KR20200104802A - 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 접합 방법 - Google Patents

기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 접합 방법 Download PDF

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토시후미 이나마스
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

척에 부착한 이물을 적절히 검출할 수 있는 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 접합 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는, 기판을 흡착 유지하는 척과, 상기 척에 흡착 유지된 기판의, 상기 척에 접하는 제 1 면과는 반대측인 제 2 면내의 복수 개소의 관찰을 행하는 관찰부와, 상기 복수 개소의 관찰 결과를 해석하는 해석부를 가지고, 상기 해석부는, 상기 척의 상기 기판을 흡착 유지하는 면으로부터의 높이에 관한 특이점이 상기 제 2 면에 존재하는 경우, 상기 척 상에서의 당해 특이점의 위치를 특정한다.

Description

기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 접합 방법 {SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND BONDING METHOD}
본 개시는 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 접합 방법에 관한 것이다.
특허 문헌 1에 기재된 접합 장치는, 상측의 기판을 상방으로부터 흡착하는 상 척과, 하측의 기판을 하방으로부터 흡착하는 하 척을 구비하고, 2 매의 기판을 마주보게 한 다음 접합한다. 구체적으로, 접합 장치는, 먼저 상 척에 흡착되어 있는 기판의 중심부를 눌러, 하 척에 흡착되어 있는 기판의 중심부와 접촉시킨다. 이에 의해, 2 매의 기판의 중심부끼리가 분자간력 등에 의해 접합된다. 이어서, 접합 장치는, 2 매의 기판의 접합된 접합 영역을 중심부로부터 외주부로 확장한다.
일본특허공개공보 2015-095579호
본 개시는, 척에 부착한 이물을 적절히 검출할 수 있는 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 접합 방법을 제공한다.
본 개시의 일태양에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 흡착 유지하는 척과, 상기 척에 흡착 유지된 기판의, 상기 척에 접하는 제 1 면과는 반대측인 제 2 면내의 복수 개소의 관찰을 행하는 관찰부와, 상기 복수 개소의 관찰 결과를 해석하는 해석부를 가지고, 상기 해석부는, 상기 척의 상기 기판을 흡착 유지하는 면으로부터의 높이에 관한 특이점이 상기 제 2 면에 존재하는 경우, 상기 척 상에서의 당해 특이점의 위치를 특정한다.
본 개시에 따르면, 척에 부착한 이물을 적절히 검출할 수 있다.
도 1은 일실시 형태에 따른 접합 시스템을 나타내는 평면도이다.
도 2는 일실시 형태에 따른 접합 시스템을 나타내는 측면도이다.
도 3은 일실시 형태에 따른 제 1 기판 및 제 2 기판의 접합 전의 상태를 나타내는 측면도이다.
도 4는 일실시 형태에 따른 접합 장치를 나타내는 평면도이다.
도 5는 일실시 형태에 따른 접합 장치를 나타내는 측면도이다.
도 6은 일실시 형태에 따른 상 척 및 하 척을 나타내는 단면도로, 상 웨이퍼와 하 웨이퍼의 접합 직전의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 일실시 형태에 따른 상 웨이퍼와 하 웨이퍼를 중심부로부터 외주부를 향해 서서히 접합하는 동작을 나타내는 단면도이다.
도 8은 일실시 형태에 따른 접합 시스템이 실행하는 처리의 일부를 나타내는 순서도이다.
도 9는 일실시 형태에 따른 상 웨이퍼와 하 웨이퍼와의 수평 방향 위치 조정의 동작을 나타내는 설명도이다.
도 10은 일실시 형태에 따른 이물 검사의 방법을 나타내는 순서도이다.
도 11은 하 웨이퍼의 상면의 관찰 및 돌출의 유무의 판정의 방법의 제 1 예를 나타내는 제 1 모식도이다.
도 12는 하 웨이퍼의 상면의 관찰 및 돌출의 유무의 판정의 방법의 제 1 예를 나타내는 순서도이다.
도 13은 하 웨이퍼의 상면의 관찰 및 돌출의 유무의 판정의 방법의 제 1 예를 나타내는 제 2 모식도이다.
도 14는 이물과 하 웨이퍼의 돌출과의 관계를 나타내는 도이다.
도 15는 하 웨이퍼의 상면의 관찰 및 돌출의 유무의 판정의 방법의 제 2 예를 나타내는 순서도이다.
도 16은 하 웨이퍼의 상면의 관찰 및 돌출의 유무의 판정의 방법의 제 3 예를 나타내는 제 1 모식도이다.
도 17은 하 웨이퍼의 상면의 관찰 및 돌출의 유무의 판정의 방법의 제 3 예를 나타내는 제 2 모식도이다.
도 18은 하 웨이퍼의 상면의 관찰 및 돌출의 유무의 판정의 방법의 제 3 예를 나타내는 순서도이다.
이하, 본 개시된 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 각 도면에서, 동일한 또는 대응하는 구성에는, 동일한 또는 대응하는 부호를 부여하여 설명을 생략하는 경우가 있다. 이하의 설명에 있어서, X축 방향, Y축 방향, Z축 방향은 서로 수직인 방향이며, X축 방향 및 Y축 방향은 수평 방향, Z축 방향은 연직 방향이다. 연직축을 회전 중심으로 하는 회전 방향을 θ 방향이라고도 부른다. 본 명세서에 있어서, 하방이란 연직 하방을 의미하고, 상방이란 연직 상방을 의미한다.
<접합 시스템>
도 1은 일실시 형태에 따른 접합 시스템을 나타내는 평면도이다. 도 2는 일실시 형태에 따른 접합 시스템을 나타내는 측면도이다. 도 3은 일실시 형태에 따른 제 1 기판 및 제 2 기판의 접합 전의 상태를 나타내는 측면도이다. 도 1에 나타내는 접합 시스템(1)은, 제 1 기판(W1)과 제 2 기판(W2)을 접합함으로써 중합 기판(T)(도 7의 (b) 참조)을 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)'라 기재하고, 제 2 기판(W2)을 '하 웨이퍼(W2)', 중합 기판(T)을 '중합 웨이퍼(T)'라 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 가능하며, 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 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, 그 후 친수화되기 쉽게 하도록 당해 접합면(W1j, W2j)을 개질한다.
또한 표면 개질 장치(30)에서는, 예를 들면 감압 분위기 하에서 처리 가스인 산소 가스 또는 질소 가스가 여기되어 플라즈마화되고, 이온화된다. 그리고, 이러한 산소 이온 또는 질소 이온이, 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W1j, W2j)에 조사됨으로써, 접합면(W1j, W2j)이 플라즈마 처리되어 개질된다.
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, 친수화된 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 분자간력에 의해 접합한다. 이러한 접합 장치(41)의 구성에 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 이동하여, 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 도 1에 나타내는 바와 같이, 접합 시스템(1)은 제어 장치(70)를 구비한다. 제어 장치(70)는 접합 시스템(1)의 동작을 제어한다. 제어 장치(70)는 예를 들면 컴퓨터로 구성되고, CPU(Central Processing Unit)(71)와, 메모리 등의 기억 매체(72)와, 입력 인터페이스(73)와, 출력 인터페이스(74)를 가진다. 제어 장치(70)는, 기억 매체(72)에 기억된 프로그램을 CPU(71)에 실행시킴으로써, 각종의 제어를 행한다. 또한 제어 장치(70)는, 입력 인터페이스(73)에서 외부로부터의 신호를 수신하고, 출력 인터페이스(74)에서 외부로 신호를 송신한다. 제어 장치(70)는 해석부의 일례이다.
제어 장치(70)의 프로그램은 정보 기억 매체에 기억되어, 정보 기억 매체로부터 인스톨된다. 정보 기억 매체로서는, 예를 들면 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등을 들 수 있다. 또한, 프로그램은 인터넷을 개재하여 서버로부터 다운로드되어, 인스톨되어도 된다.
<접합 장치>
도 4는 일실시 형태에 따른 접합 장치를 나타내는 평면도이다. 도 5는 일실시 형태에 따른 접합 장치를 나타내는 측면도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 접합 장치(41)는 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(100)를 가진다. 처리 용기(100)의 반송 영역(60)측의 측면에는, 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)의 반입반출구(101)가 형성되고, 당해 반입반출구(101)에는 개폐 셔터(102)가 마련되어 있다. 처리 용기(100)는 처리실의 일례이다.
처리 용기(100)의 내부에는, 상 웨이퍼(W1)의 상면(비접합면(W1n))을 상방으로부터 흡착 유지하는 상 척(140)과, 하 웨이퍼(W2)를 배치하여 하 웨이퍼(W2)의 하면(비접합면(W2n))을 하방으로부터 흡착 유지하는 하 척(141)이 마련된다. 하 척(141)은 상 척(140)의 하방에 마련되고, 상 척(140)과 대향 배치 가능하게 구성된다. 상 척(140)과 하 척(141)은 연직 방향으로 이간하여 배치된다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 상 척(140)은 상 척(140)의 상방에 마련된 상 척 유지부(150)에 유지된다. 상 척 유지부(150)는 처리 용기(100)의 천장면에 마련된다. 상 척(140)은 상 척 유지부(150)를 개재하여 처리 용기(100)에 고정된다.
상 척 유지부(150)에는, 하 척(141)에 유지된 하 웨이퍼(W2)의 상면(접합면(W2j))을 촬상하는 상부 촬상부(151A)가 마련되어 있다. 상부 촬상부(151A)에는 예를 들면 CCD 카메라가 이용된다. 상 척 유지부(150)에는, 또한 하 척(141)에 유지된 하 웨이퍼(W2)의 상면(접합면(W2j))의 변위를 측정하는 상부 변위계(151B)가 마련되어 있다. 상부 변위계(151B)에는 예를 들면 LED 변위계가 이용된다. 상부 촬상부(151A)는 촬상 장치의 일례이며, 상부 변위계(151B)는 변위계의 일례이다.
하 척(141)은 하 척(141)의 하방에 마련된 제 1 하 척 이동부(160)에 지지된다. 제 1 하 척 이동부(160)는, 후술하는 바와 같이 하 척(141)을 수평 방향(Y축 방향)으로 이동시킨다. 또한, 제 1 하 척 이동부(160)는 하 척(141)을 연직 방향으로 이동 가능, 또한 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성된다.
제 1 하 척 이동부(160)에는, 상 척(140)에 유지된 상 웨이퍼(W1)의 하면(접합면(W1j))을 촬상하는 하부 촬상부(161A)가 마련되어 있다(도 5 참조). 하부 촬상부(161A)에는 예를 들면 CCD 카메라가 이용된다. 제 1 하 척 이동부(160)에는, 또한 상 척(140)에 유지된 상 웨이퍼(W1)의 하면(접합면(W1j))의 변위를 측정하는 하부 변위계(161B)가 마련되어 있다. 하부 변위계(161B)에는 예를 들면 LED 변위계가 이용된다.
제 1 하 척 이동부(160)는 제 1 하 척 이동부(160)의 하면측에 마련되고, 수평 방향(Y축 방향)으로 연신하는 한 쌍의 레일(162, 162)에 장착되어 있다. 제 1 하 척 이동부(160)는 레일(162)을 따라 이동 가능하게 구성되어 있다.
한 쌍의 레일(162, 162)은 제 2 하 척 이동부(163)에 배치되어 있다. 제 2 하 척 이동부(163)는 당해 제 2 하 척 이동부(163)의 하면측에 마련되고, 수평 방향(X축 방향)으로 연신하는 한 쌍의 레일(164, 164)에 장착되어 있다. 그리고, 제 2 하 척 이동부(163)는 레일(164)을 따라 수평 방향(X축 방향)으로 이동 가능하게 구성된다. 또한, 한 쌍의 레일(164, 164)은 처리 용기(100)의 저면에 마련된 배치대(165) 상에 배치되어 있다.
제 1 하 척 이동부(160) 및 제 2 하 척 이동부(163) 등에 의해, 위치 조정부(166)가 구성된다. 위치 조정부(166)는, 하 척(141)을 X축 방향, Y축 방향 및 θ 방향으로 이동시킴으로써, 상 척(140)에 유지되어 있는 상 웨이퍼(W1)와, 하 척(141)에 유지되어 있는 하 웨이퍼(W2)와의 수평 방향 위치 조정을 행한다. 또한, 위치 조정부(166)는 하 척(141)을 Z축 방향으로 이동시킴으로써, 상 척(140)에 유지되어 있는 상 웨이퍼(W1)와, 하 척(141)에 유지되어 있는 하 웨이퍼(W2)와의 연직 방향 위치 조정을 행한다.
또한, 본 실시 형태의 위치 조정부(166)는 하 척(141)을 X축 방향, Y축 방향 및 θ 방향으로 이동시킴으로써, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 수평 방향 위치 조정을 행하지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 위치 조정부(166)는, 상 척(140)과 하 척(141)을 상대적으로 X축 방향, Y축 방향 및 θ 방향으로 이동시킬 수 있으면 된다. 예를 들면, 위치 조정부(166)는 하 척(141)을 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시키고, 또한 상 척(140)을 θ 방향으로 이동시킴으로써, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 수평 방향 위치 조정을 행해도 된다.
또한, 본 실시 형태의 위치 조정부(166)는 하 척(141)을 Z축 방향으로 이동시킴으로써, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 연직 방향 위치 조정을 행하지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 위치 조정부(166)는 상 척(140)과 하 척(141)을 상대적으로 Z축 방향으로 이동할 수 있으면 된다. 예를 들면, 위치 조정부(166)는 상 척(140)을 Z축 방향으로 이동시킴으로써, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 연직 방향 위치 조정을 행해도 된다.
도 6은 일실시 형태에 따른 상 척 및 하 척을 나타내는 단면도로서, 상 웨이퍼와 하 웨이퍼의 접합 직전의 상태를 나타내는 단면도이다. 도 7의 (a)는 일실시 형태에 따른 상 웨이퍼와 하 웨이퍼와의 접합 도중의 상태를 나타내는 단면도이다. 도 7의 (b)는 일실시 형태에 따른 상 웨이퍼와 하 웨이퍼와의 접합 완료 시의 상태를 나타내는 단면도이다. 도 6, 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)에 있어서 실선으로 나타내는 화살표는 진공 펌프에 의한 공기의 흡인 방향을 나타낸다.
상 척(140) 및 하 척(141)은 예를 들면 진공 척이다. 본 실시 형태에서는, 상 척(140)이 특허 청구의 범위에 기재된 제 1 유지부에 대응하고, 하 척(141)이 특허 청구의 범위에 기재된 제 2 유지부에 대응한다. 상 척(140)은 상 웨이퍼(W1)를 흡착하는 흡착면(140a)을, 하 척(141)에 대향하는 면(하면)에 가진다. 한편, 하 척(141)은 하 웨이퍼(W2)를 흡착하는 흡착면(141a)을, 상 척(140)에 대향하는 면(상면)에 가진다.
상 척(140)은 척 베이스(170)를 가진다. 척 베이스(170)는 상 웨이퍼(W1)와 동일 직경 혹은 상 웨이퍼(W1)보다 큰 직경을 가진다. 척 베이스(170)는 지지 부재(180)에 의해 지지된다. 지지 부재(180)는 평면으로 봤을 때 적어도 척 베이스(170)를 덮도록 마련되고, 척 베이스(170)에 대하여 예를 들면 나사 고정에 의해 고정되어 있다. 지지 부재(180)는 처리 용기(100)의 천장면에 마련된 복수의 지지 기둥(181)(도 5 참조)에 지지된다. 지지 부재(180) 및 복수의 지지 기둥(181)으로 상 척 유지부(150)가 구성된다.
지지 부재(180) 및 척 베이스(170)에는 지지 부재(180) 및 척 베이스(170)를 연직 방향으로 관통하는 관통홀(176)이 형성된다. 관통홀(176)의 위치는 상 척(140)에 흡착 유지되는 상 웨이퍼(W1)의 중심부에 대응하고 있다. 이러한 관통홀(176)에는 스트라이커(190)의 누름 핀(191)이 삽입 관통된다.
스트라이커(190)는 지지 부재(180)의 상면에 배치되고, 누름 핀(191)과, 액츄에이터부(192)와, 직동 기구(193)를 구비한다. 누름 핀(191)은 연직 방향을 따라 연장되는 원주(圓柱) 형상의 부재이며, 액츄에이터부(192)에 의해 지지된다.
액츄에이터부(192)는, 예를 들면 전공 레귤레이터(도시하지 않음)로부터 공급되는 공기에 의해 일정 방향(여기서는 연직 하방)으로 일정한 압력을 발생시킨다. 액츄에이터부(192)는 전공 레귤레이터로부터 공급되는 공기에 의해, 상 웨이퍼(W1)의 중심부와 접촉하여 당해 상 웨이퍼(W1)의 중심부에 걸리는 누름 하중을 제어할 수 있다. 또한, 누름 핀(191)의 선단부는, 전공 레귤레이터로부터의 공기에 의해, 관통홀(176)을 삽입 관통하여 연직 방향으로 승강 가능하게 되어 있다.
액츄에이터부(192)는 직동 기구(193)에 지지된다. 직동 기구(193)는 예를 들면 모터를 내장한 구동부에 의해 액츄에이터부(192)를 연직 방향으로 이동시킨다.
스트라이커(190)는 이상과 같이 구성되어 있고, 직동 기구(193)에 의해 액츄에이터부(192)의 이동을 제어하고, 액츄에이터부(192)에 의해 누름 핀(191)에 의한 상 웨이퍼(W1)의 누름 하중을 제어한다.
스트라이커(190)는, 상 척(140)에 흡착 유지되어 있는 상 웨이퍼(W1)와 하 척(141)에 흡착 유지되어 있는 하 웨이퍼(W2)를 눌러 맞춘다. 구체적으로, 스트라이커(190)는 상 척(140)에 흡착 유지되어 있는 상 웨이퍼(W1)를 변형시킴으로써, 하 웨이퍼(W2)에 눌러 맞춘다. 스트라이커(190)가 특허 청구의 범위에 기재된 누름부에 상당한다.
척 베이스(170)의 하면에는 상 웨이퍼(W1)의 비접합면(W1n)에 접촉하는 복수의 핀(171)이 마련되어 있다. 척 베이스(170), 복수의 핀(171) 등으로 상 척(140)이 구성된다. 상 척(140)의 상 웨이퍼(W1)를 흡착 유지하는 흡착면(140a)은 직경 방향에 복수의 영역으로 구획되고, 구획된 영역마다 흡착력의 발생과 흡착력의 해제가 이루어진다.
또한, 하 척(141)은 상 척(140)과 마찬가지로 구성되어도 된다. 하 척(141)은 하 웨이퍼(W2)의 비접합면(W2n)에 접촉하는 복수의 핀을 가진다. 하 척(141)의 하 웨이퍼(W2)를 흡착 유지하는 흡착면(141a)은 직경 방향에 복수의 영역으로 구획되고, 구획된 영역마다 흡착력의 발생과 흡착력의 해제가 이루어진다.
<접합 방법>
도 8은 일실시 형태에 따른 접합 시스템이 실행하는 처리의 일부를 나타내는 순서도이다. 또한, 도 8에 나타내는 각종 처리는 제어 장치(70)에 의한 제어 하에서 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. 표면 개질 장치(30)에서는, 정해진 감압 분위기 하에 있어서, 처리 가스인 산소 가스가 여기되어 플라즈마화되고, 이온화된다. 이 산소 이온이 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)에 조사되어, 당해 접합면(W1j)이 플라즈마 처리된다. 이에 의해, 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 확산되고, 표면 개질 장치(30)에 있어서 개질된 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)에 수산기(실라놀기)가 부착하여 당해 접합면(W1j)이 친수화된다(단계(S102)). 또한, 접합면(W1j)의 친수화에 이용하는 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(단계(S103)). 이 때, 상 웨이퍼(W1)는 그 표리면을 반전하여 반송된다. 즉, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)이 하방을 향해진다.
이 후, 접합 장치(41) 내에서, 반송 장치(61)의 반송 암이 상 척(140)의 하방으로 이동한다. 그리고, 반송 암으로부터 상 척(140)으로 상 웨이퍼(W1)가 전달된다. 상 웨이퍼(W1)는, 상 척(140)에 비접합면(W1n)이 접하는 방향으로, 상 척(140)에 흡착 유지된다(단계(S104)).
상 웨이퍼(W1)에 상술한 단계(S101 ~ S104)의 처리가 행해지고 있는 동안, 하 웨이퍼(W2)의 처리가 행해진다. 먼저, 반송 장치(22)에 의해 카세트(C2) 내의 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(S105)). 또한, 단계(S105)에 있어서의 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 개질은, 상술한 단계(S101)와 동일하다.
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(S106)). 또한, 접합면(W2j)의 친수화에 이용하는 순수에 의해, 접합면(W2j)이 세정된다. 또한, 단계(S106)에 있어서의 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 친수화는, 상기 단계(S102)에 있어서의 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)의 친수화와 동일하다.
이 후, 하 웨이퍼(W2)는 반송 장치(61)에 의해 접합 장치(41)로 반송된다(단계(S107)).
이 후, 접합 장치(41) 내에서, 반송 장치(61)의 반송 암이 하 척(141)의 상방으로 이동한다. 그리고, 반송 암으로부터 하 척(141)으로 하 웨이퍼(W2)가 전달된다. 하 웨이퍼(W2)는 하 척(141)에 비접합면(W2n)이 접하는 방향으로, 하 척(141)에 흡착 유지된다(단계(S108)).
이어서, 상 척(140)에 유지된 상 웨이퍼(W1)와 하 척(141)에 유지된 하 웨이퍼(W2)와의 수평 방향의 위치 조절이 행해진다(단계(S109)). 이 위치 조정에는, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)에 미리 형성된 얼라이먼트 마크(W1a, W1b, W1c)(도 9 참조) 또는 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)에 미리 형성된 얼라이먼트 마크(W2a, W2b, W2c)(도 9 참조)가 이용된다.
상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 수평 방향 위치 조정의 동작에 대하여 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9의 (a)는 일실시 형태에 따른 상부 촬상부와 하부 촬상부와의 위치 조정 동작을 설명하는 도이다. 도 9의 (b)는 일실시 형태에 따른 상부 촬상부에 의한 하 웨이퍼의 촬상 동작 및 하부 촬상부에 의한 상 웨이퍼의 촬상 동작을 설명하는 도이다. 도 9의 (c)는 일실시 형태에 따른 상 웨이퍼와 하 웨이퍼와의 위치 조정 동작을 설명하는 도이다.
먼저, 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같이, 상부 촬상부(151A) 및 하부 촬상부(161A)의 수평 방향 위치의 조절을 행한다. 구체적으로, 하부 촬상부(161A)가 상부 촬상부(151A)의 대략 하방에 위치하도록, 위치 조정부(166)에 의해 하 척(141)을 수평 방향으로 이동시킨다. 그리고, 상부 촬상부(151A)와 하부 촬상부(161A)에서 공통의 타겟(149)을 확인하고, 상부 촬상부(151A)와 하부 촬상부(161A)의 수평 방향 위치가 일치하도록, 하부 촬상부(161A)의 수평 방향 위치가 미세 조절된다.
이어서 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이, 위치 조정부(166)에 의해 하 척(141)을 연직 상방으로 이동시킨다. 이 후, 위치 조정부(166)에 의해 하 척(141)을 수평 방향으로 이동시키면서, 상부 촬상부(151A)를 이용하여 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 얼라이먼트 마크(W2c, W2b, W2a)를 순차 촬상한다. 동시에, 하 척(141)을 수평 방향으로 이동시키면서, 하부 촬상부(161A)를 이용하여 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)의 얼라이먼트 마크(W1a, W1b, W1c)를 순차 촬상한다. 또한, 도 9의 (b)는 상부 촬상부(151A)에 의해 하 웨이퍼(W2)의 얼라이먼트 마크(W2c)를 촬상하고, 또한 하부 촬상부(161A)에 의해 상 웨이퍼(W1)의 얼라이먼트 마크(W1a)를 촬상하는 모습을 나타내고 있다.
촬상된 화상 데이터는 제어 장치(70)에 출력된다. 제어 장치(70)는 상부 촬상부(151A)로 촬상된 화상 데이터와 하부 촬상부(161A)로 촬상된 화상 데이터에 기초하여, 위치 조정부(166)에 의해 하 척(141)의 수평 방향 위치를 조절시킨다. 이 수평 방향 위치 조정은, 연직 방향으로 봤을 때 상 웨이퍼(W1)의 얼라이먼트 마크(W1a, W1b, W1c)와 하 웨이퍼(W2)의 얼라이먼트 마크(W2a, W2b, W2c)가 겹치도록 행해진다. 이렇게 하여, 상 척(140)과 하 척(141)의 수평 방향 위치가 조절되고, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)의 수평 방향 위치(예를 들면 X축 방향 위치, Y축 방향 위치 및 θ 방향 위치를 포함함)가 조절된다.
이어서, 도 9의 (c)에 실선으로 나타내는 바와 같이 상 척(140)에 유지된 상 웨이퍼(W1)와 하 척(141)에 유지된 하 웨이퍼(W2)와의 연직 방향 위치의 조절을 행한다(단계(S110)). 구체적으로, 위치 조정부(166)가 하 척(141)을 연직 상방으로 이동시킴으로써, 하 웨이퍼(W2)를 상 웨이퍼(W1)에 접근시킨다. 이에 의해, 도 6에 나타내는 바와 같이, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)과 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과의 간격(WS1)은 정해진 거리, 예를 들면 50 μm ~ 200 μm로 조정된다. 예를 들면, 간격(WS1)은 상부 변위계(151B) 및 하부 변위계(161B)에 의해 측정해도 된다.
이어서, 상 척(140)에 의한 상 웨이퍼(W1)의 중앙부의 흡착 유지를 해제한 후(단계(S111)), 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, 스트라이커(190)의 누름 핀(191)을 하강시킴으로써, 상 웨이퍼(W1)의 중심부를 눌러 내린다(단계(S112)). 상 웨이퍼(W1)의 중심부가 하 웨이퍼(W2)의 중심부에 접촉하고, 상 웨이퍼(W1)의 중심부와 하 웨이퍼(W2)의 중심부가 정해진 힘으로 눌리면, 눌린 상 웨이퍼(W1)의 중심부와 하 웨이퍼(W2)의 중심부와의 사이에 접합이 개시된다. 이 후, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 중심부로부터 외주부를 향해 서서히 접합하는 본딩 웨이브가 발생한다.
여기서, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)은 각각 단계(S101, S105)에서 개질되어 있기 때문에, 먼저, 접합면(W1j, W2j) 간에 반데르발스력(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, S106)에서 친수화되어 있기 때문에, 접합면(W1j, W2j) 간의 친수기가 수소 결합하여, 접합면(W1j, W2j)끼리가 강고하게 접합된다.
이 후, 누름 핀(191)에 의해 상 웨이퍼(W1)의 중심부와 하 웨이퍼(W2)의 중심부를 누른 상태로, 상 척(140)에 의한 상 웨이퍼(W1)의 전체의 흡착 유지를 해제한다(단계(S113)). 이에 의해, 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 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. 이 후, 누름 핀(191)을 상 척(140)까지 상승시키고, 하 척(141)에 의한 하 웨이퍼(W2)의 흡착 유지를 해제한다.
이 후, 중합 웨이퍼(T)는, 반송 장치(61)에 의해 제 3 처리 블록(G3)의 트랜지션 장치(51)로 반송되고, 이 후, 반입반출 스테이션(2)의 반송 장치(22)에 의해 카세트(C3)로 반송된다. 이렇게 하여, 일련의 접합 처리가 종료된다.
<하 척의 이물 검사>
도 8에 나타내는 단계(S101 ~ S113)에 나타내는 일련의 접합 처리는 반복하여 행해지고, 중합 웨이퍼(T)가 반복하여 제조된다. 그 사이, 도 6에 나타내는 바와 같이 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)가 근접하여 접합하는 과정에 있어서, 비접합면(W2n)에 이물이 부착한 상태로 하 웨이퍼(W2)가 하 척(141)에 흡착 유지되는 경우가 있다. 이러한 이물이 존재하면, 하 웨이퍼(W2)가 일그러져 하 웨이퍼(W2)에 돌출이 생기기 때문에, 하 웨이퍼(W2)와 상 웨이퍼(W1) 사이에 보이드가 생기는 경우가 있다. 또한, 이 이물이 하 척(141) 상에 잔존하면, 이물이 제거되지 않는 이상 보이드가 계속하여 발생할 수 있다.
따라서 본 실시 형태에서는, 적절히, 하 척(141)에 의한 하 웨이퍼(W2)의 흡착 유지(단계(S108)) 후에, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 수평 방향의 위치 조절(단계(S109)) 전에, 이물 검사를 행한다. 도 10은 일실시 형태에 따른 이물 검사의 방법을 나타내는 순서도이다. 또한, 도 10에 나타내는 각종 처리는, 제어 장치(70)에 의한 제어 하에서 실행된다.
먼저, 하 척(141)에 의해 하 웨이퍼(W2)가 흡착 유지되면, 하 웨이퍼(W2)의 상면(접합면(W2j))의 관찰을 행한다(단계(S11)).
그리고, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)에, 미리 설정된 조건을 충족하는 돌출이 없으면(단계(S12)), 접합 처리를 행한다(단계(S13)). 즉, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 수평 방향의 위치 조절(단계(S109))을 행하고, 이어서, 단계(S110 ~ S113)의 처리를 행한다. 단계(S11)의 관찰 및 단계(S12)의 돌출의 유무의 판정의 방법의 상세에 대해서는 후술한다. 미리 설정된 조건은 하 척(141)의 상면으로부터의 높이에 관련되고, 돌출은 주로 이물에 의해 생기며, 돌출은 특이점의 일례이다.
한편, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)에, 미리 설정된 조건을 충족하는 돌출이 있으면(단계(S12)), 하 웨이퍼(W2)를 접합 장치(41)의 밖으로 배출한다(단계(S14)).
그리고, 2 매의 하 웨이퍼(W2)에서 연속하여 동일한 개소에 돌출이 있는지 없는지를 검출한다(단계(S15)). 동일한 개소에 돌출이 검출되고 있는 경우에는, 이물이 존재하며, 이대로 처리를 계속하면, 다음의 중합 웨이퍼(T)에 보이드가 발생할 가능성이 높다고 하여, 접합 처리를 정지한다(단계(S16)). 이 경우, 예를 들면 램프 혹은 소리 또는 이들 양방을 이용하여, 접합 처리를 정지한 것을 조작자에게 알린다. 또한, 접합 시스템(1)의 관리를 행하고 있는 호스트 컴퓨터가 있는 경우에는, 당해 호스트 컴퓨터에 통지해도 된다.
한편, 2 매의 하 웨이퍼(W2)에서 연속하여 동일한 개소에 돌출이 검출되고 있는 것이 아닌 경우에는, 다른 하 웨이퍼(W2)의 반송(단계(S107)) 및 흡착 유지(단계(S108))를 행한다(단계(S17)). 이는, 1 매의 하 웨이퍼(W2)에 있어서만 돌출이 검출되고 있는 경우, 당해 돌출을 일으키고 있는 이물은, 단계(S14)에서 배출된 하 웨이퍼(W2)와 함께 접합 장치(41)로부터 제외되어, 하 척(141) 상에 잔존하고 있지 않을 가능성이 있기 때문이다. 다른 하 웨이퍼(W2)의 반송 및 흡착 유지 후, 당해 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 관찰을 행한다(단계(S11)).
이러한 실시 형태에 따르면, 적절히, 하 척(141)의 상면의 이물 검사를 행할 수 있다. 따라서, 하 웨이퍼(W2)의 비접합면(W2n)에 부착하여 접합 장치(41) 내에 이물이 반입되어, 이 이물이 하 척(141)의 상면에 잔존했다 하더라도, 이물을 적절하게 검출할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 하 척(141)에 흡착 유지된 하 웨이퍼(W2)의 상면(접합면(W2j))의 관찰을 행하여, 돌출의 유무를 판정한다. 예를 들면, 이물이 Z축 방향으로 연장되는 가는 침 형상을 가지고 있는 경우, 하 웨이퍼(W2)를 배치하지 않고 직상(直上)으로부터 직접 관찰했을 때에는, 이 이물은 검출하기 어려운 경우가 있다. 이에 대하여, 하 웨이퍼(W2)가 배치되어 있으면, 하 웨이퍼(W2)는 이물의 영향으로 넓은 범위에 걸쳐 일그러져, 하 웨이퍼(W2)에 돌출이 생기게 된다. 이 때문에, 하 웨이퍼(W2)의 상면의 넓은 범위에 걸쳐 이물의 존재를 나타내는 특징이 나타나, 이물이 존재하는 것을 검출하기 쉽다.
<하 웨이퍼의 상면의 관찰 및 돌출의 유무의 판정의 방법의 제 1 예>
이어서, 단계(S11)의 하 웨이퍼의 상면의 관찰 및 단계(S12)의 돌출의 유무의 판정의 방법의 제 1 예에 대하여 설명한다. 도 11은 하 웨이퍼의 상면의 관찰 및 돌출의 유무의 판정의 방법의 제 1 예를 나타내는 모식도이다. 도 12는 하 웨이퍼의 상면의 관찰 및 돌출의 유무의 판정의 방법의 제 1 예를 나타내는 순서도이다. 또한, 도 12에 나타내는 각종 처리는, 제어 장치(70)에 의한 제어 하에서 실행된다.
제 1 예에서는, 상부 촬상부(151A)를 이용하여 하 웨이퍼(W2)의 상면의 관찰을 행한다. 보다 구체적으로, 하 웨이퍼(W2)의 상면의 복수 개소에 미리 관찰용 패턴을 형성해 두고, 각 관찰용 패턴에 대하여 상부 촬상부(151A)에 의한 핀트 조정을 행하고, 핀트 위치에 따라 Z축 방향에 있어서의 각 관찰용 패턴까지의 거리를 특정한다. 예를 들면, 도 11에 나타내는 바와 같이, 하 웨이퍼(W2)의 상면 상의, Y축 방향으로 등간격으로 배치된 X축 방향으로 연장되는 복수의 직선(202)과, X축 방향으로 등간격으로 배치된 Y축 방향으로 연장되는 복수의 직선(203)과의 교점을 측정 개소로 하고, 여기에 관찰용 패턴을 마련해 둔다. 직선(202) 및 직선(203)의 간격은, 예를 들면 10 mm ~ 30 mm 정도로 한다. 관찰용 패턴은 하 웨이퍼(W2)의 가장자리에 존재하는 반도체 칩 등이 형성되지 않는 영역(201)에는, 마련하지 않아도 된다.
제 1 예에서는, 먼저, 위치 조정부(166)에 의해 하 척(141)을 수평 방향으로 이동시키고, 상부 촬상부(151A)를 측정 개소 중 하나의 상방에 위치시킨다(단계(S21)).
이어서, 상부 촬상부(151A)에 의한 핀트 조정을 행하고, 당해 측정 개소에 있어서의 관찰용 패턴의 핀트 위치를 측정한다(단계(S22)). 이 후, 핀트 위치를 기록한다(단계(S23)).
이들 단계(S21 ~ S23)의 일련의 처리를, 모든 측정 개소에 대한 핀트 위치의 측정 및 기록이 완료될 때까지 반복한다(단계(S24)).
그리고, 모든 측정 개소에 대한 핀트 위치의 측정 및 기록이 완료되면(단계(S24)), 핀트 위치의 해석을 행하고, 돌출이 있는지 판정한다. 즉, 핀트 위치의 Z축 방향의 좌표(Z1)가 근처의 측정 개소에서의 핀트 위치의 Z축 방향의 좌표(Z2)보다 크고, 또한 그 차가 미리 정해져 있는 임계치(Zth), 예를 들면 10 μm 초과가 되어 있는 측정 개소가 있는지 판정한다(단계(S25)).
좌표(Z1)가 좌표(Z2)보다 크고, 또한 그 차가 임계치(Zth) 초과가 되어 있는 측정 개소가 없으면, 당해 하 웨이퍼(W2)의 상면에는, 전체에 걸쳐 돌출이 없다고 하여, 처리를 종료한다. 이 경우, 단계(S13)로 이행한다(도 10 참조).
한편, 좌표(Z1)가 좌표(Z2)보다 크고, 또한 그 차가 임계치(Zth) 초과가 되어 있는 측정 개소가 있으면, 당해 측정 개소에 돌출이 있다고 하여, 당해 측정 개소의 X축 방향의 좌표 및 Y축 방향의 좌표를 특정하여 기록하고, 처리를 종료한다(단계(S26)). 이 경우, 단계(S14)로 이행한다(도 10 참조). 예를 들면, 도 13에 나타내는 바와 같이, 측정 개소(204)에 있어서의 좌표(Z1)가, 근처의 측정 개소에 있어서의 좌표(Z2)보다 크고, 그 차가 임계치(Zth) 초과가 되어 있으면, 측정 개소(204)의 X축 방향의 좌표 및 Y축 방향의 좌표를 특정하여 기록한다. 측정 개소(204)는 X축 방향으로 2 개, Y축 방향으로 2 개의 측정 개소와 이웃하고 있는 바, 이 중 적어도 1 개의 측정 개소와의 사이에서 상기의 관계가 성립되면, 측정 개소(204)의 X축 방향의 좌표 및 Y축 방향의 좌표를 특정하여 기록한다. 단계(S15)에서는, 단계(S26)에서 기록한 X축 방향의 좌표 및 Y축 방향의 좌표에 기초하여, 동일한 측정 개소에 돌출이 2 매 연속으로 존재하는가의 판정을 행한다.
제 1 예에서는, 이러한 일련의 처리를 행한다. 제 1 예에 따르면, 돌출의 높이를 고정밀도로 특정할 수 있다.
또한, 단계(S25)에서의 돌출의 유무의 판정 기준은 상기의 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 전 측정 영역 내에서 최소의 Z축 방향의 좌표(Zmin)로부터의 차가, 미리 정해져 있는 임계치(Zth), 예를 들면 10 μm 초과가 되어 있는 측정 개소가 있는가의 판정을 행해도 된다.
또한 도 14에 나타내는 바와 같이, 상부 촬상부(151A)가 하 척(141) 상의 이물(210)의 직상에 위치하고 있지 않는 경우라도, 이물(210)에 의해 하 웨이퍼(W2)가 부풀어 오른 범위(211)의 상방에 위치하고 있으면, 돌출을 검출할 수 있다. 따라서, 하 웨이퍼(W2)와 상 웨이퍼(W1) 사이의 보이드를 일으키는 이물의 크기에 따라 측정 개소의 간격을 설정하는 것이 바람직하다.
<하 웨이퍼의 상면의 관찰 및 돌출의 유무의 판정의 방법의 제 2 예>
이어서, 단계(S11)의 하 웨이퍼의 상면의 관찰 및 단계(S12)의 돌출의 유무의 판정의 방법의 제 2 예에 대하여 설명한다. 도 15는 하 웨이퍼의 상면의 관찰 및 돌출의 유무의 판정의 방법의 제 2 예를 나타내는 순서도이다. 또한, 도 15에 나타내는 각종 처리는 제어 장치(70)에 의한 제어 하에서 실행된다.
제 2 예에서는, 상부 촬상부(151A)를 이용하여 하 웨이퍼(W2)의 표면의 관찰을 행한다. 보다 구체적으로, 하 웨이퍼(W2)의 상면의 복수 개소에 미리 관찰용 패턴을 형성해 두고, 이물 검사 시의 상부 촬상부(151A)와 하 웨이퍼(W2) 사이의 거리 등에 기초하여 핀트를 고정하고, 각 관찰용 패턴에 대하여 적절한 콘트라스트가 얻어지는지 판정한다. 예를 들면, 제 1 예와 마찬가지로, 직선(202)과 직선(203)과의 교점을 측정 개소로 하고, 여기에 관찰용 패턴을 형성해 둔다.
제 2 예에서는, 먼저, 상부 촬상부(151A)와 하 웨이퍼(W2) 사이의 거리 등에 기초하여 핀트를 설정하고, 고정한다(단계(S31)). 단계(S31)에서 설정하는 핀트는, 하 척(141) 상에 이물이 존재하지 않는 상태로 흡착 유지된 하 웨이퍼(W2)의 상면을 관찰했을 때에 관찰용 패턴에 맞는 핀트이다. 따라서, 하 척(141)의 상면의 전체에 걸쳐 이물이 존재하지 않으면, 각 측정 개소에서 고콘트라스트로 관찰용 패턴을 관찰할 수 있다.
이어서, 위치 조정부(166)에 의해 하 척(141)을 수평 방향으로 이동시키고, 상부 촬상부(151A)를 측정 개소 중 하나의 상방에 위치시킨다(단계(S32)).
이 후, 핀트를 고정한 채로 상부 촬상부(151A)에 의해 관찰용 패턴을 관찰하고, 콘트라스트의 높이를 측정한다(단계(S33)).
이어서, 단계(S33)에서 측정한 콘트라스트의 높이를 해석하고, 콘트라스트의 높이가 임계치 이상이 되어 있는지 판정한다(단계(S34)). 단계(S33)에서 측정한 콘트라스트의 높이가 임계치 이상이 되어 있으면, 당해 측정 개소에는 돌출이 없다고 하여, 단계(S36)로 이행한다. 여기서 이용하는 콘트라스트의 높이의 임계치로서는, 예를 들면 높이가 10 μm의 이물에 수반하는 돌출이 생긴 경우에 얻어지는 콘트라스트의 높이이다.
한편, 단계(S33)에서 측정한 콘트라스트가 임계치 이상이 되어 있지 않으면, 당해 측정 개소에 돌출이 존재하여 아웃 포커스가 생겼다고 하여, 당해 측정 개소의 X축 방향의 좌표 및 Y축 방향의 좌표를 특정하여 기록하고(단계(S35)), 단계(S36)로 이행한다.
이들 단계(S31 ~ S35)의 일련의 처리를, 모든 측정 개소에 대한 콘트라스트의 측정, 및 콘트라스트가 임계치 미만의 측정 개소의 좌표의 기록이 완료될 때까지 반복하여, 처리를 종료한다(단계(S36)).
그리고, 모든 측정 개소에서 콘트라스트가 임계치 이상이면, 당해 하 웨이퍼(W2)의 상면에는, 전체에 걸쳐 돌출이 없다고 하여, 단계(S13)로 이행한다(도 10 참조). 한편, 어느 한 측정 개소에 있어서 콘트라스트가 임계치 미만이면, 당해 하 웨이퍼(W2)의 상면에 돌출이 존재한다고 하여, 단계(S14)로 이행한다(도 10 참조).
제 2 예에서는, 이러한 일련의 처리를 행한다. 제 2 예에 따르면, 각 측정 개소에 있어서의 핀트 조정이 불필요하기 때문에, 일련의 처리에 요하는 시간을 단축할 수 있다.
<하 웨이퍼의 상면의 관찰 및 돌출의 유무의 판정의 방법의 제 3 예>
이어서, 단계(S11)의 하 웨이퍼의 상면의 관찰 및 단계(S12)의 돌출의 유무의 판정의 방법의 제 3 예에 대하여 설명한다. 도 16은 하 웨이퍼의 상면의 관찰 및 돌출의 유무의 판정의 방법의 제 3 예를 나타내는 제 1 모식도이다. 도 17은 하 웨이퍼의 상면의 관찰 및 돌출의 유무의 판정의 방법의 제 3 예를 나타내는 제 2 모식도이다. 도 18은 하 웨이퍼의 상면의 관찰 및 돌출의 유무의 판정의 방법의 제 3 예를 나타내는 순서도이다. 또한, 도 18에 나타내는 각종 처리는 제어 장치(70)에 의한 제어 하에서 실행된다.
제 3 예에서는, 상부 변위계(151B)를 이용하여 하 웨이퍼(W2)의 상면의 관찰을 행한다. 보다 구체적으로, 도 16에 나타내는 바와 같이, 하 웨이퍼(W2)의 상면의 전체를 주사하면서, 또는 도 17에 나타내는 바와 같이, 하 웨이퍼(W2)의 상면의 주연부를 주사하면서, 상부 변위계(151B)로 하 웨이퍼(W2)의 상면의 Z축 방향의 변위(좌표)를 측정한다.
제 3 예에서는, 먼저, 위치 조정부(166)에 의한 하 척(141)의 수평 방향의 이동에 의한 주사를 개시한다(단계(S41)). 그리고, 주사를 계속하면서, 상부 변위계(151B)로 하 웨이퍼(W2)의 상면의 Z축 방향의 변위(좌표)를 측정하고, 기록한다(단계(S42)). 주사 대상은, 예를 들면 도 16에 나타내는 것과 같은 하 웨이퍼(W2)의 상면의 전체여도 되고, 도 17에 나타내는 것과 같은 하 웨이퍼(W2)의 상면의 주연부여도 된다.
이들 단계(S41 ~ S42)의 일련의 처리를, 주사 대상의 전체에 대한 Z축 방향의 변위의 측정 및 기록이 완료될 때까지 반복한다(단계(S43)).
그리고, 모든 측정 개소에 대한 Z축 방향의 변위의 측정 및 기록이 완료되면(단계(S43)), Z축 방향의 변위의 해석을 행하여, 돌출이 있는지 판정한다. 즉, 주사 대상의 영역 내에서 최소의 Z축 방향의 좌표(Zmin)로부터의 차가, 미리 정해져 있는 임계치(Zth), 예를 들면 10 μm 초과가 되어 있는 점이 있는지 판정한다(단계(S44)).
좌표(Zmin)로부터의 차가 임계치(Zth) 초과가 되어 있는 점이 없으면, 당해 하 웨이퍼(W2)의 상면에는, 전체에 걸쳐 돌출이 없다고 하여, 처리를 종료한다. 이 경우, 단계(S13)로 이행한다(도 10 참조).
한편, 좌표(Zmin)로부터의 차가 임계치(Zth) 초과가 되어 있는 점이 있으면, 당해 점에 돌출이 있다고 하여, 당해 점의 X축 방향의 좌표 및 Y축 방향의 좌표를 특정하여 기록하고, 처리를 종료한다(단계(S45)). 이 경우, 단계(S14)로 이행한다(도 10 참조). 단계(S15)에서는, 단계(S45)에서 기록한 X축 방향의 좌표 및 Y축 방향의 좌표에 기초하여, 동일한 점에 돌출이 2 매 연속으로 존재하는가의 판정을 행한다.
제 3 예에서는, 이러한 일련의 처리를 행한다. 제 3 예에 따르면, 관찰 전 및 관찰 중 모두에서 핀트 조정이 불필요하기 때문에, 일련의 처리에 요하는 시간을 더 단축할 수 있다. 또한, 하 웨이퍼(W2)에 핀트 조정용의 패턴이 불필요하다.
또한 도 16에 나타내는 바와 같이, 상면의 전체의 주사를 행함으로써, 고정밀도의 이물 검사를 행할 수 있다. 또한, 접합 처리를 행하는 가장 최근의 처리가 화학 기계적 연마(CMP)와 같이, 이물이 부착하기 쉬운 개소가 웨이퍼의 주연부에 집중하기 쉬운 처리인 경우에는, 도 17에 나타내는 바와 같이, 주연부의 주사를 행함으로써 충분한 경우가 있다. 그리고, 주연부만의 주사로 함으로써, 일련의 처리에 요하는 시간을 보다 한층 단축할 수 있다. 예를 들면, 주연부의 주사 대상은 가장자리로부터 30 mm의 영역으로 한다.
또한, 웨이퍼의 접합 처리에 있어서, 형성된 전자 회로에 따라 허용할 수 있는 이물의 크기가 상이한 경우가 있다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 상면의 전체의 주사를 행하는 경우에는, 허용할 수 있는 이물의 크기에 따라 주사 피치(P, P‘)의 간격을 변경해도 된다. 구체적으로, 허용할 수 있는 이물이 비교적 큰 경우, 이물이 작을 때보다 주사 피치(P)의 간격을 넓혀도 돌출을 검출할 수 있다. 주사 피치(P, P‘)의 간격을 넓힘으로써, 돌출의 유무를 판정할 수 있고 또한 일련의 처리에 요하는 시간을 단축할 수 있다.
또한, 단계(S44)에 있어서의 돌출의 유무의 판정 기준은 상기의 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, Z축 방향의 좌표가 극대가 되는 점이 존재하는 경우에, 그 점에 인접하는 Z축 방향의 좌표가 극소가 되는 점과의 사이의 Z축 방향의 좌표의 차가 임계치(Zth) 이상이 되어 있는지의 판정을 행해도 된다. 또한 이러한 점에 대하여, Z축 방향의 좌표가 극대가 되는 점과 Z축 방향의 좌표가 극소가 되는 점의 사이에서, Z축 방향의 좌표의 변화의 구배가, 미리 정해져 있는 임계치(Sth) 이상이 되어 있는지의 판정을 행해도 된다.
제 1 예, 제 2 예, 제 3 예에 있어서, 상부 촬상부(151A)를 이용한 이물 검사와 상부 변위계(151B)를 이용한 이물 검사를 조합하여 실행해도 된다.
이물 검사의 빈도는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 하 웨이퍼(W2)의 반입 때마다 행해도 되고, 일정 수의 중합 웨이퍼(T)의 처리 때마다 행해도 되고, 로트마다 최초의 하 웨이퍼(W2)의 반입 전에 행해도 된다. 또한, 일정 수의 중합 웨이퍼(T)의 처리 때마다 행하면서, 로트마다 최초의 하 웨이퍼(W2)의 반입 전에 행하도록 해도 된다. 또한, 임의의 타이밍에 이물 검사를 행해도 된다.
도 10에 나타내는 순서도에서는, 2 매의 하 웨이퍼(W2)에서 연속하여 동일한 개소에 이물이 검출되고 있는 경우에, 처리를 정지하는 것으로 하고 있지만, 3 매 이상의 하 웨이퍼(W2)에서 연속하여 동일한 개소에 이물이 검출되고 있는 경우에, 처리를 정지하는 것으로 해도 된다. 또한, 1 매의 하 웨이퍼(W2)에서 이물이 검출된 경우에, 처리를 정지하도록 해도 된다.
단계(S14)에서 하 웨이퍼(W2)를 배출할 시, 상 척(140)에 흡착 유지되어 있는 상 웨이퍼(W1)를 하 웨이퍼(W2)와 세트로 배출해도 된다. 이 경우, 단계(S17)에서, 다른 상 웨이퍼(W1)의 반송(단계(S103)) 및 흡착 유지(단계(S104))도 행할 수 있다.
접합 장치(41) 내에 하 척(141)의 클리닝 패드 등의 자동 청소 장치를 내장시켜 두고, 단계(S16)의 처리 정지 대신에, 자동 청소 장치를 가동시켜 하 척(141)의 상면 상의 이물을 제거하도록 해도 된다. 자동 세정 장치를 이용한 이물의 제거를 행하는 경우, 단계(S17)에 있어서의 다른 하 웨이퍼(W2)로서, 단계(S14)에서 배출한 하 웨이퍼(W2)를 이용해도 된다.
어떤 이물 검사에서 처리 정지의 판단이 이루어진 경우, 그 가장 최근의 이물 검사로부터 당해 이물 검사까지의 사이에 제작한 중합 웨이퍼(T)에 대해서는, 이물의 부착의 우려가 있다고 하여 소프트 마킹하여, 중합 웨이퍼(T)의 특성 관리를 행하는 호스트 컴퓨터에 정보를 축적해도 된다.
처리를 계속할지 정지할지를 판정할 시에, 하 웨이퍼(W2)의 돌출의 크기뿐 아니라, 돌출이 생겨 있는 장소를 가미해도 된다. 예를 들면, 하 웨이퍼(W2)로부터 복수의 반도체 칩이 분리되는 경우, 돌출이 하 웨이퍼(W2)의 중앙에서 생겨 있으면, XY평면 내에서 보이드의 영향은 돌출을 중심으로 한 모든 방향에서 다수의 반도체 칩에 미칠 수 있다. 한편, 돌출이 하 웨이퍼(W2)의 가장자리의 근방에서 생겨 있을 때는, 보이드가 발생해도, 가장자리측에서는 보이드의 영향을 받는 반도체 칩은 비교적 적다. 이와 같이, 돌출의 위치에 따라 수율이 상이하다. 그리고, 1 매의 중합 웨이퍼(T)로부터 얻어지는 우량품의 반도체 칩이 다소 줄어들었다 하더라도, 접합 시스템(1)에 수용되어 있는 나머지의 웨이퍼의 접합 처리를 완료시킨 후에, 하 척(141)의 클리닝을 행하는 것이, 시간의 관계상 바람직한 경우도 있다. 따라서, 예를 들면 돌출의 크기 및 돌출의 위치의 각각에 가중치를 부여하여, 이들을 종합적으로 고려하여 처리를 계속할지 정지할지를 판정해도 된다. 이 경우, 접합 시스템(1)에 수용되어 있는 나머지의 웨이퍼의 매수를 더 가미해도 된다.
이물 검사 시에 하 척(141)에 흡착 유지시키는 하 웨이퍼(W2)로서, 실제품의 제조에는 이용하지 않는 더미 웨이퍼를 이용해도 된다. 특히 변위계를 이용하는 경우, 하 웨이퍼(W2)에는 그 표면의 색이 전면에 걸쳐 균일한 웨이퍼인 더미 웨이퍼가 바람직하다. 더미 웨이퍼는, 그 표면의 색이 전면에 걸쳐 균일하기 때문에, 변위계에 의해 정확하게 돌출의 유무를 검출할 수 있다. 또한 이 경우, 더미 웨이퍼는 접합 시스템(1) 내에 저장해 두는 것이 바람직하다.
이상, 바람직한 실시의 형태 등에 대하여 상세하게 설명했지만, 상술한 실시의 형태 등에 제한되지 않고, 특허 청구의 범위에 기재된 범위를 일탈하지 않고, 상술한 실시의 형태 등에 각종 변형 및 치환을 더할 수 있다.

Claims (10)

  1. 기판을 흡착 유지하는 척과,
    상기 척에 흡착 유지된 기판의, 상기 척에 접하는 제 1 면과는 반대측인 제 2 면내의 복수 개소의 관찰을 행하는 관찰부와,
    상기 복수 개소의 관찰 결과를 해석하는 해석부
    를 가지고,
    상기 해석부는, 상기 척의 상기 기판을 흡착 유지하는 면으로부터의 높이에 관한 특이점이 상기 제 2 면에 존재하는 경우, 상기 척 상에서의 상기 특이점의 위치를 특정하는, 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 특이점은 상기 기판의 돌출인, 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 관찰부는, 상기 제 2 면에 마련된 패턴을 촬상하는 촬상 장치를 가지고,
    상기 해석부는, 상기 촬상 장치에 의해 핀트가 맞는 상기 제 2 면까지의 거리에 기초하여 상기 특이점의 유무를 판정하는, 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 관찰부는, 상기 관찰부로부터 상기 제 2 면까지의 거리를 측정하는 변위계를 가지고,
    상기 해석부는, 상기 변위계에 의해 측정된 거리에 기초하여 상기 특이점의 유무를 판정하는, 기판 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 변위계를 수평 방향으로 이동시키는 위치 조정부를 가지고,
    상기 해석부는 상기 위치 조정부에 의한 상기 기판의 상면 전체를 주사하면서, 또는, 상기 기판의 주연부를 주사하면서 상기 거리를 기록하고, 또한 상기 기록된 상기 거리에 기초하여 상기 특이점의 수평 방향의 좌표를 특정하는, 기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판은 그 표면의 색이 전면에 걸쳐 균일한 더미 웨이퍼인, 기판 처리 장치.
  7. 척에 기판을 흡착 유지시키는 공정과,
    상기 척에 흡착 유지된 상기 기판의, 상기 척에 접하는 제 1 면과는 반대측인 제 2 면내의 복수 개소의 관찰을 행하는 공정과,
    상기 복수 개소의 관찰 결과를 해석하는 공정
    을 가지고,
    상기 척의 상기 기판을 흡착 유지하는 면으로부터의 높이에 관한 특이점이 상기 제 2 면에 존재하는 경우, 상기 척 상에서의 상기 특이점의 위치를 특정하는 공정을 가지는, 기판 처리 방법.
  8. 연직 방향으로 이간하여 배치되는 하 척 및 상 척 중, 상기 하 척의 상기 상 척에 대향하는 흡착면으로 하 기판을 흡착 유지하고, 또한 상기 상 척의 상기 하 척에 대향하는 흡착면으로 상 기판을 흡착 유지하는 공정과,
    상기 하 척에 흡착 유지된 상기 하 기판의, 상기 하 척에 접하는 제 1 면과는 반대측인 제 2 면내의 복수 개소의 관찰을 행하는 공정과,
    상기 복수 개소의 관찰 결과를 해석하는 공정과,
    상기 하 척과 상기 상 척을 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 하 척에 흡착 유지되어 있는 상기 하 기판과 상기 상 척에 흡착 유지되어 있는 상기 상 기판과의 위치 조정을 행하는 공정과,
    상기 위치 조정을 행하는 공정 후에, 상기 하 척에 흡착 유지되어 있는 상기 하 기판과, 상기 상 척에 흡착 유지되어 있는 상기 상 기판을 눌러 맞춤으로써, 상기 하 기판과 상기 상 기판을 접합하는 공정
    을 가지고,
    상기 관찰 결과를 해석하는 공정은, 상기 하 척의 상기 하 기판을 흡착 유지하는 면으로부터의 높이에 관한 특이점이 상기 제 2 면에 존재하는 경우, 상기 하 척 상에서의 상기 특이점의 위치를 특정하는 공정을 가지는, 접합 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 특이점의 크기에 따라, 상기 위치 조정을 행하는 공정 전에, 상기 하 척의 청소를 행하는 공정을 가지는, 접합 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 특이점의 크기 및 위치에 따라, 상기 위치 조정을 행하는 공정 전에, 상기 하 척의 청소를 행하는 공정을 가지는, 접합 방법.
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