, 소정위치에 도달하면 3방향에서 균등하게 협압되기 때문에 회전부(61)에 발생하는 토크가 상승한다. 그리고 그 토크가 소정치를 넘었을 때에, 얼라인먼트 대상이 소정위치에 도달했다고 판단하여 위치조정을 완료시킨다.
이러한 얼라인먼트 기구(6)에 의하면, 얼라인먼트 기구(6)에 있어서의 연결장소(축지된 장소) 등에 덜거덕거림이 발생하고 있는 경우이더라도, 토크를 높여서 얼라인먼트 대상을 3방향에서 협압함으로써 얼라인먼트 대상으로부터의 반력(反力)으로 덜거덕거림을 억제할 수 있다. 따라서 상기 얼라인먼트 기구(6)에 의하면, 간단한 구성임에도 불구하고, 얼라인먼트 대상의 위치결정에 있어서 높은 정밀도를 실현할 수 있다.
높은 정밀도로 위치조정을 실현할 수 있게 된다는 점에서, 얼라인먼트 대상에는, 웨이퍼 등, 원반모양인 것이 적합하다. 다만, 얼라인먼트 시에 요구되는 위치조정의 정밀도에 따라 얼라인먼트 대상의 형상으로서 적용 가능한 것(예를 들면 다각형이나 타원형 등)을 적절하게 선택할 수 있다.
본 실시형태에서는, 상기한 얼라인먼트 기구(6)가 챔버기구(2)에 대하여 다음과 같이 배치되어 있다. 즉 회전부(61)가 제2베이스부(21B)에 대하여 제2척부(1B)와 반대측에 배치되는 한편, 3개의 얼라인먼트 작용부(63)가 제2척부(1B)의 흡착면(1lb)의 주위에 배치되어 있다(도1을 참조). 그리고 3개의 동력전달기구(62)는, 각각의 축부(62C)가 제2베이스부(21B)를 관통한 상태로 당해 제2베이스부(21B)에 축지되어 있다. 이에 따라 회전부(61)의 회전을, 제2베이스부(21B)에 대하여 회전부(61)와 반대측에 위치하는 3개의 얼라인먼트 작용부(63)에 전달할 수 있다. 따라서 3개의 얼라인먼트 작용부(63)에 의해 흡착면(1lb) 상의 접합대상을 3방향에서 끼워 넣고, 그 결과로서, 당해 접합대상의 위치조정을 할 수 있다.
또한 얼라인먼트 기구(6)는, 제1척부(1A)의 흡착면(11a)에 접합대상을 흡착시킬 때의, 당해 접합대상의 위치조정에도 적용된다. 구체적으로 3개의 얼라인먼트 작용부(63)의 각각은, 제1접촉부(第1接觸部)(631)와, 제2접촉부(第2接觸部)(632)를 갖는다(도1을 참조). 여기에서 제1접촉부(631)는, 제1척부(1A)의 흡착면(11a)에 흡착시키는 접합대상의 위치조정 시에 당해 접합대상의 가장자리에 접촉하는 부분이다. 제2접촉부(632)는, 제2척부(1B)의 흡착면(1lb)에 흡착시키는 접합대상의 위치조정 시에 당해 접합대상의 가장자리에 접촉하는 부분이다.
제2접촉부(632)는, 항상 제2척부(1B)의 흡착면(1lb)의 주위에 있어서 당해 흡착면(1lb)과 같은 높이에 배치되어 있고, 제1접촉부(631)는, 제2접촉부(632)에 대하여 제1베이스부(21A) 측에 배치되어 있다. 그리고 본 실시형태에서 제1접촉부(631)는, 제2접촉부(632)보다 내측으로 돌출되어 있다.
제1척부(1A)의 흡착면(11a) 상에서 접합대상의 위치조정을 할 때에는, 제1베이스부(21A)와 제2베이스부(21B)가 서로 가깝게 됨으로써, 제1척부(1A)가, 그 흡착면(11a)이 제1접촉부(631)와 동일한 높이위치가 되는 소정위치에 배치된다.
그리고 얼라인먼트 작용부(63)의 각각에 있어서 제1접촉부(631)를 제2접촉부(632)보다 내측으로 돌출시켜 놓음으로써, 흡착면(1lb)에의 접합대상의 흡착 후에 있어서 흡착면(11a)에 다른 접합대상을 흡착시킬 때에, 흡착면(1lb) 상의 접합대상에 제2접촉부(632)를 접촉시키지 않고, 제1접촉부(631)에 의한 흡착면(11a) 상에서 접합대상의 위치조정을 하는 것이 가능하게 된다.
또한 상기한 얼라인먼트 기구(6)는, 챔버기구(2)에 대하여 다음과 같이 배치되어도 좋다. 즉 회전부(61)가 제1베이스부(21A)에 대하여 제1척부(1A)와 반대측에 배치되는 한편, 3개의 얼라인먼트 작용부(63)가 제1척부(1A)의 흡착면(11a) 주위에 배치된다. 그리고 3개의 동력전달기구(62)는, 각각의 축부(62C)가 제1베이스부(21A)를 관통한 상태로 당해 제1베이스부(21A)에 축지된다. 이에 따라 회전부(61)의 회전을, 제1베이스부(21A)에 대하여 회전부(61)와 반대측에 위치하는 3개의 얼라인먼트 작용부(63)에 전달할 수 있다.
이 경우에, 얼라인먼트 작용부(63)의 각각에 있어서 제2접촉부(632)를 제1접촉부(631)보다 내측으로 돌출시키는 것이 바람직하다. 이에 따라 흡착면(11a)에의 접합대상의 흡착 후에 있어서 흡착면(1lb)에 다른 접합대상을 흡착시킬 때에, 흡착면(11a) 상의 접합대상에 제1접촉부(631)를 접촉시키지 않고, 제2접촉부(632)에 의한 흡착면(1lb) 상에서의 접합대상의 위치조정을 하는 것이 가능하게 된다.
[1-2] 접합장치의 동작
도4(A)∼도7은, 상기한 접합장치에 있어서 2개의 접합대상을 접합시킬 때에 실행되는 동작을 순차적으로 나타내는 도면이다.
우선 챔버기구(2)에 있어서, 제1베이스부(21A)와 제2베이스부(21B)를 이간시켜서 챔버(2a)를 개방시킴과 아울러, 제2베이스부(21B)를 제1베이스부(21A)의 하방에 배치한다. 이에 따라 제2척부(1B)가, 그 흡착면(1lb)이 상방을 향한 상태에서 제1척부(1A)의 하방으로 배치된다(도4(A)를 참조). 그리고 제2부동기구(3B)의 밀폐공간(33B) 내의 기압을, 당해 밀폐공간(33B) 내가 진공상태가 될 때까지 저하시킨다. 이에 따라 외기와의 기압차에 의해 제2척부(1B)에는, 이를 제2베이스부(21B) 쪽으로 끌어 당기는 홀딩력이 발생하게 된다.
그 다음에, 제2척부(1B)의 흡착면(1lb)에 첫번째 접합대상(T1)을 재치한다(도4(A)를 참조). 또한 흡착면(1lb)에의 접합대상(T1)의 반송 및 재치는, 반송아암(搬送arm) 등의 반송장치(搬送裝置)(도면에 나타내지 않는다)를 사용하여 실행된다.
그 후에, 도3(A)에서 나타난 평면에서 볼 때에 있어서 얼라인먼트 기구(6)(도2(A) 및 도3(A)를 참조)의 회전부(61)를 오른쪽으로 회전시킴으로써, 3개의 얼라인먼트 작용부(63)를 내측으로 이동시킨다. 그리고 각각의 제2접촉부(632)를 접합대상(T1)에 3방향에서 접촉시킴으로써, 당해 접합대상(T1)의 위치조정을 한다(도3(A) 및 도4(B)을 참조). 접합대상(T1)의 위치조정 후에, 제2척부(1B)에 있어서의 진공흡인을 실행함으로써 흡착면(1lb)에 접합대상(T1)을 흡착시킨다. 이에 따라, 제2척부(1B)에 접합대상(T1)이 척된다. 그 후에, 도3(B)에서 나타난 평면에서 볼 때(도3(A)과 동일한 평면에서 볼 때)에 있어서 회전부(61)를 왼쪽으로 회전(즉 역회전)시킴으로써, 3개의 얼라인먼트 작용부(63)를 외측으로 이동시킨다.
다음에 회전기구(4)의 회전축(41)을 회전시킴으로써, 챔버기구(2)를 반전시켜 제1베이스부(21A)와 제2베이스부(21B)의 상하위치를 교체한다. 이에 따라 제1척부(1A)가, 그 흡착면(11a)을 상방으로 향하게 한 상태에서 제2척부(1B)의 하방으로 배치된다(도5(A)를 참조). 이 때에 제2척부(1B)는, 기압차에 의해 발생한 홀딩력과 제2가압기구(5B)(주로, 접시스프링(52B))로부터 받는 가압력에 의하여 제2척부(1B)가 자중에 의해서 하방으로 이동하게 되는 것이 저지되고, 그 결과로서, 제2베이스부(21B) 쪽으로 끌어 당겨진 상태로 유지된다.
그리고 제1부동기구(3A)의 밀폐공간(33A) 내의 기압을, 당해 밀폐공간(33A) 내가 진공상태가 될 때까지 저하시킨다. 이에 따라 외기와의 기압차에 의해 제1척부(1A)에는, 이를 제1베이스부(21A) 쪽으로 끌어 당기는 홀딩력이 발생하게 된다. 그 다음에, 제1척부(1A)의 흡착면(11a)에 두번째 접합대상(T2)을 재치한다(도5(A)를 참조). 또한 흡착면(11a)에의 접합대상(T2)의 반송 및 재치는, 반송아암 등의 반송장치(도면에 나타내지 않는다)를 사용하여 실행된다.
그 후에, 챔버기구(2)에 있어서 제1베이스부(21A)와 제2베이스부(21B)를 서로 가깝게 함으로써 밀폐된 챔버(2a)를 형성한다(도5(B)를 참조). 본 실시형태에서는, 챔버(2a)가 형성되었을 때에 제1척부(1A)의 흡착면(11a)이 제1접촉부(631)와 동일한 높이가 된다. 또한 챔버(2a)가 형성되기 전에 제1척부(1A)의 흡착면(11a)이 제1접촉부(631)와 동일한 높이가 되는 얼라인먼트 실행위치가 형성되어 있어도 좋다. 이 경우에, 챔버(2a)를 형성하기 전에 제1베이스부(21A)를 얼라인먼트 실행위치에 일단 정지시키게 된다.
그 후에, 얼라인먼트 기구(6)(도2(A) 및 도3(A)를 참조)의 회전부(61)를 회전시킴으로써, 3개의 얼라인먼트 작용부(63)를 내측으로 이동시킨다. 그리고 각각의 제1접촉부(631)를 접합대상(T2)에 3방향에서 접촉시킴으로써, 당해 접합대상(T2)의 위치조정을 한다(도3(A) 및 도6(A)를 참조). 본 실시형태에서는, 얼라인먼트 작용부(63)의 각각에 있어서 제1접촉부(631)가 제2접촉부(632)보다 내측으로 돌출되어 있기 때문에, 흡착면(1lb) 상의 접합대상(T1)에 제2접촉부(632)를 접촉시키지 않고, 제1접촉부(631)에 의한 흡착면(11a) 상에서의 접합대상(T2)의 위치조정을 할 수 있다.
접합대상(T2)의 위치조정 후에, 제1척부(1A)에 있어서의 진공흡인을 실행함으로써 흡착면(11a)에 접합대상(T2)을 흡착시킨다. 이에 따라, 제1척부(1A)에 접합대상(T2)이 척된다. 본 실시형태에서는, 그 후에 회전부(61)에 발생시킨 토크를 소정치 이상으로 유지한다. 즉 접합대상(T2)은, 3개의 얼라인먼트 작용부(63)(제1접촉부(631))에 의해 3방향에서 협압된 상태로 유지된다.
다음에 회전기구(4)의 회전축(41)을 회전시킴으로써, 챔버기구(2)를 다시 반전시켜 제1베이스부(21A)와 제2베이스부(21B)의 상하위치를 원래의 상태로 되돌린다. 이에 따라, 제1척부(1A)가 제2척부(1B)의 상방에 배치된다(도6(B)를 참조). 이 때에 제1척부(1A)는, 기압차에 의해 발생한 홀딩력과 제1가압기구(5A)(주로, 압축스프링(52A))로부터 받는 가압력에 의하여 제1척부(1A)가 자중에 의해 하방으로 이동하게 되는 것이 저지되고, 그 결과로서, 제1베이스부(21A) 쪽으로 끌어 당겨진 상태로 유지된다. 또한 접합대상(T2)은, 위치조정 시로부터 계속하여 3방향에서 협압된 상태로 유지되어 있다.
그 후에, 챔버(2a) 내의 기압을 챔버(2a) 내가 진공상태가 될 때까지 저하시킨다. 이 때에, 밀폐공간(33A) 내의 기압과 챔버(2a) 내의 기압의 기압차에 의하여 제1척부(1A)에 발생하고 있었던 상향의 홀딩력이 저하하게 된다. 이렇게 홀딩력이 저하된 경우이더라도 제1척부(1A)가 자중에 의하여 하방으로 이동하게 되는 것이, 제1가압기구(5A)에 의해 저지된다. 또한 마찬가지로, 챔버(2a) 내의 기압을 저하시킴으로써, 흡착면(11a)에의 접합대상(T2)의 진공흡착력이 저하하게 된다. 이와 같이 진공흡착력이 저하된 경우이더라도 접합대상(T2)이 자중에 의하여 흡착면(11a)으로부터 박리(剝離)되는 것이, 얼라인먼트 기구(6)에 의한 3방향에서 협압에 의해 저지된다. 즉 본 실시형태에서 얼라인먼트 기구(6)는, 접합대상(T2)을 홀딩하는 홀딩기구로서 기능을 한다. 또한 접합대상(T2)은, 얼라인먼트 기구(6)와는 별도로 설치된 홀딩기구에 의해 홀딩되어도 좋다.
다음에, 제1부동기구(3A)에 있어서 밀폐공간(33A) 내의 기압(내압)을 높인다. 이 때에, 제1가압기구(5A)의 가압력에 저항하여 제1척부(1A)를 하강시킬 수 있도록, 밀폐공간(33A) 내의 기압(내압)이 조정된다. 이와 같이 하여 제1척부(1A)를 제1베이스부(21A)로부터 부동시킨다(도7을 참조).
이에 병행하여, 제2부동기구(3B)에 있어서 밀폐공간(33B) 내의 기압(내압)을 높인다. 이 때에, 제2가압기구(5B)의 가압력에 저항하여 제2척부(1B)를 상승시킬 수 있도록, 밀폐공간(33B) 내의 기압(내압)이 조정된다. 이와 같이 하여, 제2척부(1B)를 제2베이스부(21B)로부터 부동시킨다(도7을 참조).
이와 같이 제1척부(1A) 및 제2척부(1B)를 부동시킴으로써, 각각의 흡착면(11a 및 1lb)에 척된 접합대상(T2 및 T1)을 포갠다. 그 후에, 밀폐공간(33A 및 33Ｂ) 내의 각각의 기압(내압)을 더 높임으로써 접합대상(T1 및 T2) 상호간이 서로 눌린다. 이에 따라 2개의 접합대상(T1 및 T2)은, 제1척부(1A)와 제2척부(1B)에 의하여 협압되고, 그 결과로서, 서로 접합된다.
제1실시형태의 접합장치에 의하면, 제1척부(1A) 및 제2척부(1B)의 각각의 배면(12a 및 12b)에 기압이 부여되기 때문에, 그들의 배면(12a 및 12b)에는 압력이 균등하게 가해지기 쉽다. 이 때문에, 제1척부(1A) 및 제2척부(1B)의 어느 곳에도 왜곡(歪曲) 등의 변형이 발생하기 어렵고, 따라서 접합실행 시에 접합대상(T1 및 T2)을 협압하였을 때이더라도 흡착면(11a 및 1lb)의 어느 곳에도 변형이 발생하기 어렵다. 따라서 접합실행 때이더라도 흡착면(11a 및 1lb)에 있어서의 높은 평활성(平滑性)을 유지할 수 있다.
흡착면(11a 및 1lb)에 있어서의 높은 평활성을 유지한다는 관점에서는, 접합실행 시에 있어서 밀폐공간(33A 및 33Ｂ) 내의 기압(내압)이 대략 동일하게 되도록 조정되고, 이에 따라 대략 동일한 기압이, 제1척부(1A) 및 제2척부(1B)의 각각의 배면(12a 및 12b)에 부여되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 접합실행 시에 있어서 상하로부터 부여되는 기압이 균형을 이룸으로써, 제1척부(1A) 및 제2척부(1B)가 어느 쪽도 부동한 상태로 유지된다. 즉 접합실행 시에 있어서 배면(12a 및 12b)에는 기압 이외의 불필요한 압력이 가해지기 어렵고, 따라서 2개의 흡착면(11a 및 1lb)의 어디에 있어서도 높은 평활성이 유지되기 쉬어진다.
접합실행 시에 있어서 흡착면(11a 및 1lb)에 있어서의 높은 평활성이 유지됨으로써, 접합대상(T1 및 T2)에 대하여 균등하게 압력을 가할 수 있고, 그 결과로서, 2개의 접합대상(T1 및 T2)으로 이루어지는 접합품에 압착불량 등의 불량이 발생하기 어려워진다.
[2] 제2실시형태
상기 접합장치에 있어서 제1가압기구(5A)는, 기압을 이용해서 가압력을 발생하는 것이더라도 좋다.
도8(A) 및 (B)는, 제2실시형태에서의 제1가압기구(5A)에 대하여, 첫번째 예에 있어서의 2개의 상태를 나타낸 단면도이다. 첫번째 예에서는, 제1부동기구(3A)의 지지부(31A)가 2개의 다이어프램(313 및 314)으로 구성되어 있다. 구체적으로는, 제1척부(1A)의 측원주면에 배면(12a)과 동일면에서 넓어진 돌출부(13A)가 형성되어 있다. 그리고 당해 돌출부(13A)에 있어서 배면(12a)과 반대측의 면은, 경사면(13At)으로 되어 있고 돌출부(13A)의 외주 가장자리에 근접하는 만큼 돌출부(13A)의 두께가 작아진다. 또한 오목부(21Ar)의 개구끝 가장자리에도 돌출부(211)가 형성되어 있고, 당해 돌출부(211)에는, 경사면(13At)와 대략 평행하게 형성된 경사면(211t)이 형성되어 있다. 또한 경사면(13At 및 211t)은, 제1척부(1A)의 상하이동에 따른 다이어프램(313 및 314)의 움직임을 방해하는 경우가 없도록 형성되는 것이며, 다이어프램(313 및 314)의 움직임을 방해하지 않는다면, 경사면(13At 및 211t)의 적어도 어느 일방(一方)을 대신하여 수평면이 형성되어 있어도 좋다.
그리고 경사면(13At)에 있어서의 돌출부(13A)의 근원의 위치와 돌출부(211)의 선단이, 다이어프램(313)으로 연결되어 있다. 또한 돌출부(13A)의 선단과 경사면(211t)에 있어서의 돌출부(211)의 근원의 위치가, 다이어프램(314)으로 연결되어 있다.
이러한 구성에 있어서 2개의 경사면(13At 및 211t)의 사이에는, 2개의 다이어프램(313 및 314)으로 밀폐된 공간(541)이 형성되어 있다. 그리고 당해 공간(541) 내의 기압이 적어도 밀폐공간(33A) 내의 기압보다 높게 유지됨으로써, 제1가압기구(5A)가 형성되어 있다.
즉 이 제1가압기구(5A)의 구성에 의하면, 공간(541)을 구성하는 내면(수압면(受壓面))이고 또한 받은 압력을 제1척부(1A)로 전달하는 것이 가능한 면 중, 연직상방의 성분을 가진 압력을 받는 면(본 실시형태에서는, 다이어프램(314)에 있어서의 공간(541)측의 면과 경사면(13At))에 대한 가상 수평면으로의 투영상(投影像)의 면적이, 연직하방의 성분을 가진 압력을 받는 면(본 실시형태에서는, 다이어프램(313)에 있어서의 공간(541)측의 면)에 대한 가상 수평면으로의 투영상의 면적보다 크게 된다. 따라서 챔버(2a) 내의 기압을 저하시킴으로써 당해 기압과 밀폐공간(33A) 내의 기압의 기압차가 작아진 경우이더라도, 제1척부(1A)에는 연직상방의 가압력이 주어지게 된다.
첫번째의 예에 있어서, 제1척부(1A)에 연직상방의 가압력이 발생하는 원리를 다음과 같이 생각할 수도 있다. 즉 제1척부(1A)의 가동영역 중, 제1베이스부(21A)에 가장 근접했을 때에 공간(541)의 용적이 가장 크게 된다(도8(A)를 참조). 그리고 제1척부(1A)가 제1베이스부(21A)로부터 멀어짐에 따라 공간(541)의 용적이 작아진다(도8(B)을 참조). 따라서 제1척부(1A)가 제1베이스부(21A)로부터 멀어지려고 하면, 공간(541) 내의 기압이 상승하고, 기압이 낮은 상태로 되돌아가려고 하는 힘이, 가압력이 되어서 제1척부(1A)에 주어지게 된다.
이러한 제1가압기구(5A)에 의하면, 당해 제1가압기구(5A)의 가압력을 제1척부(1A)의 배면(12a)에 가할 필요가 없어지기 때문에, 배면(12a)에는 압력이 더 균등하게 가해지기 쉬워진다. 이 때문에, 제1척부(1A)에 있어서의 왜곡 등의 변형이 더 발생하기 어려워진다. 따라서 제1척부(1A)의 흡착면(11a)에 있어서 더 높은 평활성을 유지할 수 있다.
도9(A) 및 (B)는, 제2실시형태에서의 제1가압기구(5A)에 대하여, 두번째 예에 있어서의 2개의 상태를 나타낸 단면도이다. 두번째 예에서는, 제1척부(1A)의 측원주면에, 배면(12a)과 동일면에서 넓어진 돌출부(14A)가 형성되고, 오목부(21Ar)의 개구끝 가장자리에도 돌출부(212)가 형성되어 있다. 그리고 돌출부(14A)의 선단면이 오목부(21Ar)의 내측면에 슬라이딩하고, 돌출부(212)의 선단면이 제1척부(1A)의 측원주면에 슬라이딩하고 있다. 또한 돌출부(14A)의 선단면에는 오목부(21Ar)의 내측면과의 사이에 끼여 있는 밀봉부재(551)가 설치되고, 제1척부(1A)의 측원주면에는 돌출부(212)의 선단면과의 사이에 끼여 있는 밀봉부재(552)가 설치되어 있다. 일례로서, 밀봉부재(551 및 552)에는 O링이 사용된다.
이러한 구성에 있어서 제1척부(1A)의 측원주면과 오목부(21Ar)의 내측면 사이에는, 2개의 밀봉부재(551 및 552)로 밀폐된 공간(542)이 형성되어 있다. 그리고 당해 공간(542) 내의 기압이, 적어도 밀폐공간(33A) 내의 기압보다 높게 유지됨으로써, 제1가압기구(5A)가 형성되어 있다.
즉 이 제1가압기구(5A)의 구성에 의하면, 공간(542)을 구성하는 내면(수압면)이고 또한 받은 압력을 제1척부(1A)에 전달하는 것이 가능한 면 중, 연직상방의 성분을 가진 압력을 받는 면(본 실시형태에서는, 돌출부(14A)에 있어서의 공간(542)측의 면)에 대한 가상 수평면으로의 투영상의 면적이, 연직하방의 성분을 가진 압력을 받는 면(본 실시형태에서는, 그와 같은 면이 존재하지 않는다)에 대한 가상 수평면으로의 투영상의 면적보다 크게 된다. 따라서 챔버(2a) 내의 기압을 저하시킴으로써 당해 기압과 밀폐공간(33A) 내의 기압의 기압차가 작아진 경우이더라도, 제1척부(1A)에는 연직상방의 가압력이 주어지게 된다.
두번째의 예에 있어서, 제1척부(1A)에 연직상방의 가압력이 발생하는 원리를 다음과 같이 생각할 수도 있다. 즉 제1척부(1A)의 가동영역 중, 제1베이스부(21A)에 가장 근접했을 때에 공간(542)의 용적이 가장 크게 된다(도9(A)를 참조). 그리고 제1척부(1A)가 제1베이스부(21A)로부터 멀어짐에 따라 공간(542)의 용적이 작아진다(도9(B)를 참조). 따라서 제1척부(1A)가 제1베이스부(21A)로부터 멀어지려고 하면, 공간(542) 내의 기압이 상승하고, 기압의 낮은 상태로 되돌아가려고 하는 힘이, 가압력이 되어서 제1척부(1A)에 주어지게 된다.
이러한 제1가압기구(5A)에 의하면, 첫번째 예와 동일하게 제1가압기구(5A)의 가압력을 제1척부(1A)의 배면(12a)에 가할 필요가 없기 때문에, 배면(12a)에는 압력이 더 균등하게 가해지기 쉬어진다. 이 때문에, 제1척부(1A)에 있어서의 왜곡 등의 변형이 더 발생하기 어려위진다. 따라서 제1척부(1A)의 흡착면(11a)에 있어서 더 높은 평활성을 유지할 수 있다.
[3] 제3실시형태
도10은 제2가압기구(5B)에 관하여 다른 예를 나타낸 단면도이다. 도10에 나타나는 바와 같이 제2가압기구(5B)는, 복수의 핀(311) 및 접시스프링(52B)을 대신하여 고리모양부재(561) 및 탄성부재(562)로 구성되어 있어도 좋다. 고리모양부재(561)는 제2베이스부(21B)의 대향면(21Bf)에 고정되어 있다. 또한 고리모양부재(561)에는, 그 단면이 대향면(21Bf)으로부터 역L자 모양으로 연장된 형상을 나타냄으로써 제2척부(1B)의 돌출부(13B)를 덮는 고리모양의 피복부(561a)가 형성되어 있다. 탄성부재(562)는, 탄성변형이 가능한 부재로서, 돌출부(13B)와 피복부(561a) 사이에 끼워져 있다. 일례로서 탄성부재(562)에는, 탄성변형이 가능한 밀봉부재(예를 들면 O링)가 사용된다.
이 제2가압기구(5B)의 구성에 의하면, 탄성부재(562)에 의하여 제2척부(1B)가 제2베이스부(21B) 쪽으로 가압된다. 또한 탄성부재(562)에 밀봉부재가 적용되어 있는 경우에 탄성부재(562)는, 밀봉부재(312)의 역할(밀폐공간(33B)의 유지)을 당해 밀봉부재(312)를 대신하여 담당하여도 좋다.
[4] 제4실시형태
2개의 접합대상은, 접합 시의 접착성이 향상하도록 가열되고, 접합완료 후에 냉각되어도 좋다. 일례로서, 제1척부(1A) 및 제2척부(1B)의 각각에 히터가 내장되어 있고, 당해 히터로 접합대상을 가열함으로써 접합대상에 도포되어 있는 접착제를 용융시킨다. 그리고 접합완료 후에, 제1척부(1A) 및 제2척부(1B) 자체를 냉각함으로써 접착제를 고화시킨다. 이하에서, 제1척부(1A) 및 제2척부(1B)를 냉각하는 냉각기구(冷却機構)를 구비한 접합장치를, 제4실시형태로서 구체적으로 설명한다.
도11은 제4실시형태에 관한 접합장치의 구성을 나타낸 개념도이다. 도11에 나타나는 바와 같이 접합장치는, 제1척부(1A)를 냉각하는 제1냉각기구(7A)와, 제2척부(1B)를 냉각하는 제2냉각기구(7B)를 더 구비한다.
제1냉각기구(7A)는, 제1척부(1A)의 배면(12a)에 설치된 냉각판(71A)을 갖고, 냉각판(71A)에는, 배면(12a)과의 밀착면에 냉각매체가 통과하는 통로(72A)가 형성되어 있다. 통로(72A)는, 냉각매체를 밀폐공간(33A)으로 리크(leak)시키지 않는 구성을 갖고 있다. 또한 냉각매체는, 기체 또는 액체의 어느 것이라도 좋고, 제1척부(1A)의 온도를 적절한 온도로 유지하기 위하여 적절하게 선택할 수 있다.
제2냉각기구(7B)는, 제2척부(1B)의 배면(12b)에 설치된 냉각판(71B)을 갖고, 냉각판(71B)에는, 배면(12b)과의 밀착면에 냉각매체가 통과하는 통로(72B)가 형성되어 있다. 통로(72B)는, 냉각매체를 밀폐공간(33B)으로 리크 시키지 않는 구성을 갖고 있다. 또한 냉각매체는, 기체 또는 액체의 어느 것이라도 좋고, 제2척부(1B)의 온도를 적절한 온도로 유지하기 위하여 적절하게 선택할 수 있다.
제1냉각기구(7A) 및 제2냉각기구(7B)에 의하면, 제1척부(1A) 및 제2척부(1B)를 각각 냉각할 수 있다. 다만, 지나친 냉각은 흡착면(11a 및 1lb)의 변형을 초래할 우려가 있다. 따라서 냉각 시에 있어서의 제1척부(1A) 및 제2척부(1B)의 온도는, 적절하게 관리되는 것이 바람직하다.
[5] 제5실시형태
제5실시형태로서 상기한 접합장치는, 노치 얼라인먼트 기구(8)를 더 구비하고 있어도 좋다. 노치 얼라인먼트 기구(8)는, 상기한 얼라인먼트 기구(6)로 위치가 조정된 접합대상에 대하여, 둘레방향에 있어서의 위치조정을 더 하기 위해서 이용된다. 구체적으로는, 접합대상에는 위치조정용의 노치가 형성되어 있고, 노치 얼라인먼트 기구(8)는 둘레방향에 있어서의 당해 노치의 위치조정을 한다.
도12(A) 및 (B)는 각각, 노치 얼라인먼트 기구(8)의 구성을 나타낸 평면도 및 측면도이다. 도12(A) 및 (B)에 나타나는 바와 같이 노치 얼라인먼트 기구(8)는, 수평방향으로 연장된 아암부(81)와, 당해 아암부(81)를 그 연장방향에 있어서 앞뒤로 이동시킬 수 있는 구동부(82)를 구비한다. 아암부(81)의 전단부에는, 전방을 향해서 앞이 뾰족한 제1첨단부(811) 및 제2첨단부(812)가 단모양으로 형성되어 있다(도12(B)를 참조). 여기에서 제1첨단부(811)는, 제1척부(1A)의 흡착면(11a)에 흡착시키는 접합대상의 위치조정 시에, 당해 접합대상의 가장자리에 형성된 노치에 삽입되는 부분이다(도14(C)를 참조). 제2첨단부(812)는, 제2척부(1B)의 흡착면(1lb)에 흡착시키는 접합대상의 위치조정 시에, 당해 접합대상의 가장자리에 형성된 노치에 삽입되는 부분이다(도13(C)를 참조).
그리고 제1첨단부(811)는 제2첨단부(812)보다 전방으로 돌출되어 있다. 이에 따라, 흡착면(1lb)에의 접합대상의 흡착 후에 있어서 흡착면(11a)에 다른 접합대상을 흡착시킬 때에, 흡착면(1lb) 상의 접합대상에 제2첨단부(812)를 접촉시키지 않고, 제1첨단부(811)에 의한 흡착면(11a) 상에서의 접합대상의 위치조정을 하는 것이 가능하게 된다. 구체적으로는 이하와 같다.
우선, 얼라인먼트 기구(6)에 의한 흡착면(1lb) 상에서의 접합대상(T1)의 위치조정 시(도4(B)를 참조)에 노치 얼라인먼트 기구(8)의 아암부(81)를 전진시킴으로써, 제2첨단부(812)를 접합대상(T1)의 가장자리에 형성되어 있는 노치(N1)에 삽입한다(도13(A)∼(C)를 참조). 여기에서, 도13(A)는 노치(N1)에 제2첨단부(812)가 삽입되기 전의 상태를 나타낸 평면도이며, 도13(B) 및 (C)는 각각, 노치(N1)에 제2첨단부(812)가 삽입되었을 때의 상태를 나타낸 평면도 및 측면도이다.
이와 같이 제2첨단부(812)를 노치(N1)에 삽입함으로써, 접합대상(T1)에 대하여 둘레방향에 있어서의 강제력을 가하고, 노치(N1)가 제2첨단부(812)와 합치할 때까지 접합대상(T1)을 강제적으로 회전시킨다. 그리고 얼라인먼트 기구(6) 및 노치 얼라인먼트 기구(8)에 의한 접합대상(T1)의 위치조정 후에, 제2척부(1B)에 있어서의 진공흡인이 실행된다.
다음에, 얼라인먼트 기구(6)에 의한 흡착면(11a) 상에서의 접합대상(T2)의 위치조정 시(도6(a)를 참조)에, 노치 얼라인먼트 기구(8)의 아암부(81)를 전진시킴으로써, 제1첨단부(811)를 접합대상(T2)의 가장자리에 형성되어 있는 노치(N2)에 삽입한다(도14(A)~(C)를 참조). 여기에서, 도14(A)는 노치(N2)에 제1첨단부(811)가 삽입되기 전의 상태를 나타낸 평면도이며, 도14(B) 및 (C)는 각각, 노치(N2)에 제1첨단부(811)가 삽입되었을 때의 상태를 나타낸 평면도 및 측면도이다.
이와 같이 제1첨단부(811)를 노치(N2)에 삽입함으로써, 접합대상(T2)에 대하여 둘레방향에 있어서의 강제력을 가하고, 노치(N2)가 제1첨단부(811)와 합치할 때까지 접합대상(T2)을 강제적으로 회전시킨다. 그리고 얼라인먼트 기구(6) 및 노치 얼라인먼트 기구(8)에 의한 접합대상(T2)의 위치조정 후에, 제1척부(1A)에 있어서의 진공흡인이 실행된다.
[6] 기타 실시형태
제1척부(1A)나 제2척부(1B)에의 접합대상의 척에는, 상기한 진공척(眞空chuck)에 한하지 않고 정전척(靜電chuck)이 사용되어도 좋고, 이들이 병용되어도 좋다.
상기한 제1부동기구(3A)의 여러가지 구성은, 제2부동기구(3B)에 적용되어도 좋다. 또한 상기한 제2부동기구(3B)의 여러가지 구성은, 제1부동기구(3A)에 적용되어도 좋다. 또한 접합장치는, 제1척부(1A) 또는 제2척부(1B)의 어느 일방에만 부동기구가 적용된 구성을 갖고 있어도 좋다. 이 경우에 부동기구가 적용된 일방의 척부가, 특허청구범위에 기재되어 있는 제1척부에 상당하게 된다.
상기한 얼라인먼트 기구(6)는, 접합장치에 한하지 않고 다양한 척장치(chuck裝置)에 적용 가능하다. 또한 얼라인먼트 기구(6)는, 척장치에 한하지 않고 다양한 위치조정에 적용 가능하다. 또한 얼라인먼트 기구(6)에 있어서의 동력전달기구(62)의 수는, 3개에 한정되지 않고 2개이어도 좋고, 4개 이상이어도 좋다.
상기 실시형태의 설명은, 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기 실시형태가 아니고 특허청구범위에 의해 나타내진다. 또한 본 발명의 범위에는, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1A 제1척부
1B 제2척부
2 챔버기구
2a 챔버
2L 로크기구
3A 제1부동기구
3B 제2부동기구
4 회전기구
5A 제1가압기구
5B 제2가압기구
6 얼라인먼트 기구
7A 제1냉각기구
7B 제2냉각기구
8 노치 얼라인먼트 기구
11a, 1lb 흡착면
12a, 12b 배면
12c 둘레 가장자리 영역
13A, 13B 돌출부
13At 경사면
14A 돌출부
21A 제1베이스부
21B 제2베이스부
21Bc 고리모양 영역
21Af, 21Bf 대향면
21Ar, 21Br 오목부
22 측벽부
23 구동부
24 배기부
31A, 31B 지지부
32A 제1기압조정부
32B 제2기압조정부
33A, 33B 밀폐공간
41 회전축
51A 수납실
52A 압축스프링
52B 접시스프링
53A 핀
53Aa 두부
53Ab 축부
61 회전부
61c 제1회전축
62 동력전달기구
62C 축부
62Ca 제1단부
62Cb 제2단부
63 얼라인먼트 작용부
71A, 71B 냉각판
72A, 72B 통로
81 아암부
82 구동부
120A, 120B 축부
210A, 210B 수용부
211 돌출부
211t 경사면
212 돌출부
311 핀
311a 두부
31lb 축부
312 밀봉부재
313, 314 다이어프램
541, 542 공간
551, 552 밀봉부재
561 고리모양부재
561a 피복부
562 탄성부재
621 제1아암
622 제2아암
622c 제2회전축
623 제3아암
621a, 622a, 623a 제1단부
62lb, 622b, 623b 제2단부
631 제1접촉부
632 제2접촉부
811 제1첨단부
812 제2첨단부
P11, P12, P13 위치
P21, P22, P23 위치
T1, T2 접합대상
N1, N2 노치

Claims (6)

  1. 접합대상(接合對象)을 흡착시키는 흡착면(吸着面)을 각각 갖는 한 쌍의 척부(chuck部)로서, 서로의 상기 흡착면을 대향(對向)시켜서 배치되어 있는 제1척부(第1chuck部) 및 제2척부(第2chuck部)와,
    상기 제1척부 및 제2척부를 각각 지지하는 제1베이스부(第1base部) 및 제2베이스부(第2base部)와,
    상기 제1척부의 배면(背面)에 기압을 부여하여 상기 제1베이스부로부터 상기 제1척부를 부동(浮動)시킴으로써, 상기 제1척부의 흡착면을 상기 제2척부의 흡착면 쪽으로 이동시키는 제1부동기구(第1浮動機構)를
    구비하는 접합장치(接合裝置).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2척부의 배면에 기압을 부여하여 상기 제2베이스부로부터 상기 제2척부를 부동시킴으로써, 상기 제2척부의 흡착면을 상기 제1척부의 흡착면 쪽으로 이동시키는 제2부동기구(第2浮動機構)를 더 구비하는 접합장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1부동기구 및 상기 제2부동기구는, 상기 접합대상의 접합실행 시에 있어서 상기 제1척부 및 상기 제2척부의 각각의 배면에 대략 동일한 기압을 부여하는 접합장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 접합대상의 접합실행 시에 있어서 상기 제1베이스부와 상기 제2베이스부의 상호의 위치관계를 유지할 수 있는 로크기구(lock機構)를 더 구비하는 접합장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1베이스부와 상기 제2베이스부를 포함하고, 이들의 베이스부 사이에 상기 제1척부 및 상기 제2척부가 내부에 배치됨과 아울러 밀폐된 챔버를 형성할 수 있는 챔버기구(chamber機構)를 더 구비하고,
    상기 챔버기구는,
    상기 흡착면에 수직한 방향에 있어서, 상기 제1베이스부를 상기 제2베이스부에 대하여 상대적으로 이동시키는 것이 가능하고, 상기 제1베이스부와 상기 제2베이스부를 서로 가깝게 함으로써, 상기 챔버를 형성하는 구동부(驅動部)와,
    상기 챔버 내의 기압을 저하시키는 배기부(排氣部)를
    더 포함하는
    접합장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 흡착면을 따르는 방향에 있어서의 회전축(回轉軸)을 갖고, 상기 회전축을 중심으로 상기 챔버기구를 반전시켜서 상기 제1베이스부와 상기 제2베이스부의 위치를 교체할 수 있는 회전기구(回轉機構)를 더 구비하는 접합장치.
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