KR20230077665A - 접합 장치 및 접합 방법 - Google Patents

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히데유키 후쿠시마
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판끼리의 접합 정밀도를 향상시키는, 기술을 제공한다. 접합 장치는, 제 1 기판과 제 2 기판을 접합한다. 상기 접합 장치는 제 1 유지부와, 제 2 유지부와, 이동부와, 제 1 변형부와, 제 2 변형부와, 제어부를 구비한다. 상기 제 1 유지부는, 상기 제 1 기판을 상방으로부터 흡착 유지한다. 상기 제 2 유지부는, 상기 제 1 유지부보다 하방에서, 상기 제 2 기판을 하방으로부터 흡착 유지한다. 상기 이동부는, 상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 이동시킨다. 상기 제 1 변형부는, 상기 제 1 유지부에 유지되어 있는 상기 제 1 기판의 중앙부를 하방으로 돌출시킨다. 상기 제 2 변형부는, 상기 제 2 유지부에 유지되어 있는 상기 제 2 기판의 중앙부를 상방으로 돌출시킨다. 상기 제어부는, 상기 이동부, 상기 제 1 변형부 및 상기 제 2 변형부를 제어함으로써, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 중앙부끼리를 접촉시키는 제어를 행한다. 상기 제어부는, 상기 제 2 기판의 중앙부의 돌출량에 따라, 상기 제 1 기판의 중앙부의 돌출량을 변경하는 제어를 행한다.

Description

접합 장치 및 접합 방법 {BONDING APPARATUS AND BONDING METHOD}
본 개시는 접합 장치 및 접합 방법에 관한 것이다.
특허 문헌 1에 기재된 접합 장치는, 상 웨이퍼와 하 웨이퍼를 접합할 시에, 상 웨이퍼의 중앙부를 하방으로 변형시켜, 상 웨이퍼와 하 웨이퍼의 중앙부끼리를 접촉시키고, 상 웨이퍼와 하 웨이퍼의 접촉하는 영역을 중앙부로부터 주연부로 넓힌다.
일본특허공개공보 2014-229787호
본 개시의 일태양은, 기판끼리의 접합 정밀도를 향상시키는, 기술을 제공한다.
본 개시의 일태양에 따른 접합 장치는, 제 1 기판과 제 2 기판을 접합한다. 상기 접합 장치는 제 1 유지부와, 제 2 유지부와, 이동부와, 제 1 변형부와, 제 2 변형부와, 제어부를 구비한다. 상기 제 1 유지부는, 상기 제 1 기판을 상방으로부터 흡착 유지한다. 상기 제 2 유지부는, 상기 제 1 유지부보다 하방에서, 상기 제 2 기판을 하방으로부터 흡착 유지한다. 상기 이동부는, 상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 이동시킨다. 상기 제 1 변형부는, 상기 제 1 유지부에 유지되어 있는 상기 제 1 기판의 중앙부를 하방으로 돌출시킨다. 상기 제 2 변형부는, 상기 제 2 유지부에 유지되어 있는 상기 제 2 기판의 중앙부를 상방으로 돌출시킨다. 상기 제어부는, 상기 이동부, 상기 제 1 변형부 및 상기 제 2 변형부를 제어함으로써, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 중앙부끼리를 접촉시키는 제어를 행한다. 상기 제어부는, 상기 제 2 기판의 중앙부의 돌출량에 따라, 상기 제 1 기판의 중앙부의 돌출량을 변경하는 제어를 행한다.
본 개시의 일태양에 따르면, 기판끼리의 접합 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 일실시 형태에 따른 접합 시스템을 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 접합 시스템의 측면도이다.
도 3은 제 1 기판 및 제 2 기판의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 4는 일실시 형태에 따른 접합 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 접합 장치의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 6은 상 척 및 하 척의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 4의 단계(S109)의 상세를 나타내는 순서도이다.
도 8의 (A)는 단계(S112)에 있어서의 동작의 일례를 나타내는 측면도이며, 도 8의 (B)는 도 8의 (A)에 이어지는 동작을 나타내는 측면도이며, 도 8의 (c)는 도 8의 (B)에 이어지는 동작을 나타내는 측면도이다.
도 9는 단계(S112)의 완료 시의 상태의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 10은 단계(S113)의 완료 시의 상태의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 11은 단계(S114)의 완료 시의 상태의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 12는 단계(S114)와 단계(S115)의 도중의 상태의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 13은 단계(S115)의 완료 시의 상태의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 14는 ΔZ1과 ΔZ2와 ΔZ3의 관계의 일례를 나타내는 도이다.
도 15는 상 웨이퍼의 휨의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 16은 하 척의 흡착면의 일례를 나타내는 평면도이다.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일한 또는 대응하는 구성에는 동일한 부호를 부여하고, 설명을 생략하는 경우가 있다. 또한, X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향은 서로 수직인 방향이며, X축 방향 및 Y축 방향은 수평 방향, Z축 방향은 연직 방향이다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 실시 형태에 따른 접합 시스템(1)에 대하여 설명한다. 접합 시스템(1)은, 도 3에 나타내는 제 1 기판(W1)과 제 2 기판(W2)을 접합하여, 중합 기판(T)을 제작한다. 제 1 기판(W1) 및 제 2 기판(W2) 중 적어도 하나는, 예를 들면 실리콘 웨이퍼 또는 화합물 반도체 웨이퍼 등의 반도체 기판에 복수의 디바이스가 형성된 기판이다. 디바이스는 전자 회로를 포함한다. 제 1 기판(W1) 및 제 2 기판(W2) 중 하나는, 디바이스가 형성되어 있지 않은 베어 웨이퍼여도 된다. 제 1 기판(W1)과 제 2 기판(W2)은 대략 동일 직경을 가진다. 화합물 반도체 웨이퍼는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 GaAs 웨이퍼, SiC 웨이퍼, GaN 웨이퍼 또는 InP 웨이퍼이다. 또한, 반도체 기판 대신에, 글라스 기판이 이용되어도 된다.
이하, 제 1 기판(W1)을 '상 웨이퍼(W1)'라 기재하고, 제 2 기판(W2)을 '하 웨이퍼(W2)', 중합 기판(T)을 '중합 웨이퍼(T)'라 기재하는 경우가 있다. 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, Y축 부방향을 따라, 반입반출 스테이션(2) 및 처리 스테이션(3)의 순서로 배열되어 배치된다. 또한, 반입반출 스테이션(2) 및 처리 스테이션(3)은 일체적으로 접속된다.
반입반출 스테이션(2)은 배치대(10)와, 반송 영역(20)을 구비한다. 배치대(10)는 복수의 배치판(11)을 구비한다. 각 배치판(11)에는, 복수 매(예를 들면, 25 매)의 기판을 수평 상태로 수용하는 카세트(C1, C2, C3)가 각각 배치된다. 카세트(C1)는 상 웨이퍼(W1)를 수용하는 카세트이며, 카세트(C2)는 하 웨이퍼(W2)를 수용하는 카세트이며, 카세트(C3)는 중합 웨이퍼(T)를 수용하는 카세트이다. 또한, 카세트(C1, C2)에 있어서, 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)는, 각각 접합면(W1j, W2j)을 상면으로 한 상태로 방향을 맞춰 수용된다.
반송 영역(20)은, 배치대(10)의 Y축 부방향측에 인접하여 배치된다. 이러한 반송 영역(20)에는, X축 방향으로 연장되는 반송로(21)와, 이 반송로(21)를 따라 이동 가능한 반송 장치(22)가 마련된다. 반송 장치(22)는, Y축 방향으로도 이동 가능 또한 Z축 둘레로 선회 가능하며, 배치대(10) 상에 배치된 카세트(C1 ~ C3)와, 후술하는 처리 스테이션(3)의 제 3 처리 블록(G3)과의 사이에서, 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)의 반송을 행한다.
또한, 배치대(10) 상에 배치되는 카세트(C1 ~ C3)의 개수는, 도시한 것에 한정되지 않는다. 또한, 배치대(10) 상에는, 카세트(C1, C2, C3) 이외에, 문제가 생긴 기판을 회수하기 위한 카세트 등이 배치되어도 된다.
처리 스테이션(3)에는, 예를 들면 3 개의 처리 블록(G1, G2, G3)이 마련된다. 예를 들면 처리 스테이션(3)의 배면측(도 1의 X축 정방향측)에는, 제 1 처리 블록(G1)이 마련되고, 처리 스테이션(3)의 정면측(도 1의 X축 부방향측)에는, 제 2 처리 블록(G2)이 마련된다. 또한, 처리 스테이션(3)의 반입반출 스테이션(2)측(도 1의 Y축 정방향측)에는, 제 3 처리 블록(G3)이 마련된다.
또한, 제 1 처리 블록(G1) ~ 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.
반송 장치(61)는, 반송 영역(60) 내를 이동하여, 반송 영역(60)에 인접하는 제 1 처리 블록(G1), 제 2 처리 블록(G2) 및 제 3 처리 블록(G3) 내의 정해진 장치로 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)를 반송한다.
제 1 처리 블록(G1)에는, 예를 들면, 표면 개질 장치(33)와, 표면 친수화 장치(34)가 배치된다. 표면 개질 장치(33)는, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j) 및 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)을 개질한다. 표면 친수화 장치(34)는, 개질된 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j) 및 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)을 친수화한다.
예를 들면, 표면 개질 장치(33)는, 접합면(W1j, W2j)에 있어서의 SiO2의 결합을 절단하여, Si의 미결합수를 형성하고, 그 후의 친수화를 가능하게 한다. 표면 개질 장치(33)에서는, 예를 들면 감압 분위기 하에 있어서 처리 가스인 산소 가스가 여기되어 플라즈마화되고, 이온화된다. 그리고, 산소 이온이, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j) 및 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)에 조사됨으로써, 접합면(W1j, W2j)이 플라즈마 처리되어 개질된다. 처리 가스는 산소 가스에는 한정되지 않으며, 예를 들면 질소 가스 등이어도 된다.
표면 친수화 장치(34)는, 예를 들면 순수 등의 친수화 처리액에 의해 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j) 및 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)을 친수화한다. 표면 친수화 장치(34)는, 예를 들면 스핀 척에 유지되어 있는 상 웨이퍼(W1) 또는 하 웨이퍼(W2)를 회전시키면서, 당해 상 웨이퍼(W1) 또는 하 웨이퍼(W2) 상에 순수를 공급한다. 순수는, 원심력에 의해 접합면(W1j, W2j) 상을 확산되고, Si의 미결합수에 OH기를 부여하여, 접합면(W1j, W2j)을 친수화한다. 표면 친수화 장치(34)는, 접합면(W1j, W2j)을 세정하는 역할도 가진다.
제 2 처리 블록(G2)에는, 예를 들면, 접합 장치(41)와, 제 1 온도 조절 장치(42)와, 제 2 온도 조절 장치(43)가 배치된다. 접합 장치(41)는, 친수화된 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 접합하여, 중합 웨이퍼(T)를 제작한다. 제 1 온도 조절 장치(42)는, 접합 전, 즉, 하 웨이퍼(W2)와의 접촉 전에, 상 웨이퍼(W1)의 온도 분포를 조절한다. 제 2 온도 조절 장치(43)는, 접합 전, 즉, 상 웨이퍼(W1)와의 접촉 전에, 하 웨이퍼(W2)의 온도 분포를 조절한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제 1 온도 조절 장치(42) 및 제 2 온도 조절 장치(43)는, 접합 장치(41)와는 따로 마련되지만, 접합 장치(41)의 일부로서 마련되어도 된다.
제 3 처리 블록(G3)에는, 예를 들면, 상방으로부터 하방을 향해, 제 1 위치 조절 장치(51), 제 2 위치 조절 장치(52) 및 트랜지션 장치(53, 54)가 이 순으로 적층되어 배치된다(도 2 참조). 또한, 제 3 처리 블록(G3)에 있어서의 각 장치의 배치 장소는, 도 2에 나타내는 배치 장소에는 한정되지 않는다. 제 1 위치 조절 장치(51)는, 상 웨이퍼(W1)를 연직축 둘레로 회전함으로써 상 웨이퍼(W1)의 수평 방향의 방향을 조절하고, 상 웨이퍼(W1)를 상하 반전함으로써 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)을 하향으로 한다. 제 2 위치 조절 장치(52)는, 하 웨이퍼(W2)를 연직축 둘레로 회전함으로써 하 웨이퍼(W2)의 수평 방향의 방향을 조절한다. 트랜지션 장치(53)에는, 상 웨이퍼(W1)가 일시적으로 배치된다. 또한, 트랜지션 장치(54)에는, 하 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)가 일시적으로 배치된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제 1 위치 조절 장치(51) 및 제 2 위치 조절 장치(52)가, 접합 장치(41)와는 따로 마련되지만, 접합 장치(41)의 일부로서 마련되어도 된다.
접합 시스템(1)은 제어 장치(90)를 구비한다. 제어 장치(90)는, 예를 들면 컴퓨터이며, CPU(Central Processing Unit)(91)와, 메모리 등의 기억 매체(92)를 구비한다. 기억 매체(92)에는, 접합 시스템(1)에 있어서 실행되는 각종 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어 장치(90)는, 기억 매체(92)에 기억된 프로그램을 CPU(91)에 실행시킴으로써, 접합 시스템(1)의 동작을 제어한다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 본 실시 형태의 접합 방법에 대하여 설명한다. 접합 방법은, 예를 들면 단계(S101 ~ S109)를 가진다. 단계(S101 ~ S109)는, 제어 장치(90)에 의한 제어 하에서 실시된다. 또한, 접합 방법은, 단계(S101 ~ S109) 전부를 가지지 않아도 되며, 예를 들면, 단계(S104 및 S108)를 가지지 않아도 된다. 또한, 접합 방법은, 단계(S101 ~ S109) 이외의 처리를 가져도 된다.
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 배치대(10) 상에 배치된다.
다음으로, 반송 장치(22)가, 카세트(C1) 내의 상 웨이퍼(W1)를 취출하고, 처리 스테이션(3)의 제 3 처리 블록(G3)의 트랜지션 장치(53)로 반송한다. 이 후, 반송 장치(61)가, 트랜지션 장치(53)로부터 상 웨이퍼(W1)를 취출하고, 제 1 처리 블록(G1)의 표면 개질 장치(33)로 반송한다.
다음으로, 표면 개질 장치(33)가, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)을 개질한다(단계(S101)). 접합면(W1j)의 개질은, 접합면(W1j)을 위로 향한 상태에서 실시된다. 이 후, 반송 장치(61)가, 표면 개질 장치(33)로부터 상 웨이퍼(W1)를 취출하고, 표면 친수화 장치(34)로 반송한다.
다음으로, 표면 친수화 장치(34)가, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)을 친수화한다(단계(S102)). 접합면(W1j)의 친수화는, 접합면(W1j)을 위로 향한 상태에서 실시된다. 이 후, 반송 장치(61)가, 표면 친수화 장치(34)로부터 상 웨이퍼(W1)를 취출하고, 제 3 처리 블록(G3)의 제 1 위치 조절 장치(51)로 반송한다.
다음으로, 제 1 위치 조절 장치(51)가, 상 웨이퍼(W1)를 연직축 둘레로 회전함으로써 상 웨이퍼(W1)의 수평 방향의 방향을 조절하고, 상 웨이퍼(W1)의 상하를 반전한다(단계(S103)). 그 결과, 상 웨이퍼(W1)의 노치가 정해진 방위로 향해지고, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)이 아래로 향해진다. 이 후, 반송 장치(61)가, 제 1 위치 조절 장치(51)로부터 상 웨이퍼(W1)를 취출하고, 제 2 처리 블록(G2)의 제 1 온도 조절 장치(42)로 반송한다.
다음으로, 제 1 온도 조절 장치(42)가, 상 웨이퍼(W1)의 온도를 조절한다(단계(S104)). 상 웨이퍼(W1)의 온도 조절은, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)을 아래로 향한 상태에서 실시된다. 이 후, 반송 장치(61)가, 제 1 온도 조절 장치(42)로부터 상 웨이퍼(W1)를 취출하고, 접합 장치(41)로 반송한다.
상 웨이퍼(W1)에 대한 상기의 처리와 병행하여, 하 웨이퍼(W2)에 대한 하기의 처리가 실시된다. 먼저, 반송 장치(22)가, 카세트(C2) 내의 하 웨이퍼(W2)를 취출하고, 처리 스테이션(3)의 제 3 처리 블록(G3)의 트랜지션 장치(54)로 반송한다. 이 후, 반송 장치(61)가, 트랜지션 장치(54)로부터 하 웨이퍼(W2)를 취출하고, 제 1 처리 블록(G1)의 표면 개질 장치(33)로 반송한다.
다음으로, 표면 개질 장치(33)가, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)을 개질한다(단계(S105)). 접합면(W2j)의 개질은, 접합면(W2j)을 위로 향한 상태에서 실시된다. 이 후, 반송 장치(61)가, 표면 개질 장치(33)로부터 하 웨이퍼(W2)를 취출하고, 표면 친수화 장치(34)로 반송한다.
다음으로, 표면 친수화 장치(34)가, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)을 친수화한다(단계(S106)). 접합면(W2j)의 친수화는, 접합면(W2j)을 위로 향한 상태에서 실시된다. 이 후, 반송 장치(61)가, 표면 친수화 장치(34)로부터 하 웨이퍼(W2)를 취출하고, 제 3 처리 블록(G3)의 제 2 위치 조절 장치(52)로 반송한다.
다음으로, 제 2 위치 조절 장치(52)가, 하 웨이퍼(W2)를 연직축 둘레로 회전함으로써 하 웨이퍼(W2)의 수평 방향의 방향을 조절한다(단계(S107)). 그 결과, 하 웨이퍼(W2)의 노치가 정해진 방위로 향해진다. 이 후, 반송 장치(61)가, 제 2 위치 조절 장치(52)로부터 하 웨이퍼(W2)를 취출하고, 제 2 처리 블록(G2)의 제 2 온도 조절 장치(43)로 반송한다.
다음으로, 제 2 온도 조절 장치(43)가, 하 웨이퍼(W2)의 온도를 조절한다(단계(S108)). 하 웨이퍼(W2)의 온도 조절은, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)을 위로 향한 상태에서 실시된다. 이 후, 반송 장치(61)가, 제 2 온도 조절 장치(43)으로부터 하 웨이퍼(W2)를 취출하고, 접합 장치(41)로 반송한다.
다음으로, 접합 장치(41)가, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 접합하여, 중합 웨이퍼(T)를 제조한다(단계(S109)). 이 후, 반송 장치(61)가, 접합 장치(41)로부터 중합 웨이퍼(T)를 취출하고, 제 3 처리 블록(G3)의 트랜지션 장치(54)로 반송한다.
마지막으로, 반송 장치(22)가, 트랜지션 장치(54)로부터 중합 웨이퍼(T)를 취출하고, 배치대(10) 상의 카세트(C3)로 반송한다. 이에 의해, 일련의 처리가 종료된다.
다음으로, 도 5를 참조하여, 접합 장치(41)의 일례에 대하여 설명한다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 접합 장치(41)는, 예를 들면, 지지 프레임(101)과, 상 척(110)과, 하 척(120)과, 이동부(130)를 구비한다. 상 척(110)이 특허 청구의 범위에 기재된 제 1 유지부에 상당하고, 하 척(120)이 특허 청구의 범위에 기재된 제 2 유지부에 상당한다.
지지 프레임(101)은, 예를 들면, 상 척(110), 하 척(120) 및 이동부(130)를 지지한다. 지지 프레임(101)은 배치대(102)와, 배치대(102)의 상면에 세워 마련된 복수의 지주(103)와, 복수의 지주(103)의 상단에 고정된 상부 프레임(104)을 포함한다.
상부 프레임(104)은, 상 척(110)을 상방으로부터 지지한다. 상 척(110)은, 상 웨이퍼(W1)를 상방으로부터 흡착 유지한다. 한편, 하 척(120)은, 상 척(110)보다 하방에 마련되고, 하 웨이퍼(W2)를 하방으로부터 흡착 유지한다.
이동부(130)는, 상 척(110)과 하 척(120)을 상대적으로 이동시킨다. 예를 들면, 이동부(130)는, 하 척(120)을 X축 방향으로 이동시키는 제 1 이동부(131)를 구비한다. 또한, 이동부(130)는, 하 척(120)을 Y축 방향으로 이동시키는 제 2 이동부(132)를 구비한다.
제 1 이동부(131)는, X축 방향으로 연장되는 한 쌍의 제 1 레일(131a)을 따라 이동하도록 구성되어 있다. 한 쌍의 제 1 레일(131a)은, 제 2 이동부(132)의 상면에 마련된다. 이동부(130)는, 제 1 이동부(131)를 X축 방향으로 이동시킴으로써, 하 척(120)을 X축 방향으로 이동시킨다.
제 2 이동부(132)는, Y축 방향으로 연장되는 한 쌍의 제 2 레일(132a)을 따라 이동하도록 구성되어 있다. 한 쌍의 제 2 레일(132a)은, 배치대(102)의 상면에 마련된다. 이동부(130)는, 제 2 이동부(132)를 Y축 방향으로 이동시킴으로써, 제 1 이동부(131) 및 하 척(120)을 Y축 방향으로 이동시킨다.
하 척(120)은, 제 1 이동부(131)에 장착되어 있고, 제 1 이동부(131)와 함께 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동한다. 또한, 제 1 이동부(131)는, 하 척(120)을 연직 방향으로 이동하도록 구성되어도 된다. 또한, 제 1 이동부(131)는, 하 척(120)을 연직축 둘레로 회전하도록 구성되어도 된다. 연직축을 회전 중심으로 하는 회전 방향을 θ 방향이라 부르는 경우가 있다.
이동부(130)는, 하 척(120)을 X축 방향, Y축 방향 및 θ 방향으로 이동시킴으로써, 상 척(110)에 유지되어 있는 상 웨이퍼(W1)와, 하 척(120)에 유지되어 있는 하 웨이퍼(W2)와의 수평 방향에 있어서의 위치 맞춤을 행한다. 또한, 이동부(130)는, 하 척(120)을 Z축 방향으로 이동시킴으로써, 상 척(110)에 유지되어 있는 상 웨이퍼(W1)와, 하 척(120)에 유지되어 있는 하 웨이퍼(W2)와의 연직 방향에 있어서의 위치 맞춤을 행한다.
또한, 이동부(130)는, 상 척(110)과 하 척(120)을 상대적으로 X축 방향, Y축 방향 및 θ 방향으로 이동시킬 수 있으면 된다. 예를 들면, 이동부(130)는, 상 척(110)을 X축 방향, Y축 방향 및 θ 방향으로 이동시켜도 된다. 또한, 이동부(130)는, 하 척(120)을 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시키고, 또한 상 척(110)을 θ 방향으로 이동시켜도 된다.
이동부(130)는, 상 척(110)과 하 척(120)의 상대 위치를, 기판 전달 위치와 접합 위치와의 사이에서 이동시킨다. 기판 전달 위치는, 상 척(110)이 상 웨이퍼(W1)를 반송 장치(61)로부터 수취하고, 또한, 하 척(120)이 하 웨이퍼(W2)를 반송 장치(61)로부터 수취하여, 하 척(120)이 중합 웨이퍼(T)를 반송 장치(61)에 건네는 위치이다. 기판 전달 위치는, n(n은 1 이상의 자연수) 회째의 접합으로 제작된 중합 웨이퍼(T)의 반출과, n+1 회째의 접합으로 접합되는 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 반입이 연속하여 행해지는 위치이다.
반송 장치(61)는, 상 웨이퍼(W1)를 상 척(110)에 건넬 시에, 상 척(110)의 바로 아래로 진입한다. 또한, 반송 장치(61)는, 중합 웨이퍼(T)를 하 척(120)으로부터 수취하고, 하 웨이퍼(W2)를 하 척(120)에 건넬 시에, 하 척(120)의 바로 위로 진입한다. 반송 장치(61)가 진입하기 쉽도록, 상 척(110)과 하 척(120)은 옆으로 비켜 놓아져 있으며, 상 척(110)과 하 척(120)의 연직 방향의 간격도 크다.
한편, 접합 위치는, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 정해진 간격을 두고 마주 보게 하여, 접합하는 위치이다. 접합 위치는, 예를 들면 도 9에 나타내는 위치이다. 접합 위치에서는, 기판 전달 위치에 비해, 연직 방향에 있어서의 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 간격(G)이 좁다. 또한, 접합 위치에서는, 기판 전달 위치와는 달리, 연직 방향에서 봤을 때 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)가 겹친다.
다음으로, 도 6을 참조하여, 상 척(110)과 하 척(120)에 대하여 설명한다. 상 척(110)은, 직경 방향으로, 복수(예를 들면 2 개)의 영역(110a, 110b)으로 구획된다. 이들 영역(110a, 110b)은, 상 척(110)의 중심부로부터 주연부를 향해 이 순으로 마련된다. 영역(110a)은 평면에서 봤을 때 원형 형상을 가지고, 영역(110b)은 평면에서 봤을 때 환상(環狀) 형상을 가진다. 각 영역(110a, 110b)에는, 상이한 진공 펌프(112a, 112b)가 각각 접속된다. 상 척(110)은, 각 영역(110a, 110b)마다, 상 웨이퍼(W1)를 진공 흡착 가능하다. 상 척(110)은, 진공 펌프(112a, 112b)의 작동에 의해, 상 웨이퍼(W1)를 수평으로 진공 흡착한다.
접합 장치(41)는, 상 척(110)에 유지되어 있는 상 웨이퍼(W1)를 변형시킴으로써, 상 웨이퍼(W1)의 중앙부를 하방으로 돌출시키는 제 1 변형부(180)를 구비한다. 제 1 변형부(180)는, 예를 들면, 압동 핀(181)과, 당해 압동 핀(181)을 승강시키는 구동부(182)를 가진다. 압동 핀(181)은, 상 척(110)의 중심부를 연직 방향으로 관통하는 관통 홀(113)에 삽입 관통된다. 구동부(182)는, 압동 핀(181)을 하강시킴으로써, 상 웨이퍼(W1)의 중앙부를 하방으로 돌출시킨다. 상 웨이퍼(W1)의 중앙부는, 상 웨이퍼(W1)의 주연부보다 하방으로 돌출된다. 상 웨이퍼(W1)의 중앙부의 돌출량(ΔZ1)(도 11 참조)은, 압동 핀(181)의 위치에서 조정 가능하다.
하 척(120)은, 직경 방향으로, 복수(예를 들면 3 개)의 영역(120a, 120b, 120c)으로 구획된다. 이들 영역(120a, 120b, 120c)은, 하 척(120)의 중심부로부터 주연부를 향해 이 순으로 마련된다. 그리고, 영역(120a)은 평면에서 봤을 때 원형 형상을 가지고, 영역(120b, 120c)은 평면에서 봤을 때 환상 형상을 가진다. 각 영역(120a, 120b, 120c)에는, 상이한 진공 펌프(122a, 122b, 122c)가 각각 접속된다. 하 척(120)은, 각 영역(120a, 120b, 120c)마다, 하 웨이퍼(W2)를 진공 흡착 가능하다. 하 척(120)은, 진공 펌프(122a, 122b, 122c)의 작동에 의해, 하 웨이퍼(W2)를 수평으로 진공 흡착한다.
하 척(120)은, 예를 들면, 기대부(123)와, 흡착부(124)를 구비한다. 흡착부(124)는, 기대부(123)의 상방에 마련되고, 하 웨이퍼(W2)를 하방으로부터 흡착 유지한다. 상방에서 봤을 때, 흡착부(124)는, 예를 들면 원형이다. 흡착부(124)의 주위에는, 고정 링(126)이 마련된다. 흡착부(124)의 주연부는, 고정 링(126)에 의해 기대부(123)에 고정된다. 기대부(123)의 상면과 흡착부(124)의 하면과의 사이에는, 압력 가변 공간(125)이 형성된다. 압력 가변 공간(125)은 밀폐되어 있다.
흡착부(124)는, 하 웨이퍼(W2)의 직경보다 큰 원형의 상면을 가진다. 흡착부(124)의 상면에는, 리브(127)가 마련된다. 리브(127)는, 복수의 영역(120a, 120b, 120c)을 구획한다. 리브(127)는, 환상 형상의 영역(120b, 120c)을, 둘레 방향을 따라 복수(예를 들면 8 개)의 부채꼴 형상의 서브 영역으로 구획해도 된다(도 16 참조). 서브 영역마다, 하 웨이퍼(W2)의 흡착압을 변경 가능하다. 또한, 리브(127)의 수 및 배치는, 도 16에 나타내는 수 및 배치에는 한정되지 않는다.
접합 장치(41)는, 하 척(120)에 유지되어 있는 하 웨이퍼(W2)를 변형시킴으로써, 하 웨이퍼(W2)의 중앙부를 상방으로 돌출시키는 제 2 변형부(190)를 구비한다. 제 2 변형부(190)는, 압력 가변 공간(125)의 압력을 변경함으로써, 흡착부(124)를 탄성 변형시킨다. 흡착부(124)의 재질은, 예를 들면, 알루미나 또는 탄화 규소 등의 세라믹이다. 제 2 변형부(190)는, 진공 펌프(191)와, 전공 레귤레이터(192)를 구비한다. 제 2 변형부(190)는, 전환 밸브(193)도 구비해도 된다.
진공 펌프(191)는, 압력 가변 공간(125)의 가스를 배출함으로써, 압력 가변 공간(125)을 감압한다. 압력 가변 공간(125)의 감압에 의해, 흡착부(124)의 상면이 수평면이 되어, 흡착부(124)에 흡착되어 있는 하 웨이퍼(W2)가 수평이 된다. 전공 레귤레이터(192)는, 압력 가변 공간(125)으로 가스를 공급함으로써, 압력 가변 공간(125)을 가압한다. 압력 가변 공간(125)의 가압에 의해, 흡착부(124)의 상면이 위로 볼록한 곡면이 되어, 흡착부(124)에 흡착되어 있는 하 웨이퍼(W2)가 위로 볼록하게 된다. 전환 밸브(193)는, 압력 가변 공간(125)을, 진공 펌프(191)에 접속한 상태와, 전공 레귤레이터(192)에 접속한 상태로 전환한다.
제 2 변형부(190)는, 압력 가변 공간(125)을 가압함으로써, 하 척(120)에 유지되어 있는 하 웨이퍼(W2)의 중앙부를 상방을 향해 돌출시킨다. 하 웨이퍼(W2)의 중앙부는, 하 웨이퍼(W2)의 주연부보다 상방으로 돌출된다. 하 웨이퍼(W2)의 중앙부의 돌출량(ΔZ2)(도 10 참조)은, 압력 가변 공간(125)의 압력으로 조정 가능하다.
측정부(140)는, 하 웨이퍼(W2)의 중앙부의 돌출량(ΔZ2)을 측정한다. 측정부(140)의 측정 타겟(141)은, 하 웨이퍼(W2)의 중앙부와 함께 승강한다. 측정부(140)는, 예를 들면, 정전 용량 센서이다. 정전 용량 센서는, 측정 타겟(141)과의 거리에 따라 변화하는 정전 용량을 검출함으로써, 돌출량(ΔZ2)을 측정한다. 기대부(123)에는, 측정부(140)를 수용하는 수용실(123a)과, 측정 타겟(141)이 삽입되는 삽입 홀(123b)이 형성된다. 수용실(123a)과 삽입 홀(123b)은, 기대부(123)의 중앙에 형성된다. 측정 타겟(141)은, 흡착부(124)의 하면 중앙에 고정되어 있고, 삽입 홀(123b)의 내부에서 승강한다.
다음으로, 도 7 ~ 도 14를 참조하여, 도 4의 단계(S109)의 상세에 대하여 설명한다. 먼저, 반송 장치(61)가, 접합 장치(41)에 대한 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)의 반입을 행한다(단계(S111)). 단계(S111)일 시, 상 척(110)과 하 척(120)의 상대 위치는, 도 5에 나타내는 기판 전달 위치이다. 상 척(110)이 상 웨이퍼(W1)를 상방으로부터 수평으로 흡착 유지하고, 또한 하 척(120)이 하 웨이퍼(W2)를 하방으로부터 수평으로 흡착 유지한다.
다음으로, 이동부(130)가, 상 척(110)과 하 척(120)의 상대 위치를, 도 5에 나타내는 기판 전달 위치로부터, 도 9에 나타내는 접합 위치로 이동한다(단계(S112)). 단계(S112)에서는, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)의 위치 맞춤이 행해진다. 위치 맞춤에는, 도 8에 나타내는 바와 같이 제 1 카메라(S1)와 제 2 카메라(S2)가 이용된다.
제 1 카메라(S1)는, 상 척(110)에 대하여 고정되어 있고, 하 척(120)에 유지되어 있는 하 웨이퍼(W2)를 촬상한다. 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)에는, 미리 복수의 기준점(P21 ~ P23)이 형성된다. 기준점(P21 ~ P23)으로서는, 전자 회로 등의 패턴이 이용된다. 기준점의 수는, 임의로 설정 가능하다.
한편, 제 2 카메라(S2)는, 하 척(120)에 대하여 고정되어 있고, 상 척(110)에 유지되어 있는 상 웨이퍼(W1)를 촬상한다. 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)에는, 미리 복수의 기준점(P11 ~ P13)이 형성되어 있다. 기준점(P11 ~ P13)으로서는, 전자 회로 등의 패턴이 이용된다. 기준점의 수는, 임의로 설정 가능하다.
먼저, 도 8의 (A)에 나타내는 바와 같이, 이동부(130)가, 제 1 카메라(S1)와 제 2 카메라(S2)의 상대적인 수평 방향 위치의 조절을 행한다. 구체적으로, 제 2 카메라(S2)가 제 1 카메라(S1)의 대략 바로 아래에 위치하도록, 이동부(130)가 하 척(120)을 수평 방향으로 이동시킨다. 그리고, 제 1 카메라(S1)와 제 2 카메라(S2)가 공통의 타겟(X)을 촬상하고, 제 1 카메라(S1)와 제 2 카메라(S2)의 수평 방향 위치가 일치하도록, 이동부(130)가 제 2 카메라(S2)의 수평 방향 위치를 미조절한다. 이에 의해, 제 1 카메라(S1)와 제 2 카메라(S2)의 위치 맞춤이 완료된다.
다음으로, 도 8의 (B)에 나타내는 바와 같이, 이동부(130)가, 하 척(120)을 연직 상방으로 이동시키고, 이어서, 상 척(110)과 하 척(120)의 수평 방향 위치를 조절한다. 구체적으로, 이동부(130)가 하 척(120)을 수평 방향으로 이동시키면서, 제 1 카메라(S1)가 하 웨이퍼(W2)의 기준점(P21 ~ P23)을 순차 촬상하고, 또한 제 2 카메라(S2)가 상 웨이퍼(W1)의 기준점(P11 ~ P13)을 순차 촬상한다. 또한, 도 8의 (B)는, 제 1 카메라(S1)가 하 웨이퍼(W2)의 기준점(P21)을 촬상하고, 또한 제 2 카메라(S2)가 상 웨이퍼(W1)의 기준점(P11)을 촬상하는 모습을 나타내고 있다.
제 1 카메라(S1) 및 제 2 카메라(S2)는, 촬상한 화상 데이터를, 제어 장치(90)로 송신한다. 제어 장치(90)는, 제 1 카메라(S1)로 촬상한 화상 데이터와 제 2 카메라(S2)로 촬상한 화상 데이터에 기초하여 이동부(130)를 제어하고, 연직 방향에서 봤을 때 상 웨이퍼(W1)의 기준점(P11 ~ P13)과 하 웨이퍼(W2)의 기준점(P21 ~ P23)이 합치하도록 하 척(120)의 수평 방향 위치를 조절한다.
다음으로, 도 8의 (C)에 나타내는 바와 같이, 이동부(130)가 하 척(120)을 연직 상방으로 이동시킨다. 그 결과, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)과 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과의 간격(G)(도 9 참조)은, 미리 정해진 거리, 예를 들면 80 μm ~ 200 μm가 된다. 간격(G)의 조절에는, 제 1 변위계(S3)와 제 2 변위계(S4)가 이용된다.
제 1 변위계(S3)는, 제 1 카메라(S1)와 마찬가지로, 상 척(110)에 대하여 고정되어 있고, 하 척(120)에 유지되어 있는 하 웨이퍼(W2)의 두께를 측정한다. 제 1 변위계(S3)는, 예를 들면 하 웨이퍼(W2)에 대하여 광을 조사하고, 하 웨이퍼(W2)의 상하 양면에서 반사된 반사광을 수광하여, 하 웨이퍼(W2)의 두께를 측정한다. 그 두께의 측정은, 예를 들면 이동부(130)가 하 척(120)을 수평 방향으로 이동시킬 시에 실시된다. 제 1 변위계(S3)의 측정 방식은, 예를 들면 공초점 방식, 분광 간섭 방식 또는 삼각 측거 방식 등이다. 제 1 변위계(S3)의 광원은, LED 또는 레이저이다.
한편, 제 2 변위계(S4)는, 제 2 카메라(S2)와 마찬가지로, 하 척(120)에 대하여 고정되어 있고, 상 척(110)에 유지되어 있는 상 웨이퍼(W1)의 두께를 측정한다. 제 2 변위계(S4)는, 예를 들면 상 웨이퍼(W1)에 대하여 광을 조사하고, 상 웨이퍼(W1)의 상하 양면에서 반사된 반사광을 수광하여, 상 웨이퍼(W1)의 두께를 측정한다. 그 두께의 측정은, 예를 들면 이동부(130)가 하 척(120)을 수평 방향으로 이동시킬 시에 실시된다. 제 2 변위계(S4)의 측정 방식은, 예를 들면 공초점 방식, 분광 간섭 방식 또는 삼각 측거 방식 등이다. 제 2 변위계(S4)의 광원은, LED 또는 레이저이다.
제 1 변위계(S3) 및 제 2 변위계(S4)는, 측정한 데이터를, 제어 장치(90)로 송신한다. 제어 장치(90)는, 제 1 변위계(S3)로 측정한 데이터와 제 2 변위계(S4)로 측정한 데이터에 기초하여 이동부(130)를 제어하고, 간격(G)이 설정값(ΔZ3)(ΔZ3 = ΔZ1 + ΔZ2)이 되도록 하 척(120)의 연직 방향 위치를 조절한다. 여기서, ΔZ1는 단계(S114)에 있어서의 상 웨이퍼(W1)의 중앙부의 돌출량이며, ΔZ2는 단계(S113)에 있어서의 하 웨이퍼(W2)의 중앙부의 돌출량이다.
다음으로, 도 10에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(90)는, 제 2 변형부(190)를 제어함으로써, 하 웨이퍼(W2)의 중앙부를 상방으로 돌출시킨다(단계(S113)). 제어 장치(90)는, 압력 가변 공간(125)을 가압함으로써, 흡착부(124)에 유지되어 있는 하 웨이퍼(W2)의 중앙부를 상방을 향해 돌출시킨다. 측정부(140)에 의해 돌출량(ΔZ2)을 측정하고, 그 측정값이 설정값이 되도록 압력 가변 공간(125)의 압력을 제어한다.
또한, 본 실시 형태에서는 하 웨이퍼(W2)를 하 척(120)에 흡착한 후에 하 척(120)을 변형시키지만, 하 척(120)을 변형시킨 후에 하 웨이퍼(W2)를 하 척(120)에 흡착해도 된다. 후자의 경우, 전자의 경우에 비해, 하 웨이퍼(W2)의 굽힘 정밀도를 향상시킬 수 있고, 하 웨이퍼(W2)의 기준점(P21 ~ P23)의 의도하지 않는 위치 어긋남을 억제할 수 있어, 접합 정밀도를 향상시킬 수 있다.
다음으로, 도 11에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(90)는, 진공 펌프(112a)의 작동을 정지시켜, 영역(110a)에 있어서의 상 웨이퍼(W1)의 진공 흡착을 해제시킨다. 이 후, 제어 장치(90)는, 제 1 변형부(180)의 압동 핀(181)을 하강시킴으로써, 상 웨이퍼(W1)의 중앙부를 하방으로 돌출시킨다(단계(S114)). 그 결과, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)의 중앙부끼리가 접촉하여, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)의 중앙부끼리가 접합된다. 또한, 단계(S113)와 단계(S114)의 순서는 반대여도 된다.
상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)은 각각 개질되어 있기 때문에, 먼저, 접합면(W1j, W2j) 간에 반데르발스력(분자간력)이 발생하여, 당해 접합면(W1j, W2j)끼리가 접합된다. 또한, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)은 각각 친수화가 끝난 상태이므로, 친수기(예를 들면 OH기)가 수소 결합하여, 접합면(W1j, W2j)끼리가 강고하게 접합된다.
반데르발스력은, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)의 사이에 간극이 존재하는 상태에서도 발생한다. 간극이 좁을수록, 반데르발스력이 크다. 반데르발스력은, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 서로 끌어당긴다. 따라서, 도 11에 나타내는 바와 같이 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)의 중앙부끼리가 접촉한 후, 도 12에 나타내는 바와 같이 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)의 서로 접촉하는 영역(A)이 넓어진다. 단, 상 웨이퍼(W1)의 주연부는 상 척(110)에 흡착 유지되어 있으므로, 영역(A)의 확대는 상 웨이퍼(W1)의 중앙부로부터 주연부의 도중에서 일시 정지한다.
다음으로, 도 13에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(90)는, 진공 펌프(112b)의 작동을 정지시켜, 영역(110b)에 있어서의 상 웨이퍼(W1)의 진공 흡착을 해제시킴으로써, 상 웨이퍼(W1)의 주연부를 낙하시킨다(단계(S115)). 그 결과, 영역(A)이 주연부에까지 확대되어, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)이 전면에서 접촉하여, 중합 웨이퍼(T)가 얻어진다.
본 실시 형태에 따르면, 도 11에 나타내는 바와 같이, 상 웨이퍼(W1)의 중앙부를 상 웨이퍼(W1)의 주연부보다 하방으로 돌출시킴으로써 상 웨이퍼(W1)를 아래로 볼록한 형상으로 휘게 하고, 또한 하 웨이퍼(W2)의 중앙부를 하 웨이퍼(W2)의 주연부보다 상방으로 돌출시킴으로써 하 웨이퍼(W2)를 위로 볼록한 형상으로 휘게 한다. 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 상하 대칭의 형상으로 휘게 함으로써, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)의 신장률의 차를 작게 할 수 있다. 그 결과, 접합 후에, 연직 방향에서 봤을 때 상 웨이퍼(W1)의 기준점(P11 ~ P13)과 하 웨이퍼(W2)의 기준점(P21 ~ P23)과의 어긋남을 작게 할 수 있다.
중합 웨이퍼(T)가 얻어진 후, 제어 장치(90)는, 제 1 변형부(180)의 압동 핀(181)을 상승시킨다. 또한, 제어 장치(90)는, 하 척(120)의 압력 가변 공간(125)을 감압하고, 하 웨이퍼(W2)의 변형을 해제한다. 하 척(120)은, 중합 웨이퍼(T)를 하방으로부터 수평으로 흡착 유지한다.
다음으로, 이동부(130)가, 상 척(110)과 하 척(120)의 상대 위치를, 접합 위치로부터 기판 전달 위치로 이동한다(단계(S116)). 예를 들면, 이동부(130)는, 먼저 하 척(120)을 하강시켜, 하 척(120)과 상 척(110)의 연직 방향의 간격을 넓힌다. 이어서, 이동부(130)는, 하 척(120)을 옆으로 이동시키고, 하 척(120)과 상 척(110)을 옆으로 비켜 놓는다.
다음으로, 반송 장치(61)가, 접합 장치(41)에 대한 중합 웨이퍼(T)의 반출을 행한다(단계(S117)). 구체적으로, 먼저, 하 척(120)이, 중합 웨이퍼(T)의 흡착 유지를 해제한다. 이어서, 반송 장치(61)가, 하 척(120)으로부터 중합 웨이퍼(T)를 수취하고, 접합 장치(41)의 외부로 반출한다.
그런데, 하 웨이퍼(W2)의 신장률 등을 변경하는 목적 등으로, 하 웨이퍼(W2)의 중앙부의 돌출량(ΔZ2)을 변경하는 경우가 있다. 또한, 돌출량(ΔZ2)을 변경하는 목적은, 특별히 한정되지 않는다. 돌출량(ΔZ2)을 변경할 시에, 상 웨이퍼(W1)의 중앙부의 돌출량(ΔZ1)을 변경하지 않고 일정하게 유지하면, 영역(A)의 확대의 거동이 바뀐다.
예를 들면, ΔZ1가 동일한 채로, ΔZ2가 작아지면, ΔZ1과 ΔZ2의 합계 ΔZ3가 작아진다. 따라서, 도 11에 나타내는 바와 같이 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)의 중앙부끼리가 접촉했을 시의, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)의 주연부끼리의 간극이 좁아진다. 그 간극이 좁을수록, 반데르발스력이 커, 영역(A)이 넓어지기 쉽다. 따라서, 도 12에 나타내는 바와 같이 영역(A)의 확대가 일시 정지했을 때의 영역(A)의 크기가 커진다.
이와 같이, ΔZ2를 변경할 시에, ΔZ1을 변경하지 않고 일정하게 유지하면, 영역(A)의 확대의 거동이 바뀐다. 영역(A)의 확대의 거동이 바뀌면, 접합 정밀도가 저하되어, 접합 후에, 연직 방향에서 봤을 때 상 웨이퍼(W1)의 기준점(P11 ~ P13)과 하 웨이퍼(W2)의 기준점(P21 ~ P23)과의 어긋남이 커지는 경우가 있다.
본 실시 형태의 제어 장치(90)는, 하 웨이퍼(W2)의 중앙부의 돌출량(ΔZ2)에 따라, 상 웨이퍼(W1)의 중앙부의 돌출량(ΔZ1)을 변경한다. 이에 의해, 영역(A)의 확대의 거동을 일정하게 유지할 수 있어, 접합 정밀도를 향상시킬 수 있다. 제어 장치(90)는, ΔZ2에 따라, ΔZ1과 ΔZ2의 합계 ΔZ3(ΔZ3 = ΔZ1 + ΔZ2)를 변경해도 된다.
다음으로, 도 14를 참조하여, ΔZ1, ΔZ2 및 ΔZ3의 관계의 일례에 대하여 설명한다. 제어 장치(90)는, 도 14에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, ΔZ2가 커질수록, ΔZ1을 작게 하는 제어를 행한다. 이에 의해, ΔZ1과 ΔZ2의 합계 ΔZ3의 변화를 억제할 수 있어, 도 12에 나타내는 바와 같이 영역(A)의 확대가 일시 정지했을 때의 영역(A)의 크기를 일정하게 유지할 수 있다. 영역(A)의 확대의 거동을 일정하게 유지할 수 있어, 접합 정밀도를 향상시킬 수 있다.
제어 장치(90)는, 하 웨이퍼(W2)의 중앙부의 돌출량(ΔZ2)이 커질수록, ΔZ1과 ΔZ2의 합계 ΔZ3를 크게 하는 제어를 행해도 된다. ΔZ2의 증가율에 비해, ΔZ1의 감소율이 작으면, ΔZ3가 커진다. 이에 의해, 상하 웨이퍼의 간극에 기인하는 반데르발스력의 변화를 억제할 수 있어, 도 12에 나타내는 바와 같이 영역(A)의 확대가 일시 정지했을 때의 영역(A)의 크기를 일정하게 유지할 수 있다. 영역(A)의 확대의 거동을 일정하게 유지할 수 있어, 접합 정밀도를 향상시킬 수 있다.
제어 장치(90)는, 하 웨이퍼(W2)의 중앙부의 돌출량(ΔZ2)의 설정을 변경하는 기능을 가져도 된다. 예를 들면, 제어 장치(90)는, 도 15에 나타내는 것과 같은 무부하에서의 상 웨이퍼(W1)의 휨의 데이터를 취득하고, 무부하에서의 상 웨이퍼(W1)의 휨에 따라 하 웨이퍼(W2)의 중앙부의 돌출량(ΔZ2)을 변경해도 된다. 무부하란, 기판 표면의 응력이 실질적으로 제로인 상태를 의미하며, 예를 들면 흡착 압력이 생겨 있지 않은 상태를 의미한다. 또한, 도 15에 있어서, 그레이 스케일은 높낮이차를 나타낸다. 무부하에서의 상 웨이퍼(W1)의 휨은, 도 15에 나타내는 휨에는 한정되지 않는다.
도 11에 나타내는 바와 같이 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)의 중앙부끼리가 접촉했을 때의, 상 웨이퍼(W1)의 중앙부로부터 주연부까지의 단면 형상은, 무부하에서의 상 웨이퍼(W1)의 휨에 따라 바뀐다. 따라서, 무부하에서의 상 웨이퍼(W1)의 휨이 바뀌면, 영역(A)의 확대의 거동이 바뀔 수 있다.
제어 장치(90)가 무부하에서의 상 웨이퍼(W1)의 휨에 따라 하 웨이퍼(W2)의 중앙부의 돌출량(ΔZ2)을 변경하면, 영역(A)의 확대의 거동을 일정하게 유지할 수 있어, 접합 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 무부하에서의 상 웨이퍼(W1)의 휨과, 하 웨이퍼(W2)의 중앙부의 돌출량(ΔZ2)의 관계는, 미리 실험 등으로 결정되고, 미리 기억 매체(92)에 기억된 것을 읽어내 이용한다.
무부하에서의 상 웨이퍼(W1)의 휨은, 미도시의 측정 장치로 측정하면 된다. 측정 장치로서는, 시판의 삼차원 형상 측정기 등이 이용된다. 측정 장치는, 접합 시스템(1)의 내부에 마련되어도 되고, 접합 시스템(1)의 외부에 마련되어도 된다. 측정 장치가 휨의 측정 데이터를 제어 장치(90)로 송신하고, 측정 장치가 송신한 휨의 측정 데이터를 제어 장치(90)가 수신한다.
제어 장치(90)는, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)에 형성된 기준점(P11 ~ P13)의 위치 어긋남의 데이터를 취득하고, 기준점(P11 ~ P13)의 위치 어긋남에 따라 하 웨이퍼(W2)의 중앙부의 돌출량(ΔZ2)을 변경해도 된다. 기준점(P11 ~ P13)의 위치 어긋남은, 기준점(P11 ~ P13)을 접합면(W1j)에 형성할 시의 목표 위치로부터의 위치 어긋남이어도 되고, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)에 형성된 기준점(P21 ~ P23)에 대한 위치 어긋남이어도 된다. 전자의 경우, 위치 어긋남의 데이터는, 기준점(P11 ~ P13)을 형성하는 장치, 예를 들면 전자 회로를 형성하는 장치로부터 취득한다. 후자의 경우, 위치 어긋남의 데이터는, 제 1 카메라(S1)와 제 2 카메라(S2)를 이용하여 취득 가능하다.
마찬가지로, 제어 장치(90)는, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)에 형성된 기준점(P21 ~ P23)의 위치 어긋남의 데이터를 취득하고, 기준점(P21 ~ P23)의 위치 어긋남에 따라 하 웨이퍼(W2)의 중앙부의 돌출량(ΔZ2)을 변경해도 된다. 기준점(P21 ~ P23)의 위치 어긋남은, 기준점(P21 ~ P23)을 접합면(W2j)에 형성할 시의 목표 위치로부터의 위치 어긋남이어도 되고, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)에 형성된 기준점(P11 ~ P13)에 대한 위치 어긋남이어도 된다. 전자의 경우, 위치 어긋남의 데이터는, 기준점(P21 ~ P23)을 형성하는 장치, 예를 들면 전자 회로를 형성하는 장치로부터 취득한다. 후자의 경우, 위치 어긋남의 데이터는, 제 1 카메라(S1)와 제 2 카메라(S2)를 이용하여 취득 가능하다.
또한, 제어 장치(90)는, 영역(A)의 확대의 거동을 일정하게 유지하는 제어를 행하기 위하여, (A) 상 웨이퍼(W1)의 중앙부의 돌출량(ΔZ1), 또는 (B) 하 웨이퍼(W2)의 중앙부의 돌출량(ΔZ2) 외에도, (C) 상 척(110)의 흡착력, (D) 하 척(120)의 흡착력, 또는 (E) 압동 핀(181)을 하강시키는 구동력 등을 제어해도 된다. (D) 하 척(120)의 흡착력은, 하 척(120)의 흡착 압력의 분포도 포함한다.
이상, 본 개시에 따른 접합 장치 및 접합 방법의 실시 형태 등에 대하여 설명했지만, 본 개시는 상기 실시 형태 등에는 한정되지 않는다. 특허 청구의 범위에 기재된 범주 내에 있어서, 각종 변경, 수정, 치환, 부가, 삭제 및 조합이 가능하다. 그들에 대해서도 당연히 본 개시의 기술적 범위에 속한다.

Claims (12)

  1. 제 1 기판과 제 2 기판을 접합하는, 접합 장치로서,
    상기 제 1 기판을 상방으로부터 흡착 유지하는 제 1 유지부와,
    상기 제 1 유지부보다 하방에서, 상기 제 2 기판을 하방으로부터 흡착 유지하는 제 2 유지부와,
    상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 이동시키는 이동부와,
    상기 제 1 유지부에 유지되어 있는 상기 제 1 기판의 중앙부를 하방으로 돌출시키는 제 1 변형부와,
    상기 제 2 유지부에 유지되어 있는 상기 제 2 기판의 중앙부를 상방으로 돌출시키는 제 2 변형부와,
    상기 이동부, 상기 제 1 변형부 및 상기 제 2 변형부를 제어함으로써, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 중앙부끼리를 접촉시키는 제어를 행하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 제 2 기판의 중앙부의 돌출량에 따라, 상기 제 1 기판의 중앙부의 돌출량을 변경하는 제어를 행하는, 접합 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제 2 기판의 중앙부의 돌출량이 커질수록, 상기 제 1 기판의 중앙부의 돌출량을 작게 하는 제어를 행하는, 접합 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제 2 기판의 중앙부의 돌출량에 따라, 상기 제 1 기판의 중앙부의 돌출량과 상기 제 2 기판의 중앙부의 돌출량의 합계를 변경하는 제어를 행하는, 접합 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제 2 기판의 중앙부의 돌출량이 커질수록, 상기 제 1 기판의 중앙부의 돌출량과 상기 제 2 기판의 중앙부의 돌출량의 합계를 크게 하는 제어를 행하는, 접합 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 무부하에서의 상기 제 1 기판의 휨의 데이터를 취득하고, 무부하에서의 상기 제 1 기판의 휨에 따라 상기 제 2 기판의 중앙부의 돌출량을 변경하는, 접합 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판의 접합면에 형성된 기준점의 위치 어긋남의 데이터를 취득하고, 상기 기준점의 위치 어긋남에 따라 상기 제 2 기판의 중앙부의 돌출량을 변경하는, 접합 장치.
  7. 제 1 기판과 제 2 기판을 접합하는 접합 방법으로서,
    상기 제 1 기판을 제 1 유지부에 의해 상방으로부터 흡착 유지하는 것과,
    상기 제 1 유지부보다 하방에서, 상기 제 2 기판을 제 2 유지부에 의해 하방으로부터 흡착 유지하는 것과,
    상기 제 1 유지부와 상기 제 2 유지부를 상대적으로 이동시키는 것과,
    상기 제 2 유지부에 유지되어 있는 상기 제 2 기판의 중앙부를 상방으로 돌출시키고, 또한 상기 제 1 유지부에 유지되어 있는 상기 제 1 기판의 중앙부를 하방으로 돌출시킴으로써, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판의 중앙부끼리를 접촉시키는 것
    을 가지고,
    상기 제 2 기판의 중앙부의 돌출량에 따라, 상기 제 1 기판의 중앙부의 돌출량을 변경하는 것을 가지는, 접합 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 중앙부의 돌출량이 커질수록, 상기 제 1 기판의 중앙부의 돌출량을 작게 하는 것을 가지는, 접합 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 중앙부의 돌출량에 따라, 상기 제 1 기판의 중앙부의 돌출량과 상기 제 2 기판의 중앙부의 돌출량의 합계를 변경하는 것을 가지는, 접합 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 기판의 중앙부의 돌출량이 커질수록, 상기 제 1 기판의 중앙부의 돌출량과 상기 제 2 기판의 중앙부의 돌출량의 합계를 크게 하는 것을 가지는, 접합 방법.
  11. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    무부하에서의 상기 제 1 기판의 휨의 데이터를 취득하고, 무부하에서의 상기 제 1 기판의 휨에 따라 상기 제 2 기판의 중앙부의 돌출량을 변경하는 것을 가지는, 접합 방법.
  12. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 기판 또는 상기 제 2 기판의 접합면에 형성된 기준점의 위치 어긋남의 데이터를 취득하고, 상기 기준점의 위치 어긋남에 따라 상기 제 2 기판의 중앙부의 돌출량을 변경하는 것을 가지는, 접합 방법.
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