KR20220045084A - 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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KR20220045084A
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요스케 오모리
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판끼리를 접합하는 접합 장치는, 하면에 제 1 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 1 유지부와, 당헤 제 1 유지부의 하방에 마련되어, 상면에 제 2 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 2 유지부와, 제 1 유지부와 제 2 유지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동부와, 당해 이동부에 의해 이동하는 제 1 유지부 또는 제 2 유지부의 위치를 측정하는 레이저 간섭계와, 당해 이동부의 위치를 측정하는 리니어 스케일과, 레이저 간섭계의 측정 결과와 당해 리니어 스케일의 측정 결과를 이용하여, 이동부를 제어하는 제어부를 가진다.

Description

접합 장치, 접합 시스템, 접합 방법 및 컴퓨터 기억 매체{BONDING APPARATUS, BONDING SYSTEM, BONDING METHOD, AND COMPUTER RECORDING MEDIUM}
(관련 출원의 상호 참조)
본원은 2016년 11월 9일에 일본국에 출원된 특허출원 2016-218580호에 기초하여, 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
본 발명은 기판끼리를 접합하는 접합 장치, 당해 접합 장치를 구비한 접합 시스템, 당해 접합 장치를 이용한 접합 방법 및 컴퓨터 기억 매체에 관한 것이다.
최근, 반도체 디바이스의 고집적화가 진행되고 있다. 고집적화된 복수의 반도체 디바이스를 수평면 내에서 배치하고, 이들 반도체 디바이스를 배선으로 접속하여 제품화하는 경우, 배선 길이가 증대되어, 그에 따라 배선의 저항이 커지는 것, 또한 배선 지연이 커지는 것이 염려된다.
따라서, 반도체 디바이스를 3 차원에 적층하는 3 차원 집적 기술을 이용하는 것이 제안되고 있다. 이 3 차원 집적 기술에 있어서는, 예를 들면 특허 문헌 1에 기재된 접합 시스템을 이용하여, 2 매의 반도체 웨이퍼(이하, '웨이퍼'라고 함)의 접합이 행해진다. 예를 들면 접합 시스템은, 웨이퍼의 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 가지고 있다. 이 접합 시스템에서는, 표면 개질 장치에 있어서 웨이퍼의 표면에 대하여 플라즈마 처리를 행하여 당해 표면을 개질하고, 또한 표면 친수화 장치에 있어서 웨이퍼의 표면에 순수를 공급하여 당해 표면을 친수화한 후, 접합 장치에 있어서 웨이퍼끼리를 반데르발스력 및 수소 결합(분자간력)에 의해 접합한다.
상기 접합 장치에서는, 상 척을 이용하여 하나의 웨이퍼(이하, '상 웨이퍼'라고 함)를 유지하고, 또한 상 척의 하방에 마련된 하 척을 이용하여 다른 웨이퍼(이하, '하 웨이퍼'라고 함)를 유지한 상태로, 당해 상 웨이퍼와 하 웨이퍼를 접합한다. 그리고, 이와 같이 웨이퍼끼리를 접합하기 전에, 하 척을 수평 방향으로 이동시켜, 상 웨이퍼와 하 웨이퍼의 수평 방향 위치를 조절하고, 또한 하 척을 연직 방향으로 이동시켜, 상 웨이퍼와 하 웨이퍼의 연직 방향 위치를 조절한다.
하 척을 수평 방향으로 이동시키는 이동부는, 수평 방향(X 방향 및 Y 방향)으로 연신하는 레일 상을 이동한다. 또한, 하 척을 연직 방향으로 이동시키는 이동부는, 표면이 경사진 쐐기 형상(삼각기둥 형상)의 기대와, 기대의 상면을 따라 이동 가능한 리니어 가이드를 가지고 있다. 그리고, 리니어 가이드가 기대를 따라 수평 방향 및 연직 방향으로 이동하고, 이에 의해, 당해 리니어 가이드에 지지된 하 척이 연직 방향으로 이동한다.
일본특허공개공보 2016-105458호
상술한 특허 문헌 1에 기재된 접합 장치에서는, 하 척을 수평 방향으로 이동시킬 시, 예를 들면 리니어 스케일을 이용하여 이동부의 수평 방향 위치를 측정하고, 당해 측정 결과에 기초하여 이동부를 피드백 제어함으로써, 하 척의 수평 방향 위치를 조절한다.
그러나, 이와 같이 리니어 스케일을 이용한 피드백 제어를 행하여 상 웨이퍼와 하 웨이퍼의 수평 방향 위치를 조절해도, 이 후, 하 척을 연직 방향으로 이동시킬 시, 상술한 바와 같이 이동부의 기대가 쐐기 형상을 가지고 있으므로, 하 척은 수평 방향으로도 이동해 버린다. 그러면, 하 척의 수평 방향 위치가 어긋나 버린다. 또한, 이 수평 방향 위치의 어긋남은 부하측의 하 척의 어긋남이기 때문에, 이동부의 수평 방향 위치를 측정하는 리니어 스케일로 파악할 수 없다. 따라서, 웨이퍼끼리를 접합할 시, 상 웨이퍼와 하 웨이퍼가 어긋나 접합될 우려가 있어, 웨이퍼끼리의 접합 처리에 개선의 여지가 있었다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 제 1 기판을 유지하는 제 1 유지부와 제 2 기판을 유지하는 제 2 유지부의 위치 조절을 적절히 행하여, 기판끼리의 접합 처리를 적절히 행하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일태양은, 기판끼리를 접합하는 접합 장치로서, 하면에 제 1 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 1 유지부와, 상기 제 1 유지부의 하방에 마련되어, 상면에 제 2 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 2 유지부와, 상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동부와, 상기 이동부에 의해 이동하는 상기 제 1 유지부 또는 상기 제 2 유지부의 위치를 측정하는 레이저 간섭계와, 상기 이동부의 위치를 측정하는 리니어 스케일과, 상기 레이저 간섭계의 측정 결과와 상기 리니어 스케일의 측정 결과를 이용하여, 상기 이동부를 제어하는 제어부를 가진다.
본 발명의 일태양에 따르면, 레이저 간섭계를 이용하여 부하측의 제 1 유지부 또는 제 2 유지부의 위치를 측정하고, 또한 리니어 스케일을 이용하여 이동부의 위치를 측정할 수 있다. 그러면, 종래와 같이 제 1 유지부 또는 제 2 유지부를 연직 방향으로 이동시킬 시, 제 1 유지부 또는 제 2 유지부가 수평 방향으로 어긋나는 경우리도, 이 수평 방향 위치의 이탈량을, 레이저 간섭계를 이용하여 파악할 수 있다. 따라서, 제 1 유지부와 제 2 유지부의 상대적인 위치를 적절히 조절할 수 있어, 이 후, 제 1 유지부에 유지된 제 1 기판과 제 2 유지부에 유지된 제 2 기판과의 접합 처리를 적절히 행할 수 있다.
다른 관점에 따른 본 발명의 일태양은, 상기 접합 장치를 구비한 접합 시스템으로서, 상기 접합 장치를 구비한 처리 스테이션과, 제 1 기판, 제 2 기판 또는 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판을 각각 복수 보유 가능하며, 또한 상기 처리 스테이션에 대하여 제 1 기판, 제 2 기판 또는 중합 기판을 반입반출하는 반입반출 스테이션을 구비하고 있다. 그리고 상기 처리 스테이션은, 제 1 기판 또는 제 2 기판의 접합되는 표면을 개질하는 표면 개질 장치와, 상기 표면 개질 장치로 개질된 제 1 기판 또는 제 2 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와, 상기 표면 개질 장치, 상기 표면 친수화 장치 및 상기 접합 장치에 대하여, 제 1 기판, 제 2 기판 또는 중합 기판을 반송하기 위한 반송 장치를 가지며, 상기 접합 장치에서는, 상기 표면 친수화 장치로 표면이 친수화된 제 1 기판과 제 2 기판을 접합한다.
또한 다른 관점에 따른 본 발명의 일태양은, 접합 장치를 이용하여 기판끼리를 접합하는 접합 방법으로서, 상기 접합 장치는, 하면에 제 1 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 1 유지부와, 상기 제 1 유지부의 하방에 마련되어, 상면에 제 2 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 2 유지부와, 상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동부와, 상기 이동부에 의해 이동하는 상기 제 1 유지부 또는 상기 제 2 유지부의 위치를 측정하는 레이저 간섭계와, 상기 이동부의 위치를 측정하는 리니어 스케일을 가지며, 상기 접합 방법에서는, 상기 레이저 간섭계의 측정 결과와 상기 리니어 스케일의 측정 결과를 이용하여 상기 이동부를 제어하여, 상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부의 상대적인 위치를 조절한다.
또 다른 관점에 따른 본 발명의 일태양은, 상기 접합 방법을 접합 장치에 의해 실행시키도록, 상기 접합 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체이다.
본 발명에 따르면, 제 1 기판을 유지하는 제 1 유지부와 제 2 기판을 유지하는 제 2 유지부의 위치 조절을 적절히 행하여, 기판끼리의 접합 처리를 적절히 행할 수 있다.
도 1은 본 실시의 형태에 따른 접합 시스템의 구성의 개략을 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 실시의 형태에 따른 접합 시스템의 내부 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 3은 상 웨이퍼와 하 웨이퍼의 구성의 개략을 나타내는 측면도이다.
도 4는 접합 장치의 구성의 개략을 나타내는 횡단면도이다.
도 5는 접합 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 6은 접합 장치의 내부 구성의 개략을 나타내는 사시도이다.
도 7은 제어부에 있어서의 서보 루프의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 8은 상 척, 상 척 유지부 및 하 척의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 9는 웨이퍼 접합 처리의 주요 공정을 나타내는 순서도이다.
도 10은 상 웨이퍼의 중심부와 하 웨이퍼의 중심부를 눌러 접촉시키는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 11은 다른 실시의 형태에 따른, 제어부에 있어서의 서보 루프의 구성을 나타내는 설명도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시의 형태에 의해 이 발명이 한정되는 것은 아니다.
<1. 접합 시스템의 구성>
먼저, 본 실시의 형태에 따른 접합 시스템의 구성에 대하여 설명한다. 도 1은 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 나타내는 바와 같이 예를 들면 2 매의 기판으로서의 웨이퍼(WU, WL)를 접합한다. 이하, 상측에 배치되는 웨이퍼를, 제 1 기판으로서의 '상 웨이퍼(WU)'라 하고, 하측에 배치되는 웨이퍼를, 제 2 기판으로서의 '하 웨이퍼(WL)'라고 한다. 또한, 상 웨이퍼(WU)가 접합되는 접합면을 '표면(WU1)'이라 하고, 당해 표면(WU1)과 반대측의 면을 '이면(WU2)'이라고 한다. 마찬가지로, 하 웨이퍼(WL)가 접합되는 접합면을 '표면(WL1)'이라 하고, 당해 표면(WL1)과 반대측의 면을 '이면(WL2)'이라고 한다. 그리고, 접합 시스템(1)에서는, 상 웨이퍼(WU)와 하 웨이퍼(WL)를 접합하여, 중합 기판으로서의 중합 웨이퍼(WT)를 형성한다.
접합 시스템(1)은, 도 1에 나타내는 바와 같이 예를 들면 외부와의 사이에서 복수의 웨이퍼(WU, WL), 복수의 중합 웨이퍼(WT)를 각각 수용 가능한 카세트(CU, CL, CT)가 반입반출되는 반입반출 스테이션(2)과, 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)에 대하여 정해진 처리를 실시하는 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(3)을 일체로 접속한 구성을 가지고 있다.
반입반출 스테이션(2)에는 카세트 배치대(10)가 마련되어 있다. 카세트 배치대(10)에는 복수, 예를 들면 4 개의 카세트 배치판(11)이 마련되어 있다. 카세트 배치판(11)은 수평 방향의 X 방향(도 1 중의 상하 방향)으로 일렬로 배열되어 배치되어 있다. 이들 카세트 배치판(11)에는, 접합 시스템(1)의 외부에 대하여 카세트(CU, CL, CT)를 반입반출할 시, 카세트(CU, CL, CT)를 배치할 수 있다. 이와 같이, 반입반출 스테이션(2)은, 복수의 상 웨이퍼(WU), 복수의 하 웨이퍼(WL), 복수의 중합 웨이퍼(WT)를 보유 가능하게 구성되어 있다. 또한, 카세트 배치판(11)의 개수는 본 실시의 형태에 한정되지 않고, 임의로 설정할 수 있다. 또한, 카세트의 하나를 이상 웨이퍼의 회수용으로서 이용해도 된다. 즉, 각종 요인으로 상 웨이퍼(WU)와 하 웨이퍼(WL)와의 접합에 이상이 발생한 웨이퍼를, 어느 카세트에 개별로 수용하여, 다른 정상인 중합 웨이퍼(WT)와 분리될 수 있도록 해도 된다. 본 실시의 형태에 있어서는, 복수의 카세트(CT) 중, 하나의 카세트(CT)를 이상 웨이퍼의 회수용으로서 이용하고, 다른 카세트(CT)를 정상인 중합 웨이퍼(WT)의 수용용으로서 이용하고 있다.
반입반출 스테이션(2)에는 카세트 배치대(10)에 인접하여 웨이퍼 반송부(20)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송부(20)에는 X 방향으로 연신하는 반송로(21) 상을 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(22)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(22)는 연직 방향 및 연직축 둘레(θ 방향)로도 이동 가능하며, 각 카세트 배치판(11) 상의 카세트(CU, CL, CT)와, 후술하는 처리 스테이션(3)의 제 3 처리 블록(G3)의 트랜지션 장치(50, 51)와의 사이에서 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(3)에는 각종 장치를 구비한 복수 예를 들면 3 개의 처리 블록(G1, G2, G3)이 마련되어 있다. 예를 들면 처리 스테이션(3)의 정면측(도 1의 X 방향 부방향측)에는 제 1 처리 블록(G1)이 마련되고, 처리 스테이션(3)의 배면측(도 1의 X 방향 정방향측)에는 제 2 처리 블록(G2)이 마련되어 있다. 또한, 처리 스테이션(3)의 반입반출 스테이션(2)측(도 1의 Y 방향 부방향측)에는 제 3 처리 블록(G3)이 마련되어 있다.
예를 들면 제 1 처리 블록(G1)에는, 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)을 개질하는 표면 개질 장치(30)가 배치되어 있다. 표면 개질 장치(30)에서는, 예를 들면 감압 분위기 하에 있어서, 처리 가스인 산소 가스 또는 질소 가스가 여기되어 플라즈마화 되고, 이온화된다. 이 산소 이온 또는 질소 이온이 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)에 조사되어, 표면(WU1, WL1)이 플라즈마 처리되고, 개질된다.
예를 들면 제 2 처리 블록(G2)에는, 예를 들면 순수에 의해 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)을 친수화하고 또한 당해 표면(WU1, WL1)을 세정하는 표면 친수화 장치(40), 웨이퍼(WU, WL)를 접합하는 접합 장치(41)가, 반입반출 스테이션(2)측으로부터 이 순으로 수평 방향인 Y 방향으로 배열되어 배치되어 있다. 또한, 접합 장치(41)의 구성에 대해서는 후술한다.
표면 친수화 장치(40)에서는, 예를 들면 스핀 척에 유지된 웨이퍼(WU, WL)를 회전시키면서, 당해 웨이퍼(WU, WL) 상에 순수를 공급한다. 그러면, 공급된 순수는 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1) 상에 확산되어, 표면(WU1, WL1)이 친수화된다.
예를 들면 제 3 처리 블록(G3)에는, 도 2에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)의 트랜지션 장치(50, 51)가 아래로부터 차례로 2 단으로 마련되어 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이 제 1 처리 블록(G1) ~ 제 3 처리 블록(G3)으로 둘러싸인 영역에는, 웨이퍼 반송 영역(60)이 형성되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(60)에는 예를 들면 웨이퍼 반송 장치(61)가 배치되어 있다.
웨이퍼 반송 장치(61)는 예를 들면 연직 방향, 수평 방향(Y 방향, X 방향) 및 연직축 둘레로 이동 가능한 반송 암(61a)을 가지고 있다. 웨이퍼 반송 장치(61)는 웨이퍼 반송 영역(60) 내를 이동하여, 주위의 제 1 처리 블록(G1), 제 2 처리 블록(G2) 및 제 3 처리 블록(G3) 내의 정해진 장치로 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)를 반송할 수 있다.
이상의 접합 시스템(1)에는, 도 1에 나타내는 바와 같이 제어부(70)가 마련되어 있다. 제어부(70)는 예를 들면 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 가지고 있다. 프로그램 저장부에는, 접합 시스템(1)에 있어서의 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한 프로그램 저장부에는, 상술한 각종 처리 장치 또는 반송 장치 등의 구동계의 동작을 제어하여, 접합 시스템(1)에 있어서의 후술하는 웨이퍼 접합 처리를 실현시키기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한 상기 프로그램은, 예를 들면 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체(H)에 기록되어 있던 것으로, 그 기억 매체(H)로부터 제어부(70)에 인스톨된 것이어도 된다.
<2. 접합 장치의 구성>
이어서, 상술한 접합 장치(41)의 구성에 대하여 설명한다.
<2-1. 접합 장치의 전체 구성>
접합 장치(41)는, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(100)를 가지고 있다. 처리 용기(100)의 웨이퍼 반송 영역(60)측의 측면에는 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)의 반입반출구(101)가 형성되고, 당해 반입반출구(101)에는 개폐 셔터(102)가 마련되어 있다.
처리 용기(100)의 내부는 내벽(103)에 의해, 반송 영역(T1)과 처리 영역(T2)으로 구획되어 있다. 상술한 반입반출구(101)는 반송 영역(T1)에 있어서의 처리 용기(100)의 측면에 형성되어 있다. 또한, 내벽(103)에도 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)의 반입반출구(104)가 형성되어 있다.
반송 영역(T1)의 Y 방향 정방향측에는, 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)를 일시적으로 배치하기 위한 트랜지션(110)이 마련되어 있다. 트랜지션(110)은 예를 들면 2 단으로 형성되고, 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT) 중 어느 2 개를 동시에 배치할 수 있다.
반송 영역(T1)에는 웨이퍼 반송 기구(111)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 기구(111)는 예를 들면 연직 방향, 수평 방향(X 방향, Y 방향) 및 연직축 둘레로 이동 가능한 반송 암(111a)을 가지고 있다. 그리고, 웨이퍼 반송 기구(111)는 반송 영역(T1) 내, 또는 반송 영역(T1)과 처리 영역(T2)과의 사이에서 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)를 반송할 수 있다.
반송 영역(T1)의 Y 방향 부방향측에는 웨이퍼(WU, WL)의 수평 방향의 방향을 조절하는 위치 조절 기구(120)가 마련되어 있다. 위치 조절 기구(120)는 웨이퍼(WU, WL)를 유지하여 회전시키는 유지부(도시하지 않음)를 구비한 기대(121)와, 웨이퍼(WU, WL)의 노치부의 위치를 검출하는 검출부(122)를 가지고 있다. 그리고, 위치 조절 기구(120)에서는 기대(121)에 유지된 웨이퍼(WU, WL)를 회전시키면서 검출부(122)에서 웨이퍼(WU, WL)의 노치부의 위치를 검출함으로써, 당해 노치부의 위치를 조절하여 웨이퍼(WU, WL)의 수평 방향의 방향을 조절하고 있다. 또한, 기대(121)에 있어서 웨이퍼(WU, WL)를 유지하는 구조는 특별히 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 핀 척 구조 또는 스핀 척 구조 등 다양한 구조가 이용된다.
또한, 반송 영역(T1)에는 상 웨이퍼(WU)의 표리면을 반전시키는 반전 기구(130)가 마련되어 있다. 반전 기구(130)는 상 웨이퍼(WU)를 유지하는 유지 암(131)을 가지고 있다. 유지 암(131)은 수평 방향(X 방향)으로 연신하고 있다. 또한 유지 암(131)에는, 상 웨이퍼(WU)를 유지하는 유지 부재(132)가 예를 들면 4 개소에 마련되어 있다.
유지 암(131)은, 예를 들면 모터 등을 구비한 구동부(133)에 지지되어 있다. 이 구동부(133)에 의해, 유지 암(131)은 수평축 둘레로 회동 가능하다. 또한 유지 암(131)은, 구동부(133)를 중심으로 회동 가능하며 또한, 수평 방향(X 방향)으로 이동 가능하다. 구동부(133)의 하방에는, 예를 들면 모터 등을 구비한 다른 구동부(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 이 다른 구동부에 의해, 구동부(133)는 연직 방향으로 연신하는 지지 기둥(134)을 따라 연직 방향으로 이동할 수 있다. 이와 같이 구동부(133)에 의해, 유지 부재(132)에 유지된 상 웨이퍼(WU)는, 수평축 둘레로 회동할 수 있고 또한 연직 방향 및 수평 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 유지 부재(132)에 유지된 상 웨이퍼(WU)는, 구동부(133)를 중심으로 회동하여, 위치 조절 기구(120)로부터 후술하는 상 척(140)과의 사이를 이동할 수 있다.
처리 영역(T2)에는, 상 웨이퍼(WU)를 하면에서 흡착 유지하는 제 1 유지부로서의 상 척(140)과, 하 웨이퍼(WL)를 상면에서 배치하여 흡착 유지하는 제 2 유지부로서의 하 척(141)이 마련되어 있다. 하 척(141)은 상 척(140)의 하방에 마련되고, 상 척(140)과 대향 배치 가능하게 구성되어 있다. 즉, 상 척(140)에 유지된 상 웨이퍼(WU)와 하 척(141)에 유지된 하 웨이퍼(WL)는 대향하여 배치 가능하게 되어 있다.
상 척(140)은 당해 상 척(140)의 상방에 마련된 상 척 유지부(150)에 유지되어 있다. 상 척 유지부(150)는 처리 용기(100)의 천장면에 마련되어 있다. 즉, 상 척(140)은 상 척 유지부(150)를 개재하여 처리 용기(100)에 고정되어 마련되어 있다.
상 척 유지부(150)에는, 하 척(141)에 유지된 하 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)을 촬상하는 상부 촬상부(151)가 마련되어 있다. 즉, 상부 촬상부(151)는 상 척(140)에 인접하여 마련되어 있다. 상부 촬상부(151)에는 예를 들면 CCD 카메라가 이용된다.
도 4 ~ 도 6에 나타내는 바와 같이 하 척(141)은 당해 하 척(141)의 하방에 마련된 하 척 스테이지(160)에 지지되어 있다. 하 척 스테이지(160)에는, 상 척(140)에 유지된 상 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)을 촬상하는 하부 촬상부(161)가 마련되어 있다. 즉, 하부 촬상부(161)는 하 척(141)에 인접하여 마련되어 있다. 하부 촬상부(161)에는 예를 들면 CCD 카메라가 이용된다.
하 척 스테이지(160)는 당해 하 척 스테이지(160)의 하방에 마련된 제 1 하 척 이동부(162)에 지지되고, 또한 제 1 하 척 이동부(162)는 지지대(163)에 지지되어 있다. 제 1 하 척 이동부(162)는, 후술하는 바와 같이 하 척(141)을 수평 방향(X 방향)으로 이동시키도록 구성되어 있다.
또한, 제 1 하 척 이동부(162)는 하 척(141)을 연직 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로 제 1 하 척 이동부(162)는, 일본특허공개공보 2016-105458호에 기재된 제 1 하 척 이동부와 동일한 구조를 취할 수 있다. 즉, 제 1 하 척 이동부(162)는 상면이 경사진 쐐기 형상(삼각기둥 형상)의 기대와, 기대의 상면에 배치된 레일과, 레일을 따라 이동 가능한 리니어 가이드를 가지고 있다. 그리고, 리니어 가이드가 레일을 따라 이동함으로써, 당해 리니어 가이드에 지지된 하 척이 연직 방향으로 이동한다.
또한, 제 1 하 척 이동부(162)는 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성되어 있다.
지지대(163)는 당해 지지대(163)의 하면측에 마련되고, 수평 방향(X 방향)으로 연신하는 한 쌍의 레일(164, 164)에 장착되어 있다. 그리고, 지지대(163)는 제 1 하 척 이동부(162)에 의해 레일(164)을 따라 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한 제 1 하 척 이동부(162)는, 예를 들면 레일(164)을 따라 마련된 리니어 모터(도시하지 않음)에 의해 이동한다.
한 쌍의 레일(164, 164)은 제 2 하 척 이동부(165)에 배치되어 있다. 제 2 하 척 이동부(165)는 당해 제 2 하 척 이동부(165)의 하면측에 마련되고, 수평 방향(Y 방향)으로 연신하는 한 쌍의 레일(166, 166)에 장착되어 있다. 그리고, 제 2 하 척 이동부(165)는 레일(166)을 따라 이동 가능하게 구성되고, 즉 하 척(141)을 수평 방향(Y 방향)으로 이동시키도록 구성되어 있다. 제 2 하 척 이동부(165)는, 예를 들면 레일(166)을 따라 마련된 리니어 모터(도시하지 않음)에 의해 이동한다. 한 쌍의 레일(166, 166)은 처리 용기(100)의 저면에 마련된 배치대(167) 상에 배치되어 있다.
<2-2. 하 척 이동부의 서보 제어>
이어서, 접합 장치(41)에 있어서의 제 1 하 척 이동부(162)의 이동과 제 2 하 척 이동부(165)의 서보 제어에 대하여 설명한다. 본 실시의 형태에 있어서의 서보 제어는, 레이저 간섭계와 리니어 스케일을 이용한 하이브리드 제어이다.
접합 장치(41)에는 하 척(141)의 수평 방향 위치를 측정하는 레이저 간섭계 시스템(170)이 마련되어 있다. 레이저 간섭계 시스템(170)은 레이저 헤드(171), 광로 변경부(172, 173), 반사판(174, 175), 레이저 간섭계(176, 177)를 가지고 있다. 또한, 레이저 간섭계 시스템(170)에 있어서의 하 척(141)의 위치 측정 방법에는 공지의 방법이 이용된다.
레이저 헤드(171)는 레이저광을 발하는 광원이다. 레이저 헤드(171)는 배치대(167)의 상면과 대략 동일 높이이며, 당해 배치대(167)의 X 방향 중앙부 또한 Y 방향 부방향 단부측에 마련되어 있다. 레이저 헤드(171)는 배치대(167)의 외측에 마련된 지지 부재(도시하지 않음)에 지지되어 있다.
광로 변경부(172, 173)는 각각 레이저 헤드(171)로부터 발해진 레이저광의 광로를 변경한다. 제 1 광로 변경부(172)는 레이저 헤드(171)로부터의 레이저광의 광로를 연직 상방으로 변경한다. 제 1 광로 변경부(172)는 배치대(167)의 상면과 대략 동일 높이이며, 당해 배치대(167)의 X 방향 정방향 단부측 또한 Y 방향 부방향의 단부측에 마련되어 있다. 또한, 제 1 광로 변경부(172)는 배치대(167)의 외측에 마련된 지지 부재(도시하지 않음)에 지지되어 있다.
제 2 광로 변경부(173)는 제 1 광로 변경부(172)로부터의 레이저광을 제 1 레이저 간섭계(176)측(X 방향 부방향측)과 제 2 레이저 간섭계(177)측(Y 방향 정방향)으로 분기한다. 제 2 광로 변경부(173)는 하 척 스테이지(160)의 상면과 대략 동일 높이이며, 배치대(167)의 X 방향 정방향 단부측 또한 Y 방향 부방향의 단부측에 마련되어 있다. 또한, 제 2 광로 변경부(173)는 배치대(167)의 외측에 마련된 지지 부재(도시하지 않음)에 지지되어 있다.
제 1 반사판(174)은 제 1 레이저 간섭계(176)로부터의 레이저광을 반사시킨다. 제 1 반사판(174)은 하 척 스테이지(160)의 상면의 Y 방향 부방향측에 있어서, 제 1 레이저 간섭계(176)에 대향하여 마련되어 있다. 제 1 반사판(174)은 X 방향으로 연신하고 있다. 하 척 스테이지(160)가 X 방향으로 이동해도, 항상 제 1 레이저 간섭계(176)로부터의 레이저광을 반사할 수 있도록, 제 1 반사판(174)의 X 방향 길이는 하 척 스테이지(160)의 X 방향의 이동 거리(스트로크 길이) 이상이 되어 있다. 마찬가지로, 제 1 반사판(174)의 연직 방향 길이도, 하 척 스테이지(160)의 연직 방향의 이동 거리(스트로크 길이) 이상이 되어 있다.
제 2 반사판(175)은 제 2 레이저 간섭계(177)로부터의 레이저광을 반사시킨다. 제 2 반사판(175)은 하 척 스테이지(160)의 상면의 X 방향 정방향측에 있어서, 제 2 레이저 간섭계(177)에 대향하여 마련되어 있다. 제 2 반사판(175)은 Y 방향으로 연신하고 있다. 하 척 스테이지(160)가 Y 방향으로 이동해도, 항상 제 2 레이저 간섭계(177)로부터의 레이저광을 반사할 수 있도록, 제 2 반사판(175)의 Y 방향 길이는 하 척 스테이지(160)의 Y 방향의 이동 거리(스트로크 길이) 이상이 되어 있다. 마찬가지로, 제 2 반사판(175)의 연직 방향 길이도, 하 척 스테이지(160)의 연직 방향의 이동 거리(스트로크 길이) 이상이 되어 있다.
제 1 레이저 간섭계(176)는 제 2 광로 변경부(173)로부터의 레이저광과 제 1 반사판(174)으로부터의 반사광을 이용하여, 하 척(141)의 X 방향 위치를 측정한다. 제 1 레이저 간섭계(176)는 하 척 스테이지(160)의 상면과 대략 동일 높이이며, 배치대(167)의 X 방향 중앙부 또한 Y 방향 부방향의 단부측에 마련되어 있다. 또한, 제 1 레이저 간섭계(176)는 배치대(167)의 외측에 마련된 지지 부재(도시하지 않음)에 지지되어 있다. 또한 제 1 레이저 간섭계(176)에는 검출기(도시하지 않음)가 접속되어 있다.
제 2 레이저 간섭계(177)는 제 2 광로 변경부(173)로부터의 레이저광과 제 2 반사판(175)으로부터의 반사광을 이용하여, 하 척(141)의 Y 방향 위치를 측정한다. 제 2 레이저 간섭계(177)는 하 척 스테이지(160)의 상면과 대략 동일 높이이며, 배치대(167)의 X 방향 정방향의 단부측 또한 Y 방향 중앙부에 마련되어 있다. 또한, 제 2 레이저 간섭계(177)는 배치대(167)의 외측에 마련된 지지 부재(도시하지 않음)에 지지되어 있다. 또한, 제 2 레이저 간섭계(177)에는 검출기(도시하지 않음)가 접속되어 있다.
또한, 접합 장치(41)에는 제 1 하 척 이동부(162)의 X 방향 위치를 측정하는 제 1 리니어 스케일(181)과, 제 2 하 척 이동부(165)의 Y 방향 위치를 측정하는 제 2 리니어 스케일(182)이 마련되어 있다. 제 1 리니어 스케일(181)은 제 2 하 척 이동부(165) 상에 있어서, 레일(164)을 따라 마련되어 있다. 제 2 리니어 스케일(182)은 배치대(167) 상에 있어서, 레일(166)을 따라 마련되어 있다. 또한, 이들 리니어 스케일(181, 182)에 의한 하 척 이동부(162, 165)의 위치 측정 방법에는 공지의 방법이 이용된다.
이상의 레이저 간섭계 시스템(170)의 측정 결과와 리니어 스케일(181, 182)의 측정 결과는 기술한 제어부(70)에 출력되며, 제어부(70)에서는 이들 측정 결과에 기초하여 하 척 이동부(162, 165)의 서보 제어를 행한다. 도 7은 제어부(70)에 있어서의 서보 루프의 구성을 나타내는 설명도이다.
제어부(70)는 서보 루프로서, 위치 루프와 속도 루프를 가지고 있다. 위치 루프에는 레이저 간섭계(176, 177)의 측정 결과가 이용되며, 하 척 이동부(162, 165)의 위치가 피드백 제어된다. 속도 루프에는 리니어 스케일(181, 182)의 측정 결과가 이용되며, 하 척 이동부(162, 165)의 속도가 피드백 제어된다. 또한, 레이저 간섭계(176, 177)의 측정 결과는 속도 지령으로서도 이용된다.
여기서, 제 2 리니어 스케일(182)은 제 2 하 척 이동부(165)의 근방에 배치되고 있으며, 제 2 리니어 스케일(182)의 측정 결과는 안정성이 높은 데이터가 되어, 제 2 하 척 이동부(165)에 피드백된다. 이 때문에, 속도 루프의 게인을 높게 하여 응답성을 올려, 빠른 제어를 행할 수 있다.
이에 대하여, 부하측 하 척(141)의 위치를 측정하는 제 2 레이저 간섭계(177)와, 제 2 하 척 이동부(165)(리니어 모터)와의 연직 방향 거리는 약 300 mm이다. 이와 같이 제 2 레이저 간섭계(177)와 제 2 하 척 이동부(165)는 떨어져 있으며, 또한 하 척(141)과 제 2 하 척 이동부(165)의 사이에 마련되는 구조체는 강체는 아니다. 그러면, 제 2 레이저 간섭계(177)의 측정 결과는 안정성이 낮은 데이터가 되어, 제 2 하 척 이동부(165)에 피드백된다. 이러한 경우, 이 제 2 레이저 간섭계(177)의 측정 결과를 속도 루프에 넣어, 상술한 바와 같이 게인을 높게 하여 응답성을 올린 빠른 제어를 행하면, 제 2 하 척 이동부(165)의 움직임이 발진해 버려, 당해 제 2 하 척 이동부(165)를 제어할 수 없게 된다. 또한, 제 2 레이저 간섭계(177)의 측정 결과를 속도 루프에 넣는 경우, 게인을 낮게 하여 응답성을 내린 늦은 제어를 행하는 것도 고려되는데, 이러한 경우, 제 2 하 척 이동부(165)의 위치가 안정되지 않는다.
따라서, 응답성이 높은 제어를 행하기 위해서는, 속도 루프에 제 2 리니어 스케일(182)의 측정 결과를 이용하는 것이 바람직하다.
한편, 제 2 리니어 스케일(182)에서는, 부하측의 하 척(141)의 위치를 측정할 수 없어, 예를 들면 하 척(141)의 위치가 어긋나도, 그 어긋남을 파악할 수 없다. 따라서, 위치 루프에는 제 2 레이저 간섭계(177)의 측정 결과를 이용하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 제 2 레이저 간섭계(177)의 측정 결과를 위치 루프에 이용하고, 제 2 리니어 스케일(182)의 측정 결과는 속도 루프에 이용하면, 부하측의 하 척(141)의 위치를 파악하면서, 당해 하 척(141)에 변동이 생겼을 경우에, 제 2 하 척 이동부(165)를 적절한 위치로 빨리 되돌릴 수 있다.
동일한 이유에서, 제 1 레이저 간섭계(176)의 측정 결과는 위치 루프에 이용하고, 제 1 리니어 스케일(181)의 측정 결과는 속도 루프에 이용한다.
이상으로부터, 하 척 이동부(162, 165)의 서보 제어에 있어서, 레이저 간섭계 시스템(170)의 측정 결과와 리니어 스케일(181, 182)의 측정 결과를 이용한 하이브리드 제어를 행함으로써, 당해 하 척 이동부(162, 165)를 적절히 제어할 수 있다.
<2-3. 상 척과 상 척 유지부의 구성>
이어서, 접합 장치(41)의 상 척(140)과 상 척 유지부(150)의 상세한 구성에 대하여 설명한다.
상 척(140)에는, 도 8에 나타내는 바와 같이 핀 척 방식이 채용되어 있다. 상 척(140)은, 평면에서 봤을 때 상 웨이퍼(WU)의 직경 이상의 직경을 가지는 본체부(190)를 가지고 있다. 본체부(190)의 하면에는 상 웨이퍼(WU)의 이면(WU2)에 접촉하는 복수의 핀(191)이 마련되어 있다. 또한, 본체부(190)의 하면의 외주부에는, 핀(191)과 동일한 높이를 가지며, 상 웨이퍼(WU)의 이면(WU2)의 외주부를 지지하는 외측 리브(192)가 마련되어 있다. 외측 리브(192)는 복수의 핀(191)의 외측에 환상으로 마련되어 있다.
또한, 본체부(190)의 하면에는 외측 리브(192)의 내측에 있어서, 핀(191)과 동일한 높이를 가지며, 상 웨이퍼(WU)의 이면(WU2)을 지지하는 내측 리브(193)가 마련되어 있다. 내측 리브(193)는 외측 리브(192)와 동심원 형상으로 환상으로 마련되어 있다. 그리고, 외측 리브(192)의 내측의 영역(194)(이하, 흡인 영역(194)이라고 하는 경우가 있음)은 내측 리브(193)의 내측의 제 1 흡인 영역(194a)과, 내측 리브(193)의 외측의 제 2 흡인 영역(194b)으로 구획되어 있다.
본체부(190)의 하면에는 제 1 흡인 영역(194a)에 있어서, 상 웨이퍼(WU)를 진공 배기하기 위한 제 1 흡인구(195a)가 형성되어 있다. 제 1 흡인구(195a)는, 예를 들면 제 1 흡인 영역(194a)에 있어서 4 개소에 형성되어 있다. 제 1 흡인구(195a)에는, 본체부(190)의 내부에 마련된 제 1 흡인관(196a)이 접속되어 있다. 또한 제 1 흡인관(196a)에는, 제 1 진공 펌프(197a)가 접속되어 있다.
또한, 본체부(190)의 하면에는 제 2 흡인 영역(194b)에 있어서, 상 웨이퍼(WU)를 진공 배기하기 위한 제 2 흡인구(195b)가 형성되어 있다. 제 2 흡인구(195b)는 예를 들면 제 2 흡인 영역(194b)에 있어서 2 개소에 형성되어 있다. 제 2 흡인구(195b)에는 본체부(190)의 내부에 마련된 제 2 흡인관(196b)이 접속되어 있다. 또한 제 2 흡인관(196b)에는, 제 2 진공 펌프(197b)가 접속되어 있다.
그리고, 상 웨이퍼(WU), 본체부(190) 및 외측 리브(192)로 둘러싸여 형성된 흡인 영역(194a, 194b)을 각각 흡인구(195a, 195b)로부터 진공 배기하여, 흡인 영역(194a, 194b)을 감압한다. 이 때, 흡인 영역(194a, 194b)의 외부의 분위기가 대기압이기 때문에, 상 웨이퍼(WU)는 감압된 분만큼 대기압에 의해 흡인 영역(194a, 194b)측으로 눌려, 상 척(140)에 상 웨이퍼(WU)가 흡착 유지된다. 또한, 상 척(140)은 제 1 흡인 영역(194a)과 제 2 흡인 영역(194b)마다 상 웨이퍼(WU)를 진공 배기 가능하게 구성되어 있다.
이러한 경우, 외측 리브(192)가 상 웨이퍼(WU)의 이면(WU2)의 외주부를 지지하므로, 상 웨이퍼(WU)는 그 외주부까지 적절히 진공 배기된다. 이 때문에, 상 척(140)에 상 웨이퍼(WU)의 전면이 흡착 유지되고, 당해 상 웨이퍼(WU)의 평면도를 작게 하여, 상 웨이퍼(WU)를 평탄하게 할 수 있다.
또한, 복수의 핀(191)의 높이가 균일하므로, 상 척(140)의 하면의 평면도를 더 작게 할 수 있다. 이와 같이 상 척(140)의 하면을 평탄하게 하여(하면의 평면도를 작게 하여), 상 척(140)에 유지된 상 웨이퍼(WU)의 연직 방향의 변형을 억제할 수 있다.
또한, 상 웨이퍼(WU)의 이면(WU2)은 복수의 핀(191)에 지지되어 있으므로, 상 척(140)에 의한 상 웨이퍼(WU)의 진공 배기를 해제할 시, 당해 상 웨이퍼(WU)가 상 척(140)으로부터 떨어지기 쉬워진다.
상 척(140)에 있어서, 본체부(190)의 중심부에는, 당해 본체부(190)를 두께 방향으로 관통하는 관통홀(198)이 형성되어 있다. 이 본체부(190)의 중심부는 상 척(140)에 흡착 유지되는 상 웨이퍼(WU)의 중심부에 대응하고 있다. 그리고 관통홀(198)에는, 후술하는 압동(押動) 부재(210)에 있어서의 액츄에이터부(211)의 선단부가 삽입 관통하도록 되어 있다.
상 척 유지부(150)는, 도 5에 나타내는 바와 같이 상 척(140)의 본체부(190)의 상면에 마련된 상 척 스테이지(200)를 가지고 있다. 상 척 스테이지(200)는 평면에서 봤을 때 적어도 본체부(190)의 상면을 덮도록 마련되며, 또한 본체부(190)에 대하여 예를 들면 나사 고정에 의해 고정되어 있다. 상 척 스테이지(200)는 처리 용기(100)의 천장면에 마련된 복수의 지지 부재(201)에 지지되어 있다.
상 척 스테이지(200)의 상면에는, 도 8에 나타내는 바와 같이 상 웨이퍼(WU)의 중심부를 누르는 압동 부재(210)가 더 마련되어 있다. 압동 부재(210)는 액츄에이터부(211)와 실린더부(212)를 가지고 있다.
액츄에이터부(211)는 전공(電空) 레귤레이터(도시하지 않음)로부터 공급되는 공기에 의해 일정 방향으로 일정한 압력을 발생시키는 것으로, 압력의 작용점의 위치에 관계없이 당해 압력을 일정하게 발생시킬 수 있다. 그리고, 전공 레귤레이터로부터의 공기에 의해, 액츄에이터부(211)는 상 웨이퍼(WU)의 중심부와 접촉하여 당해 상 웨이퍼(WU)의 중심부에 걸리는 누름 하중을 제어할 수 있다. 또한, 액츄에이터부(211)의 선단부는, 전공 레귤레이터로부터의 공기에 의해, 관통홀(198)을 삽입 관통하여 연직 방향으로 승강 가능하게 되어 있다.
액츄에이터부(211)는 실린더부(212)에 지지되어 있다. 실린더부(212)는 예를 들면 모터를 내장한 구동부에 의해 액츄에이터부(211)를 연직 방향으로 이동시킬 수 있다.
*이상과 같이 압동 부재(210)는 액츄에이터부(211)에 의해 누름 하중의 제어를 하고, 실린더부(212)에 의해 액츄에이터부(211)의 이동의 제어를 하고 있다. 그리고, 압동 부재(210)는 후술하는 웨이퍼(WU, WL)의 접합 시에, 상 웨이퍼(WU)의 중심부와 하 웨이퍼(WL)의 중심부를 접촉시켜 누를 수 있다.
<2-4. 하 척의 구성>
이어서, 접합 장치(41)의 하 척(141)의 상세한 구성에 대하여 설명한다.
하 척(141)에는, 도 8에 나타내는 바와 같이 상 척(140)과 마찬가지로 핀 척 방식이 채용되어 있다. 하 척(141)은, 평면에서 봤을 때 하 웨이퍼(WL)의 직경 이상의 직경을 가지는 본체부(220)를 가지고 있다. 본체부(220)의 상면에는, 하 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)에 접촉하는 복수의 핀(221)이 마련되어 있다. 또한, 본체부(220)의 상면의 외주부에는 핀(221)과 동일한 높이를 가지며, 하 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)의 외주부를 지지하는 외측 리브(222)가 마련되어 있다. 외측 리브(222)는 복수의 핀(221)의 외측에 환상으로 마련되어 있다.
또한, 본체부(220)의 상면에는 외측 리브(222)의 내측에 있어서, 핀(221)과 동일한 높이를 가지며, 하 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)을 지지하는 내측 리브(223)가 마련되어 있다. 내측 리브(223)는 외측 리브(222)와 동심원 형상으로 환상으로 마련되어 있다. 그리고, 외측 리브(222)의 내측의 영역(224)(이하, 흡인 영역(224)이라고 하는 경우가 있음)은 내측 리브(223)의 내측의 제 1 흡인 영역(224a)과, 내측 리브(223)의 외측의 제 2 흡인 영역(224b)으로 구획되어 있다.
본체부(220)의 상면에는, 제 1 흡인 영역(224a)에 있어서, 하 웨이퍼(WL)를 진공 배기하기 위한 제 1 흡인구(225a)가 형성되어 있다. 제 1 흡인구(225a)는, 예를 들면 제 1 흡인 영역(224a)에 있어서 1 개소에 형성되어 있다. 제 1 흡인구(225a)에는 본체부(220)의 내부에 마련된 제 1 흡인관(226a)이 접속되어 있다. 또한 제 1 흡인관(226a)에는, 제 1 진공 펌프(227a)가 접속되어 있다.
또한, 본체부(220)의 상면에는 제 2 흡인 영역(224b)에 있어서, 하 웨이퍼(WL)를 진공 배기하기 위한 제 2 흡인구(225b)가 형성되어 있다. 제 2 흡인구(225b)는, 예를 들면 제 2 흡인 영역(224b)에 있어서 2 개소에 형성되어 있다. 제 2 흡인구(225b)에는 본체부(220)의 내부에 마련된 제 2 흡인관(226b)이 접속되어 있다. 또한 제 2 흡인관(226b)에는, 제 2 진공 펌프(227b)가 접속되어 있다.
그리고, 하 웨이퍼(WL), 본체부(220) 및 외측 리브(222)로 둘러싸여 형성된 흡인 영역(224a, 224b)을 각각 흡인구(225a, 225b)로부터 진공 배기하여, 흡인 영역(224a, 224b)을 감압한다. 이 때, 흡인 영역(224a, 224b)의 외부의 분위기가 대기압이기 때문에, 하 웨이퍼(WL)는 감압된 분만큼 대기압에 의해 흡인 영역(224a, 224b)측으로 눌려, 하 척(141)에 하 웨이퍼(WL)가 흡착 유지된다. 또한, 하 척(141)은 제 1 흡인 영역(224a)과 제 2 흡인 영역(224b)마다 하 웨이퍼(WL)를 진공 배기 가능하게 구성되어 있다.
이러한 경우, 외측 리브(222)가 하 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)의 외주부를 지지하므로, 하 웨이퍼(WL)는 그 외주부까지 적절히 진공 배기된다. 이 때문에, 하 척(141)에 하 웨이퍼(WL)의 전면이 흡착 유지되고, 당해 하 웨이퍼(WL)의 평면도를 작게 하여, 하 웨이퍼(WL)를 평탄하게 할 수 있다.
또한, 복수의 핀(221)의 높이가 균일하므로, 하 척(141)의 상면의 평면도를 더 작게 할 수 있다. 이와 같이 하 척(141)의 상면을 평탄하게 하여(상면의 평탄도를 작게 하여), 하 척(141)에 유지된 하 웨이퍼(WL)의 연직 방향의 변형을 억제할 수 있다.
또한, 하 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)은 복수의 핀(221)에 지지되어 있으므로 하 척(141)에 의한 하 웨이퍼(WL)의 진공 배기를 해제할 시, 당해 하 웨이퍼(WL)가 하 척(141)으로부터 떨어지기 쉬워진다.
하 척(141)에 있어서, 본체부(220)의 중심부 부근에는, 당해 본체부(220)를 두께 방향으로 관통하는 관통홀(도시하지 않음)이 예를 들면 3 개소에 형성되어 있다. 그리고 관통홀에는, 제 1 하 척 이동부(162)의 하방에 마련된 승강 핀이 삽입 관통하도록 되어 있다.
본체부(220)의 외주부에는, 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)가 하 척(141)으로부터 튀거나, 미끄러져 떨어지는 것을 방지하는 가이드 부재(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 가이드 부재는 본체부(220)의 외주부에 복수 개소, 예를 들면 4 개소에 등간격으로 마련되어 있다.
또한, 접합 장치(41)에 있어서의 각 부의 동작은 상술한 제어부(70)에 의해 제어된다.
<3. 접합 처리 방법>
이어서, 이상과 같이 구성된 접합 시스템(1)을 이용하여 행해지는 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리 방법에 대하여 설명한다. 도 9는 이러한 웨이퍼 접합 처리의 주요 공정의 예를 나타내는 순서도이다.
먼저, 복수 매의 상 웨이퍼(WU)를 수용한 카세트(CU), 복수 매의 하 웨이퍼(WL)를 수용한 카세트(CL) 및 빈 카세트(CT)가, 반입반출 스테이션(2)의 정해진 카세트 배치판(11)에 배치된다. 이 후, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(CU) 내의 상 웨이퍼(WU)가 취출되어, 처리 스테이션(3)의 제 3 처리 블록(G3)의 트랜지션 장치(50)로 반송된다.
이어서 상 웨이퍼(WU)는, 웨이퍼 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 가스 또는 질소 가스가 여기되어 플라즈마화되고, 이온화된다. 이 산소 이온 또는 질소 이온이 상 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)에 조사되어, 당해 표면(WU1)이 플라즈마 처리된다. 그리고, 상 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)이 개질된다(도 9의 공정(S1)).
이어서 상 웨이퍼(WU)는, 웨이퍼 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(WU)를 회전시키면서, 당해 상 웨이퍼(WU) 상에 순수를 공급한다. 그러면, 공급된 순수는 상 웨이퍼(WU)의 표면(WU1) 상을 확산되고, 표면 개질 장치(30)에서 개질된 상 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)에 수산기(실라놀기)가 부착되어 당해 표면(WU1)이 친수화된다. 또한, 당해 순수에 의해, 상 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)이 세정된다(도 9의 공정(S2)).
이어서 상 웨이퍼(WU)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 제 2 처리 블록(G2)의 접합 장치(41)로 반송된다. 접합 장치(41)로 반입된 상 웨이퍼(WU)는 트랜지션(110)을 거쳐 웨이퍼 반송 기구(111)에 의해 위치 조절 기구(120)로 반송된다. 그리고 위치 조절 기구(120)에 의해, 상 웨이퍼(WU)의 수평 방향의 방향이 조절된다(도 9의 공정(S3)).
이 후, 위치 조절 기구(120)로부터 반전 기구(130)의 유지 암(131)에 상 웨이퍼(WU)가 전달된다. 이어서 반송 영역(T1)에 있어서, 유지 암(131)을 반전시킴으로써, 상 웨이퍼(WU)의 표리면이 반전된다(도 9의 공정(S4)). 즉, 상 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)이 하방을 향해진다.
이 후, 반전 기구(130)의 유지 암(131)이, 구동부(133)를 중심으로 회동하여 상 척(140)의 하방으로 이동한다. 그리고, 반전 기구(130)로부터 상 척(140)으로 상 웨이퍼(WU)가 전달된다. 상 웨이퍼(WU)는 상 척(140)에 그 이면(WU2)이 흡착 유지된다(도 9의 공정(S5)). 구체적으로, 진공 펌프(197a, 197b)를 작동시켜, 흡인 영역(194a, 194b)에 있어서 흡인구(195a, 195b)를 개재하여 상 웨이퍼(WU)를 진공 배기하고, 상 웨이퍼(WU)가 상 척(140)에 흡착 유지된다.
상 웨이퍼(WU)에 상술한 공정(S1 ~ S5)의 처리가 행해지고 있는 동안, 당해 상 웨이퍼(WU)에 이어 하 웨이퍼(WL)의 처리가 행해진다. 먼저, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(CL) 내의 하 웨이퍼(WL)가 취출되어, 처리 스테이션(3)의 트랜지션 장치(50)로 반송된다.
이어서 하 웨이퍼(WL)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 표면 개질 장치(30)로 반송되어, 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)이 개질된다(도 9의 공정(S6)). 또한, 공정(S6)에 있어서의 하 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)의 개질은 상술한 공정(S1)과 동일하다.
이 후, 하 웨이퍼(WL)는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 표면 친수화 장치(40)로 반송되어, 하 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)이 친수화되고 또한 당해 표면(WL1)이 세정된다(도 9의 공정(S7)). 또한, 공정(S7)에 있어서의 하 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)의 친수화 및 세정은 상술한 공정(S2)과 동일하다.
이 후, 하 웨이퍼(WL)는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 접합 장치(41)로 반송된다. 접합 장치(41)로 반입된 하 웨이퍼(WL)는, 트랜지션(110)을 거쳐 웨이퍼 반송 기구(111)에 의해 위치 조절 기구(120)로 반송된다. 그리고 위치 조절 기구(120)에 의해, 하 웨이퍼(WL)의 수평 방향의 방향이 조절된다(도 9의 공정(S8)).
이 후, 하 웨이퍼(WL)는 웨이퍼 반송 기구(111)에 의해 하 척(141)으로 반송되어, 하 척(141)에 그 이면(WL2)이 흡착 유지된다(도 9의 공정(S9)). 구체적으로, 진공 펌프(227a, 227b)를 작동시켜, 흡인 영역(224a, 224b)에 있어서 흡인구(225a, 225b)를 개재하여 하 웨이퍼(WL)를 진공 배기하고, 하 웨이퍼(WL)가 하 척(141)에 흡착 유지된다.
이어서, 상 척(140)에 유지된 상 웨이퍼(WU)와 하 척(141)에 유지된 하 웨이퍼(WL)와의 수평 방향의 위치 조절을 행한다. 구체적으로, 제 1 하 척 이동부(162)와 제 2 하 척 이동부(165)에 의해 하 척(141)을 수평 방향(X 방향 및 Y 방향)으로 이동시키고, 상부 촬상부(151)를 이용하여, 하 웨이퍼(WL)의 표면(WL1) 상의 미리 정해진 기준점을 순차 촬상한다. 동시에, 하부 촬상부(161)를 이용하여, 상 웨이퍼(WU)의 표면(WU1) 상의 미리 정해진 기준점을 순차 촬상한다. 촬상된 화상은 제어부(70)에 출력된다. 제어부(70)에서는 상부 촬상부(151)로 촬상된 화상과 하부 촬상부(161)로 촬상된 화상에 기초하여, 상 웨이퍼(WU)의 기준점과 하 웨이퍼(WL)의 기준점이 각각 합치되는 것과 같은 위치로, 제 1 하 척 이동부(162)와 제 2 하 척 이동부(165)에 의해 하 척(141)을 이동시킨다. 이렇게 하여 상 웨이퍼(WU)와 하 웨이퍼(WL)의 수평 방향 위치가 조절된다(도 9의 공정(S10)).
공정(S10)에서는, 제 1 레이저 간섭계(176)를 이용하여 하 척(141)의 X 방향 위치를 측정하고, 제 2 레이저 간섭계(177)를 이용하여 하 척(141)의 Y 방향 위치를 측정한다. 또한, 제 1 리니어 스케일(181)을 이용하여 제 1 하 척 이동부(162)의 X 방향 위치를 측정하고, 제 2 리니어 스케일(182)을 이용하여 제 2 하 척 이동부(165)의 Y 방향 위치를 측정한다. 그리고, 하 척 이동부(162, 165)를 이동시킬 시, 도 7에 나타낸 서보 루프를 이용하여, 즉 레이저 간섭계 시스템(170)의 측정 결과를 이용한 위치 루프와, 리니어 스케일(181, 182)의 측정 결과를 이용한 속도 루프를 이용하여, 하 척 이동부(162, 165)를 서보 제어한다. 이와 같이 레이저 간섭계 시스템(170)과 리니어 스케일(181, 182)을 이용한 하이브리드 제어를 행함으로써, 하 척 이동부(162, 165)의 이동을 적절히 제어할 수 있어, 하 척(141)을 정해진 수평 방향 위치로 이동시킬 수 있다.
또한 공정(S10)에서는, 상술한 바와 같이 하 척(141)을 수평 방향으로 이동시키고 또한, 제 1 하 척 이동부(162)에 의해 하 척(141)을 회전시켜, 당해 하 척(141)의 회전 방향 위치(하 척(141)의 방향)도 조절된다.
이 후, 제 1 하 척 이동부(162)에 의해 하 척(141)을 연직 상방으로 이동시켜, 상 척(140)과 하 척(141)의 연직 방향 위치의 조절을 행하여, 당해 상 척(140)에 유지된 상 웨이퍼(WU)와 하 척(141)에 유지된 하 웨이퍼(WL)와의 연직 방향 위치의 조절을 행한다(도 9의 공정(S11)).
공정(S11)에서는, 제 1 하 척 이동부(162)에 의해 하 척(141)을 연직 상방으로 이동시킬 시, 제 1 하 척 이동부(162)의 기대가 쐐기 형상을 가지고 있으므로, 하 척(141)은 수평 방향으로도 이동한다. 그러면, 공정(S10)에서 조절한 하 척(141)의 수평 방향 위치가 어긋나 버린다.
따라서 공정(S10)과 마찬가지로, 제 1 레이저 간섭계(176)를 이용하여 하 척(141)의 X 방향 위치를 측정하고, 제 2 레이저 간섭계(177)를 이용하여 하 척(141)의 Y 방향 위치를 측정하고, 또한 제 1 리니어 스케일(181)을 이용하여 제 1 하 척 이동부(162)의 X 방향 위치를 측정하고, 제 2 리니어 스케일(182)을 이용하여 제 2 하 척 이동부(165)의 Y 방향 위치를 측정한다. 그리고, 레이저 간섭계 시스템(170)의 측정 결과를 이용한 위치 루프와, 리니어 스케일(181, 182)의 측정 결과를 이용한 속도 루프를 이용하여, 하 척 이동부(162, 165)를 서보 제어하여, 하 척(141)의 수평 방향 위치를 보정한다. 이렇게 하여 상 웨이퍼(WU)와 하 웨이퍼(WL)의 수평 방향 위치가 보정된다(도 9의 공정(S12)). 그리고, 상 웨이퍼(WU)와 하 웨이퍼(WL)가 정해진 위치에 대향 배치된다.
이어서, 상 척(140)에 유지된 상 웨이퍼(WU)와 하 척(141)에 유지된 하 웨이퍼(WL)의 접합 처리가 행해진다.
먼저, 도 10에 나타내는 바와 같이 압동 부재(210)의 실린더부(212)에 의해 액츄에이터부(211)를 하강시킨다. 그러면, 이 액츄에이터부(211)의 하강에 수반하여, 상 웨이퍼(WU)의 중심부가 눌려 하강한다. 이 때, 전공 레귤레이터로부터 공급되는 공기에 의해, 액츄에이터부(211)에는 정해진 누름 하중이 걸린다. 그리고, 압동 부재(210)에 의해, 상 웨이퍼(WU)의 중심부와 하 웨이퍼(WL)의 중심부를 접촉시켜 누른다(도 9의 공정(S13)). 이 때, 제 1 진공 펌프(197a)의 작동을 정지하여, 제 1 흡인 영역(194a)에 있어서의 제 1 흡인구(195a)로부터의 상 웨이퍼(WU)의 진공 배기를 정지하고, 또한 제 2 진공 펌프(197b)는 작동시킨 채로 하여, 제 2 흡인 영역(194b)을 제 2 흡인구(195b)로부터 진공 배기한다. 그리고, 압동 부재(210)로 상 웨이퍼(WU)의 중심부를 누를 시에도, 상 척(140)에 의해 상 웨이퍼(WU)의 외주부를 유지할 수 있다.
그러면, 눌린 상 웨이퍼(WU)의 중심부와 하 웨이퍼(WL)의 중심부와의 사이에서 접합이 개시된다(도 10 중의 태선부). 즉, 상 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)과 하 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)은 각각 공정(S1, S6)에 있어서 개질되어 있기 때문에, 먼저, 표면(WU1, WL1) 간에 반데르발스력(분자간력)이 생겨, 당해 표면(WU1, WL1)끼리가 접합된다. 또한, 상 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)과 하 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)은 각각 공정(S2, S7)에 있어서 친수화되어 있기 때문에, 표면(WU1, WL1) 간의 친수기가 수소 결합하여(분자간력), 표면(WU1, WL1)끼리가 강고하게 접합된다.
이 후, 압동 부재(210)에 의해 상 웨이퍼(WU)의 중심부와 하 웨이퍼(WL)의 중심부를 누른 상태로 제 2 진공 펌프(197b)의 작동을 정지하여, 제 2 흡인 영역(194b)에 있어서의 제 2 흡인구(195b)로부터의 상 웨이퍼(WU)의 진공 배기를 정지한다. 그러면, 상 웨이퍼(WU)가 하 웨이퍼(WL) 상에 낙하한다. 그리고 상 웨이퍼(WU)가 하 웨이퍼(WL) 상에 순차 낙하하여 접촉하고, 상술한 표면(WU1, WL1) 간의 반데르발스력과 수소 결합에 의한 접합이 순차 확대된다. 이렇게 하여, 상 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)과 하 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)이 전면에서 접촉하여, 상 웨이퍼(WU)와 하 웨이퍼(WL)가 접합된다(도 9의 공정(S14)).
이 공정(S14)에 있어서, 상 웨이퍼(WU)의 이면(WU2)은 복수의 핀(191)에 지지되어 있으므로, 상 척(140)에 의한 상 웨이퍼(WU)의 진공 배기를 해제했을 시, 당해 상 웨이퍼(WU)가 상 척(140)으로부터 떨어지기 쉽게 되어 있다. 이 때문에, 상 웨이퍼(WU)와 하 웨이퍼(WL)의 접합의 확대(본딩 웨이브)가 정원(正圓) 형상이 되어, 상 웨이퍼(WU)와 하 웨이퍼(WL)가 적절히 접합된다.
이 후, 압동 부재(210)의 액츄에이터부(211)를 상 척(140)까지 상승시킨다. 또한, 진공 펌프(227a, 227b)의 작동을 정지하고, 흡인 영역(224)에 있어서의 하 웨이퍼(WL)의 진공 배기를 정지하여, 하 척(141)에 의한 하 웨이퍼(WL)의 흡착 유지를 정지한다. 이 때, 하 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)은 복수의 핀(221)에 지지되어 있으므로, 하 척(141)에 의한 하 웨이퍼(WL)의 진공 배기를 해제했을 시, 당해 하 웨이퍼(WL)가 하 척(141)으로부터 떨어지기 쉽게 되어 있다.
상 웨이퍼(WU)와 하 웨이퍼(WL)가 접합된 중합 웨이퍼(WT)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 트랜지션 장치(51)로 반송되고, 이 후 반입반출 스테이션(2)의 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 정해진 카세트 배치판(11)의 카세트(CT)로 반송된다. 이렇게 하여, 일련의 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리가 종료된다.
이상의 실시의 형태에 따르면, 공정(S10)에 있어서 레이저 간섭계 시스템(170)과 리니어 스케일(181, 182)을 이용한 하이브리드 제어(서보 제어)를 행함으로써, 하 척 이동부(162, 165)의 수평 방향 위치를 적절히 조절할 수 있다. 또한, 공정(S11)에 있어서 하 척(141)을 연직 방향으로 이동시켰을 시, 당해 하 척(141)이 수평 방향으로 어긋나도, 공정(S12)에 있어서, 이 수평 방향 위치의 이탈량을, 레이저 간섭계 시스템(170)을 이용하여 파악할 수 있다. 그리고, 레이저 간섭계 시스템(170)과 리니어 스케일(181, 182)을 이용한 하이브리드 제어를 행함으로써, 하 척 이동부(162, 165)의 수평 방향 위치를 적절히 보정할 수 있다. 따라서, 상 척(140)과 하 척(141)의 상대적인 위치를 적절히 조절할 수 있으므로, 이 후, 당해 상 척(140)에 유지된 상 웨이퍼(WU)와 하 척(141)에 유지된 하 웨이퍼(WL)의 접합 처리를 적절히 행할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태의 접합 시스템(1)은 표면 개질 장치(30), 표면 친수화 장치(40) 및 접합 장치(41)를 구비하고 있으므로, 하나의 시스템 내에서 웨이퍼(WU, WL)의 접합을 효율적으로 행할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 접합 처리의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
<4. 다른 실시의 형태>
이어서, 본 발명의 다른 실시의 형태에 대하여 설명한다.
이상의 실시의 형태에서는, 제 1 하 척 이동부(162)와 제 2 하 척 이동부(165)의 서보 제어에 있어서는, 도 7에 나타낸 서보 루프를 이용하고 있었지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 도 11에 나타내는 바와 같이 서보 루프는, 리니어 스케일(181, 182)의 측정 결과를 이용한 위치 루프와 속도 루프를 가지고 있어도 된다.
이러한 경우, 먼저, 제 1 리니어 스케일(181)을 이용하여 제 1 하 척 이동부(162)의 X 방향 위치를 측정하고, 또한 제 2 리니어 스케일(182)을 이용하여 제 2 하 척 이동부(165)의 Y 방향 위치를 측정한다. 그리고, 리니어 스케일(181, 182)의 측정 결과를 이용한 위치 루프와 속도 루프를 이용하여, 하 척 이동부(162, 165)를 서보 제어한다.
이 후, 제 1 레이저 간섭계(176)를 이용하여 하 척(141)의 X 방향 위치를 측정하고, 또한 제 2 레이저 간섭계(177)를 이용하여 하 척(141)의 Y 방향 위치를 측정한다. 또한, 이 레이저 간섭계 시스템(170)의 측정 결과로부터, 제 1 하 척 이동부(162)의 X 방향 위치의 보정량과, 제 2 하 척 이동부(165)의 Y 방향 위치의 보정량을 산출한다. 그리고, 이 보정량에 기초하여, 하 척 이동부(162, 165)를 서보 제어한다.
본 실시의 형태에 있어서도, 상기 실시의 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 상 척(140)과 하 척(141)의 상대적인 위치를 적절히 조절할 수 있으며, 이 후, 당해 상 척(140)에 유지된 상 웨이퍼(WU)와 하 척(141)에 유지된 하 웨이퍼(WL)의 접합 처리를 적절히 행할 수 있다.
또한 본 실시의 형태에서는, 하 척 이동부(162, 165)의 서보 제어는, 리니어 스케일(181, 182)의 측정 결과만을 이용하여 행해지며, 게인을 높게 하여 응답성을 올릴 수 있다.
단, 본 실시의 형태에서는, 리니어 스케일(181, 182)의 측정 결과를 이용하여 하 척 이동부(162, 165)를 서보 제어한 후, 또한 레이저 간섭계 시스템(170)의 측정 결과를 이용하여 하 척 이동부(162, 165)를 서보 제어한다. 이에 대하여, 상기 실시의 형태에서는, 레이저 간섭계 시스템(170)의 측정 결과와 리니어 스케일(181, 182)의 측정 결과를 이용하여, 하 척 이동부(162, 165)를 하이브리드 제어한다. 그러면, 상기 실시의 형태가 웨이퍼 접합 처리의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 이상의 실시의 형태의 접합 장치(41)에서는, 하 척(141)이 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있었지만, 상 척(140)을 수평 방향으로 이동 가능하게 구성해도 된다. 이러한 경우, 레이저 간섭계 시스템(170)과 리니어 스케일(181, 182)은 각각 상 척(140)에 마련된다. 혹은 상 척(140)과 하 척(141)의 양방을 수평 방향으로 이동 가능하게 구성해도 된다. 이러한 경우, 레이저 간섭계 시스템(170)과 리니어 스케일(181, 182)은 각각 상 척(140) 또는 하 척(141)의 어느 일방에 마련된다.
또한 이상의 실시의 형태의 접합 장치(41)에서는, 하 척(141)이 연직 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있었지만, 상 척(140)을 연직 방향으로 이동 가능하게 구성해도 되며, 혹은 상 척(140)과 하 척(141)의 양방을 연직 방향으로 이동 가능하게 구성해도 된다.
또한 이상의 실시의 형태의 접합 장치(41)에서는, 하 척(141)이 회전 가능하게 구성되어 있었지만, 상 척(140)을 회전 가능하게 구성해도 되며, 혹은 상 척(140)과 하 척(141)의 양방을 회전 가능하게 구성해도 된다.
또한, 이상의 실시의 형태의 접합 시스템(1)에 있어서, 접합 장치(41)로 웨이퍼(WU, WL)를 접합한 후, 또한 접합된 중합 웨이퍼(WT)를 정해진 온도로 가열(어닐 처리)해도 된다. 중합 웨이퍼(WT)에 이러한 가열 처리를 행함으로써, 접합 계면을 보다 강고하게 결합시킬 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시의 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면 청구의 범위에 기재된 사상의 범주 내에 있어서, 각종의 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. 본 발명은 이 예에 한정하지 않고 각종 태양을 취할 수 있는 것이다. 본 발명은 기판이 웨이퍼 이외의 FPD(플랫 패널 디스플레이), 포토마스크용의 마스크 레티클 등의 다른 기판인 경우에도 적용할 수 있다.
1 : 접합 시스템
2 : 반입반출 스테이션
3 : 처리 스테이션
30 : 표면 개질 장치
40 : 표면 친수화 장치
41 : 접합 장치
61 : 웨이퍼 반송 장치
70 : 제어부
140 : 상 척
141 : 하 척
162 : 제 1 하 척 이동부
165 : 제 2 하 척 이동부
170 : 레이저 간섭계 시스템
174 : 제 1 반사판
175 : 제 2 반사판
176 : 제 1 레이저 간섭계
177 : 제 2 레이저 간섭계
181 : 제 1 리니어 스케일
182 : 제 2 리니어 스케일
WU : 상 웨이퍼
WL : 하 웨이퍼
WT : 중합 웨이퍼

Claims (10)

  1. 기판끼리를 접합하는 접합 장치로서,
    하면에 제 1 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 1 유지부와,
    상기 제 1 유지부의 하방에 마련되어, 상면에 제 2 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 2 유지부와,
    상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동부와,
    서보 루프로서, 상기 이동부의 위치를 피드백 제어하는 위치 루프와 상기 이동부의 속도를 피드백 제어하는 속도 루프를 가지고, 상기 서보 루프를 이용하여 상기 이동부를 제어하는 제어부와,
    상기 이동부의 위치를 측정하는 리니어 스케일을 가지고,
    상기 위치 루프 및 상기 속도 루프 중 적어도 상기 속도 루프에는 상기 리니어 스케일의 측정 결과가 이용되는, 접합 장치.
  2. 기판끼리를 접합하는 접합 장치로서,
    하면에 제 1 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 1 유지부와,
    상기 제 1 유지부의 하방에 마련되어, 상면에 제 2 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 2 유지부와,
    상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동부와,
    서보 루프로서, 상기 이동부의 위치를 피드백 제어하는 위치 루프와 상기 이동부의 속도를 피드백 제어하는 속도 루프를 가지고, 상기 서보 루프를 이용하여 상기 이동부를 제어하는 제어부와,
    상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 연직 방향으로 이동시키는 제 2 이동부와,
    상기 이동부에 의해 이동하는 상기 제 1 유지부 또는 상기 제 2 유지부의 위치를 측정하는 레이저 간섭계와,
    상기 이동부의 위치를 측정하는 리니어 스케일을 가지고,
    상기 위치 루프에는 상기 레이저 간섭계의 측정 결과가 이용되고,
    상기 속도 루프에는 상기 리니어 스케일의 측정 결과가 이용되며,
    상기 제어부는 상기 제 1 유지부와 상기 제2 유지부를 상대적으로 연직 방향으로 이동시키기 전에 상기 서보 루프를 이용하여 상기 이동부를 제어하고, 상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 연직 방향으로 이동시킨 후에 상기 서보 루프를 이용하여 상기 이동부를 제어하는, 접합 장치.
  3. 기판끼리를 접합하는 접합 장치로서,
    하면에 제 1 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 1 유지부와,
    상기 제 1 유지부의 하방에 마련되어, 상면에 제 2 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 2 유지부와,
    상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동부와,
    서보 루프로서, 상기 이동부의 위치를 피드백 제어하는 위치 루프와 상기 이동부의 속도를 피드백 제어하는 속도 루프를 가지고, 상기 서보 루프를 이용하여 상기 이동부를 제어하는 제어부와,
    상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 연직 방향으로 이동시키는 제 2 이동부와,
    상기 이동부의 위치를 측정하는 리니어 스케일을 가지고,
    상기 위치 루프 및 상기 속도 루프에는 상기 리니어 스케일의 측정 결과가 이용되며,
    상기 제어부는 상기 제 1 유지부와 상기 제2 유지부를 상대적으로 연직 방향으로 이동시키기 전에 상기 서보 루프를 이용하여 상기 이동부를 제어하고, 상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 연직 방향으로 이동시킨 후에 상기 서보 루프를 이용하여 상기 이동부를 제어하는, 접합 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이동부에 의해 이동하는 상기 제 1 유지부 또는 상기 제 2 유지부의 위치를 측정하는 레이저 간섭계를 가지고,
    상기 제어부는, 상기 리니어 스케일의 측정 결과를 이용하여 상기 이동부를 서보 제어하고, 또한 상기 레이저 간섭계의 측정 결과로부터 상기 이동부의 수평 방향 위치의 보정량을 산출하며, 상기 보정량에 기초하여 상기 이동부를 서보 제어하는, 접합 장치.
  5. 기판끼리를 접합하는 접합 장치를 구비한 접합 시스템으로서,
    상기 접합 장치는,
    하면에 제 1 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 1 유지부와,
    상기 제 1 유지부의 하방에 마련되어, 상면에 제 2 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 2 유지부와,
    상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동부와,
    상기 이동부에 의해 이동하는 상기 제 1 유지부 또는 상기 제 2 유지부의 위치를 측정하는 레이저 간섭계와,
    상기 이동부의 위치를 측정하는 리니어 스케일과,
    서보 루프로서, 상기 이동부의 위치를 피드백 제어하는 위치 루프와 상기 이동부의 속도를 피드백 제어하는 속도 루프를 가지고, 상기 서보 루프를 이용하여 상기 이동부를 제어하고, 상기 위치 루프에는 상기 레이저 간섭계의 측정 결과가 이용되고, 상기 속도 루프에는 상기 리니어 스케일의 측정 결과가 이용되는 제어부와,
    상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 연직 방향으로 이동시키는 제 2 이동부를 가지고,
    상기 접합 장치를 구비한 처리 스테이션과, 제 1 기판, 제 2 기판 또는 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판을 각각 복수 보유 가능하며, 또한 상기 처리 스테이션에 대하여 제 1 기판, 제 2 기판 또는 중합 기판을 반입반출하는 반입반출 스테이션을 구비하고,
    상기 처리 스테이션은,
    제 1 기판 또는 제 2 기판의 접합되는 표면을 개질하는 표면 개질 장치와,
    상기 표면 개질 장치로 개질된 제 1 기판 또는 제 2 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와,
    상기 표면 개질 장치, 상기 표면 친수화 장치 및 상기 접합 장치에 대하여, 제 1 기판, 제 2 기판 또는 중합 기판을 반송하기 위한 반송 장치를 가지고,
    상기 접합 장치에서는, 상기 표면 친수화 장치로 표면이 친수화된 제 1 기판과 제 2 기판을 접합하는, 접합 시스템.
  6. 기판끼리를 접합하는 접합 장치를 구비한 접합 시스템으로서,
    상기 접합 장치는,
    하면에 제 1 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 1 유지부와,
    상기 제 1 유지부의 하방에 마련되어, 상면에 제 2 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 2 유지부와,
    상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동부와,
    상기 이동부의 위치를 측정하는 리니어 스케일과,
    서보 루프로서, 상기 이동부의 위치를 피드백 제어하는 위치 루프와 상기 이동부의 속도를 피드백 제어하는 속도 루프를 가지고, 상기 서보 루프를 이용하여 상기 이동부를 제어하고, 상기 위치 루프 및 상기 속도 루프에는 상기 리니어 스케일의 측정 결과가 이용되는 제어부와,
    상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 연직 방향으로 이동시키는 제 2 이동부를 가지고,
    상기 접합 장치를 구비한 처리 스테이션과,
    제 1 기판, 제 2 기판 또는 제 1 기판과 제 2 기판이 접합된 중합 기판을 각각 복수 보유 가능하며, 또한 상기 처리 스테이션에 대하여 제 1 기판, 제 2 기판 또는 중합 기판을 반입반출하는 반입반출 스테이션을 구비하고,
    상기 처리 스테이션은,
    제 1 기판 또는 제 2 기판의 접합되는 표면을 개질하는 표면 개질 장치와,
    상기 표면 개질 장치로 개질된 제 1 기판 또는 제 2 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와,
    상기 표면 개질 장치, 상기 표면 친수화 장치 및 상기 접합 장치에 대하여, 제 1 기판, 제 2 기판 또는 중합 기판을 반송하기 위한 반송 장치를 가지고,
    상기 접합 장치에서는, 상기 표면 친수화 장치로 표면이 친수화된 제 1 기판과 제 2 기판을 접합하는, 접합 시스템.
  7. 접합 장치를 이용하여 기판끼리를 접합하는 접합 방법으로서,
    상기 접합 장치는,
    하면에 제 1 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 1 유지부와,
    상기 제 1 유지부의 하방에 마련되어, 상면에 제 2 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 2 유지부와,
    상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동부와,
    상기 이동부에 의해 이동하는 상기 제 1 유지부 또는 상기 제 2 유지부의 위치를 측정하는 레이저 간섭계와,
    상기 이동부의 위치를 측정하는 리니어 스케일과,
    서보 루프로서, 상기 이동부의 위치를 피드백 제어하는 위치 루프와 상기 이동부의 속도를 피드백 제어하는 속도 루프를 가지고, 상기 위치 루프에는 상기 레이저 간섭계의 측정 결과가 이용되고, 상기 속도 루프에는 상기 리니어 스케일의 측정 결과가 이용되는 제어부와,
    상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 연직 방향으로 이동시키는 제 2 이동부를 가지고,
    상기 접합 방법에서는, 상기 서보 루프를 이용하여 상기 이동부를 제어하여, 상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부의 상대적인 위치를 조절하는, 접합 방법.
  8. 접합 장치를 이용하여 기판끼리를 접합하는 접합 방법으로서,
    상기 접합 장치는,
    하면에 제 1 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 1 유지부와,
    상기 제 1 유지부의 하방에 마련되어, 상면에 제 2 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 2 유지부와,
    상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동부와,
    상기 이동부의 위치를 측정하는 리니어 스케일과,
    서보 루프로서, 상기 이동부의 위치를 피드백 제어하는 위치 루프와 상기 이동부의 속도를 피드백 제어하는 속도 루프를 가지고, 상기 위치 루프 및 상기 속도 루프에는 상기 리니어 스케일의 측정 결과가 이용되는 제어부와,
    상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 연직 방향으로 이동시키는 제 2 이동부를 가지고,
    상기 접합 방법에서는, 상기 서보 루프를 이용하여 상기 이동부를 제어하여, 상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부의 상대적인 위치를 조절하는, 접합 방법.
  9. 기판끼리를 접합하는 접합 방법을 접합 장치에 의해 실행시키도록, 상기 접합 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체로서,
    상기 접합 장치는,
    하면에 제 1 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 1 유지부와,
    상기 제 1 유지부의 하방에 마련되어, 상면에 제 2 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 2 유지부와,
    상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동부와,
    상기 이동부에 의해 이동하는 상기 제 1 유지부 또는 상기 제 2 유지부의 위치를 측정하는 레이저 간섭계와,
    상기 이동부의 위치를 측정하는 리니어 스케일과,
    서보 루프로서, 상기 이동부의 위치를 피드백 제어하는 위치 루프와 상기 이동부의 속도를 피드백 제어하는 속도 루프를 가지고, 상기 위치 루프에는 상기 레이저 간섭계의 측정 결과가 이용되고, 상기 속도 루프에는 상기 리니어 스케일의 측정 결과가 이용되는 제어부와,
    상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 연직 방향으로 이동시키는 제 2 이동부를 가지고,
    상기 접합 방법에서는, 상기 서보 루프를 이용하여 상기 이동부를 제어하여, 상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부의 상대적인 위치를 조절하는, 기억 매체.
  10. 기판끼리를 접합하는 접합 방법을 접합 장치에 의해 실행시키도록, 상기 접합 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체로서,
    상기 접합 장치는,
    하면에 제 1 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 1 유지부와,
    상기 제 1 유지부의 하방에 마련되어, 상면에 제 2 기판을 진공 배기하여 흡착 유지하는 제 2 유지부와,
    상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 이동부와,
    상기 이동부의 위치를 측정하는 리니어 스케일과,
    서보 루프로서, 상기 이동부의 위치를 피드백 제어하는 위치 루프와 상기 이동부의 속도를 피드백 제어하는 속도 루프를 가지고, 상기 위치 및 상기 속도 루프에는 상기 리니어 스케일의 측정 결과가 이용되는 제어부와,
    상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 연직 방향으로 이동시키는 제 2 이동부를 가지고,
    상기 접합 방법에서는, 상기 서보 루프를 이용하여 상기 이동부를 제어하여, 상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부의 상대적인 위치를 조절하는, 기억 매체.


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