KR20190116937A - 접합 시스템 및 접합 방법 - Google Patents

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Abstract

접합된 기판에 발생하는 엣지 보이드를 저감할 수 있는 기술을 제공한다. 본 개시된 일태양에 따른 접합 시스템은, 표면 개질 장치와, 표면 친수화 장치와, 접합 장치를 구비한다. 표면 개질 장치는 제 1 기판의 접합면 및 제 2 기판의 접합면을 플라즈마에 의해 개질한다. 표면 친수화 장치는 표면 개질 장치에 의해 개질된 제 1 기판의 접합면 및 제 2 기판의 접합면을 친수화한다. 접합 장치는 결로 억제 가스 토출부를 가지고, 표면 친수화 장치에 의해 친수화된 제 1 기판의 접합면 및 제 2 기판의 접합면을 분자간력에 의해 접합한다. 결로 억제 가스 토출부는 마주하는 제 1 기판의 접합면의 주연부와 제 2 기판의 접합면의 주연부와의 사이에 결로를 억제하는 결로 억제 가스를 토출한다.

Description

접합 시스템 및 접합 방법 {BONDING SYSTEM AND BONDING METHOD}
본 개시는 접합 시스템 및 접합 방법에 관한 것이다.
종래, 반도체 웨이퍼 등의 기판끼리를 접합하는 방법으로서, 기판의 접합되는 표면을 개질하고, 개질된 기판의 표면을 친수화하여, 친수화된 기판끼리를 반데르발스힘 및 수소 결합(분자간력)에 의해 접합하는 방법이 알려져 있다(특허 문헌 1 참조).
일본특허공개공보 2017-005058호
본 개시는 접합된 기판에 발생하는 엣지 보이드를 저감할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시된 일태양에 따른 접합 시스템은, 표면 개질 장치와, 표면 친수화 장치와, 접합 장치를 구비한다. 표면 개질 장치는 제 1 기판의 접합면 및 제 2 기판의 접합면을 플라즈마에 의해 개질한다. 표면 친수화 장치는 상기 표면 개질 장치에 의해 개질된 상기 제 1 기판의 접합면 및 상기 제 2 기판의 접합면을 친수화한다. 접합 장치는 마주하는 상기 제 1 기판의 접합면의 주연부와 상기 제 2 기판의 접합면의 주연부와의 사이에 결로를 억제하는 결로 억제 가스를 토출하는 결로 억제 가스 토출부를 가지고, 상기 표면 친수화 장치에 의해 친수화된 상기 제 1 기판의 접합면 및 상기 제 2 기판의 접합면을 분자간력에 의해 접합한다.
본 개시에 따르면, 접합된 기판에 발생하는 엣지 보이드를 저감할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 접합 시스템의 구성을 나타내는 모식 평면도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 접합 시스템의 구성을 나타내는 모식 측면도이다.
도 3은 실시 형태에 따른 상 웨이퍼 및 하 웨이퍼의 모식 측면도이다.
도 4는 실시 형태에 따른 표면 개질 장치의 구성을 나타내는 모식 단면도이다.
도 5는 실시 형태에 따른 접합 장치의 구성을 나타내는 모식 평면도이다.
도 6은 실시 형태에 따른 접합 장치의 구성을 나타내는 모식 측면도이다.
도 7은 실시 형태에 따른 접합 장치의 상 척 및 하 척의 구성을 나타내는 모식 측면도이다.
도 8은 실시 형태에 따른 접합 시스템이 실행하는 처리의 처리 순서의 일부를 나타내는 순서도이다.
도 9는 실험예 1, 실험예 2 및 비교예의 중합 웨이퍼의 엣지 보이드의 면적의 측정 결과를 나타내는 도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본원이 개시하는 접합 시스템 및 접합 방법의 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시 형태에 의해 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 또한, 도면은 모식적인 것이며, 각 요소의 치수의 관계, 각 요소의 비율 등은 현실과 상이한 경우가 있는 것에 유의할 필요가 있다. 또한, 도면의 상호 간에 있어서도, 서로의 치수의 관계 또는 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 경우가 있다.
종래, 반도체 웨이퍼 등의 기판끼리를 접합하는 방법으로서, 기판의 접합되는 표면을 개질하고, 개질된 기판의 표면을 친수화하여, 친수화된 기판끼리를 반데르발스힘 및 수소 결합(분자간력)에 의해 접합하는 방법이 알려져 있다.
한편, 친수화된 기판끼리를 접합할 시, 접합된 기판의 주연부에 보이드(이하, 엣지 보이드라고 함)가 발생하는 경우가 있다. 이러한 엣지 보이드가 발생하면, 발생한 부분을 제품으로서 사용할 수 없게 되는 점에서, 수율이 저하될 우려가 있다.
따라서, 접합된 기판에 발생하는 엣지 보이드를 저감하는 것이 기대되고 있다.
<접합 시스템의 구성>
먼저, 실시 형태에 따른 접합 시스템(1)의 구성에 대하여, 도 1 ~ 도 3을 참조하여 설명한다. 도 1은 실시 형태에 따른 접합 시스템(1)의 구성을 나타내는 모식 평면도이며, 도 2는 동일 모식 측면도이다. 또한, 도 3은 실시 형태에 따른 상 웨이퍼 및 하 웨이퍼의 모식 측면도이다. 또한 이하 참조하는 각 도면에서는, 설명을 알기 쉽게 하기 위하여, 연직 상향을 Z축의 정방향으로 하는 직교 좌표계를 나타내는 경우가 있다.
도 1에 나타내는 접합 시스템(1)은 제 1 기판(W1)과 제 2 기판(W2)을 접합함으로써 중합 웨이퍼(T)를 형성한다.
제 1 기판(W1)은 예를 들면 실리콘 웨이퍼 또는 화합물 반도체 웨이퍼 등의 반도체 기판에 복수의 전자 회로가 형성된 기판이다. 또한, 제 2 기판(W2)은 예를 들면 전자 회로가 형성되어 있지 않은 베어 웨이퍼이다. 제 1 기판(W1)과 제 2 기판(W2)은 대략 동일 직경을 가진다. 또한, 제 2 기판(W2)에 전자 회로가 형성되어 있어도 된다.
이하에서는, 제 1 기판(W1)을 '상 웨이퍼(W1)'라고 기재하고, 제 2 기판(W2)을 '하 웨이퍼(W2)'라고 기재한다. 즉, 상 웨이퍼(W1)는 제 1 기판의 일례이며, 하 웨이퍼(W2)는 제 2 기판의 일례이다. 또한, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 총칭하는 경우, '웨이퍼(W)'라고 기재하는 경우가 있다.
또한 이하에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 상 웨이퍼(W1)의 판면 중, 하 웨이퍼(W2)와 접합되는 측의 판면을 '접합면(W1j)'이라 기재하고, 접합면(W1j)과는 반대측의 판면을 '비접합면(W1n)'이라 기재한다. 또한, 하 웨이퍼(W2)의 판면 중, 상 웨이퍼(W1)와 접합되는 측의 판면을 '접합면(W2j)'이라 기재하고, 접합면(W2j)과는 반대측의 판면을 '비접합면(W2n)'이라 기재한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 접합 시스템(1)은 반입반출 스테이션(2)과, 처리 스테이션(3)을 구비한다. 반입반출 스테이션(2) 및 처리 스테이션(3)은 X축 정방향을 따라, 반입반출 스테이션(2) 및 처리 스테이션(3)의 순서로 배열되어 배치된다. 또한, 반입반출 스테이션(2) 및 처리 스테이션(3)은 일체적으로 접속된다.
반입반출 스테이션(2)은 배치대(10)와, 반송 영역(20)을 구비한다. 배치대(10)는 복수의 배치판(11)을 구비한다. 각 배치판(11)에는 복수 매(예를 들면, 25 매)의 기판을 수평 상태로 수용하는 카세트(C1, C2, C3)가 각각 배치된다. 예를 들면, 카세트(C1)는 상 웨이퍼(W1)를 수용하는 카세트이며, 카세트(C2)는 하 웨이퍼(W2)를 수용하는 카세트이며, 카세트(C3)는 중합 웨이퍼(T)를 수용하는 카세트이다.
반송 영역(20)은 배치대(10)의 X축 정방향측에 인접하여 배치된다. 이러한 반송 영역(20)에는 Y축 방향으로 연장되는 반송로(21)와, 이 반송로(21)를 따라 이동 가능한 반송 장치(22)가 마련된다.
반송 장치(22)는 Y축 방향뿐 아니라, X축 방향으로도 이동 가능 또한 Z축 둘레로 선회 가능하다. 그리고, 반송 장치(22)는 배치판(11)에 배치된 카세트(C1 ~ C3)와, 후술하는 처리 스테이션(3)의 제 3 처리 블록(G3)과의 사이에서, 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)의 반송을 행한다.
또한 배치판(11)에 배치되는 카세트(C1 ~ C3)의 개수는 도시한 것에 한정되지 않는다. 또한, 배치판(11)에는 카세트(C1, C2, C3) 이외에, 문제가 생긴 기판을 회수하기 위한 카세트 등이 배치되어도 된다.
처리 스테이션(3)에는 각종 장치를 구비한 복수의 처리 블록, 예를 들면 3 개의 처리 블록(G1, G2, G3)이 마련된다. 예를 들면, 처리 스테이션(3)의 정면측(도 1의 Y축 부방향측)에는 제 1 처리 블록(G1)이 마련되고, 처리 스테이션(3)의 배면측(도 1의 Y축 정방향측)에는 제 2 처리 블록(G2)이 마련된다. 또한, 처리 스테이션(3)의 반입반출 스테이션(2)측(도 1의 X축 부방향측)에는 제 3 처리 블록(G3)이 마련된다.
제 1 처리 블록(G1)에는 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W1j, W2j)을 처리 가스의 플라즈마에 의해 개질하는 표면 개질 장치(30)가 배치된다. 표면 개질 장치(30)는 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W1j, W2j)에 있어서의 SiO2의 결합을 절단하여 단결합의 SiO로 함으로써, 이 후 친수화되기 쉽게 하도록 당해 접합면(W1j, W2j)을 개질한다.
또한 표면 개질 장치(30)에서는, 예를 들면 감압 분위기 하에서 정해진 처리 가스가 여기되어 플라즈마화되고, 이온화된다. 그리고, 이러한 처리 가스에 포함되는 원소의 이온이, 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W1j, W2j)에 조사됨으로써, 접합면(W1j, W2j)이 플라즈마 처리되어 개질된다. 이러한 표면 개질 장치(30)의 상세에 대해서는 후술한다.
제 2 처리 블록(G2)에는 표면 친수화 장치(40)와, 접합 장치(41)가 배치된다. 표면 친수화 장치(40)는, 예를 들면 순수에 의해 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W1j, W2j)을 친수화하고, 또한 접합면(W1j, W2j)을 세정한다.
표면 친수화 장치(40)에서는, 예를 들면 스핀 척에 유지된 상 웨이퍼(W1) 또는 하 웨이퍼(W2)를 회전시키면서, 당해 상 웨이퍼(W1) 또는 하 웨이퍼(W2) 상에 순수를 공급한다. 이에 의해, 상 웨이퍼(W1) 또는 하 웨이퍼(W2) 상에 공급된 순수가 상 웨이퍼(W1) 또는 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W1j, W2j) 상을 확산되어, 접합면(W1j, W2j)이 친수화된다.
접합 장치(41)는 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)를 접합한다. 이러한 접합 장치(41)의 상세에 대해서는 후술한다.
제 3 처리 블록(G3)에는, 도 2에 나타내는 바와 같이 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)의 트랜지션(TRS) 장치(50, 51)가 아래로부터 차례로 2 단으로 마련된다.
또한 도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 처리 블록(G1), 제 2 처리 블록(G2) 및 제 3 처리 블록(G3)으로 둘러싸인 영역에는 반송 영역(60)이 형성된다. 반송 영역(60)에는 반송 장치(61)가 배치된다. 반송 장치(61)는 예를 들면 연직 방향, 수평 방향 및 연직축 둘레로 이동 가능한 반송 암을 가진다.
이러한 반송 장치(61)는 반송 영역(60) 내를 이동하고, 반송 영역(60)에 인접하는 제 1 처리 블록(G1), 제 2 처리 블록(G2) 및 제 3 처리 블록(G3) 내의 정해진 장치로 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)를 반송한다.
또한, 접합 시스템(1)은 제어 장치(300)를 구비한다. 제어 장치(300)는 접합 시스템(1)의 동작을 제어한다. 이러한 제어 장치(300)는 예를 들면 컴퓨터이며, 도시하지 않은 제어부 및 기억부를 구비한다. 기억부에는 접합 처리 등의 각종 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부는 기억부에 기억된 프로그램을 읽어내 실행함으로써 접합 시스템(1)의 동작을 제어한다.
또한 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체에 기록되어 있던 것으로, 그 기록 매체로부터 제어 장치(300)의 기억부에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체로서는, 예를 들면 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
<표면 개질 장치의 구성>
이어서, 표면 개질 장치(30)의 구성에 대하여, 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 표면 개질 장치(30)의 구성을 나타내는 모식 단면도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 표면 개질 장치(30)는 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(70)를 가진다. 처리 용기(70)의 반송 영역(60)(도 1 참조)측의 측면에는, 상 웨이퍼(W1) 또는 하 웨이퍼(W2)의 반입반출구(71)가 형성되고, 당해 반입반출구(71)에는 게이트 밸브(72)가 마련된다.
처리 용기(70)의 내부에는 스테이지(80)가 배치된다. 스테이지(80)는 예를 들면 하부 전극이며, 예를 들면 알루미늄 등의 도전성 재료로 구성된다. 스테이지(80)의 하부에는 예를 들면 모터 등을 구비한 복수의 구동부(81)가 마련된다. 복수의 구동부(81)는 스테이지(80)를 승강시킨다.
스테이지(80)와 처리 용기(70)의 내벽과의 사이에는 복수의 배플홀이 마련된 배기 링(103)이 배치된다. 배기 링(103)에 의해, 처리 용기(70) 내의 분위기가 처리 용기(70) 내로부터 균일하게 배기된다.
스테이지(80)의 하면에는, 도체로 형성된 급전봉(104)이 접속된다. 급전봉(104)에는 예를 들면 블로킹 콘덴서 등으로 이루어지는 정합기(105)를 개재하여, 제 1 고주파 전원(106)이 접속된다. 플라즈마 처리 시에는, 제 1 고주파 전원(106)으로부터 정해진 고주파 전압이 스테이지(80)에 인가된다.
처리 용기(70)의 내부에는 상부 전극(110)이 배치된다. 스테이지(80)의 상면과 상부 전극(110)의 하면은 서로 평행하게, 정해진 간격을 두고 대향하여 배치되어 있다. 스테이지(80)의 상면과 상부 전극(110)의 하면과의 간격은 구동부(81)에 의해 조정된다.
상부 전극(110)은 접지되고, 그라운드 전위에 접속되어 있다. 이와 같이 상부 전극(110)이 접지되어 있기 때문에, 플라즈마 처리 중, 상부 전극(110)의 하면의 손상을 억제할 수 있다.
이와 같이, 제 1 고주파 전원(106)으로부터 하부 전극인 스테이지(80)에, 고주파 전압이 인가됨으로써, 처리 용기(70)의 내부에 플라즈마가 발생한다.
실시 형태에 있어서, 스테이지(80), 급전봉(104), 정합기(105), 제 1 고주파 전원(106), 상부 전극(110) 및 정합기는, 처리 용기(70) 내에 처리 가스의 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 기구의 일례이다. 또한, 제 1 고주파 전원(106)은 상술한 제어 장치(300)에 의해 제어된다.
상부 전극(110)의 내부에는 중공부(120)가 형성되어 있다. 중공부(120)에는 가스 공급관(121)이 접속되어 있다. 가스 공급관(121)은 내부에 처리 가스 또는 제전용 가스를 저류하는 가스 공급원(122)에 연통하고 있다. 또한, 가스 공급관(121)에는 처리 가스 또는 제전용 가스의 흐름을 제어하는 밸브 및 유량 조절부 등을 포함하는 공급 기기군(123)이 마련되어 있다.
그리고, 가스 공급원(122)으로부터 공급된 처리 가스 또는 제전용 가스는, 공급 기기군(123)에서 유량 제어되고, 가스 공급관(121)을 거쳐, 상부 전극(110)의 중공부(120)로 도입된다. 처리 가스에는, 예를 들면 산소 가스, 질소 가스, 아르곤 가스 등이 이용된다. 또한, 제전용 가스에는, 예를 들면 질소 가스 또는 아르곤 가스 등의 불활성 가스가 이용된다.
중공부(120)의 내부에는 처리 가스 또는 제전용 가스의 균일 확산을 촉진하기 위한 배플판(124)이 마련되어 있다. 배플판(124)에는 다수의 작은 홀이 마련되어 있다. 상부 전극(110)의 하면에는, 중공부(120)로부터 처리 용기(70)의 내부에 처리 가스 또는 제전용 가스를 분출시키는 다수의 가스 분출구(125)가 형성되어 있다.
처리 용기(70)에는 흡기구(130)가 형성된다. 흡기구(130)에는 처리 용기(70)의 내부의 분위기를 정해진 진공도까지 감압하는 진공 펌프(131)에 연통하는 흡기관(132)이 접속된다.
스테이지(80)의 상면, 즉 상부 전극(110)과의 대향면은, 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)보다 큰 직경을 가지는 평면에서 봤을 때 원형의 수평면이다. 이러한 스테이지(80)의 상면에는 스테이지 커버(90)가 배치되고, 상 웨이퍼(W1) 또는 하 웨이퍼(W2)는 이러한 스테이지 커버(90)의 배치부(91) 상에 배치된다.
<접합 장치의 구성>
이어서, 접합 장치(41)의 구성에 대하여, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다. 도 5는 실시 형태에 따른 접합 장치(41)의 구성을 나타내는 모식 평면도이며, 도 6은 실시 형태에 따른 접합 장치(41)의 구성을 나타내는 모식 측면도이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 접합 장치(41)는 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(190)를 가진다. 처리 용기(190)에 있어서의 반송 영역(60)측의 측면에는 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)의 반입반출구(191)가 형성되고, 당해 반입반출구(191)에는 개폐 셔터(192)가 마련된다.
처리 용기(190)의 내부는 내벽(193)에 의해 반송 영역(T1)과 처리 영역(T2)으로 구획된다. 상술한 반입반출구(191)는 반송 영역(T1)에 있어서의 처리 용기(190)의 측면에 형성된다. 또한, 내벽(193)에도 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)의 반입반출구(194)가 형성된다.
반송 영역(T1)의 Y축 부방향측에는 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)를 일시적으로 배치하기 위한 트랜지션(200)이 마련된다. 트랜지션(200)은 예를 들면 2 단으로 형성되고, 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T) 중 어느 2 개를 동시에 배치할 수 있다.
반송 영역(T1)에는 반송 기구(201)가 마련된다. 반송 기구(201)는 예를 들면 연직 방향, 수평 방향 및 연직축 둘레로 이동 가능한 반송 암을 가진다. 그리고, 반송 기구(201)는 반송 영역(T1) 내, 또는 반송 영역(T1)과 처리 영역(T2)과의 사이에서 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)를 반송한다.
반송 영역(T1)의 Y축 정방향측에는 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 수평 방향의 방향을 조절하는 위치 조절 기구(210)가 마련된다. 이러한 위치 조절 기구(210)에서는, 도시하지 않은 유지부에 흡착 유지된 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)를 회전시키면서 도시하지 않은 검출부에서 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 노치부의 위치를 검출한다.
이에 의해, 위치 조절 기구(210)는 당해 노치부의 위치를 조절하여 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 수평 방향의 방향을 조절한다. 또한, 반송 영역(T1)에는 상 웨이퍼(W1)의 표리면을 반전시키는 반전 기구(220)가 마련된다.
또한 도 6에 나타내는 바와 같이, 처리 영역(T2)에는, 상 척(230)과 하 척(231)이 마련된다. 상 척(230)은 상 웨이퍼(W1)를 상방으로부터 흡착 유지한다. 또한, 하 척(231)은 상 척(230)의 하방에 마련되고, 하 웨이퍼(W2)를 하방으로부터 흡착 유지한다.
상 척(230)은, 도 6에 나타내는 바와 같이 처리 용기(190)의 천장면에 마련된 지지 부재(280)에 지지된다. 지지 부재(280)에는 하 척(231)에 유지된 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)을 촬상하는 도시하지 않은 상부 촬상부가 마련된다. 이러한 상부 촬상부는 상 척(230)에 인접하여 마련된다.
또한 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 하 척(231)은 당해 하 척(231)의 하방에 마련된 제 1 하 척 이동부(290)에 지지된다. 제 1 하 척 이동부(290)는 후술하는 바와 같이 하 척(231)을 수평 방향(Y축 방향)으로 이동시킨다. 또한, 제 1 하 척 이동부(290)는 하 척(231)을 연직 방향으로 이동 가능, 또한 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성된다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 제 1 하 척 이동부(290)에는, 상 척(230)에 유지된 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)을 촬상하는 도시하지 않은 하부 촬상부가 마련되어 있다. 이러한 하부 촬상부는 하 척(231)에 인접하여 마련된다.
또한 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 제 1 하 척 이동부(290)는 당해 제 1 하 척 이동부(290)의 하면측에 마련되고 수평 방향(Y축 방향)으로 연신하는 한 쌍의 레일(295)에 장착된다. 제 1 하 척 이동부(290)는 레일(295)을 따라 이동 가능하게 구성된다.
한 쌍의 레일(295)은 제 2 하 척 이동부(296)에 마련된다. 제 2 하 척 이동부(296)는 당해 제 2 하 척 이동부(296)의 하면측에 마련되고 수평 방향(X축 방향)으로 연신하는 한 쌍의 레일(297)에 장착된다.
그리고, 제 2 하 척 이동부(296)는 레일(297)을 따라 이동 가능하게, 즉 하 척(231)을 수평 방향(X축 방향)으로 이동시키도록 구성된다. 또한, 한 쌍의 레일(297)은 처리 용기(190)의 저면에 마련된 배치대(298) 상에 마련된다.
이어서, 접합 장치(41)에 있어서의 상 척(230)과 하 척(231)의 구성에 대하여, 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 실시 형태에 따른 접합 장치(41)의 상 척(230) 및 하 척(231)의 구성을 나타내는 모식 측면도이다.
상 척(230)은 대략 원판 형상이며, 도 7에 나타내는 바와 같이 복수, 예를 들면 3 개의 영역(230a, 230b, 230c)으로 구획된다. 이러한 영역(230a, 230b, 230c)은, 상 척(230)의 중심부로부터 주연부(외주부)를 향해 이 순으로 마련된다. 영역(230a)은 평면에서 봤을 때 원형 형상을 가지고, 영역(230b, 230c)은 평면에서 봤을 때 환상 형상을 가진다.
각 영역(230a, 230b, 230c)에는, 도 7에 나타내는 바와 같이 상 웨이퍼(W1)를 흡착 유지하기 위한 흡인관(240a, 240b, 240c)이 각각 독립하여 마련된다. 각 흡인관(240a, 240b, 240c)에는 상이한 진공 펌프(241a, 241b, 241c)가 각각 접속된다. 이와 같이, 상 척(230)은 각 영역(230a, 230b, 230c)마다 상 웨이퍼(W1)의 진공 배기를 설정 가능하게 구성되어 있다.
상 척(230)의 중심부에는 당해 상 척(230)을 두께 방향으로 관통하는 관통홀(243)이 형성된다. 이 상 척(230)의 중심부는, 당해 상 척(230)에 흡착 유지되는 상 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)에 대응하고 있다. 그리고, 관통홀(243)에는 기판 압압(押壓) 기구(250)의 압압 핀(253)이 삽입 관통하도록 되어 있다.
기판 압압 기구(250)는 상 척(230)의 상면에 마련되고, 압압 핀(253)에 의해 상 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)를 압압한다. 압압 핀(253)은 실린더부(251) 및 액츄에이터부(252)에 의해 연직축을 따라 직동 가능하게 마련되고, 선단부에 대향하는 기판(실시 형태에서는 상 웨이퍼(W1))을 이러한 선단부로 압압한다.
구체적으로, 압압 핀(253)은 후술하는 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 접합 시에, 먼저 상 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)와 하 웨이퍼(W2)의 중심부(W2a)를 접촉시키는 스타터가 된다.
하 척(231)은 대략 원판 형상이며, 복수 예를 들면 2 개의 영역(231a, 231b)으로 구획된다. 이들 영역(231a, 231b)은 하 척(231)의 중심부로부터 주연부를 향해 이 순으로 마련된다. 그리고, 영역(231a)은 평면에서 봤을 때 원형 형상을 가지고, 영역(231b)은 평면에서 봤을 때 환상 형상을 가진다.
각 영역(231a, 231b)에는, 도 7에 나타내는 바와 같이 하 웨이퍼(W2)를 흡착 유지하기 위한 흡인관(260a, 260b)이 각각 독립하여 마련된다. 각 흡인관(260a, 260b)에는 상이한 진공 펌프(261a, 261b)가 각각 접속된다. 이와 같이, 하 척(231)은 각 영역(231a, 231b)마다 하 웨이퍼(W2)의 진공 배기를 설정 가능하게 구성되어 있다.
하 척(231)의 주연부에는, 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)가 당해 하 척(231)으로부터 튀어나오거나 미끄러지는 것을 방지하는 스토퍼 부재(263)가 복수 개소, 예를 들면 5 개소에 마련된다.
또한, 접합 장치(41)는 서로 마주하는 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)의 주연부(W1je)와 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 주연부(W2je)에 대하여, 결로를 억제하는 결로 억제 가스(G)를 토출하는 결로 억제 가스 토출부(270)를 가진다.
실시 형태에 있어서, 결로 억제 가스(G)는 예를 들면 줄·톰슨 효과가 높고 결로를 억제하는 효과가 있는 He 가스 또는 Ar 가스, Ne 가스, 질소 가스 등의 불활성 가스를 포함한다. 또한, 결로 억제 가스(G)는 예를 들면 수분 함유량이 적고 결로를 억제하는 효과가 있는 건조 공기를 포함해도 된다.
결로 억제 가스 토출부(270)는 본체부(271)와, 결로 억제 가스 공급원(272)과, 유량 조절기(273)와, 밸브(274)를 가진다. 본체부(271)는 예를 들면 원환 형상을 가지고, 상 척(230)의 주연부를 둘러싸도록 배치된다.
본체부(271)에는, 예를 들면 환상의 배관(271a)이 마련되어 있다. 그리고, 이러한 배관(271a)으로부터, 둘레 방향으로 균등하게 배치된 복수의 토출구(271b)가, 서로 마주하는 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)의 주연부(W1je)와, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 주연부(W2je)와의 사이를 향하도록 형성되어 있다.
또한, 본체부(271)의 배관(271a)은 유량 조절기(273) 및 밸브(274)를 개재하여, 결로 억제 가스 공급원(272)에 연통하고 있다.
그리고, 결로 억제 가스 공급원(272)으로부터 공급된 결로 억제 가스(G)는, 유량 조절기(273) 및 밸브(274)로 유량 제어되고, 배관(271a)으로 도입된다. 또한 결로 억제 가스(G)는, 서로 마주하는 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)의 주연부(W1je)와 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 주연부(W2je)와의 사이를 향해 토출구(271b)로부터 토출된다.
또한, 본체부(271)에는 복수의 토출구(271b)가 둘레 방향으로 균등하게 복수(예를 들면, 30˚ 간격으로 12 개소) 형성되어 있다. 이에 의해, 결로 억제 가스 토출부(270)는, 마주하는 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)의 주연부(W1je)와 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 주연부(W2je)와의 사이에, 결로 억제 가스(G)를 둘레 방향으로 대략 균등하게 토출할 수 있다.
또한 실시 형태에서는, 본체부(271)에 복수의 토출구(271b)가 둘레 방향으로 균등하게 형성되는 예에 대하여 나타냈지만, 본체부(271)에 형성되는 토출구는 복수가 아니어도 된다. 예를 들면, 본체부(271)에는 슬릿 형상을 가지는 1 개의 토출구가 둘레 방향을 따라 형성되어 있어도 된다.
이러한 구성이라도, 결로 억제 가스 토출부(270)는 서로 마주하는 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)의 주연부(W1je)와 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 주연부(W2je)와의 사이에, 결로 억제 가스(G)를 둘레 방향으로 대략 균등하게 토출할 수 있다.
또한 실시 형태에서는, 결로 억제 가스 토출부(270)가, 상 척(230)의 주연부에 배치된 예에 대하여 나타냈지만, 결로 억제 가스 토출부(270)의 배치는 이러한 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 결로 억제 가스 토출부(270)는 하 척(231)의 주연부에 배치되어 있어도 된다.
이와 같이, 실시 형태의 접합 장치(41)는, 결로 억제 가스 토출부(270)에 의해, 서로 마주하는 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)의 주연부(W1je)와 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 주연부(W2je)와의 사이를 향해, 결로 억제 가스(G)를 토출 가능하게 구성된다.
<접합 시스템이 실행하는 처리>
이어서, 도 8을 참조하여, 실시 형태에 따른 접합 시스템(1)이 실행하는 처리의 상세에 대하여 설명한다. 도 8은 실시 형태에 따른 접합 시스템(1)이 실행하는 처리의 처리 순서의 일부를 나타내는 순서도이다. 또한, 도 8에 나타내는 각종의 처리는 제어 장치(300)에 의한 제어에 기초하여 실행된다.
먼저, 복수 매의 상 웨이퍼(W1)를 수용한 카세트(C1), 복수 매의 하 웨이퍼(W2)를 수용한 카세트(C2), 및 빈 카세트(C3)가, 반입반출 스테이션(2)의 정해진 배치판(11)에 배치된다. 이 후, 반송 장치(22)에 의해 카세트(C1) 내의 상 웨이퍼(W1)가 취출되고, 처리 스테이션(3)의 제 3 처리 블록(G3)의 트랜지션 장치(50)로 반송된다.
이어서, 상 웨이퍼(W1)는 반송 장치(61)에 의해 제 1 처리 블록(G1)의 표면 개질 장치(30)로 반송된다. 이 때, 게이트 밸브(72)가 열려 있으며, 처리 용기(70) 내가 대기압에 개방되어 있다. 표면 개질 장치(30)에서는, 정해진 감압 분위기 하에 있어서, 처리 가스가 여기되어 플라즈마화되고, 이온화된다.
이와 같이 발생한 이온이 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)에 조사되어, 당해 접합면(W1j)이 플라즈마 처리된다. 이에 의해, 접합면(W1j)의 최표면에 실리콘 원자의 단글링 본드가 형성되고, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)이 개질된다(단계(S101)).
이어서, 상 웨이퍼(W1)는 반송 장치(61)에 의해 제 2 처리 블록(G2)의 표면 친수화 장치(40)로 반송된다. 표면 친수화 장치(40)에서는, 스핀 척에 유지된 상 웨이퍼(W1)를 회전시키면서, 당해 상 웨이퍼(W1) 상에 순수를 공급한다.
그러면, 공급된 순수는 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j) 상을 확산된다. 이에 의해, 표면 친수화 장치(40)에서는, 개질된 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)에 있어서의 실리콘 원자의 단글링 본드에 OH기(실라놀기)가 부착되어 당해 접합면(W1j)이 친수화된다(단계(S102)). 또한, 당해 순수에 의해, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)이 세정된다.
이어서, 상 웨이퍼(W1)는, 반송 장치(61)에 의해 제 2 처리 블록(G2)의 접합 장치(41)로 반송된다. 접합 장치(41)로 반입된 상 웨이퍼(W1)는, 트랜지션(200)을 거쳐 위치 조절 기구(210)로 반송된다. 그리고 위치 조절 기구(210)에 의해, 상 웨이퍼(W1)의 수평 방향의 방향이 조절된다(단계(S103)).
이 후, 위치 조절 기구(210)로부터 반전 기구(220)로 상 웨이퍼(W1)가 전달된다. 이어서 반송 영역(T1)에 있어서, 반전 기구(220)를 동작시킴으로써, 상 웨이퍼(W1)의 표리면이 반전된다(단계(S104)). 즉, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)이 하방을 향해진다.
이 후, 반전 기구(220)가 회동하여 상 척(230)의 하방으로 이동한다. 그리고, 반전 기구(220)로부터 상 척(230)으로 상 웨이퍼(W1)가 전달된다. 상 웨이퍼(W1)는 상 척(230)에 그 비접합면(W1n)이 흡착 유지된다(단계(S105)).
상 웨이퍼(W1)에 상술한 단계(S101 ~ S105)의 처리가 행해지고 있는 동안, 하 웨이퍼(W2)의 처리가 행해진다. 먼저, 반송 장치(22)에 의해 카세트(C2) 내 하 웨이퍼(W2)가 취출되고, 처리 스테이션(3)의 트랜지션 장치(50)로 반송된다.
이어서, 하 웨이퍼(W2)는 반송 장치(61)에 의해 표면 개질 장치(30)로 반송되고, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)이 개질된다(단계(S106)). 또한, 이러한 단계(S106)는 상술한 단계(S101)와 동일한 처리이다.
이 후, 하 웨이퍼(W2)는 반송 장치(61)에 의해 표면 친수화 장치(40)로 반송되고, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)이 친수화된다(단계(S107)). 또한, 이러한 단계(S107)는 상술한 단계(S102)와 동일한 처리이다.
이 후, 하 웨이퍼(W2)는 반송 장치(61)에 의해 접합 장치(41)로 반송된다. 접합 장치(41)로 반입된 하 웨이퍼(W2)는 트랜지션(200)을 거쳐 위치 조절 기구(210)로 반송된다. 그리고 위치 조절 기구(210)에 의해, 하 웨이퍼(W2)의 수평 방향의 방향이 조절된다(단계(S108)).
이 후, 하 웨이퍼(W2)는 하 척(231)으로 반송되고, 하 척(231)에 흡착 유지된다(단계(S109)). 하 웨이퍼(W2)는 노치부를 미리 결정된 방향을 향한 상태로, 하 척(231)에 그 비접합면(W2n)이 흡착 유지된다.
이어서, 상 척(230)에 유지된 상 웨이퍼(W1)와 하 척(231)에 유지된 하 웨이퍼(W2)와의 수평 방향의 위치 조절이 행해진다(단계(S110)).
이어서, 결로 억제 가스 토출부(270)는 마주하는 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)의 주연부(W1je)와 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 주연부(W2je)와의 사이를 향해, 결로 억제 가스(G)의 토출을 행한다(단계(S111)).
이에 의해, 서로 마주하는 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)의 주연부(W1je)와 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 주연부(W2je)와의 사이에 결로 억제 가스(G)가 공급된다. 또한, 이러한 결로 억제 가스(G)의 공급은 이후의 처리에서도 계속하여 행해진다.
이어서, 제 1 하 척 이동부(290)에 의해 하 척(231)을 연직 상방으로 이동시켜, 상 척(230)과 하 척(231)의 연직 방향 위치의 조절을 행한다. 이에 의해, 당해 상 척(230)에 유지된 상 웨이퍼(W1)와 하 척(231)에 유지된 하 웨이퍼(W2)와의 연직 방향 위치의 조절이 행해진다(단계(S112)).
이 때, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)과 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j) 사이의 간격은 정해진 거리, 예를 들면 80 μm ~ 200 μm가 되어 있다.
이어서, 기판 압압 기구(250)의 압압 핀(253)을 하강시킴으로써, 상 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)를 눌러, 상 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)와 하 웨이퍼(W2)의 중심부(W2a)를 정해진 힘으로 압압한다(단계(S113)).
이에 의해, 압압된 상 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)와 하 웨이퍼(W2)의 중심부(W2a)와의 사이에서 접합이 개시된다. 구체적으로, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)은 각각 단계(S101, S106)에서 개질되어 있기 때문에, 먼저, 접합면(W1j, W2j) 간에 반데르발스힘(분자간력)이 생겨, 당해 접합면(W1j, W2j)끼리가 접합된다.
또한, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)은 각각 단계(S102, S107)에서 친수화되어 있기 때문에, 접합면(W1j, W2j) 간의 OH기가 수소 결합하여, 접합면(W1j, W2j)끼리가 강고하게 접합된다.
이 후, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 접합 영역은, 상 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a) 및 하 웨이퍼(W2)의 중심부(W2a)로부터 외주부로 확대되어 간다. 이 후, 압압 핀(253)에 의해 상 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)와 하 웨이퍼(W2)의 중심부(W2a)를 압압한 상태로, 진공 펌프(241b)의 작동을 정지하여, 영역(230b)에 있어서의 흡인관(240b)으로부터의 상 웨이퍼(W1)의 진공 배기를 정지한다.
그러면, 영역(230b)에 유지되어 있던 상 웨이퍼(W1)가 하 웨이퍼(W2) 상에 낙하한다. 또한 이 후, 진공 펌프(241c)의 작동을 정지하여, 영역(230c)에 있어서의 흡인관(240c)으로부터의 상 웨이퍼(W1)의 진공 배기를 정지한다.
이와 같이 상 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)로부터 외주부를 향해, 상 웨이퍼(W1)의 진공 배기를 단계적으로 정지하고, 상 웨이퍼(W1)가 하 웨이퍼(W2) 상에 단계적으로 낙하하여 접촉한다. 그리고, 상술한 접합면(W1j, W2j) 간의 반데르발스힘과 수소 결합에 의한 접합이 중심부(W1a, W2a)로부터 외주부를 향해 순차 확산된다.
이렇게 하여, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)이 전면에서 접촉하고, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)가 접합된다(단계(S114)).
이 후, 압압 핀(253)을 상 척(230)까지 상승시킨다. 또한, 하 척(231)에서 흡인관(260a, 260b)으로부터의 하 웨이퍼(W2)의 진공 배기를 정지하여, 하 척(231)에 의한 하 웨이퍼(W2)의 흡착 유지를 해제한다.
마지막으로, 결로 억제 가스 토출부(270)는 결로 억제 가스(G)의 토출을 정지하여(단계(S115)), 접합 장치(41)에서의 접합 처리가 종료된다.
여기까지 설명한 바와 같이, 실시 형태에서는, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 접합하기 전에, 서로 마주하는 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)의 주연부(W1je)와, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 주연부(W2je)와의 사이를 향해, 결로 억제 가스(G)의 토출을 행한다. 이에 의해, 중합 웨이퍼(T)에 발생하는 엣지 보이드를 저감할 수 있다.
이어서는, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 접합하기 전에 결로 억제 가스(G)의 토출을 행하는 경우와, 결로 억제 가스(G)의 토출을 행하지 않는 경우와의 차이에 대하여 설명한다. 구체적으로, 결로 억제 가스(G)로서 He 가스를 토출하는 경우(이후, '실험예 1'이라고 함)와, 마찬가지로 질소 가스를 토출하는 경우(이후, '실험예 2'라고 함)와, 결로 억제 가스(G)를 토출하지 않는 경우(이후, '비교예'라고 함)를 비교한다.
상기 실험예 1, 2 및 비교예의 조건으로 접합된 중합 웨이퍼(T)에 대하여, 주연부에 형성되는 엣지 보이드의 면적에 대한 평가를 행했다. 또한, 이러한 엣지 보이드의 면적 평가는 C-SAM(Constant-depth mode Scanning Acoustic Microscorpe : 초음파 현미경)에 의해 촬상된 화상을 해석함으로써 행했다.
도 9는 실험예 1, 실험예 2 및 비교예의 중합 웨이퍼(T)의 엣지 보이드의 면적의 측정 결과를 나타내는 도이다. 비교예의 엣지 보이드의 면적과, 실험예 1 및 실험예 2의 엣지 보이드의 면적과의 비교에 의해, 실험예 1 및 실험예 2에 있어서, 엣지 보이드의 발생이 저감되어 있는 것을 알 수 있다.
또한 실시 형태에서는, He 가스를 토출한 실험예 1과, 질소 가스를 토출한 실험예 2와의 비교에 의해, 줄·톰슨 효과가 매우 높은 He 가스를 토출함으로써, 엣지 보이드의 발생이 더 저감되어 있는 것을 알 수 있다.
이어서, 실시 형태에 있어서 엣지 보이드의 발생이 저감된 요인에 대하여 설명한다. 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 접합할 시, 중심부(W1a)와 중심부(W2a)가 분자간력에 의해 접합하여 접합 영역이 형성된 후, 웨이퍼(W)의 외주부를 향해 접합 영역이 확대되어 갈 시 물결(이른바 본딩 웨이브)이 발생한다.
여기서, 엣지 보이드의 발생 요인의 하나로서, 이러한 본딩 웨이브가 웨이퍼(W)의 주연부에 도달한 경우에, 웨이퍼(W)의 주연부에 있어서 급격한 압력의 변동이 일어나는 것이 상정된다. 왜냐하면, 이러한 급격한 압력의 변동에 의해, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)의 주연부(W1je)와 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 주연부(W2je)에서 결로가 발생하고, 이러한 발생한 결로에 기인하여 엣지 보이드가 형성되기 때문이다.
따라서 실시 형태에서는, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 접합하기 전에, 엣지 보이드의 원인이 되는 결로가 발생하는 영역에 결로 억제 가스(G)의 토출을 행한다. 이에 의해, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)의 주연부(W1je) 및 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 주연부(W2je)에 있어서 결로의 발생을 억제할 수 있다.
따라서 실시 형태에 따르면, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 접합하기 전에 결로 억제 가스(G)를 토출함으로써, 중합 웨이퍼(T)에 발생하는 엣지 보이드를 저감할 수 있다.
또한 실시 형태에서는, 결로 억제 가스 토출부(270)에 의해, 엣지 보이드의 원인이 되는 결로를 억제하고자 하는 영역에 한하여 결로 억제 가스(G)를 토출할 수 있다. 따라서 실시 형태에 따르면, 처리 용기(190)의 내부를 결로 억제 가스(G)로 채우는 경우에 비해, 결로 억제 가스(G)의 사용량을 저감할 수 있다.
또한 실시 형태에서는, 상술한 단계(S115)와 같이, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 접합 처리가 종료된 후, 결로 억제 가스(G)의 토출을 정지하면 된다. 이에 의해, 엣지 보이드의 원인이 되는 결로를 억제하고자 하는 타이밍에 한하여 결로 억제 가스(G)를 토출할 수 있다. 따라서 실시 형태에 따르면, 결로 억제 가스(G)의 사용량을 저감할 수 있다.
또한 실시 형태에서는, 결로 억제 가스(G)가, 줄·톰슨 효과가 높고 결로를 억제하는 효과가 있는 불활성 가스, 또는 수분 함유량이 적고 결로를 억제하는 효과가 있는 건조 공기를 포함하면 된다.
또한 실시 형태에서는, 결로 억제 가스(G)가, 줄·톰슨 효과가 매우 높고, 결로를 억제하는 효과가 높은 He 가스를 포함하면 된다. 이에 의해, 중합 웨이퍼(T)에 발생하는 엣지 보이드를 효과적으로 저감할 수 있다.
실시 형태에 따른 접합 시스템(1)은, 표면 개질 장치(30)와, 표면 친수화 장치(40)와, 접합 장치(41)를 구비한다. 표면 개질 장치(30)는 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))의 접합면(W1j) 및 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))의 접합면(W2j)을 플라즈마에 의해 개질한다. 표면 친수화 장치(40)는 표면 개질 장치(30)에 의해 개질된 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))의 접합면(W1j) 및 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))의 접합면(W2j)을 친수화한다. 접합 장치(41)는 결로 억제 가스 토출부(270)를 가지고, 표면 친수화 장치(40)에 의해 친수화된 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))의 접합면(W1j) 및 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))의 접합면(W2j)을 분자간력에 의해 접합한다. 또한, 결로 억제 가스 토출부(270)는 마주하는 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))의 접합면(W1j)의 주연부(W1je)와 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))의 접합면(W2j)의 주연부(W2je)와의 사이에 결로를 억제하는 결로 억제 가스(G)를 토출한다. 이에 의해, 접합된 중합 웨이퍼(T)에 발생하는 엣지 보이드를 저감할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 접합 시스템(1)에 있어서, 결로 억제 가스(G)는 불활성 가스를 포함한다. 이에 의해, 접합된 중합 웨이퍼(T)에 발생하는 엣지 보이드를 저감할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 접합 시스템(1)에 있어서, 결로 억제 가스(G)는 He 가스를 포함한다. 이에 의해, 접합된 중합 웨이퍼(T)에 발생하는 엣지 보이드를 효과적으로 저감할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 접합 시스템(1)에 있어서, 결로 억제 가스(G)는 건조 공기를 포함한다. 이에 의해, 접합된 중합 웨이퍼(T)에 발생하는 엣지 보이드를 저감할 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 접합 시스템(1)에 있어서, 결로 억제 가스 토출부(270)는 원환 형상이며, 결로 억제 가스(G)를 토출하는 토출구(271b)가 형성되는 본체부(271)를 가진다. 이에 의해, 상 웨이퍼(W1) 또는 하 웨이퍼(W2)가 접합 장치(41)로 반입반출될 시, 결로 억제 가스 토출부(270)가 상 웨이퍼(W1) 또는 하 웨이퍼(W2)의 반송의 방해가 되는 것을 억제할 수 있다.
또한 실시 형태에 따른 접합 시스템(1)에 있어서, 결로 억제 가스 토출부(270)의 본체부(271)에는, 복수의 토출구(271b)가 둘레 방향으로 균등하게 형성된다. 이에 의해, 마주하는 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)의 주연부(W1je)와 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 주연부(W2je)와의 사이에 결로 억제 가스(G)를 둘레 방향으로 대략 균등하게 토출할 수 있다.
또한 실시 형태에 따른 접합 방법은, 표면 개질 공정(단계(S101, S106))과, 표면 친수화 공정(단계(S102, S107))과, 가스 토출 공정(단계(S111))과, 접합 공정(단계(S114))을 포함한다. 표면 개질 공정은 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))의 접합면(W1j) 및 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))의 접합면(W2j)을 개질한다. 표면 친수화 공정은 개질된 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))의 접합면(W1j) 및 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))의 접합면(W2j)을 친수화한다. 가스 토출 공정은 마주하는 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))의 접합면(W1j)의 주연부(W1je)와 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))의 접합면(W2j)의 주연부(W2je)와의 사이에 결로를 억제하는 결로 억제 가스(G)를 토출한다. 접합 공정은 친수화된 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))의 접합면(W1j) 및 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))의 접합면(W2j)을 분자간력에 의해 접합한다. 이에 의해, 접합된 중합 웨이퍼(T)에 발생하는 엣지 보이드를 저감할 수 있다.
이상, 본 개시된 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 개시는 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 그 취지를 일탈하지 않는 한에서 다양한 변경이 가능하다. 예를 들면, 상술한 실시 형태에서는, 결로 억제 가스(G)에 이용되는 줄·톰슨 효과가 높은 가스로서 불활성 가스를 이용한 예에 대하여 나타냈지만, 줄·톰슨 효과가 높은 가스이면 불활성 가스 이외의 가스를 이용해도 된다.
또한 상기의 실시 형태에서는, 결로 억제 가스 토출부(270)가, 원환 형상의 배관(271a) 및 토출구(271b)로 구성된 예에 대하여 나타냈지만, 결로 억제 가스 토출부(270)의 구성은 이러한 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 결로 억제 가스 토출부(270)는 결로 억제 가스(G)를 토출 가능한 노즐을 둘레 방향으로 복수 배열하여 배치해도 된다.
이번 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시로 제한적인 것은 아니라고 이해되어야 한다. 실로, 상기한 실시 형태는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한 상기의 실시 형태는, 첨부한 특허 청구의 범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
1 : 접합 시스템
30 : 표면 개질 장치
40 : 표면 친수화 장치
41 : 접합 장치
230 : 상 척
270 : 결로 억제 가스 토출부
271 : 본체부
271b : 토출구
W1 : 상 웨이퍼(제 1 기판의 일례)
W1j : 접합면
W1je : 주연부
W2 : 하 웨이퍼(제 2 기판의 일례)
W2j : 접합면
W2je : 주연부
G : 결로 억제 가스

Claims (7)

  1. 제 1 기판의 접합면 및 제 2 기판의 접합면을 플라즈마에 의해 개질하는 표면 개질 장치와,
    상기 표면 개질 장치에 의해 개질된 상기 제 1 기판의 접합면 및 상기 제 2 기판의 접합면을 친수화하는 표면 친수화 장치와,
    마주하는 상기 제 1 기판의 접합면의 주연부와 상기 제 2 기판의 접합면의 주연부와의 사이에 결로를 억제하는 결로 억제 가스를 토출하는 결로 억제 가스 토출부를 가지고, 상기 표면 친수화 장치에 의해 친수화된 상기 제 1 기판의 접합면 및 상기 제 2 기판의 접합면을 분자간력에 의해 접합하는 접합 장치
    를 구비하는 접합 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결로 억제 가스는 불활성 가스를 포함하는, 접합 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 결로 억제 가스는 He 가스를 포함하는, 접합 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 결로 억제 가스는 건조 공기를 포함하는, 접합 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결로 억제 가스 토출부는 원환 형상이며 상기 결로 억제 가스를 토출하는 토출구가 형성되는 본체부를 가지는, 접합 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 결로 억제 가스 토출부의 상기 본체부에는 복수의 상기 토출구가 둘레 방향으로 균등하게 형성되는, 접합 시스템.
  7. 제 1 기판의 접합면 및 제 2 기판의 접합면을 개질하는 표면 개질 공정과,
    개질된 상기 제 1 기판의 접합면 및 상기 제 2 기판의 접합면을 친수화하는 표면 친수화 공정과,
    마주하는 상기 제 1 기판의 접합면의 주연부와 상기 제 2 기판의 접합면의 주연부와의 사이에 결로를 억제하는 결로 억제 가스를 토출하는 가스 토출 공정과,
    친수화된 상기 제 1 기판의 접합면 및 상기 제 2 기판의 접합면을 분자간력에 의해 접합하는 접합 공정
    을 포함하는 접합 방법.
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