KR20230041022A - 접합 장치, 접합 시스템 및 접합 방법 - Google Patents

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KR20230041022A
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토시후미 이나마스
테츠야 마키
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 개시에 따른 접합 장치(41, 41A, 41B)는, 기판끼리를 접합하는 접합 장치로서, 제 1 유지부(110)와, 제 2 유지부(120)와, 이동부(130)와, 하우징(100)과, 간섭계(160, 170)와, 제 1 가스 공급부(140, 140B)와, 제 2 가스 공급부(180, 180A)를 구비한다. 제 1 유지부(110)는, 제 1 기판(W1)을 상방으로부터 흡착 유지한다. 제 2 유지부(120)는, 제 2 기판(W2)을 하방으로부터 흡착 유지한다. 이동부(130)는, 제 1 유지부(110) 및 제 2 유지부(120)의 일방을 타방에 대하여 수평 방향으로 이동시킨다. 하우징(100)은, 제 1 유지부(110), 제 2 유지부(120) 및 이동부(130)를 수용한다. 간섭계(160, 170)는, 하우징(100)의 내부에 배치되어, 상기 일방 또는 상기 일방과 함께 이동하는 물체에 대하여 광을 조사함으로써 상기 일방 또는 물체까지의 수평 거리를 측정한다. 제 1 가스 공급부(140, 140B)는, 하우징(100)의 내부에 대하여, 청정화된 제 1 가스를 공급한다. 제 2 가스 공급부(180, 180A)는, 광이 조사되는 상기 일방 또는 상기 물체와 간섭계(160, 170)와의 사이의 공간에 대하여 제 2 가스를 공급한다.

Description

접합 장치, 접합 시스템 및 접합 방법
본 개시는 접합 장치, 접합 시스템 및 접합 방법에 관한 것이다.
종래, 반도체 디바이스의 고집적화의 요청에 응하기 위하여, 반도체 디바이스를 3차원으로 적층하는 3차원 집적 기술을 이용하는 것이 제안되고 있다. 이 3차원 집적 기술을 이용한 시스템으로서는, 예를 들면 반도체 웨이퍼 등의 기판끼리를 접합하는 접합 기술이 알려져 있다.
국제공개 제2018/088094호
본 개시는, 기판끼리를 접합하는 접합 기술에 있어서, 기판끼리의 접합 정밀도를 향상시킬 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일태양에 따른 접합 장치는, 기판끼리를 접합하는 접합 장치로서, 제 1 유지부와, 제 2 유지부와, 이동부와, 하우징과, 간섭계와, 제 1 가스 공급부와, 제 2 가스 공급부를 구비한다. 제 1 유지부는, 제 1 기판을 상방으로부터 흡착 유지한다. 제 2 유지부는, 제 2 기판을 하방으로부터 흡착 유지한다. 이동부는, 제 1 유지부 및 제 2 유지부의 일방을 타방에 대하여 수평 방향으로 이동시킨다. 하우징은, 제 1 유지부, 제 2 유지부 및 이동부를 수용한다. 간섭계는, 하우징의 내부에 배치되어, 상기 일방 또는 상기 일방과 함께 이동하는 물체에 대하여 광을 조사함으로써 상기 일방 또는 상기 물체까지의 수평 거리를 측정한다. 제 1 가스 공급부는, 하우징의 내부에 대하여, 청정화된 제 1 가스를 공급한다. 제 2 가스 공급부는, 광이 조사되는 상기 일방 또는 상기 물체와 간섭계와의 사이의 공간에 대하여 제 2 가스를 공급한다.
본 개시에 따르면, 기판끼리를 접합하는 접합 기술에 있어서, 기판끼리의 접합 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 접합 시스템의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 제 1 기판 및 제 2 기판의 접합 전의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 3은 실시 형태에 따른 접합 장치의 평면도이다.
도 4는 실시 형태에 따른 접합 장치의 측면도이다.
도 5는 실시 형태에 따른 제 1 유지부 및 제 2 유지부의 측면도이다.
도 6은 실시 형태에 따른 제 2 가스 공급부의 사시도이다.
도 7은 실시 형태에 따른 제 2 가스 공급부의 측단면도이다.
도 8은 실시 형태에 따른 접합 시스템이 실행하는 처리의 순서를 나타내는 순서도이다.
도 9는 변형예에 따른 제 2 가스 공급부의 사시도이다.
도 10은 변형예에 따른 제 2 가스 공급부의 측단면도이다.
도 11은 변형예에 따른 접합 장치의 측면도이다.
이하에, 본 개시에 따른 접합 장치, 접합 시스템 및 접합 방법을 실시하기 위한 형태(이하, '실시 형태'라 기재함)에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 실시 형태는, 처리 내용을 모순시키지 않는 범위에서 적절히 조합하는 것이 가능하다. 또한, 이하의 각 실시 형태에 있어서 동일한 부위에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략된다.
또한, 이하에 나타내는 실시 형태에서는, '일정', '직교', '수직' 혹은 '평행'과 같은 표현이 이용되는 경우가 있는데, 이들 표현은, 엄밀하게 '일정', '직교', '수직' 혹은 '평행'인 것을 요하지 않는다. 즉, 상기한 각 표현은, 예를 들면 제조 정밀도, 설치 정밀도 등의 오차를 허용하는 것으로 한다.
또한, 이하 참조하는 각 도면에서는, 설명을 알기 쉽게 하기 위하여, 서로 직교하는 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향 방향으로 하는 직교 좌표계를 나타내는 경우가 있다. 또한, 연직축을 회전 중심으로 하는 회전 방향을 θ 방향이라 부르는 경우가 있다.
최근, 반도체 디바이스의 고집적화가 진행되고 있다. 고집적화한 복수의 반도체 디바이스를 수평면 내에서 배치하고, 이들 반도체 디바이스를 배선으로 접속하여 제품화하는 경우, 배선 길이가 증대하고, 그것에 의해 배선의 저항이 커지는 것, 또 배선 지연이 커지는 것이 염려된다.
따라서, 반도체 디바이스를 3차원으로 적층하는 3차원 집적 기술을 이용하는 것이 제안되고 있다. 이 3차원 집적 기술에 있어서는, 예를 들면 특허 문헌 1에 기재한 접합 시스템을 이용하여, 2 매의 반도체 웨이퍼(이하, '기판'이라 함)의 접합이 행해진다.
상기 접합 장치에서는, 제 1 유지부를 이용하여 하나의 기판(이하, '제 1 기판'이라 함)을 유지하고, 또한 제 1 유지부의 하방에 마련된 제 2 유지부를 이용하여 다른 기판(이하, '제 2 기판'이라 함)을 유지한 상태로, 당해 제 1 기판과 제 2 기판을 접합한다. 그리고, 이와 같이 기판끼리를 접합하기 전에, 제 2 유지부를 수평 방향으로 이동시켜, 제 1 기판과 제 2 기판의 수평 방향 위치를 조절하고, 또한 제 2 유지부를 연직 방향으로 이동시켜, 제 1 기판과 제 2 기판의 연직 방향 위치를 조절한다.
상술한 특허 문헌 1에 기재된 접합 장치에서는, 제 2 유지부를 수평 방향으로 이동시킬 시, 레이저 간섭계를 이용하여 이동부의 수평 방향의 거리를 측정하고, 당해 측정 결과에 기초하여 이동부를 제어함으로써, 제 2 유지부의 수평 방향 위치를 조절한다.
이와 같이 기판끼리를 접합하는 기술에 있어서는, 기판끼리의 접합 정밀도를 향상시키고자 하는 요구가 있다. 예를 들면, 접합 정밀도는, 제 1 기판과 제 2 기판과의 수평 방향의 위치 어긋남을 가급적 저감시킴으로써 향상시킬 수 있다.
<접합 시스템의 구성>
먼저, 실시 형태에 따른 접합 시스템의 구성에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1은 실시 형태에 따른 접합 시스템의 구성을 나타내는 모식도이다. 또한, 도 2는 실시 형태에 따른 제 1 기판 및 제 2 기판의 접합 전의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 1에 나타내는 접합 시스템(1)은, 제 1 기판(W1)과 제 2 기판(W2)을 접합함으로써 중합 기판(T)을 형성한다(도 2 참조).
제 1 기판(W1) 및 제 2 기판(W2)은, 단결정 실리콘 웨이퍼이며, 판면에는 복수의 전자 회로가 형성된다. 제 1 기판(W1) 및 제 2 기판(W2)은 대략 동일 직경이다. 또한, 제 1 기판(W1) 및 제 2 기판(W2) 중 일방은, 예를 들면 전자 회로가 형성되어 있지 않은 기판이어도 된다.
이하에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1 기판(W1)의 판면 중, 제 2 기판(W2)과 접합되는 측의 판면을 '접합면(W1j)'이라 기재하고, 접합면(W1j)과는 반대측의 판면을 '비접합면(W1n)'이라 기재한다. 또한, 제 2 기판(W2)의 판면 중, 제 1 기판(W1)과 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)은, 처리 스테이션(3)의 X축 부방향측에 배치되어, 처리 스테이션(3)과 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 ~ C4)가 각각 배치된다. 카세트(C1)는 복수 매의 제 1 기판(W1)을 수용 가능하며, 카세트(C2)는 복수 매의 제 2 기판(W2)을 수용 가능하며, 카세트(C3)는 복수 매의 중합 기판(T)을 수용 가능하다. 카세트(C4)는, 예를 들면, 문제가 생긴 기판을 회수하기 위한 카세트이다. 또한, 배치판(11)에 배치되는 카세트(C1 ~ C4)의 개수는, 도시한 것에 한정되지 않는다.
반송 영역(20)은, 배치대(10)의 X축 정방향측에 인접하여 배치된다. 반송 영역(20)에는, X축 방향으로 연장되는 반송로(21)와, 반송로(21)를 따라 이동 가능한 반송 장치(22)가 마련된다. 반송 장치(22)는, Y축 방향뿐 아니라, X축 방향으로도 이동 가능하고 또한 Z축 둘레로 선회 가능하다. 반송 장치(22)는, 배치판(11)에 배치된 카세트(C1 ~ C4)와, 후술하는 처리 스테이션(3)의 제 3 처리 블록(G3)과의 사이에서, 제 1 기판(W1), 제 2 기판(W2) 및 중합 기판(T)의 반송을 행한다.
처리 스테이션(3)에는, 예를 들면 3 개의 처리 블록(G1, G2, G3)이 마련된다. 제 1 처리 블록(G1)은, 처리 스테이션(3)의 배면측(도 1의 X축 정방향측)에 배치된다. 또한, 제 2 처리 블록(G2)은, 처리 스테이션(3)의 정면측(도 1의 X축 부방향측)에 배치되고, 제 3 처리 블록(G3)은, 처리 스테이션(3)의 반입반출 스테이션(2)측(도 1의 Y축 부방향측)에 배치된다.
제 1 처리 블록(G1)에는, 제 1 기판(W1) 및 제 2 기판(W2)의 접합면(W1j, W2j)을 개질하는 표면 개질 장치(30)가 배치된다. 표면 개질 장치(30)는, 제 1 기판(W1) 및 제 2 기판(W2)의 접합면(W1j, W2j)에 있어서의 SiO2의 결합을 절단하여 단결합의 SiO로 함으로써, 이 후 친수화되기 쉽게 하도록 접합면(W1j, W2j)을 개질한다.
구체적으로, 표면 개질 장치(30)에서는, 예를 들면 감압 분위기 하에 있어서 처리 가스인 산소 가스 또는 질소 가스가 여기되어 플라즈마화되고, 이온화된다. 그리고, 이러한 산소 이온 또는 질소 이온이, 제 1 기판(W1) 및 제 2 기판(W2)의 접합면(W1j, W2j)에 조사됨으로써, 접합면(W1j, W2j)이 플라즈마 처리되어 개질된다.
또한, 제 1 처리 블록(G1)에는, 표면 친수화 장치(40)가 배치된다. 표면 친수화 장치(40)는, 예를 들면 순수에 의해 제 1 기판(W1) 및 제 2 기판(W2)의 접합면(W1j, W2j)을 친수화하고, 또한 접합면(W1j, W2j)을 세정한다. 구체적으로, 표면 친수화 장치(40)는, 예를 들면 스핀 척에 유지된 제 1 기판(W1) 또는 제 2 기판(W2)을 회전시키면서, 당해 제 1 기판(W1) 또는 제 2 기판(W2) 상에 순수를 공급한다. 이에 의해, 제 1 기판(W1) 또는 제 2 기판(W2) 상에 공급된 순수가 제 1 기판(W1) 또는 제 2 기판(W2)의 접합면(W1j, W2j) 상을 확산되어, 접합면(W1j, W2j)이 친수화된다.
여기서는, 표면 개질 장치(30)와 표면 친수화 장치(40)가 횡 배열로 배치되는 경우의 예를 나타냈지만, 표면 친수화 장치(40)는, 표면 개질 장치(30)의 상방 또는 하방에 적층되어도 된다.
제 2 처리 블록(G2)에는, 접합 장치(41)가 배치된다. 접합 장치(41)는, 친수화된 제 1 기판(W1)과 제 2 기판(W2)을 분자간력에 의해 접합한다. 접합 장치(41)의 구체적인 구성에 대해서는 후술한다.
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 제 1 기판(W1), 제 2 기판(W2) 및 중합 기판(T)을 반송한다.
또한, 접합 시스템(1)은 제어 장치(70)를 구비한다. 제어 장치(70)는, 접합 시스템(1)의 동작을 제어한다. 이러한 제어 장치(70)는 예를 들면 컴퓨터이며, 도시하지 않는 제어부 및 기억부를 구비한다. 제어부는, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 입출력 포트 등을 가지는 마이크로 컴퓨터 및 각종 회로를 포함한다. 이러한 마이크로 컴퓨터의 CPU는, ROM에 기억되어 있는 프로그램을 읽어내 실행함으로써, 후술하는 제어를 실현한다. 또한, 기억부는, 예를 들면, RAM, 플래쉬 메모리(Flash Memory) 등의 반도체 메모리 소자, 또는, 하드 디스크, 광 디스크 등의 기억 장치에 의해 실현된다.
또한, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기록 매체로부터 제어 장치(70)의 기억부에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체로서는, 예를 들면 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
<접합 장치의 구성>
여기서, 접합 장치(41)의 구성예에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 도 3은 실시 형태에 따른 접합 장치(41)의 평면도이다. 또한, 도 4는 실시 형태에 따른 접합 장치(41)의 측면도이다.
도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 실시 형태에 따른 접합 장치(41)는, 하우징(100)과, 제 1 유지부(110)와, 제 2 유지부(120)와, 이동부(130)와, 제 1 가스 공급부(140)와, 배기부(150)와, 제 1 간섭계(160)와, 제 2 간섭계(170)와, 제 2 가스 공급부(180)를 구비한다.
하우징(100)은, 예를 들면 평면에서 봤을 때 직사각형 형상의 상자체이며, 제 1 유지부(110), 제 2 유지부(120), 이동부(130), 제 1 가스 공급부(140), 배기부(150), 제 1 간섭계(160), 제 2 간섭계(170) 및 제 2 가스 공급부(180)를 수용한다.
또한, 하우징(100)의 내부에는, 배치대(101)와, 배치대(101)의 상면에 세워 마련된 복수의 지주부(支柱部)(102)와, 복수의 지주부(102)에 지지되는 천장부(103)가 배치된다.
제 1 유지부(110)는, 제 1 기판(W1)의 상면(비접합면(W1n))을 상방으로부터 흡착 유지한다. 제 1 유지부(110)는, 천장부(103)에 지지된다(도 4 참조). 제 2 유지부(120)는, 제 1 유지부(110)보다 하방에 마련되어, 제 2 기판(W2)의 하면(비접합면(W2n))을 하방으로부터 흡착 유지한다.
여기서, 제 1 유지부(110) 및 제 2 유지부(120)의 구성예에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 실시 형태에 따른 제 1 유지부(110) 및 제 2 유지부(120)의 측면도이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 제 1 유지부(110)는 본체부(111)를 가진다. 본체부(111)는, 지지 부재(112)에 의해 지지된다. 지지 부재(112) 및 본체부(111)에는, 지지 부재(112) 및 본체부(111)를 연직 방향으로 관통하는 관통 홀(113)이 형성된다. 관통 홀(113)의 위치는, 제 1 유지부(110)에 흡착 유지되는 제 1 기판(W1)의 중심부에 대응하고 있다. 관통 홀(113)에는, 후술하는 스트라이커(190)의 누름 핀(191)이 삽입 관통된다.
스트라이커(190)는, 지지 부재(112)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, 제 1 기판(W1)의 중심부와 접촉하여 당해 제 1 기판(W1)의 중심부에 걸리는 누름 하중을 제어할 수 있다. 또한, 액츄에이터부(192)의 선단부는, 전공 레귤레이터로부터의 공기에 의해, 관통 홀(113)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 방향을 따라 이동시킨다.
스트라이커(190)는, 직동 기구(193)에 의해 액츄에이터부(192)의 이동을 제어하고, 액츄에이터부(192)에 의해 누름 핀(191)에 의한 제 1 기판(W1)의 누름 하중을 제어한다. 이에 의해, 스트라이커(190)는, 제 1 유지부(110)에 흡착 유지된 제 1 기판(W1)의 중심부를 눌러 제 2 기판(W2)에 접촉시킨다.
본체부(111)의 하면에는, 제 1 기판(W1)의 상면(비접합면)에 접촉하는 복수의 핀(114)이 마련되어 있다. 복수의 핀(114)은, 예를 들면, 직경 치수가 0.1 mm ~ 1 mm이며, 높이가 수십 μm ~ 수백 μm이다. 복수의 핀(114)은, 예를 들면 2 mm의 간격으로 균등하게 배치된다.
제 1 유지부(110)는, 이들 복수의 핀(114)이 마련되어 있는 영역 중 일부의 영역에, 제 1 기판(W1)을 흡착하는 복수의 흡착부를 구비한다. 구체적으로, 제 1 유지부(110)에 있어서의 본체부(111)의 하면에는, 제 1 기판(W1)을 진공 배기하여 흡착하는 복수의 외측 흡착부(115) 및 복수의 내측 흡착부(116)가 마련되어 있다. 복수의 외측 흡착부(115) 및 복수의 내측 흡착부(116)는, 평면에서 봤을 때 원호 형상의 흡착 영역을 가진다. 복수의 외측 흡착부(115) 및 복수의 내측 흡착부(116)는, 핀(114)과 동일한 높이를 가진다.
복수의 외측 흡착부(115)는, 본체부(111)의 외주부에 배치된다. 복수의 외측 흡착부(115)는, 진공 펌프 등의 도시하지 않는 흡인 장치에 접속되고, 진공 배기에 의해 제 1 기판(W1)의 외주부를 흡착한다.
복수의 내측 흡착부(116)는, 복수의 외측 흡착부(115)보다 본체부(111)의 직경 방향 내방에 있어서, 둘레 방향을 따라 배열되어 배치된다. 복수의 내측 흡착부(116)는, 진공 펌프 등의 도시하지 않는 흡인 장치에 접속되고, 진공 배기에 의해 제 1 기판(W1)의 외주부와 중심부와의 사이의 영역을 흡착한다.
제 2 유지부(120)에 대하여 설명한다. 제 2 유지부(120)는, 제 2 기판(W2)과 동일 직경 혹은 제 2 기판(W2)보다 큰 직경을 가지는 본체부(121)를 가진다. 여기서는, 제 2 기판(W2)보다 큰 직경을 가지는 제 2 유지부(120)를 나타내고 있다. 본체부(121)의 상면은, 제 2 기판(W2)의 하면(비접합면(W2n))과 대향하는 대향면이다.
본체부(121)의 상면에는, 제 2 기판(W2)의 하면(비접합면(W2n))에 접촉하는 복수의 핀(122)이 마련되어 있다. 복수의 핀(122)은, 예를 들면, 직경 치수가 0.1 mm ~ 1 mm이며, 높이가 수십 μm ~ 수백 μm이다. 복수의 핀(122)은, 예를 들면 2 mm의 간격으로 균등하게 배치된다.
또한, 본체부(121)의 상면에는, 하측 리브(123)가 복수의 핀(122)의 외측에 환상(環狀)으로 마련되어 있다. 하측 리브(123)는 환상으로 형성되고, 제 2 기판(W2)의 외주부를 전둘레에 걸쳐 지지한다.
또한, 본체부(121)는, 복수의 하측 흡인구(124)를 가진다. 복수의 하측 흡인구(124)는, 하측 리브(123)에 의해 둘러싸인 흡착 영역에 복수 마련된다. 복수의 하측 흡인구(124)는, 도시하지 않는 흡인관을 개재하여 진공 펌프 등의 도시하지 않는 흡인 장치에 접속된다.
제 2 유지부(120)는, 하측 리브(123)에 의해 둘러싸인 흡착 영역을 복수의 하측 흡인구(124)로부터 진공 배기함으로써 흡착 영역을 감압한다. 이에 의해, 흡착 영역에 배치된 제 2 기판(W2)은, 제 2 유지부(120)에 흡착 유지된다.
하측 리브(123)가 제 2 기판(W2)의 하면의 외주부를 전둘레에 거쳐 지지하기 때문에, 제 2 기판(W2)은 외주부까지 적절하게 진공 배기된다. 이에 의해, 제 2 기판(W2)의 전면을 흡착 유지할 수 있다. 또한, 제 2 기판(W2)의 하면은 복수의 핀(122)에 지지되기 때문에, 제 2 기판(W2)의 진공 배기를 해제했을 시에, 제 2 기판(W2)이 제 2 유지부(120)로부터 떼어내기 쉬워진다.
이러한 접합 장치(41)는, 제 1 유지부(110)에 제 1 기판(W1)을 흡착 유지하고, 제 2 유지부(120)에 제 2 기판(W2)을 흡착 유지한다. 이 후, 접합 장치(41)는, 복수의 내측 흡착부(116)에 의한 제 1 기판(W1)의 흡착 유지를 해제한 후, 스트라이커(190)의 누름 핀(191)을 하강시킴으로써, 제 1 기판(W1)의 중심부를 누른다. 이에 의해, 제 1 기판(W1)과 제 2 기판(W2)이 접합된 중합 기판(T)이 얻어진다. 중합 기판(T)은, 제 4 반송 장치(37)에 의해 접합 장치(41)로부터 반출된다.
도 3 및 도 4로 돌아와, 이동부(130)의 구성에 대하여 설명한다. 이동부(130)는, 제 2 유지부(120)를 수평 방향으로 이동시킨다. 구체적으로, 이동부(130)는, 제 2 유지부(120)를 Y축 방향을 따라 이동시키는 제 1 이동부(131)와, 제 2 유지부(120)를 X축 방향을 따라 이동시키는 제 2 이동부(132)를 구비한다.
제 1 이동부(131)는, Y축 방향을 따라 연장되는 한 쌍의 제 1 레일(131a)에 장착되어 있고, 이러한 한 쌍의 제 1 레일(131a)을 따라 이동 가능하게 구성되어 있다. 한 쌍의 제 1 레일(131a)은, 배치대(101)의 상면에 마련된다.
제 2 이동부(132)는, X축 방향을 따라 연장되는 한 쌍의 제 2 레일(132a)에 장착되어 있고, 이러한 한 쌍의 제 2 레일(132a)을 따라 이동 가능하게 구성되어 있다. 한 쌍의 제 2 레일(132a)은, 제 1 이동부(131)의 상면에 마련된다.
제 2 유지부(120)는, 제 2 이동부(132)에 장착되어 있고, 제 2 이동부(132)와 일체적으로 이동한다. 또한, 상술한 바와 같이, 제 2 이동부(132)는, 한 쌍의 제 2 레일(132a)을 개재하여 제 1 이동부(131)에 장착되어 있다. 따라서, 이동부(130)는, 제 1 이동부(131)를 이동시킴으로써, 제 2 유지부(120)를 Y축 방향을 따라 이동시킬 수 있고, 제 2 이동부(132)를 이동시킴으로써, 제 2 유지부(120)를 X축 방향을 따라 이동시킬 수 있다.
또한, 제 2 이동부(132)는, 제 2 유지부(120)를 연직 방향으로 이동 가능, 또한 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성된다.
이와 같이, 이동부(130)는, 제 2 유지부(120)를 X축 방향, Y축 방향 및 θ 방향으로 이동시킴으로써, 제 1 유지부(110)에 유지되어 있는 제 1 기판(W1)과, 제 2 유지부(120)에 유지되어 있는 제 2 기판(W2)과의 수평 방향에 있어서의 위치 맞춤을 행한다. 또한, 이동부(130)는, 제 2 유지부(120)를 Z축 방향으로 이동시킴으로써, 제 1 유지부(110)에 유지되어 있는 제 1 기판(W1)과, 제 2 유지부(120)에 유지되어 있는 제 2 기판(W2)과의 연직 방향에 있어서의 위치 맞춤을 행한다.
또한 이동부(130)는, 제 1 유지부(110)와 제 2 유지부(120)를 상대적으로 X축 방향, Y축 방향 및 θ 방향으로 이동시킬 수 있으면 된다. 예를 들면, 이동부(130)는, 제 1 유지부(110)를 X축 방향, Y축 방향 및 θ 방향으로 이동시켜도 된다. 또한, 이동부(130)는, 제 2 유지부(120)를 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시키고, 또한 제 1 유지부(110)를 θ 방향으로 이동시켜도 된다.
제 1 가스 공급부(140)는 FFU(Fan Filter Unit)이며, 하우징(100)의 내부에 대하여, 청정화된 제 1 가스를 공급한다. 제 1 가스는, 예를 들면 드라이 에어 또는 질소 가스 또는 아르곤 가스 등의 불활성 가스이다.
제 1 가스 공급부(140)는, 제 1 온도 측정부(149), 제 1 온조부(溫調部)(141) 및 밸브(142)를 개재하여 제 1 가스 공급원(143)에 접속되어 있고, 제 1 온조부(141)에 의해 미리 설정된 온도, 실시 형태에서는 상온(예를 들면 23℃)으로 조정된 제 1 가스를 하우징(100)의 내부에 토출한다. 제 1 온도 측정부(149)는, 제 1 온조부(141)에 의해 온도 조정된 제 1 가스의 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어 장치(70)의 제어부에 출력한다.
실시 형태에 있어서, 제 1 가스 공급부(140)는, 하우징(100)이 가지는 복수의 측면 중, Y축 방향에 직교하는 측면(100a)에 마련된다. 그리고, 제 1 가스 공급부(140)는, Y축 방향(구체적으로, Y축 정방향)을 따라 제 1 가스를 토출한다.
배기부(150)는, 하우징(100)이 가지는 복수의 측면 중, 제 1 가스 공급부(140)가 장착되는 측면(100a)과 대향하는 측면(100b)에 마련된다. 배기부(150)는, 진공 펌프 등의 도시하지 않는 흡인 장치에 접속되어 있고, 이러한 흡인 장치의 흡인력을 이용하여 하우징(100)의 내부를 배기한다.
이와 같이, 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에서는, 하우징(100)의 하나의 측면(100a)에 마련된 제 1 가스 공급부(140)와, 측면(100a)에 대향하는 다른 측면(100b)에 마련된 배기부(150)에 의해, 하우징(100)의 내부에 사이드 플로우를 형성한다.
제 1 간섭계(160) 및 제 2 간섭계(170)는, 예를 들면 레이저 간섭계이며, 제 2 이동부(132)의 측면에 대하여 레이저광을 조사함으로써 제 2 이동부(132)까지의 수평 거리를 측정한다.
제 1 간섭계(160)는, 제 2 이동부(132)와 제 1 가스 공급부(140)와의 사이에 배치되어, 제 1 가스 공급부(140)에 의한 제 1 가스의 토출 방향, 환언하면, 사이드 플로우의 흐름 방향인 Y축 방향을 따라 레이저광을 조사한다. 이에 의해, 제 1 간섭계(160)는, 제 1 간섭계(160) 내의 기준점으로부터 제 2 이동부(132)까지의 Y축 방향을 따른 수평 거리를 측정한다.
제 2 간섭계(170)는, 하우징(100)이 가지는 복수의 측면 중, X축 방향에 직교하는 측면(100c)과 제 2 이동부(132)와의 사이에 배치된다. 제 2 간섭계(170)는, 사이드 플로우의 흐름 방향과 직교하는 X축 방향을 따라 레이저광을 조사한다. 이에 의해, 제 2 간섭계(170)는, 제 2 간섭계(170) 내의 기준점으로부터 제 2 이동부(132)까지의 X축 방향을 따른 수평 거리를 측정한다.
또한 제 1 간섭계(160) 및 제 2 간섭계(170)는, 반드시 제 2 이동부(132)에 대하여 레이저광을 조사하는 것을 요하지 않고, 제 2 이동부(132) 또는 제 2 이동부(132)와 함께 이동하는 물체에 대하여 레이저광을 조사하면 된다. 예를 들면, 제 1 간섭계(160) 및 제 2 간섭계(170)는, 제 2 유지부(120)에 대하여 레이저광을 조사함으로써 제 2 유지부(120)까지의 수평 거리를 측정해도 된다. 또한, 제 1 간섭계(160) 및 제 2 간섭계(170)는, 제 2 이동부(132) 또는 제 2 이동부(132)에 마련된 다른 부재에 대하여 레이저광을 조사함으로써, 이러한 다른 부재까지의 수평 거리를 측정해도 된다.
또한, 제 1 간섭계(160) 및 제 2 간섭계(170)로부터 조사되는 광은, 반드시 레이저광인 것을 요하지 않고, 일정한 주기를 가진 지향성이 있는 광이면 된다.
그런데, 간섭계에 의한 측장(測長)에 있어서는, 측정 환경의 온도 또는 기압 등의 변화에 의해 오차가 생길 우려가 있다. 즉, 측정 환경의 온도 또는 기압이 변화하면, 공기의 굴절률이 변화함으로써 기준이 되는 광의 파장이 변화하기 때문에, 정확한 측정을 할 수 없게 될 우려가 있다.
본원 발명자는, 접합 장치(41)에 있어서 측장의 오차를 계측했다. 그 결과, 사이드 플로우의 흐름과 평행인 방향에 있어서의 측장은 오차가 적은데 반해, 사이드 플로우의 흐름과 직교하는 방향의 측장은 오차가 컸다.
사이드 플로우에는, 전장(電裝)계로부터의 발열 또는 외부와의 격벽 패널로부터의 전열에 의해, 상대적으로 따뜻한 기류 혹은 상대적으로 기류가 부분적으로 존재하고 있다. 또한, 사이드 플로우의 흐름 자체도 항상 변화하여 요동하고 있다. 이와 같이 한란(寒暖)의 차가 있는 요동을 가진 사이드 플로우는, 공기 굴절률이 항상 변화하게 된다. 이 때문에, 사이드 플로우를 횡단하도록 측장을 행한 경우의 측정 결과에는, 항상 변화하는 오차가 생기게 된다.
따라서, 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에서는, 사이드 플로우를 횡단하도록 조사되는 제 2 간섭계(170)의 광을, 온도가 안정된 스폿 기류에 의해 보호함으로써, 사이드 플로우에 의한 측정 오차를 저감시키는 것으로 했다.
제 2 가스 공급부(180)는, 제 2 간섭계(170)로부터의 레이저광이 조사되는 제 2 이동부(132)와 제 2 간섭계(170)와의 사이의 공간에 대하여 제 2 가스를 공급한다. 구체적으로, 제 2 가스 공급부(180)는, 제 2 간섭계(170)로부터 조사되는 광의 광로(LP)를 덮도록 광로(LP)에 대하여 평행하게 제 2 가스를 토출한다. 제 2 가스는, 예를 들면 드라이 에어 또는 질소 가스 또는 아르곤 가스 등의 불활성 가스이다.
제 2 가스 공급부(180)는, 제 2 온도 측정부(189), 제 2 온조부(181) 및 밸브(182)를 개재하여 제 2 가스 공급원(183)에 접속되어 있고, 제 2 온조부(181)에 의해 미리 설정된 온도, 실시 형태에서는 상온(예를 들면 23℃)으로 조정된 제 2 가스를 하우징(100)의 내부에 토출한다. 제 2 온도 측정부(189)는, 제 2 온조부(181)에 의해 온도 조정된 제 2 가스의 온도를 측정하고, 측정 결과를 제어 장치(70)의 제어부에 출력한다.
제 1 가스 및 제 2 가스는, 제 1 온조부(141) 및 제 2 온조부(181)에 의해 동일한 온도로 조정된다. 구체적으로, 제어 장치(70)의 제어부는, 제 1 온도 측정부(149)의 측정 결과에 기초하여 제 2 온조부(181)를 제어함으로써, 제 2 가스의 온도를 제 1 가스의 온도와 동일한 온도로 조정한다. 또한, 제어 장치(70)의 제어부는, 제 2 온도 측정부(189)의 측정 결과에 기초하여 제 1 온조부(141)를 제어함으로써, 제 1 가스의 온도를 제 2 가스의 온도와 동일한 온도로 조정해도 된다.
또한 여기서는, 접합 장치(41)가, 제 1 온도 측정부(149) 및 제 2 온도 측정부(189)를 구비하는 경우의 예에 대하여 설명했지만, 접합 장치(41)는, 제 1 온도 측정부(149) 및 제 2 온도 측정부(189) 중 적어도 일방을 구비하고 있으면 된다. 또한, 여기서는, 접합 장치(41)가, 제 1 온조부(141) 및 제 2 온조부(181)를 구비하는 경우의 예에 대하여 설명했지만, 접합 장치(41)는, 제 1 온조부(141) 및 제 2 온조부(181) 중 적어도 일방을 구비하고 있으면 된다. 예를 들면, 제 1 가스 공급부(140)에 제 1 온도 측정부(149)가 마련되는 경우, 접합 장치(41)는, 제 2 가스 공급부(180)에 제 2 온조부(181)를 구비하고 있으면 된다. 또한, 제 2 가스 공급부(180)에 제 2 온도 측정부(189)가 마련되는 경우, 접합 장치(41)는, 제 1 가스 공급부(140)에 제 1 온조부(141)를 구비하고 있으면 된다.
여기서, 제 2 가스 공급부(180)의 구성예에 대하여 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 도 6은 실시 형태에 따른 제 2 가스 공급부(180)의 사시도이다. 또한, 도 7은 실시 형태에 따른 제 2 가스 공급부(180)의 측단면도이다.
도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 제 2 가스 공급부(180)는 수용부(184)와, 도입부(185)와, 노즐(186)을 구비한다.
수용부(184)는, 제 2 간섭계(170)를 수용한다. 도입부(185)는, 수용부(184)의 내부와 외부를 연통하는 통 형상의 부위이며, 예를 들면 수용부(184)의 상면에 마련된다. 도입부(185)는, 제 2 온조부(181) 및 밸브(182)를 개재하여 제 2 가스 공급원(183)에 접속되고, 수용부(184)의 내부로 제 2 가스를 도입한다. 노즐(186)은, 제 2 이동부(132)(도 3 참조)와 대향하는 수용부(184)의 측면에 마련되고, 도입부(185)로부터 수용부(184)로 도입된 제 2 가스를 토출한다.
실시 형태에 따른 노즐(186)은, 제 1 개구(186a1)와, 제 2 개구(186b1)를 구비한다. 구체적으로, 노즐(186)은, X축 방향을 따라 개구하는 통 형상의 제 1 부재(186a) 및 제 2 부재(186b)를 구비하고 있고, 제 1 부재(186a)는, 제 2 부재(186b)에 내포되도록 배치된다. 제 1 개구(186a1)는, 제 1 부재(186a)의 개구에 상당한다. 또한, 제 2 개구(186b1)는, 제 1 부재(186a)와 제 2 부재(186b)와의 사이에 형성되는 간극에 상당한다.
제 1 부재(186a)의 기단부는, 제 2 간섭계(170)가 가지는 광 조사부를 둘러싸도록 제 2 간섭계(170)에 접하고 있다. 따라서, 제 2 간섭계(170)로부터 사출되는 광은, 제 1 개구(186a1)를 통과하여 제 2 이동부(132)에 조사된다.
한편, 제 2 가스 공급부(180)는, 제 2 개구(186b1)로부터 제 2 가스를 토출한다. 제 2 개구(186b1)로부터 토출된 제 2 가스는, 제 2 간섭계(170)로부터 조사되는 광을 덮도록, 제 2 간섭계(170)로부터 조사되는 광과 평행하게 흐른다.
제 2 가스는, 제 2 온조부(181)에 의해 온도 조정되어 있고, 온도가 안정되어 있다. 이러한 제 2 가스로, 제 2 간섭계(170)로부터 조사되는 광을 덮음으로써, 주위의 열 환경으로부터 광을 보호할 수 있다.
이와 같이, 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에서는, 사이드 플로우와 직교하는 방향으로 광을 조사하는 제 2 간섭계(170)를 제 2 가스 공급부(180)의 내부에 수용하는 것으로 했다. 그리고, 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에서는, 제 2 간섭계(170)로부터 조사되는 광을 제 2 가스 공급부(180)로부터 토출되는 제 2 가스의 기류에 의해 보호하는 것으로 했다.
이에 의해, 제 2 간섭계(170)로부터 조사되는 광을, 한란 차가 있는 요동을 가진 사이드 플로우로부터 보호할 수 있다. 또한, 사이드 플로우 이외의 열 영향으로부터도 보호할 수 있다. 따라서, 이러한 열 영향에 의해 제 2 간섭계(170)의 측정 결과에 오차가 생기는 것을 억제할 수 있다.
제 2 간섭계(170)의 측정 결과의 오차가 작아짐으로써, 제 2 기판(W2)의 위치 결정 정밀도가 향상된다. 따라서, 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에 의하면, 제 1 기판(W1) 및 제 2 기판(W2)의 접합 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 예를 들면, 제 2 간섭계(170)로부터 조사되는 광의 광로를 통 형상의 커버체로 물리적으로 덮는 방법도 고려된다. 그러나, 이 방법에서는, 제 2 유지부(120)의 이동에 맞추어 커버체를 이동시킬 필요가 있어, 구조가 복잡화될 우려가 있다. 또한, 제 2 유지부(120)의 가동 범위도 제한되기 쉽다.
이에 대하여, 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에서는, 제 2 간섭계(170)로부터 조사되는 광을 기류에 의해 보호하는 것으로 하고 있다. 이 때문에, 물리적인 커버체로 보호하는 경우와 비교해, 제 2 유지부(120)의 가동 범위가 제한되기 어렵고, 구조도 간소하다. 또한, 온도 조정된 기류를 이용함으로써, 커버체에 의한 보호와 비교하여, 온도의 안정성이 우수하다.
또한, 제 2 가스 공급부(180)는, 제 1 가스 공급부(140)로부터 토출되는 제 1 가스의 풍속보다 빠른 풍속으로 제 2 가스를 토출한다. 이에 의해, 제 2 간섭계(170)로부터 조사되는 광을 보다 확실하게 보호할 수 있다.
또한, 여기서는 도시를 생략하지만, 접합 장치(41)는 트랜지션, 위치 조절 기구 및 반전 기구 등을 구비한다. 트랜지션은, 제 1 기판(W1), 제 2 기판(W2) 및 중합 기판(T)을 일시적으로 배치한다. 위치 조절 기구는, 제 1 기판(W1) 및 제 2 기판(W2)의 수평 방향의 방향을 조절한다. 반전 기구는, 제 1 기판(W1)의 표리를 반전시킨다.
<접합 시스템의 구체적 동작>
다음으로, 실시 형태에 따른 접합 시스템(1)의 구체적인 동작에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 실시 형태에 따른 접합 시스템(1)이 실행하는 처리의 순서를 나타내는 순서도이다. 도 8에 나타내는 각종 처리는, 제어 장치(70)에 의한 제어에 기초하여 실행된다.
먼저, 복수 매의 제 1 기판(W1)을 수용한 카세트(C1), 복수 매의 제 2 기판(W2)을 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 제 1 기판(W1)이 취출되어, 제 3 처리 블록(G3)에 배치된 트랜지션 장치로 반송된다.
다음으로, 제 1 기판(W1)은, 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 제 1 기판(W1)의 접합면에 조사되어, 당해 접합면이 플라즈마 처리된다. 이에 의해, 제 1 기판(W1)의 접합면이 개질된다(단계(S101)).
다음으로, 제 1 기판(W1)은, 반송 장치(61)에 의해 제 1 처리 블록(G1)의 표면 친수화 장치(40)로 반송된다. 표면 친수화 장치(40)에서는, 스핀 척에 유지된 제 1 기판(W1)을 회전시키면서, 제 1 기판(W1) 상에 순수를 공급한다. 이에 의해, 제 1 기판(W1)의 접합면이 친수화된다. 또한, 당해 순수에 의해, 제 1 기판(W1)의 접합면이 세정된다(단계(S102)).
다음으로, 제 1 기판(W1)은, 반송 장치(61)에 의해 제 2 처리 블록(G2)의 접합 장치(41)로 반송된다. 접합 장치(41)로 반입된 제 1 기판(W1)은, 트랜지션을 개재하여 위치 조절 기구로 반송되고, 위치 조절 기구에 의해 수평 방향의 방향이 조절된다(단계(S103)).
이 후, 위치 조절 기구로부터 반전 기구로 제 1 기판(W1)이 전달되고, 반전 기구에 의해 제 1 기판(W1)의 표리면이 반전된다(단계(S104)). 구체적으로, 제 1 기판(W1)의 접합면(W1j)이 하방을 향해진다. 이어서, 반전 기구로부터 제 1 유지부(110)로 제 1 기판(W1)이 전달되고, 제 1 유지부(110)에 의해 제 1 기판(W1)이 흡착 유지된다.
제 1 기판(W1)에 대한 단계(S101 ~ S105)의 처리와 중복하여, 제 2 기판(W2)의 처리가 행해진다. 먼저, 반송 장치(22)에 의해 카세트(C2) 내의 제 2 기판(W2)이 취출되고, 제 3 처리 블록(G3)에 배치된 트랜지션 장치로 반송된다.
다음으로, 제 2 기판(W2)은, 반송 장치(61)에 의해 표면 개질 장치(30)로 반송되어, 제 2 기판(W2)의 접합면(W2j)이 개질된다(단계(S106)). 이 후, 제 2 기판(W2)은, 반송 장치(61)에 의해 표면 친수화 장치(40)로 반송되어, 제 2 기판(W2)의 접합면(W2j)이 친수화되고 또한 당해 접합면이 세정된다(단계(S107)).
이 후, 제 2 기판(W2)은, 반송 장치(61)에 의해 접합 장치(41)로 반송된다. 접합 장치(41)로 반입된 제 2 기판(W2)은, 트랜지션을 개재하여 위치 조절 기구로 반송된다. 그리고, 위치 조절 기구에 의해, 제 2 기판(W2)의 수평 방향의 방향이 조절된다(단계(S108)).
이 후, 제 2 기판(W2)은, 제 2 유지부(120)로 반송되어, 노치부를 미리 정해진 방향을 향하게 한 상태로 제 2 유지부(120)에 흡착 유지된다(단계(S109)).
이어서, 제 1 유지부(110)에 유지된 제 1 기판(W1)과 제 2 유지부(120)에 유지된 제 2 기판(W2)과의 수평 방향의 위치 조절이 행해진다(단계(S110)).
구체적으로, 제 1 간섭계(160) 및 제 2 간섭계(170)의 측정 결과에 기초하여, 제 2 기판(W2)의 중심 위치(X 좌표 및 Y 좌표)를 특정한다. 그리고, 제 2 기판(W2)의 중심 위치가, 제 1 기판(W1)의 중심 위치와 일치하도록, 제 1 이동부(131) 및 제 2 이동부(132)를 이용하여 제 2 기판(W2)을 이동시킨다.
이어서, 제 1 기판(W1)과 제 2 기판(W2)을 접합한다(단계(S111)).
먼저, 제 1 유지부(110)에 유지된 제 1 기판(W1)과 제 2 유지부(120)에 유지된 제 2 기판(W2)과의 연직 방향 위치의 조절을 행한다. 구체적으로, 제 2 이동부(132)가 제 2 유지부(120)를 연직 상방으로 이동시킴으로써, 제 2 기판(W2)을 제 1 기판(W1)에 접근시킨다.
다음으로, 복수의 내측 흡착부(116)에 의한 제 1 기판(W1)의 흡착 유지를 해제한 후, 스트라이커(190)의 누름 핀(191)을 하강시킴으로써, 제 1 기판(W1)의 중심부를 압하한다.
제 1 기판(W1)의 중심부가 제 2 기판(W2)의 중심부에 접촉하고, 제 1 기판(W1)의 중심부와 제 2 기판(W2)의 중심부가 스트라이커(190)에 의해 정해진 힘으로 눌리면, 눌린 제 1 기판(W1)의 중심부와 제 2 기판(W2)의 중심부와의 사이에서 접합이 개시된다. 즉, 제 1 기판(W1)의 접합면(W1j)과 제 2 기판(W2)의 접합면(W2j)은 개질되어 있기 때문에, 먼저, 접합면(W1j, W2j) 간에 반데르발스력(분자간력)이 생겨, 당해 접합면(W1j, W2j)끼리가 접합된다. 또한, 제 1 기판(W1)의 접합면(W1j)과 제 2 기판(W2)의 접합면(W2j)은 친수화되어 있기 때문에, 접합면(W1j, W2j) 간의 친수기가 수소 결합하여, 접합면(W1j, W2j)끼리가 강고하게 접합된다. 이와 같이 하여, 접합 영역이 형성된다.
이 후, 제 1 기판(W1)과 제 2 기판(W2)과의 사이에서는, 제 1 기판(W1) 및 제 2 기판(W2)의 중심부로부터 외주부를 향해 접합 영역이 확대되어 가는 본딩 웨이브가 발생한다. 이 후, 복수의 외측 흡착부(115)에 의한 제 1 기판(W1)의 흡착 유지가 해제된다(단계(S114)). 이에 의해, 외측 흡착부(115)에 의해 흡착 유지되어 있던 제 1 기판(W1)의 외주부가 낙하한다. 그 결과, 제 1 기판(W1)의 접합면(W1j)과 제 2 기판(W2)의 접합면(W2j)이 전면에서 접합하여, 중합 기판(T)이 형성된다.
이 후, 누름 핀(191)을 제 1 유지부(110)까지 상승시켜, 제 2 유지부(120)에 의한 제 2 기판(W2)의 흡착 유지를 해제한다. 이 후, 중합 기판(T)은, 반송 장치(61)에 의해 접합 장치(41)로부터 반출된다. 이렇게 하여, 일련의 접합 처리가 종료된다.
<제 2 가스 공급부의 변형예>
다음으로, 상술한 제 2 가스 공급부의 변형예에 대하여 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한다. 도 9는 변형예에 따른 제 2 가스 공급부의 사시도이다. 또한, 도 10은 변형예에 따른 제 2 가스 공급부의 측단면도이다.
도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 변형예에 따른 제 2 가스 공급부(180A)는, 수용부(184A)와, 도입부(185A)와, 노즐(186A)을 구비한다.
수용부(184A)는, 제 2 간섭계(170)를 수용한다. 도입부(185A)는, 수용부(184A)의 내부와 외부를 연통하는 통 형상의 부위이며, 예를 들면 수용부(184A)의 측면에 마련된다. 도입부(185A)는, 제 2 온조부(181) 및 밸브(182)를 개재하여 제 2 가스 공급원(183)에 접속되고, 수용부(184A)의 내부로 제 2 가스를 도입한다. 노즐(186A)은, 제 2 이동부(132)와 대향하는 수용부(184A)의 측면에 마련되어, 도입부(185A)로부터 수용부(184A)로 도입된 제 2 가스를 토출한다.
노즐(186A)은, 예를 들면 단일의 개구(186A1)를 가지고, 이러한 개구(186A1)로부터 제 2 가스를 토출하고, 또한 제 2 간섭계(170)로부터 조사되는 광을 통과시킨다. 개구(186A1)로부터 토출된 제 2 가스는, 제 2 간섭계(170)로부터 조사되는 광을 덮도록, 제 2 간섭계(170)로부터 조사되는 광과 평행하게 흐른다. 이에 의해, 제 2 간섭계(170)로부터 조사되는 광은 제 2 가스에 의해 보호된다.
노즐(186A)의 개구(186A1)는, 제 1 가스의 토출 방향 즉 사이드 플로우의 흐름 방향인 Y축 방향을 따라 슬릿 형상으로 연장되어 있다. 그리고, 제 2 간섭계(170)는, 수용부(184A)의 내부에 있어서 개구(186A1)의 하류측 단부에 면하는 위치에 배치되어 있고, 개구(186A1)의 하류측 단부로부터 광을 조사한다. 또한, 제 2 간섭계(170)는, 적어도, 개구(186A1)의 연장 방향에 있어서의 중앙부보다 사이드 플로우의 하류 측에 배치되어 있으면 된다.
이와 같이, 사이드 플로우의 흐름 방향을 따라 연장되는 슬릿 형상의 개구(186A1)를 제 2 가스 공급부(180A)에 마련하여, 제 2 간섭계(170)로부터 조사되는 광보다 상류측으로부터 제 2 가스를 토출해도 된다. 이에 의해, 제 2 간섭계(170)로부터 조사되는 광을 보다 확실하게 보호할 수 있다.
<제 1 가스 공급부의 변형예>
다음으로, 제 1 가스 공급부의 변형예에 대하여 도 11을 참조하여 설명한다. 도 11은 변형예에 따른 접합 장치의 측면도이다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 변형예에 따른 접합 장치(41B)는, 제 1 가스 공급부(140B)와 배기부(150B)를 구비한다. 제 1 가스 공급부(140B)는, 하우징(100)의 상면에 마련되어, 제 1 가스를 연직 하방으로 토출한다. 또한, 배기부(150B)는, 하우징(100)의 저면에 마련된다.
이와 같이, 접합 장치(41B)는, 제 1 가스 공급부(140B) 및 배기부(150B)를 이용하여 하우징(100)의 내부에 다운 플로우를 형성해도 된다. 이 경우, 제 2 간섭계(170)로부터 조사되는 광뿐 아니라, 제 1 간섭계(160)로부터 조사되는 광도, 다운 플로우의 흐름 방향(Z축 방향)에 대하여 직교하게 된다. 이 때문에, 접합 장치(41B)는, 제 1 간섭계(160)에도 제 2 가스 공급부(180)를 마련하여, 제 1 간섭계(160)로부터 조사되는 광을 제 2 가스의 기류에 의해 보호해도 된다.
<그 외의 변형예>
상술한 실시 형태에서는, 간섭계로부터 조사되는 광이 사이드 플로우 또는 다운 플로우와 직교하는 경우의 예에 대하여 설명했다. 이에 한정되지 않고, 간섭계는, 제 1 가스 공급부에 의한 제 1 가스의 토출 방향과 교차하는 방향으로 광을 조사하는 것이면 된다. 이 경우, 제 2 가스 공급부는, 광과 평행하게, 즉, 사이드 플로우 또는 다운 플로우와 교차하는 방향으로 제 2 가스를 토출하면 된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 제 2 가스 공급부가, 간섭계로부터 조사되는 광과 평행하게 제 2 가스를 토출하는 경우의 예에 대하여 설명했다. 이에 한정되지 않고, 제 2 가스 공급부는, 간섭계로부터 조사되는 광과 교차하는 방향, 구체적으로 직교하는 방향으로부터 제 2 가스를 토출해도 된다. 이 경우, 제 2 가스 공급부는, 간섭계로부터 조사되는 광의 광로보다, 사이드 플로우 또는 다운 플로우의 상류측으로부터, 이러한 광로에 대하여 제 2 가스를 토출하는 것이 바람직하다. 즉, 제 2 가스 공급부는, 사이드 플로우 또는 다운 플로우와 동일한 방향으로 제 2 가스를 토출하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 실시 형태에 따른 접합 장치(일례로서, 41, 41A, 41B)는, 기판끼리를 접합하는 접합 장치로서, 제 1 유지부(일례로서, 제 1 유지부(110))와, 제 2 유지부(일례로서, 제 2 유지부(120))와, 이동부(일례로서, 이동부(130))와, 하우징(일례로서, 하우징(100))과, 간섭계(일례로서, 제 1 간섭계(160) 및 제 2 간섭계(170))와, 제 1 가스 공급부(일례로서, 제 1 가스 공급부(140, 140B))와, 제 2 가스 공급부(일례로서, 제 2 가스 공급부(180, 180A))를 구비한다. 제 1 유지부는, 제 1 기판(일례로서, 제 1 기판(W1))을 상방으로부터 흡착 유지한다. 제 2 유지부는, 제 2 기판(일례로서, 제 2 기판(W2))을 하방으로부터 흡착 유지한다. 이동부는, 제 1 유지부 및 제 2 유지부의 일방을 타방에 대하여 수평 방향으로 이동시킨다. 하우징은, 제 1 유지부, 제 2 유지부 및 이동부를 수용한다. 간섭계는, 하우징의 내부에 배치되어, 상기 일방 또는 상기 일방과 함께 이동하는 물체에 대하여 광(일례로서, 레이저광)을 조사함으로써 상기 일방 또는 물체까지의 수평 거리를 측정한다. 제 1 가스 공급부는, 하우징의 내부에 대하여, 청정화된 제 1 가스를 공급한다. 제 2 가스 공급부는, 광이 조사되는 상기 일방 또는 상기 물체와 간섭계와의 사이의 공간에 대하여 제 2 가스를 공급한다.
따라서, 실시 형태에 따른 접합 장치에 의하면, 기판끼리를 접합하는 접합 기술에 있어서, 기판끼리의 접합 정밀도를 향상시킬 수 있다.
제 2 가스 공급부는, 광의 광로를 덮도록 광로에 대하여 평행하게 제 2 가스를 토출해도 된다. 이에 의해, 간섭계로부터 조사되는 광을 적절하게 보호할 수 있다.
간섭계는, 제 1 가스 공급부에 의한 제 1 가스의 토출 방향과 교차하는 방향으로 광을 조사하고, 제 2 가스 공급부는, 상기 교차하는 방향으로 제 2 가스를 토출해도 된다. 제 1 가스 공급부에 의한 제 1 가스의 토출 방향과 교차하는 방향으로 광을 조사하는 간섭계는, 제 1 가스의 온도 영향을 받기 쉽다. 따라서, 이러한 방향으로 조사되는 광을 제 2 가스의 기류를 이용하여 보호함으로써, 간섭계로부터 조사되는 광을 적절하게 보호할 수 있다.
제 1 가스 공급부(일례로서, 제 1 가스 공급부(140))는, 하우징의 측면(일례로서, 측면(100a))에 마련되어, 제 1 가스를 제 1 수평 방향(일례로서, Y축 방향)으로 토출해도 된다. 이 경우, 간섭계(일례로서, 제 2 간섭계(170))는, 제 1 수평 방향과 직교하는 제 2 수평 방향(일례로서, X축 방향)으로 광을 조사하고, 제 2 가스 공급부는, 제 2 수평 방향으로 제 2 가스를 토출해도 된다.
제 1 가스 공급부(일례로서, 제 1 가스 공급부(140B))는, 하우징의 상면에 마련되어, 제 1 가스를 연직 방향(일례로서, Z축 방향)으로 토출해도 된다.
제 2 가스 공급부는, 간섭계를 수용하는 수용부(일례로서, 수용부(184, 184A))와, 수용부에 대하여 제 2 가스를 도입하는 도입부(일례로서, 도입부(185, 185A))와, 수용부에 마련되어, 도입부로부터 수용부로 도입된 제 2 가스를 토출하는 노즐(일례로서, 노즐(186, 186A))을 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 간섭계는, 수용부의 내부로부터 노즐을 개재하여 광을 조사해도 된다. 이에 의해, 제 2 가스 공급부는, 광의 광로를 덮도록 광로에 대하여 평행하게 제 2 가스를 토출할 수 있다.
노즐(일례로서, 노즐(186))은, 광이 통과하는 제 1 개구(일례로서, 제 1 개구(186a1))와, 제 1 개구를 둘러싸도록 마련된 환상의 제 2 개구(일례로서, 제 2 개구(186a2)를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 제 2 가스 공급부는, 제 2 개구로부터 제 2 가스를 토출해도 된다. 또한, 노즐(일례로서, 노즐(186A))은, 제 1 가스의 토출 방향을 따라 연장되는 개구(일례로서, 개구(186A1))를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 간섭계는, 개구의 하류측으로부터 광을 조사해도 된다. 이와 같이, 간섭계로부터 조사되는 광보다 상류측으로부터 제 2 가스를 토출함으로써, 간섭계로부터 조사되는 광을 보다 확실하게 보호할 수 있다.
제 2 가스 공급부는, 제 1 가스 공급부로부터 토출되는 제 1 가스의 풍속보다 빠른 풍속으로 제 2 가스를 토출해도 된다. 이에 의해, 간섭계로부터 조사되는 광을 제 1 가스의 기류로부터 적절하게 보호할 수 있다.
제 1 가스 공급부는, 제 1 가스의 온도를 측정하는 제 1 온도 측정부를 구비하고, 제 2 가스 공급부는, 제 2 가스의 온도를 조정하는 제 2 온조부를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 실시 형태에 따른 접합 장치는, 상기 제 1 온도 측정부의 측정 결과에 기초하여 상기 제 2 온조부를 제어함으로써, 상기 제 2 가스의 온도를 상기 제 1 가스의 온도와 동일한 온도로 조정하는 제어부를 더 구비하고 있어도 된다.
제 1 가스 공급부는, 제 1 가스의 온도를 조정하는 제 1 온조부를 구비하고, 제 2 가스 공급부는, 제 2 가스의 온도를 측정하는 제 2 온도 측정부를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 실시 형태에 따른 접합 장치는, 제 2 온도 측정부의 측정 결과에 기초하여 제 1 온조부를 제어함으로써, 제 1 가스의 온도를 제 2 가스의 온도와 동일한 온도로 조정하는 제어부를 더 구비하고 있어도 된다.
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 청구의 범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.
1：접합 시스템
30：표면 개질 장치
40：표면 친수화 장치
41：접합 장치
70：제어 장치
100：하우징
101：배치대
102：지주부
103：천장부
110：제 1 유지부
120：제 2 유지부
130：이동부
131：제 1 이동부
131a：제 1 레일
132：제 2 이동부
132a：제 2 레일
140：제 1 가스 공급부
141：제 1 온조부
150：배기부
160：제 1 간섭계
170：제 2 간섭계
180：제 2 가스 공급부
181：제 2 온조부
184：수용부
185：도입부
186：노즐
186a1：제 1 개구
186b1：제 2 개구
LP：광로
T：중합 기판
W1：제 1 기판
W2：제 2 기판

Claims (14)

  1. 기판끼리를 접합하는 접합 장치로서,
    제 1 기판을 상방으로부터 흡착 유지하는 제 1 유지부와,
    제 2 기판을 하방으로부터 흡착 유지하는 제 2 유지부와,
    상기 제 1 유지부 및 상기 제 2 유지부의 일방을 타방에 대하여 수평 방향으로 이동시키는 이동부와,
    상기 제 1 유지부, 상기 제 2 유지부 및 상기 이동부를 수용하는 하우징과,
    상기 하우징의 내부에 배치되어, 상기 일방 또는 상기 일방과 함께 이동하는 물체에 대하여 광을 조사함으로써 상기 일방 또는 상기 물체까지의 수평 거리를 측정하는 간섭계와,
    상기 하우징의 내부에 대하여, 청정화된 제 1 가스를 공급하는 제 1 가스 공급부와,
    상기 광이 조사되는 상기 일방 또는 상기 물체와 상기 간섭계와의 사이의 공간에 대하여 제 2 가스를 공급하는 제 2 가스 공급부
    를 구비하는, 접합 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 가스 공급부는, 상기 광의 광로를 덮도록 상기 광로에 대하여 평행하게 상기 제 2 가스를 토출하는, 접합 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 간섭계는, 상기 제 1 가스 공급부에 의한 상기 제 1 가스의 토출 방향과 교차하는 방향으로 상기 광을 조사하고,
    상기 제 2 가스 공급부는, 상기 교차하는 방향으로 상기 제 2 가스를 토출하는, 접합 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 공급부는, 상기 하우징의 측면에 마련되어, 상기 제 1 가스를 제 1 수평 방향으로 토출하고,
    상기 간섭계는, 상기 제 1 수평 방향과 직교하는 제 2 수평 방향으로 상기 광을 조사하고,
    상기 제 2 가스 공급부는, 상기 제 2 수평 방향으로 상기 제 2 가스를 토출하는, 접합 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 공급부는, 상기 하우징의 상면에 마련되어, 상기 제 1 가스를 연직 방향으로 토출하는, 접합 장치.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 가스 공급부는,
    상기 간섭계를 수용하는 수용부와,
    상기 수용부에 대하여 상기 제 2 가스를 도입하는 도입부와,
    상기 수용부에 마련되어, 상기 도입부로부터 상기 수용부로 도입된 상기 제 2 가스를 토출하는 노즐
    을 구비하고,
    상기 간섭계는,
    상기 수용부의 내부로부터 상기 노즐을 개재하여 상기 광을 조사하는, 접합 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 노즐은,
    상기 광이 통과하는 제 1 개구와,
    상기 제 1 개구를 둘러싸도록 마련된 환상의 제 2 개구
    를 구비하고,
    상기 제 2 가스 공급부는, 상기 제 2 개구로부터 상기 제 2 가스를 토출하는, 접합 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 노즐은, 상기 제 1 가스의 토출 방향을 따라 연장되는 개구를 구비하는, 접합 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 간섭계는, 상기 개구의 하류측으로부터 상기 광을 조사하는, 접합 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 가스 공급부는, 상기 제 1 가스 공급부로부터 토출되는 상기 제 1 가스의 풍속보다 빠른 풍속으로 상기 제 2 가스를 토출하는, 접합 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 공급부는, 상기 제 1 가스의 온도를 측정하는 제 1 온도 측정부를 구비하고,
    상기 제 2 가스 공급부는, 상기 제 2 가스의 온도를 조정하는 제 2 온조부를 구비하고,
    상기 제 1 온도 측정부의 측정 결과에 기초하여 상기 제 2 온조부를 제어함으로써, 상기 제 2 가스의 온도를 상기 제 1 가스의 온도와 동일한 온도로 조정하는 제어부
    를 더 구비하는, 접합 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 공급부는, 상기 제 1 가스의 온도를 조정하는 제 1 온조부를 구비하고,
    상기 제 2 가스 공급부는, 상기 제 2 가스의 온도를 측정하는 제 2 온도 측정부를 구비하고,
    상기 제 2 온도 측정부의 측정 결과에 기초하여 상기 제 1 온조부를 제어함으로써, 상기 제 1 가스의 온도를 상기 제 2 가스의 온도와 동일한 온도로 조정하는 제어부
    를 더 구비하는, 접합 장치.
  13. 제 1 기판 및 제 2 기판의 표면을 개질하는 표면 개질 장치와,
    개질된 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와,
    친수화된 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 분자간력에 의해 접합하는 접합 장치
    를 구비하고,
    상기 접합 장치는,
    상기 제 1 기판을 상방으로부터 흡착 유지하는 제 1 유지부와,
    상기 제 2 기판을 하방으로부터 흡착 유지하는 제 2 유지부와,
    상기 제 1 유지부 및 상기 제 2 유지부의 일방을 타방에 대하여 수평 방향으로 이동시키는 이동부와,
    상기 제 1 유지부, 상기 제 2 유지부 및 상기 이동부를 수용하는 하우징과,
    상기 하우징의 내부에 배치되어, 상기 일방 또는 상기 일방과 함께 이동하는 물체에 대하여 광을 조사함으로써 상기 일방 또는 상기 물체까지의 수평 거리를 측정하는 간섭계와,
    상기 하우징의 내부에 대하여, 청정화된 제 1 가스를 공급하는 제 1 가스 공급부와,
    상기 광이 조사되는 상기 일방 또는 상기 물체와 상기 간섭계와의 사이의 공간에 대하여 제 2 가스를 공급하는 제 2 가스 공급부
    를 구비하는, 접합 시스템.
  14. 기판끼리를 접합하는 접합 방법으로서,
    제 1 기판을 상방으로부터 흡착 유지하는 제 1 유지부를 이용하여 상기 제 1 기판을 흡착 유지하는 공정과,
    제 2 기판을 하방으로부터 흡착 유지하는 제 2 유지부를 이용하여 상기 제 2 기판을 흡착 유지하는 공정과,
    상기 제 1 유지부 및 상기 제 2 유지부의 일방을 타방에 대하여 수평 방향으로 이동시키는 이동부를 이용하여, 상기 제 1 유지부 및 상기 제 2 유지부의 수평 방향의 위치 결정을 행하는 공정
    을 포함하고,
    상기 제 1 유지부, 상기 제 2 유지부 및 상기 이동부를 수용하는 하우징의 내부에는, 상기 일방 또는 상기 일방과 함께 이동하는 물체에 대하여 광을 조사함으로써 상기 일방 또는 상기 물체까지의 수평 거리를 측정하는 간섭계와, 상기 하우징의 내부에 대하여, 청정화된 제 1 가스를 공급하는 제 1 가스 공급부와, 상기 광이 조사되는 상기 일방 또는 상기 물체와 상기 간섭계와의 사이의 공간에 대하여 제 2 가스를 공급하는 제 2 가스 공급부가 배치되어 있고,
    상기 위치 결정을 행하는 공정은,
    상기 간섭계의 측정 결과에 기초하여, 상기 이동부를 이동시키는, 접합 방법.
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