KR20230021590A - 접합 장치 및 접합 방법 - Google Patents

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노리오 와다
신타로 스기하라
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

중합 기판의 뒤틀림을 저감시킬 수 있는 기술을 제공한다. 본 개시의 일태양에 따른 접합 장치는, 제 1 유지부와, 제 2 유지부와, 흡착 압력 발생부와, 리프트 핀을 구비한다. 제 1 유지부는, 제 1 기판을 유지한다. 제 2 유지부는, 제 1 유지부와 대향하는 위치에 마련되고, 제 1 기판에 접합되는 제 2 기판을 흡착하는 흡착면을 가진다. 흡착 압력 발생부는, 흡착면에 흡착 압력을 발생시킨다. 리프트 핀은, 흡착면 상의 제 2 기판을 제 2 유지부에 대하여 이간시킨다. 또한, 제 2 유지부에는, 리프트 핀이 통과하는 개구를 포함하는 공간이 마련되고, 공간은, 대기압보다 낮은 압력으로 제어된다.

Description

접합 장치 및 접합 방법 {BONDING APPARATUS AND BONDING METHOD}
본 개시는 접합 장치 및 접합 방법에 관한 것이다.
종래, 반도체 웨이퍼 등의 기판끼리를 접합하는 방법으로서, 기판의 접합되는 표면을 개질하고, 개질된 기판의 표면을 친수화하고, 친수화된 기판끼리를 반데르발스력 및 수소 결합(분자간력)에 의해 접합하는 방법이 알려져 있다(특허 문헌 1 참조).
일본특허공개공보 2015-095579호
본 개시는, 중합 기판의 뒤틀림을 저감시킬 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일태양에 따른 접합 장치는, 제 1 유지부와, 제 2 유지부와, 흡착 압력 발생부와, 리프트 핀을 구비한다. 제 1 유지부는, 제 1 기판을 유지한다. 제 2 유지부는, 상기 제 1 유지부와 대향하는 위치에 마련되고, 상기 제 1 기판에 접합되는 제 2 기판을 흡착하는 흡착면을 가진다. 흡착 압력 발생부는, 상기 흡착면에 흡착 압력을 발생시킨다. 리프트 핀은, 상기 흡착면 상의 상기 제 2 기판을 상기 제 2 유지부에 대하여 이간시킨다. 또한, 상기 제 2 유지부에는, 상기 리프트 핀이 통과하는 개구를 포함하는 공간이 마련되고, 상기 공간은, 대기압보다 낮은 압력으로 제어된다.
본 개시에 따르면, 중합 기판의 뒤틀림을 저감시킬 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 실시 형태에 따른 하 척의 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 10은 실시 형태에 따른 하 척의 흡착면의 구성을 나타내는 확대 상면도이다.
도 11은 참고예에 있어서의 하 척에 흡착되는 하 웨이퍼의 변위의 시뮬레이션 모델 및 시뮬레이션 결과를 나타내는 도이다.
도 12는 실시 형태에 따른 하 척에 흡착되는 하 웨이퍼의 변위의 시뮬레이션 모델 및 시뮬레이션 결과를 나타내는 도이다.
도 13은 실시 형태의 변형예 1에 따른 하 척의 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 14는 실시 형태의 변형예 1에 따른 하 척에 흡착되는 하 웨이퍼의 변위의 시뮬레이션 모델 및 시뮬레이션 결과를 나타내는 도이다.
도 15는 실시 형태의 변형예 2에 따른 하 척의 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 16은 실시 형태의 변형예 3에 따른 하 척의 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 17은 실시 형태의 변형예 3에 따른 하 척의 흡착면의 구성을 나타내는 확대 상면도이다.
도 18은 실시 형태의 변형예 4에 따른 하 척의 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 19는 실시 형태의 변형예 5에 따른 하 척의 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본원이 개시하는 접합 장치 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 및 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 경우가 있다.
종래, 반도체 웨이퍼 등의 기판끼리를 접합하는 방법으로서, 기판의 접합되는 표면을 개질하고, 개질된 기판의 표면을 친수화하고, 친수화된 기판끼리를 반데르발스력 및 수소 결합(분자간력)에 의해 접합하는 방법이 알려져 있다.
한편, 친수화된 기판끼리를 접합하여 중합 기판을 형성할 시에, 어느 하나의 기판이 국소적으로 변형되어 있으면, 이러한 변형에 기인하여 중합 기판에 뒤틀림(디스토션)이 생기는 경우가 있다. 이에 의해, 중합 기판 내에 형성되는 소자의 수율이 저하될 우려가 있다.
따라서, 상술한 문제점을 극복하여, 중합 기판의 뒤틀림을 저감시킬 수 있는 기술의 실현이 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 기판(T)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)'라 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)'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 따라서, 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 기판(T)을 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 기판(T)의 반송을 행한다.
또한, 배치판(11)에 배치되는 카세트(C1 ~ C3)의 개수는, 도시의 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 하에 있어서 소여의 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 확산하여, 접합면(W1j, W2j)이 친수화된다.
접합 장치(41)는, 상 웨이퍼(W1)와 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 기판(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 소여의 장치로 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 기판(T)을 반송한다.
또한, 접합 시스템(1)은 제어 장치(4)를 구비한다. 제어 장치(4)는, 접합 시스템(1)의 동작을 제어한다. 이러한 제어 장치(4)는 예를 들면 컴퓨터이며, 제어부(5) 및 기억부(6)를 구비한다. 기억부(6)에는, 접합 처리 등의 각종 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(5)는, 기억부(6)에 기억된 프로그램을 읽어내 실행함으로써 접합 시스템(1)의 동작을 제어한다.
또한, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기록 매체로부터 제어 장치(4)의 기억부(6)에 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 하방에는, 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 배플 홀이 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 소여의 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, 소여의 간격을 두고 대향하여 배치되어 있다. 스테이지(80)의 상면과 상부 전극(110)의 하면과의 간격은, 구동부(81)에 의해 조정된다.
상부 전극(110)은 접지되어, 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) 및 상부 전극(110)은, 처리 용기(70) 내에 처리 가스의 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 기구의 일례이다. 또한, 제 1 고주파 전원(106)은, 상술한 제어 장치(4)의 제어부(5)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 및 제전용 가스를 저류하는 가스 공급원(122)에 연통하고 있다. 또한, 가스 공급관(121)에는, 처리 가스 및 제전용 가스의 흐름을 제어하는 밸브 및 유량 조정부 등을 포함하는 공급 기기군(123)이 마련되어 있다.
그리고, 가스 공급원(122)으로부터 공급된 처리 가스 및 제전용 가스는, 공급 기기군(123)으로 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 및 제전용 가스의 균일 확산을 촉진시키기 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 내부로 처리 가스 및 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 소여의 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 기판(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 기판(T)의 반입반출구(194)가 형성된다.
또한, 처리 용기(190)의 내부는, 도시하지 않는 습도 유지 기구에 의해, 소여의 일정한 습도로 유지되어 있다. 이에 의해, 접합 장치(18)는, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 접합 처리를 안정된 환경에서 실시할 수 있다.
반송 영역(T1)의 Y축 부방향측에는, 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 기판(T)을 일시적으로 배치하기 위한 트랜지션(200)이 마련된다. 트랜지션(200)은, 예를 들면 2 단으로 형성되고, 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 기판(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 기판(T)을 반송한다.
반송 영역(T1)의 Y축 정방향측에는, 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 수평 방향의 방향을 조정하는 위치 조정 기구(210)가 마련된다. 이러한 위치 조정 기구(210)에서는, 도시하지 않는 유지부에 흡착 유지된 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)를 회전시키면서 도시하지 않는 검출부에서 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 노치부의 위치를 검출한다.
이에 의해, 위치 조정 기구(210)는, 당해 노치부의 위치를 조정하여 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 수평 방향의 방향을 조정한다. 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 제 1 유지부의 일례이며, 하 척(231)은 제 2 유지부의 일례이다.
상 척(230)은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 처리 용기(190)의 천장면에 마련된 지지 부재(300)에 지지된다. 지지 부재(300)에는, 하 척(231)에 유지된 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)을 촬상하는 도시하지 않는 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(310)에 지지된다. 제 1 하 척 이동부(310)는, 후술하는 바와 같이 하 척(231)을 수평 방향(Y축 방향)으로 이동시킨다. 또한, 제 1 하 척 이동부(310)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(310)에는, 상 척(230)에 유지된 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)을 촬상하는 도시하지 않는 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(310)는, 당해 제 1 하 척 이동부(310)의 하면측에 마련되고, 수평 방향(Y축 방향)으로 연신하는 한 쌍의 레일(315)에 장착된다. 제 1 하 척 이동부(310)는, 레일(315)을 따라 이동 가능하게 구성된다.
한 쌍의 레일(315)은, 제 2 하 척 이동부(316)에 마련된다. 제 2 하 척 이동부(316)는, 당해 제 2 하 척 이동부(316)의 하면측에 마련되고, 수평 방향(X축 방향)으로 연신하는 한 쌍의 레일(317)에 장착된다.
그리고, 제 2 하 척 이동부(316)는, 레일(317)을 따라 이동 가능하게, 즉 하 척(231)을 수평 방향(X축 방향)으로 이동시키도록 구성된다. 또한, 한 쌍의 레일(317)은, 처리 용기(190)의 저면에 마련된 배치대(318) 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. 이들 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 흡인구(240a, 240b, 240c)가 각각 독립하여 마련된다. 각 흡인구(240a, 240b, 240c)에는, 상이한 흡착 압력 발생부(241a, 241b, 241c)가 각각 접속된다. 이와 같이, 상 척(230)은, 각 영역(230a, 230b, 230c)마다 상 웨이퍼(W1)에 대한 흡착 압력을 발생 가능하게 구성되어 있다.
상 척(230)의 중심부에는, 당해 상 척(230)을 두께 방향으로 관통하는 관통 홀(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, 관통 홀(243)에는, 기판 누름 기구(250)의 누름 핀(253)이 삽입 관통하도록 되어 있다.
기판 누름 기구(250)는, 상 척(230)의 상면에 마련되고, 누름 핀(253)에 의해 상 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)를 누른다. 누름 핀(253)은, 실린더부(251) 및 액츄에이터부(252)에 의해 연직축을 따라 직동 가능하게 마련되고, 선단부에 있어서 대향하는 기판(실시 형태에서는, 상 웨이퍼(W1))을 이러한 선단부로 누른다.
구체적으로, 누름 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 흡인구(260a, 260b)가 각각 독립하여 마련된다. 각 흡인구(260a, 260b)에는, 상이한 흡착 압력 발생부(280a, 280b)가 각각 접속된다.
이와 같이, 하 척(231)은, 각 영역(231a, 231b)마다 하 웨이퍼(W2)에 대한 흡착 압력을 발생 가능하게 구성되어 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 하 웨이퍼(W2)에 대한 흡착 압력을 발생시키는 흡착 압력 발생부(280a, 280b)를 총칭하여 '흡착 압력 발생부(280)'라 호칭한다.
또한, 하 척(231)은, 연직 방향으로 승강 가능한 복수의 리프트 핀(265)과, 이러한 복수의 리프트 핀(265)을 구동하는 구동부(266)를 구비한다. 하 척(231)에 있어서는, 예를 들면, 리프트 핀(265)이 흡착면(271)으로부터 돌출된 상태로 하 웨이퍼(W2)를 배치하여 수취하고, 이 후 리프트 핀(265)이 하강하여 하 웨이퍼(W2)를 흡착면(271)에 접촉시킨다.
이어서 하 척(231)에 있어서는, 흡착 압력 발생부(280a, 280b)가 작동하고, 도 7에 나타내는 바와 같이, 각 영역(231a, 231b)에 있어서 하 웨이퍼(W2)를 흡착 유지한다.
하 척(231)의 주연부에는, 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 기판(T)이 당해 하 척(231)으로부터 튀어나오거나, 미끄러져 떨어지는 것을 방지하는 스토퍼 부재(263)가 복수 개소, 예를 들면 5 개소에 마련된다.
<접합 시스템이 실행하는 처리>
이어서, 도 8을 참조하여, 실시 형태에 따른 접합 시스템(1)이 실행하는 처리의 상세에 대하여 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 각종 처리는, 제어 장치(4)의 제어부(5)에 의한 제어에 기초하여 실행된다.
도 8은 실시 형태에 따른 접합 시스템(1)이 실행하는 처리의 처리 순서의 일부를 나타내는 순서도이다. 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 소여의 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 있어, 처리 용기(70) 내가 대기압에 개방되어 있다. 표면 개질 장치(30)에서는, 소여의 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 개재하여 위치 조정 기구(210)로 반송된다. 그리고 위치 조정 기구(210)에 의해, 상 웨이퍼(W1)의 수평 방향의 방향이 조정된다(단계(S103)).
이 후, 위치 조정 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) 내의 하 웨이퍼(W2)가 취출되어, 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 개재하여 위치 조정 기구(210)로 반송된다. 그리고 위치 조정 기구(210)에 의해, 하 웨이퍼(W2)의 수평 방향의 방향이 조정된다(단계(S108)).
이 후, 하 웨이퍼(W2)는, 하 척(231)으로 반송되어, 하 척(231)에 흡착 유지된다(단계(S109)). 하 웨이퍼(W2)는, 노치부를 미리 정해진 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 조정이 행해진다(단계(S110)).
이어서, 제 1 하 척 이동부(310)에 의해 하 척(231)을 연직 상방으로 이동시켜, 상 척(230)과 하 척(231)의 연직 방향 위치의 조정을 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 조정이 행해진다(단계(S111)).
이 때, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)과 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과의 사이의 간격은 미리 설정된 거리, 예를 들면 80 μm ~ 100 μm로 되어 있다.
이어서, 기판 누름 기구(250)의 누름 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 누른다(단계(S112)).
이에 의해, 눌린 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)에 있어서 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, S107)에 있어서 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) 및 하 웨이퍼(W2)의 중심부로부터 외주부로 확대되어 간다. 이 후, 누름 핀(253)에 의해 상 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)와 하 웨이퍼(W2)의 중심부(W2a)를 누른 상태에서, 흡착 압력 발생부(241b)의 작동을 정지하여, 영역(230b)에 있어서의 흡인구(240b)로부터의 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, 흡착 압력 발생부(241c)의 작동을 정지하여, 영역(230c)에 있어서의 흡인구(240c)로부터의 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 반데르발스력과 수소 결합에 의한 접합이 중심부(W1a, W2a)로부터 외주부를 향해 순차 퍼진다.
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(S113)).
이 후, 누름 핀(253)을 상 척(230)까지 상승시킨다. 또한, 하 척(231)에 있어서 흡인구(260a, 260b)로부터의 하 웨이퍼(W2)의 진공 배기를 정지하여, 하 척(231)에 의한 하 웨이퍼(W2)의 흡착 유지를 해제한다. 이에 의해, 접합 장치(41)에서의 접합 처리가 종료된다.
<하 척의 구성>
이어서, 실시 형태에 따른 하 척(231)의 상세한 구성에 대하여, 도 9 ~ 도 12를 참조하여 설명한다. 도 9는 실시 형태에 따른 하 척(231)의 구성을 나타내는 확대 단면도이며, 도 10은 실시 형태에 따른 하 척(231)의 흡착면(271)의 구성을 나타내는 확대 상면도이다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 하 척(231)은, 리프트 핀(265)과, 구동부(266)를 가지고, 이러한 리프트 핀(265)을 구동부(266)로 승강시킴으로써, 하 웨이퍼(W2)를 전달 가능하게 구성된다. 또한, 리프트 핀(265)에 있어서의 소여의 위치에는, 립 실(267)이 마련된다. 이러한 립 실(267)은, 실 부재의 일례이다.
또한, 하 척(231)은, 하 웨이퍼(W2)를 유지하는 흡착면(271)이 상측에 마련된 하우징(270)을 가진다. 이러한 하우징(270)의 내부에는, 리프트 핀(265)에 있어서의 상측의 부위 및 립 실(267)을 수용하고, 또한 리프트 핀(265)이 상하로 이동 가능하게 구성되는 공간(272)이 형성된다.
공간(272)은 개구(273)와, 확경부(274)를 가진다. 개구(273)는, 리프트 핀(265)이 상승할 시에 이러한 리프트 핀(265)이 통과하고, 또한 흡착면(271)에 노출되는 부위이다.
확경부(274)는, 개구(273)보다 내경이 크고, 하강하고 있는 리프트 핀(265)에 있어서의 상측의 부위 및 립 실(267)이 수용되는 부위이다. 또한, 도 9에 나타내는 바와 같이, 리프트 핀(265)이 하측의 포지션에 위치할 시에, 하우징(270)과 리프트 핀(265)과의 사이의 간극은, 립 실(267)로 폐색된다.
또한, 하우징(270)의 흡착면(271)은, 리브(275)와, 복수의 지지 핀(276)을 가진다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 리브(275)는, 개구(273)의 주위를 따라 대략 원환 형상으로 형성된다. 복수의 지지 핀(276)은, 흡착면(271)의 전면에 대략 균등하게 배치된다.
또한, 도 9에 나타내는 바와 같이, 리브(275)의 선단부와, 복수의 지지 핀(276)의 선단부는 대략 면일로 배치된다. 이에 의해, 하 웨이퍼(W2)를 대략 수평으로 지지할 수 있고, 또한 흡착 압력 발생부(280)로부터의 흡착 압력을 하 웨이퍼(W2)의 비접합면(W2n) 전체에 대략 균등하게 널리 퍼지게 할 수 있다.
또한, 실시 형태에서는, 개구(273)의 주위에 원환 형상의 리브(275)가 형성됨으로써, 흡착면(271)에 하 웨이퍼(W2)가 배치될 시에는, 이러한 리브(275)의 내측과 외측이 서로 격리된다.
또한, 하 척(231)은, 흡착면(271)에 흡착 압력을 발생시키는 흡착 압력 발생부(280)를 가진다. 흡착 압력 발생부(280)는 유로(281)와, 밸브(282)와, 흡인 기구(283)를 가진다. 유로(281)는, 하우징(270)의 흡착면(271)과 흡인 기구(283)와의 사이에 접속된다.
흡인 기구(283)는 예를 들면 펌프이며, 밸브(282)를 개재하여 흡착면(271)에 배치되는 하 웨이퍼(W2)를 흡인한다. 제어부(5)는, 밸브(282) 및 흡인 기구(283)를 동작시킴으로써, 하 웨이퍼(W2)에 대한 흡착 압력을 발생시킬 수 있다.
여기서, 실시 형태에서는, 흡착 압력 발생부(280)가, 흡착면(271)에 더하여, 하우징(270)에 형성되는 공간(272)도 흡인한다. 예를 들면, 실시 형태에서는, 유로(281)가 분기하여 공간(272)의 확경부(274)에도 접속됨으로써, 하우징(270)에 형성되는 공간(272)도 흡인된다.
그리고, 공간(272) 내에 있어서, 리프트 핀(265)과 하우징(270)과의 사이의 간극이 립 실(267)로 폐색되어 있음으로써, 실시 형태에서는, 공간(272)이 대기압보다 낮은 압력으로 제어된다. 예를 들면, 실시 형태에서는, 공간(272) 내의 압력이, 흡착면(271)의 흡착 압력과 대략 동일하다.
공간(272)이 대기압보다 낮은 압력으로 제어되는 것에 따른 효과에 대하여, 이하에 설명한다. 도 11은 참고예에 있어서의 하 척(231)에 흡착되는 하 웨이퍼(W2)의 변위의 시뮬레이션 모델 및 시뮬레이션 결과를 나타내는 도이다.
도 11의 (a)에 나타내는 바와 같이, 이 참고예에서는, 하 웨이퍼(W2)가 하 척(231)에 흡착될 시에, 개구(273)(즉, 공간(272))가 대기압이다. 이 경우, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)은 전면이 대기압으로 눌리는 한편, 비접합면(W2n)은 개구(273)에 접하는 부위만이 대기압으로 눌린다.
즉, 이 참고예에서는, 비접합면(W2n)에 있어서 개구(273)에 접하는 부위만이 국소적으로 눌리기 때문에, 도 11의 (b)에 나타내는 바와 같이, 개구(273)에 접하는 부위가 접합면(W2j)측(위쪽)으로 크게 변형된다.
이 때문에, 참고예에서는, 이러한 하 웨이퍼(W2)의 큰 변형에 기인하여, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)가 붙여진 중합 기판(T)에 큰 뒤틀림(디스토션)이 생긴다.
도 12는 실시 형태에 따른 하 척(231)에 흡착되는 하 웨이퍼(W2)의 변위의 시뮬레이션 모델 및 시뮬레이션 결과를 나타내는 도이다.
도 12의 (a)에 나타내는 바와 같이, 실시 형태에서는, 하 웨이퍼(W2)가 하 척(231)에 흡착될 시에, 개구(273)(즉, 공간(272))가 대기압보다 낮은 압력(부압)이다. 이 경우, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)은 전면이 대기압으로 눌리고, 또한 비접합면(W2n)은 전면이 부압의 공간과 접하고 있다.
즉, 실시 형태에서는, 비접합면(W2n)의 전체에 있어서 압력이 밸런스되도록 제어되기 때문에, 도 12의 (b)에 나타내는 바와 같이, 참고예와 비교하여 하 웨이퍼(W2)의 변형을 작게 할 수 있다. 따라서, 실시 형태에 따르면, 중합 기판(T)의 뒤틀림을 저감시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에서는, 공간(272)이, 흡착 압력 발생부(280)에 의해 흡인되면 된다. 이에 의해, 공간(272)을 흡인하는 흡인부를 별도 마련할 필요가 없어짐으로써, 접합 장치(41)의 제조 코스트를 저감시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에서는, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)가 접합될 시에, 하우징(270)과 리프트 핀(265)과의 사이의 간극을 폐색하는 립 실(267)이 마련되면 된다. 이에 의해, 공간(272)을 안정적으로 부압으로 제어할 수 있음으로써, 중합 기판(T)의 뒤틀림을 안정적으로 저감시킬 수 있다.
<변형예 1>
이어서, 실시 형태의 각종 변형예에 대하여, 도 13 ~ 도 19를 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 각종 변형예에 있어서, 실시 형태와 동일한 부위에는 동일한 부호를 부여함으로써 중복되는 설명을 생략한다.
도 13은 실시 형태의 변형예 1에 따른 하 척(231)의 구성을 나타내는 확대 단면도이다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 변형예 1에서는, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)가 접합될 시에 있어서의 리프트 핀(265)의 선단부(265a)의 위치가 실시 형태와 상이하다.
구체적으로, 변형예 1에서는, 리프트 핀(265)의 선단부(265a)가, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)가 접합될 시에, 복수의 지지 핀(276)의 선단부와 대략 면일이다. 즉, 변형예 1에서는, 리프트 핀(265)의 선단부(265a)가, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)가 접합될 시에, 리브(275)의 선단부와도 대략 면일이다.
이에 의해, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)가 접합될 시에, 리브(275)의 내측에서도 하 웨이퍼(W2)를 지지할 수 있다. 이 구성의 효과에 대하여, 이하에 설명한다. 도 14는 실시 형태의 변형예 1에 따른 하 척(231)에 흡착되는 하 웨이퍼(W2)의 변위의 시뮬레이션 모델 및 시뮬레이션 결과를 나타내는 도이다.
도 14의 (a)에 나타내는 바와 같이, 변형예 1에서는, 하 웨이퍼(W2)가 하 척(231)에 흡착될 시에, 개구(273)(즉, 공간(272))가 부압이며, 또한 개구(273)의 중앙부에 있어서 하 웨이퍼(W2)가 리프트 핀(265)의 선단부(265a)로 지지되어 있다.
이 경우, 인접하는 지지 핀(276)끼리의 간격보다 직경이 큰 개구(273)의 내측에 있어서, 하 웨이퍼(W2)를 리프트 핀(265)의 선단부(265a)로 지지할 수 있다. 이에 의해, 도 14의 (b)에 나타내는 바와 같이, 또한 하 웨이퍼(W2)의 변형을 작게 할 수 있다. 따라서, 변형예 1에 의하면, 중합 기판(T)의 뒤틀림을 더 저감시킬 수 있다.
<변형예 2>
도 15는 실시 형태의 변형예 2에 따른 하 척(231)의 구성을 나타내는 확대 단면도이다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 변형예 2에서는, 공간(272)을 흡인하는 흡인부(290)가 별도 마련되는 점이 실시 형태와 상이하다.
흡인부(290)는 유로(291)와, 밸브(292)와, 흡인 기구(293)를 가진다. 유로(291)는, 하우징(270)의 공간(272)과 흡인 기구(293)와의 사이에 접속된다. 흡인 기구(293)는 예를 들면 펌프이며, 밸브(292)를 개재하여 공간(272)을 흡인한다.
제어부(5)는, 밸브(292) 및 흡인 기구(293)를 동작시킴으로써, 공간(272)을 대기압보다 낮은 압력으로 제어할 수 있다. 이에 의해, 공간(272)을 안정적으로 부압으로 제어할 수 있음으로써, 중합 기판(T)의 뒤틀림을 안정적으로 저감시킬 수 있다.
또한, 변형예 2에서는, 흡인부(290)가, 공간(272)이 흡착면(271)의 흡착 압력보다 높은 압력이 되도록 공간(272)을 흡인하면 된다. 이에 의해, 인접하는 지지 핀(276)끼리의 간격보다 직경이 큰 개구(273)의 내측에 있어서, 하 웨이퍼(W2)가 비접합면(W2n)측으로 변형되는 것을 억제할 수 있다.
따라서, 변형예 2에 따르면, 중합 기판(T)의 뒤틀림을 더 저감시킬 수 있다.
<변형예 3>
도 16은 실시 형태의 변형예 3에 따른 하 척(231)의 구성을 나타내는 확대 단면도이며, 도 17은 실시 형태의 변형예 3에 따른 하 척(231)의 흡착면(271)의 구성을 나타내는 확대 상면도이다. 도 16 및 도 17에 나타내는 바와 같이, 변형예 3에서는, 흡착면(271)의 구성이 실시 형태와 상이하다.
구체적으로, 변형예 3에서는, 흡착면(271)에 있어서, 개구(273)의 주위 전체에 리브(275)가 마련되는 것이 아니라, 개구(273)의 주위를 따라 복수의 지지 핀(276)이 마련된다.
이와 같이, 하 웨이퍼(W2)에 있어서의 개구(273)의 근방을 선 형상의 리브(275)로 지지하는 것이 아니라, 점 형상의 복수의 지지 핀(276)으로 지지함으로써, 흡착면(271)에 있어서의 그 외의 부위와의 지지 상태의 차이에 따른 하 웨이퍼(W2)의 변형을 억제할 수 있다.
따라서, 변형예 3에 따르면, 중합 기판(T)의 뒤틀림을 더 저감시킬 수 있다.
또한, 변형예 3에서는, 리프트 핀(265)의 선단부(265a)가, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)가 접합될 시에, 복수의 지지 핀(276)의 선단부와 대략 면일이면 된다. 이에 의해, 인접하는 지지 핀(276)끼리의 간격보다 직경이 큰 개구(273)의 내측에 있어서, 하 웨이퍼(W2)를 리프트 핀(265)의 선단부(265a)로 지지할 수 있다.
따라서, 변형예 3에 따르면, 하 웨이퍼(W2)의 변형을 더 작게 할 수 있음으로써, 중합 기판(T)의 뒤틀림을 더 저감시킬 수 있다.
또한, 도 16의 예에서는, 유로(281)가 공간(272)에도 접속되는 예에 대하여 나타내고 있는데, 유로(281)가 공간(272)에 접속되어 있지 않아도 된다. 이에 의해서도, 흡착 압력 발생부(280)는, 흡착면(271)을 경유하여 공간(272)을 부압으로 제어할 수 있다.
<변형예 4>
도 18은 실시 형태의 변형예 4에 따른 하 척(231)의 구성을 나타내는 확대 단면도이다. 상기의 실시 형태에서는, 하우징(270)과 리프트 핀(265)과의 사이의 간극을 폐색하는 실 부재로서, 립 실(267)을 이용한 예에 대하여 나타냈지만, 본 개시의 실 부재는 립 실에 한정되지 않는다.
예를 들면, 도 18에 나타내는 바와 같이, 하우징(270)과 리프트 핀(265)과의 사이의 간극을 폐색하는 실 부재로서, O링 실(268)이 이용되어도 된다. 이에 의해서도, 공간(272)을 안정적으로 부압으로 제어할 수 있음으로써, 중합 기판(T)의 뒤틀림을 안정적으로 저감시킬 수 있다.
<변형예 5>
도 19는 실시 형태의 변형예 5에 따른 하 척(231)의 구성을 나타내는 확대 단면도이다. 상기의 실시 형태에서는, 하우징(270)과 리프트 핀(265)과의 사이의 간극을 실 부재로 폐색함으로써, 공간(272)을 안정적으로 부압으로 제어하는 예에 대하여 나타냈지만, 본 개시는 이러한 예에 한정되지 않는다.
예를 들면, 도 19에 나타내는 바와 같이, 하 척(231)에 벨로우즈(269)가 마련되어도 된다. 이러한 벨로우즈(269)는, 하우징(270)과 구동부(266)와의 사이에 배치되고, 또한 내부가 공간(272)에 접속된다. 또한, 벨로우즈(269)는, 리프트 핀(265)에 있어서의 하측의 부위를 수용한다.
이에 의해서도, 리프트 핀(265)이 구동부(266)에 의해 승강할 시에, 공간(272)을 안정적으로 부압으로 제어할 수 있다. 따라서, 변형예 5에 따르면, 중합 기판(T)의 뒤틀림을 안정적으로 저감시킬 수 있다.
또한, 변형예 5에 따르면, 리프트 핀(265)이 승강할 시에 발생하는 파티클의 양을 저감시킬 수 있음으로써, 중합 기판(T)의 접합 품질을 향상시킬 수 있다.
실시 형태에 따른 접합 장치(41)는, 제 1 유지부(상 척(230))와, 제 2 유지부(하 척(231))와, 흡착 압력 발생부(280)와, 리프트 핀(265)을 구비한다. 제 1 유지부(상 척(230))는, 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))을 유지한다. 제 2 유지부(하 척(231))는, 제 1 유지부(상 척(230))와 대향하는 위치에 마련되고, 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))에 접합되는 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))을 흡착하는 흡착면(271)을 가진다. 흡착 압력 발생부(280)는, 흡착면(271)에 흡착 압력을 발생시킨다. 리프트 핀(265)은, 흡착면(271) 상의 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))을 제 2 유지부(하 척(231))에 대하여 이간시킨다. 또한, 제 2 유지부(하 척(231))에는, 리프트 핀(265)이 통과하는 개구(273)를 포함하는 공간(272)이 마련되고, 공간(272)은, 대기압보다 낮은 압력으로 제어된다. 이에 의해, 중합 기판(T)의 뒤틀림을 저감시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에 있어서, 공간(272)은, 흡착 압력 발생부(280)에 의해 흡인된다. 이에 의해, 접합 장치(41)의 제조 코스트를 저감시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 접합 장치(41)는, 공간(272)을 대기압보다 낮은 압력으로 흡인하는 흡인부(290)를 더 구비한다. 이에 의해, 중합 기판(T)의 뒤틀림을 안정적으로 저감시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에 있어서, 흡인부(290)는, 공간(272)이 흡착 압력보다 높은 압력이 되도록 공간(272)을 흡인한다. 이에 의해, 중합 기판(T)의 뒤틀림을 더 저감시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에 있어서, 제 2 유지부(하 척(231))는 하우징(270)과, 실 부재(립 실(267), O링 실(268))를 가진다. 하우징(270)은, 공간(272)을 형성한다. 실 부재(립 실(267), O링 실(268))는, 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))과 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))이 접합될 시에, 하우징(270)과 리프트 핀(265)과의 사이의 간극을 폐색한다. 이에 의해, 중합 기판(T)의 뒤틀림을 안정적으로 저감시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에 있어서, 제 2 유지부(하 척(231))는 하우징(270)과, 구동부(266)와, 벨로우즈(269)를 가진다. 하우징(270)은, 공간(272)을 형성한다. 구동부(266)는, 리프트 핀(265)을 구동한다. 벨로우즈(269)는, 하우징(270)과 구동부(266)와의 사이에 배치되고, 또한 내부가 공간(272)에 접속된다. 이에 의해, 중합 기판(T)의 뒤틀림을 안정적으로 저감시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에 있어서, 흡착면(271)은, 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))을 지지하는 복수의 지지 핀(276)을 가진다. 또한, 리프트 핀(265)의 선단부(265a)는, 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))과 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))이 접합될 시에, 복수의 지지 핀(276)의 선단부와 대략 면일이다. 이에 의해, 중합 기판(T)의 뒤틀림을 더 저감시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에 있어서, 흡착면(271)은, 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))을 지지하는 복수의 지지 핀(276)을 가진다. 또한, 지지 핀(276)은, 개구(273)의 주위를 따라 배치된다. 이에 의해, 중합 기판(T)의 뒤틀림을 더 저감시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 접합 방법은, 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))을 유지하는 공정과, 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))을 유지하는 공정과, 접합하는 공정을 포함한다. 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))을 유지하는 공정은, 제 1 유지부(상 척(230))로 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))을 유지한다. 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))을 유지하는 공정은, 제 1 유지부(상 척(230))와 대향하는 위치에 마련되는 제 2 유지부(하 척(231))의 흡착면(271)에 흡착 압력을 발생시켜 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))을 유지한다. 접합하는 공정은, 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))과 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))을 접합한다. 또한, 접합하는 공정에서는, 제 2 유지부(하 척(231))에 마련되고, 흡착면(271) 상의 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))을 제 2 유지부에 대하여 이간시키는 리프트 핀(265)이 통과하는 개구(273)를 포함하는 공간(272)이, 대기압보다 낮은 압력으로 제어된다. 이에 의해, 중합 기판(T)의 뒤틀림을 저감시킬 수 있다.
이상, 본 개시의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 개시는 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 각종 변경이 가능하다. 예를 들면, 상기의 실시 형태에서는, 하 척(231)에 마련되는 리프트 핀(265)이 삽입 관통하는 공간(272)을 부압으로 제어하는 예에 대하여 나타냈지만, 본 개시는 이러한 예에 한정되지 않는다.
예를 들면, 본 개시에 있어서, 상 척(230)에 마련되는 리프트 핀이 삽입 관통하는 개구를 포함한 공간이 부압으로 제어되어도 된다. 이에 의해, 상 웨이퍼(W1)의 변형을 작게 할 수 있음으로써, 중합 기판(T)의 뒤틀림을 저감시킬 수 있다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시로 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 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.

Claims (9)

  1. 제 1 기판을 유지하는 제 1 유지부와,
    상기 제 1 유지부와 대향하는 위치에 마련되고, 상기 제 1 기판에 접합되는 제 2 기판을 흡착하는 흡착면을 가지는 제 2 유지부와,
    상기 흡착면에 흡착 압력을 발생시키는 흡착 압력 발생부와,
    상기 흡착면 상의 상기 제 2 기판을 상기 제 2 유지부에 대하여 이간시키는 리프트 핀
    을 구비하고,
    상기 제 2 유지부에는, 상기 리프트 핀이 통과하는 개구를 포함하는 공간이 마련되고,
    상기 공간은, 대기압보다 낮은 압력으로 제어되는
    접합 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간은, 상기 흡착 압력 발생부에 의해 흡인되는
    접합 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간을 대기압보다 낮은 압력으로 흡인하는 흡인부
    를 더 구비하는
    접합 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 흡인부는, 상기 공간이 상기 흡착 압력보다 높은 압력이 되도록 상기 공간을 흡인하는
    접합 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 유지부는,
    상기 공간을 형성하는 하우징과,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판이 접합될 시에, 상기 하우징과 상기 리프트 핀과의 사이의 간극을 폐색하는 실 부재
    를 가지는
    접합 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 유지부는,
    상기 공간을 형성하는 하우징과,
    상기 리프트 핀을 구동하는 구동부와,
    상기 하우징과 상기 구동부와의 사이에 배치되고, 또한 내부가 상기 공간에 접속되는 벨로우즈
    를 가지는
    접합 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡착면은, 상기 제 2 기판을 지지하는 복수의 지지 핀을 가지고,
    상기 리프트 핀의 선단부는, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판이 접합될 시에, 복수의 상기 지지 핀의 선단부와 대략 면일인
    접합 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡착면은, 상기 제 2 기판을 지지하는 복수의 지지 핀을 가지고,
    상기 지지 핀은, 상기 개구의 주위를 따라 배치되는
    접합 장치.
  9. 제 1 유지부로 제 1 기판을 유지하는 공정과,
    상기 제 1 유지부와 대향하는 위치에 마련되는 제 2 유지부의 흡착면에 흡착 압력을 발생시켜 제 2 기판을 유지하는 공정과,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 접합하는 공정
    을 포함하고,
    상기 접합하는 공정에서는, 상기 제 2 유지부에 마련되고, 상기 흡착면 상의 상기 제 2 기판을 상기 제 2 유지부에 대하여 이간시키는 리프트 핀이 통과하는 개구를 포함하는 공간이, 대기압보다 낮은 압력으로 제어되는
    접합 방법.
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