KR20240002701A - 접합 장치 및 접합 방법 - Google Patents

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타카시 나카미츠
테츠야 마키
요스케 오모리
케이이치 사이키
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판끼리의 접합 정밀도를 향상시킬 수 있는 기술을 제공한다. 본 개시의 일태양에 따른 접합 장치는, 제 1 유지부와, 제 2 유지부와, 수평 이동부와, 승강부와, 기울기 측정부와, 제어부를 구비한다. 제 1 유지부는, 하면에 제 1 기판을 흡착 유지한다. 제 2 유지부는, 제 1 유지부의 하방에 마련되어, 제 1 기판에 접합되는 제 2 기판을 상면에 흡착 유지한다. 수평 이동부는, 제 1 기판과 제 2 기판을 수평 방향으로 상대적으로 이동시킨다. 승강부는, 제 1 기판에 근접하는 근접 위치와, 근접 위치보다 제 1 기판으로부터 이간한 이간 위치와의 사이에서 제 2 기판을 승강시킨다. 기울기 측정부는, 제 2 유지부의 기울기를 측정한다. 제어부는, 각 부를 제어한다. 또한, 제어부는, 기울기 측정부의 측정 결과에 기초하여, 제 2 기판의 수평 방향의 위치를 산출한다.

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 친수화하여, 친수화된 기판끼리를 반데르발스력 및 수소 결합(분자간력)에 의해 접합하는 방법이 알려져 있다(특허 문헌 1 참조).
국제공개 제2018/088094호
본 개시는, 기판끼리의 접합 정밀도를 향상시킬 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일태양에 따른 접합 장치는, 제 1 유지부와, 제 2 유지부와, 수평 이동부와, 승강부와, 기울기 측정부와, 제어부를 구비한다. 제 1 유지부는, 하면에 제 1 기판을 흡착 유지한다. 제 2 유지부는, 상기 제 1 유지부의 하방에 마련되어, 상기 제 1 기판에 접합되는 제 2 기판을 상면에 흡착 유지한다. 수평 이동부는, 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 수평 방향으로 상대적으로 이동시킨다. 승강부는, 상기 제 1 기판에 근접하는 근접 위치와, 상기 근접 위치보다 상기 제 1 기판으로부터 이간한 이간 위치와의 사이에서 상기 제 2 기판을 승강시킨다. 기울기 측정부는, 상기 제 2 유지부의 기울기를 측정한다. 제어부는, 각 부를 제어한다. 또한, 상기 제어부는, 상기 기울기 측정부의 측정 결과에 기초하여, 상기 제 2 기판의 수평 방향의 위치를 산출한다.
본 개시에 따르면, 기판끼리의 접합 정밀도를 향상시킬 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 제 2 유지부의 구성을 나타내는 상면도이다.
도 10은 실시 형태에 따른 제 1 유지부 및 제 2 유지부의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 11은 실시 형태에 따른 어긋남량 산출 처리에 대하여 설명하기 위한 도이다.
도 12는 실시 형태에 따른 위치 맞춤 처리의 순서를 설명하기 위한 도이다.
도 13은 실시 형태에 따른 위치 맞춤 처리의 순서를 설명하기 위한 도이다.
도 14는 실시 형태에 따른 위치 맞춤 처리의 순서를 설명하기 위한 도이다.
도 15는 실시 형태에 따른 위치 맞춤 처리의 순서를 설명하기 위한 도이다.
도 16은 실시 형태에 따른 위치 맞춤 처리의 순서를 설명하기 위한 도이다.
도 17은 실시 형태에 따른 위치 맞춤 처리의 순서를 설명하기 위한 도이다.
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 친수화하여, 친수화된 기판끼리를 반데르발스력 및 수소 결합(분자간력)에 의해 접합하는 방법이 알려져 있다.
한편, 친수화된 기판끼리를 접합하여 중합 기판을 형성할 시에, 기판끼리의 위치 맞춤이 정밀도 좋게 행해져 있지 않으면, 맞붙임의 정밀도가 저하된다. 이에 따라, 중합 기판의 수율이 저하될 우려가 있다.
이에, 상술한 문제점을 극복하여, 기판끼리의 접합 정밀도를 향상시킬 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 접합하는 것에 의해 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 따라, 반입반출 스테이션(2) 및 처리 스테이션(3)의 순서로 배열되어 배치된다. 또한, 반입반출 스테이션(2) 및 처리 스테이션(3)은 일체적으로 접속된다.
반입반출 스테이션(2)은 배치대(10)와, 반송 영역(20)을 구비한다. 배치대(10)는 복수의 배치판(11)을 구비한다. 각 배치판(11)에는, 복수 매(예를 들면, 25 매)의 기판을 수평 상태로 수용하는 카세트(C1, C2, C3)가 각각 배치된다. 예를 들면, 카세트(C1)는 상 웨이퍼(W1)를 수용하는 카세트이며, 카세트(C2)는 하 웨이퍼(W2)를 수용하는 카세트이며, 카세트(C3)는 중합 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, 도시한 것에 한정되지 않는다. 또한, 배치판(11)에는, 카세트(C1, C2, C3) 이외에, 문제가 생긴 기판을 회수하기 위한 카세트 등이 배치되어도 된다.
처리 스테이션(3)에는, 각종 장치를 구비한 복수의 처리 블록, 예를 들면 3 개의 처리 블록(G1, G2, G3)이 마련된다. 예를 들면 처리 스테이션(3)의 정면측(도 1의 Y축 부방향측)에는, 제 1 처리 블록(G1)이 마련되고, 처리 스테이션(3)의 배면측(도 1의 Y축 정방향측)에는, 제 2 처리 블록(G2)이 마련된다. 또한, 처리 스테이션(3)의 반입반출 스테이션(2)측(도 1의 X축 부방향측)에는, 제 3 처리 블록(G3)이 마련된다.
제 1 처리 블록(G1)에는, 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W1j, W2j)을 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 조사되는 것에 의해, 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 실행하는 것에 의해 접합 시스템(1)의 동작을 제어한다.
또한, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체에 기록되어 있던 것으로, 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>
다음으로, 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 인가되는 것에 의해, 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 또는 제전용 가스를 저류하는 가스 공급원(122)에 연통하고 있다. 또한, 가스 공급관(121)에는, 처리 가스 또는 제전용 가스의 흐름을 제어하는 밸브 및 유량 조정부 등을 포함하는 공급 기기군(123)이 마련된다.
그리고, 가스 공급원(122)으로부터 공급된 처리 가스 또는 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 또는 제전용 가스의 균일 확산을 촉진하기 위한 배플 판(124)이 마련된다. 배플 판(124)에는, 다수의 작은 홀이 마련된다. 상부 전극(110)의 하면에는, 중공부(120)로부터 처리 용기(70)의 내부로 처리 가스 또는 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>
다음으로, 접합 장치(41)의 구성에 대하여, 도 5 ~ 도 7을 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(41)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 형성되어, 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 기판(T) 중 어느 2개를 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 검출부로 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 마련되어, 하 웨이퍼(W2)를 하방으로부터 흡착 유지한다.
상 척(230)은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 처리 용기(190)의 천장면에 고정된 베이스부(410)에 지지된다. 이들 상 척(230) 및 베이스부(410)는, 상 웨이퍼(W1)를 유지하는 제 1 유지부(400)(도 10 참조)에 포함된다.
베이스부(410)에는, 하 척(231)에 유지된 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)을 촬상하는 제 1 촬상부(430)(도 10 참조)가 마련된다. 이러한 제 1 촬상부(430)는, 예를 들면, 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 베이스부(510)에 지지된다. 이들 하 척(231) 및 베이스부(510)는, 하 웨이퍼(W2)를 유지하는 제 2 유지부(500)(도 10 참조)에 포함된다.
베이스부(510)는, 하 척(231)과 함께 수평 방향(Y축 방향) 및 연직 방향으로 이동 가능, 또한 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성된다. 베이스부(510)에는, 상 척(230)에 유지된 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)을 촬상하는 제 2 촬상부(530)(도 10 참조)가 마련된다. 이러한 제 2 촬상부(530)는, 예를 들면, 하 척(231)에 인접하여 마련된다.
또한, 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 베이스부(510)는, 후술하는 승강부(520)를 개재하여, 수평 방향(Y축 방향)으로 연신하는 한 쌍의 레일(315)에 장착된다. 베이스부(510)는, 레일(315)을 따라 이동 가능하게 구성된다.
한 쌍의 레일(315)은, 수평 이동부(316)에 마련된다. 수평 이동부(316)는, 당해 수평 이동부(316)의 하면측에 마련되고, 수평 방향(X축 방향)으로 연신하는 한 쌍의 레일(317)에 장착된다.
그리고, 수평 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.
다음으로, 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) 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 원 형상을 가지고, 영역(230b, 230c)은 평면에서 봤을 때 환상(環狀) 형상을 가진다.
각 영역(230a, 230b, 230c)에는, 도 7에 나타내는 바와 같이 상 웨이퍼(W1)를 흡착 유지하기 위한 흡인관(240a, 240b, 240c)이 각각 독립하여 마련된다. 각 흡인관(240a, 240b, 240c)에는, 상이한 진공 펌프(241a, 241b, 241c)가 각각 접속된다. 이와 같이, 상 척(230)은, 각 영역(230a, 230b, 230c)마다 상 웨이퍼(W1)의 진공 배기를 설정 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 가압 기구(250)의 가압 핀(253)이 삽입 관통하도록 되어 있다.
기판 가압 기구(250)는, 상 척(230)의 상면에 마련되어, 가압 핀(253)에 의해 상 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)를 가압한다. 가압 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 가압한다.
구체적으로, 가압 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 원 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 흡인관(260a, 260b)이 각각 독립하여 마련된다. 각 흡인관(260a, 260b)에는, 상이한 진공 펌프(261a, 261b)가 각각 접속된다. 이와 같이, 하 척(231)은, 각 영역(231a, 231b)마다 하 웨이퍼(W2)의 진공 배기를 설정 가능하게 구성되어 있다.
하 척(231)의 주연부에는, 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 기판(T)가 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 취출되어, 처리 스테이션(3)의 제 3 처리 블록(G3)의 트랜지션 장치(50)로 반송된다.
다음으로, 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 있고, 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 형성되어, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)이 개질된다(단계(S101)).
다음으로, 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 개질 장치(30)에서는, 개질된 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)에 있어서의 실리콘 원자의 단글링 본드에 OH기(실라놀기)가 부착하여 당해 접합면(W1j)이 친수화된다(단계(S102)). 또한, 당해 순수에 의해, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)이 세정된다.
다음으로, 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 동작시키는 것에 의해, 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.
다음으로, 하 웨이퍼(W2)는, 반송 장치(61)에 의해 표면 개질 장치(30)로 반송되어, 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 반송되어, 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 결정된 방향을 향하게 한 상태로, 하 척(231)에 그 비접합면(W2n)이 흡착 유지된다.
다음으로, 상 척(230)에 유지된 상 웨이퍼(W1)와 하 척(231)에 유지된 하 웨이퍼(W2)와의 수평 방향 위치 및 연직 방향 위치의 위치 맞춤이 행해진다(단계(S110)). 이 위치 맞춤 처리의 상세에 대해서는 후술한다.
또한, 위치 맞춤 처리의 종료 시에, 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.
다음으로, 기판 가압 기구(250)의 가압 핀(253)을 하강시키는 것에 의해, 상 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)를 눌러, 상 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)와 하 웨이퍼(W2)의 중심부(W2a)를 정해진 힘으로 가압한다(단계(S111)).
이에 의해, 가압된 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 확대하여 간다. 이 후, 가압 핀(253)에 의해 상 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)와 하 웨이퍼(W2)의 중심부(W2a)를 가압한 상태에서, 진공 펌프(241b)의 작동을 정지하여, 영역(230b)에 있어서의 흡인관(240b)으로부터의 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, 진공 펌프(241c)의 작동을 정지하여, 영역(230c)에 있어서의 흡인관(240c)으로부터의 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 확대된다.
이렇게 하여, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)이 전면에서 접촉하여, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)가 접합된다(단계(S112)).
이 후, 가압 핀(253)을 상 척(230)까지 상승시킨다. 또한, 하 척(231)에 있어서 흡인관(260a, 260b)으로부터의 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.
<위치 맞춤 처리의 상세>
이어서, 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에 있어서 실시되는 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 위치 맞춤 처리의 상세에 대하여, 도 9 ~ 도 17을 참조하여 설명한다. 도 9는 실시 형태에 따른 제 2 유지부(500)의 구성을 나타내는 상면도이며, 도 10은 실시 형태에 따른 제 1 유지부(400) 및 제 2 유지부(500)의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 제 1 유지부(400)는, 상 웨이퍼(W1)를 하면에 흡착 유지한다. 제 1 유지부(400)는 상 척(230)과 베이스부(410)를 가진다. 베이스부(410)에는, 제 1 촬상부(430)가 마련된다.
제 1 촬상부(430)는, 예를 들면 상 척(230)에 인접하여 마련되고, 하 척(231)에 유지된 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)(도 3 참조)을 촬상한다. 제 1 촬상부(430)에는, 촬상 배율이 낮고 시야가 넓은 매크로 카메라(도시하지 않음)와, 촬상 배율이 높고 시야가 좁은 마이크로 카메라(도시하지 않음)가 마련된다.
제 2 유지부(500)는, 하 웨이퍼(W2)를 상면에 흡착 유지한다. 제 2 유지부(500)는 하 척(231)과, 베이스부(510)와, 천판부(511)와, 복수의 지지부(512)와, 경사부(513)를 가진다.
베이스부(510)는, 예를 들면 판 형상의 금속 부재로 구성되고, 상면에 하 척(231)이 지지된다. 천판부(511)는, 예를 들면 판 형상의 금속 부재로 구성되고, 베이스부(510)의 하방에 배치된다.
복수의 지지부(512)는 예를 들면 금속 부재로 구성되고, 베이스부(510)와 천판부(511)와의 사이에 배치된다. 즉, 베이스부(510)는, 복수의 지지부(512)를 개재하여 천판부(511)에 지지된다.
경사부(513)는, 천판부(511)의 하면에 마련되고, 하부에 경사면을 가진다. 이러한 경사면에는, 하방의 레일과 계합하는 계합부가 배치된다.
여기까지 설명한 제 2 유지부(500)의 하방에는, 제 2 유지부(500)를 상하로 승강시키는 승강부(520)가 마련된다. 승강부(520)는 복수의 지지부(521)와, 경사부(522)와, 베이스부(523)와, 이동부(524)를 가진다.
지지부(521)는, 천판부(511)가 상하로 동작할 수 있는 상태로 천판부(511)를 지지한다. 지지부(521)는, 예를 들면, 상하 방향으로 연장되고, 천판부(511)와 일체로 동작하는 레일과, 이러한 레일에 계합하여, 베이스부(523)에 고정되는 계합부를 포함한다.
경사부(522)는, 베이스부(523)의 상방에 배치되고, 상부에 경사면을 가지고, 또한 하면에 레일을 가진다. 경사부(522)의 경사면은, 경사부(513)의 경사면과 마주하도록 배치되고, 경사부(513)의 계합부에 계합되는 레일이 위치한다.
베이스부(523)는, 예를 들면 판 형상의 금속 부재로 구성되고, 상면에 경사부(522)의 하면에 위치하는 레일과 계합하는 계합부가 마련된다.
이동부(524)는, 예를 들면 경사부(522)의 측방에 배치되고, 이러한 경사부(522)를 수평 방향(도면에서는 Y축 방향)으로 이동시킨다.
그리고, 승강부(520)에서는, 이동부(524)가 경사부(522)를 소여의 방향(도면에서는 Y축 정방향)으로 이동시킴으로써, 경사부(522)가 제 2 유지부(500)의 경사부(513)를 상방으로 가압한다. 이에 의해, 승강부(520)는, 제 2 유지부(500)를 상승시킬 수 있다.
또한, 승강부(520)에서는, 이동부(524)가 경사부(522)를 소여의 방향과는 반대 방향(도면에서는 Y축 부방향)으로 이동시킴으로써, 경사부(522)에 의한 경사부(513)의 가압 상태가 해소된다. 이에 의해, 승강부(520)는, 제 2 유지부(500)를 하강시킬 수 있다.
도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 제 2 유지부(500)에는, 제 2 촬상부(530)와, 기울기 측정부(540)가 마련된다.
제 2 촬상부(530)는, 예를 들면 베이스부(510)의 측부에 마련되어, 상 척(230)에 유지된 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)(도 3 참조)을 촬상한다. 제 2 촬상부(530)에는, 촬상 배율이 낮고 시야가 넓은 매크로 카메라(도시하지 않음)와, 촬상 배율이 높고 시야가 좁은 마이크로 카메라(도시하지 않음)가 마련된다.
기울기 측정부(540)는, 제 2 유지부(500)에 있어서의 설치 개소의 기울기(경사도)를 측정한다. 기울기 측정부(540)는, 예를 들면, 베이스부(510)의 하면보다 하방에 마련되는 위치 측정부(541 ~ 543)를 가진다.
위치 측정부(541 ~ 543)는 예를 들면, 비접촉형의 위치 측정부이다. 위치 측정부(541)는, 평면에서 봤을 때 하 척(231)에 대하여 X축 정방향측에 위치하는 베이스부(510)의, 하면의 높이 위치를 측정한다. 위치 측정부(542)는, 평면에서 봤을 때 하 척(231)에 대하여 X축 부방향측에 위치하는 베이스부(510)의, 하면의 높이 위치를 측정한다.
위치 측정부(543)는, 평면에서 봤을 때 하 척(231)에 대하여 Y축 정방향측에 위치하는 베이스부(510)의, 하면의 높이 위치를 측정한다. 위치 측정부(541 ~ 543)는, 예를 들면, 평면에서 봤을 때 하 웨이퍼(W2)의 중심에 대하여 동일한 거리에 배치된다.
이 기울기 측정부(540)를 이용한 어긋남량 산출 처리의 상세에 대하여, 도 11을 참조하여 설명한다. 도 11은 실시 형태에 따른 어긋남량 산출 처리에 대하여 설명하기 위한 도이다. 여기까지 설명한 바와 같이, 실시 형태에 따른 제 2 유지부(500)는, 수평 이동, 승강 및 회전을 행한다.
이 때문에, 접합 장치(41)에서는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 하 척(231) 및 베이스부(510)의 상면이 상 척(230)의 하면에 대하여 평행이 아닌 기울어 버리는 경우가 있다. 또한, 도 11에는, 하 척(231) 및 베이스부(510)의 상면이 상 척(230)의 하면에 대하여 평행인 경우를 파선으로 나타내고 있다.
그리고, 제 1 촬상부(430)가 경사진 하 웨이퍼(W2)를 평행한 하 웨이퍼(W2h)로 간주하여 동작한 경우, 제 1 촬상부(430)로부터의 하 웨이퍼(W2)의 시인 위치가 하 웨이퍼(W2)의 실제 위치와는 어긋나게 인식된다.
이 때문에, 제 1 촬상부(430)가 경사진 하 웨이퍼(W2)를 평행한 하 웨이퍼(W2h)로 간주하여 동작한 경우, 하 웨이퍼(W2)에 형성되는 제 2 얼라이먼트 마크(도시하지 않음)의 시인 위치가 실제 위치와는 어긋나게 인식된다.
즉, 하 척(231) 및 베이스부(510)의 상면이 기울어 있으면, 하 웨이퍼(W2)의 시인 위치가 하 웨이퍼(W2)의 실제 위치와는 어긋나게 인식되기 때문에, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 위치 맞춤 정밀도가 저하된다.
마찬가지로, 제 2 촬상부(530)가 경사진 베이스부(510)를 평행한 베이스부(510h)로 간주하여 동작한 경우, 제 2 촬상부(530)로부터의 상 웨이퍼(W1)의 시인 위치가 상 웨이퍼(W1)의 실제 위치와는 어긋나게 인식된다.
왜냐하면, 도 11에 나타내는 바와 같이, 경사진 베이스부(510)에 장착되는 제 2 촬상부(530)의 시야(V2)는, 평행한 베이스부(510h)에 장착되는 제 2 촬상부(530)의 시야(V2h)에 대하여 어긋나기 때문이다.
이 때문에, 제 2 촬상부(530)가 경사진 베이스부(510)를 평행한 베이스부(510h)로 간주하여 인식한 경우, 상 웨이퍼(W1)에 형성되는 제 1 얼라이먼트 마크(도시하지 않음)의 시인 위치가 실제 위치와는 어긋나게 인식된다.
즉, 하 척(231) 및 베이스부(510)의 상면이 기울어 있으면, 상 웨이퍼(W1)의 시인 위치가 상 웨이퍼(W1)의 실제 위치와는 어긋나게 인식되기 때문에, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 위치 맞춤 정밀도가 저하된다.
따라서, 실시 형태에서는, 제어부(5)(도 1 참조)가, 기울기 측정부(540)(도 9 참조)을 이용하여, 제 2 유지부(500)의 경사도를 측정한다. 구체적으로, 제어부(5)가, 위치 측정부(541)(도 9 참조)의 높이 위치와 위치 측정부(542)(도 9 참조)의 높이 위치를 비교함으로써, 베이스부(510)의 X축 방향에 있어서의 경사도(이른바 롤)를 측정한다.
또한, 제어부(5)는, 위치 측정부(541) 및 위치 측정부(542)의 중점에 있어서의 높이 위치와, 위치 측정부(543)(도 9 참조)의 높이 위치를 비교함으로써, 베이스부(510)의 Y축 방향에 있어서의 경사도(이른바 피치)를 측정한다.
그리고, 제어부(5)는, 기울기 측정부(540)의 측정 결과에 의해 구해진 제 2 유지부(500)의 경사도에 기초하여, 제 1 촬상부(430)로 촬상되는 하 웨이퍼(W2)의 제 2 얼라이먼트 마크의 시인 위치와 실제 위치와의 어긋남량을 산출한다.
마찬가지로, 제어부(5)는, 기울기 측정부(540)의 측정 결과에 의해 구해진 제 2 유지부(500)의 경사도에 기초하여, 제 2 촬상부(530)로 촬상되는 상 웨이퍼(W1)의 제 1 얼라이먼트 마크의 시인 위치와 실제 위치와의 어긋남량을 산출한다.
그리고, 제어부(5)는, 어긋남량이 산출된 제 1 얼라이먼트 마크 및 제 2 얼라이먼트 마크의 위치에 기초하여, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 위치 맞춤 처리를 실시한다. 이에 의해, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 접합 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기의 실시 형태에서는, 3 개의 위치 측정부(541 ~ 543)에 의해 제 2 유지부(500)의 경사도를 평가하고, 이러한 평가 결과에 기초하여 얼라이먼트 마크의 시인 위치와 실제 위치와의 어긋남량을 산출하는 예에 대하여 나타냈지만, 본 개시는 이러한 예에 한정되지 않는다.
예를 들면, 2 개의 위치 측정부에 의해 제 2 유지부(500)의 경사도를 평가하고, 이러한 평가 결과에 기초하여 얼라이먼트 마크의 시인 위치와 실제 위치와의 어긋남량을 산출해도 된다. 이에 의해서도, 2 개의 위치 측정부가 배열된 1 개의 방향에 있어서의 제 2 유지부(500)의 경사도는 평가 가능하기 때문에, 제 2 유지부(500)의 경사도를 평가하지 않는 경우에 비해, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 접합 정밀도를 향상시킬 수 있다.
한편, 상기의 실시 형태와 같이, 3 개의 위치 측정부(541 ~ 543)에 의해 제 2 유지부(500)의 경사도를 평가함으로써, 제 2 유지부(500)의 롤 및 피치를 양방 평가할 수 있기 때문에, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 접합 정밀도를 더 향상시킬 수 있다.
또한, 본 개시에서는, 4 개 이상의 위치 측정부에 의해 제 2 유지부(500)의 경사도를 평가하고, 이러한 평가 결과에 기초하여 얼라이먼트 마크의 시인 위치와 실제 위치와의 어긋남량을 산출해도 된다. 이에 의해서도, 제 2 유지부(500)의 롤 및 피치를 양방 평가할 수 있기 때문에, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 접합 정밀도를 더 향상시킬 수 있다.
또한, 본 개시에 있어서, 기울기 측정부(540)는, 복수의 위치 측정부로 구성되는 경우에 한정되지 않는다. 예를 들면, 기울기 측정부(540)는, 수준기 또는 오토콜리미터 등으로 구성되어 있어도 된다. 이에 의해서도, 제 2 유지부(500)의 경사도를 평가할 수 있기 때문에, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 접합 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에서는, 제 2 유지부(500)가 베이스부(510)와, 천판부(511)와, 복수의 지지부(512)를 포함하여 구성되어 있으면 된다. 이에 의해, 승강부(520)로부터의 응력이 베이스부(510)에 직접 가해지는 것을 억제할 수 있기 때문에, 베이스부(510)의 변형을 억제할 수 있다.
따라서, 실시 형태에 따르면, 베이스부(510)의 경사도를 정밀도 좋게 평가할 수 있기 때문에, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 접합 정밀도를 더 향상시킬 수 있다.
도 12 ~ 도 17은 실시 형태에 따른 위치 맞춤 처리의 순서를 설명하기 위한 도이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 제어부(5)(도 1 참조)는, 먼저, 반전 기구(220)를 동작시켜, 상 웨이퍼(W1)를 제 1 유지부(400)로 반입하고, 또한 반송 기구(201)를 동작시켜, 하 웨이퍼(W2)를 제 2 유지부(500)로 반입한다.
또한, 도 12 ~ 도 17의 예에서는, 상면에서 봤을 때 베이스부(410)의 각부(도면에서는 오른쪽 아래의 각부)에 제 1 촬상부(430)가 배치되고, 베이스부(510)의 각부(도면에서는 왼쪽 위의 각부)에 제 2 촬상부(530)가 배치된다. 또한, 이후의 도면에서는, 상 척(230) 및 하 척(231)의 도시를 생략하고 있다.
다음으로, 제어부(5)(도 1 참조)는, 도 13에 나타내는 바와 같이, 제 1 촬상부(430)의 매크로 카메라로 하 웨이퍼(W2)의 중앙부에 위치하는 제 2 얼라이먼트 마크의 위치를 확인한다. 또한, 제어부(5)는, 제 2 촬상부(530)의 매크로 카메라로 상 웨이퍼(W1)의 중앙부에 위치하는 제 1 얼라이먼트 마크의 위치를 확인한다. 이에 의해, 제어부(5)는, 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)에 있어서의 회전 방향의 위치를 대강의 정밀도로 확인한다.
또한, 도 13의 처리는, 예를 들면, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 약 2(mm)의 간격으로 이간시킨 상태에서(즉, 이간 위치에서) 행해진다. 또한, 도 13의 처리에서는, 매크로 카메라에 의한 대강의 정밀도의 확인 처리인 점에서, 기울기 측정부(540)를 이용한 상술한 어긋남량 산출 처리는 행하지 않아도 된다.
다음으로, 제어부(5)(도 1 참조)는, 도 14에 나타내는 바와 같이, 제 1 촬상부(430)의 마이크로 카메라로 하 웨이퍼(W2)에 있어서의 일방(도면에서는 우측)의 주연부에 위치하는 제 2 얼라이먼트 마크의 위치를 확인한다. 또한, 제어부(5)는, 제 2 촬상부(530)의 마이크로 카메라로 상 웨이퍼(W1)에 있어서의 일방(도면에서는 좌측)의 주연부에 위치하는 제 1 얼라이먼트 마크의 위치를 확인한다.
또한, 도 14에는 도시되어 있지 않지만, 제어부(5)는, 제 1 촬상부(430)의 마이크로 카메라로 하 웨이퍼(W2)에 있어서의 타방(도면에서는 좌측)의 주연부에 위치하는 제 2 얼라이먼트 마크의 위치를 확인한다. 또한, 제어부(5)는, 제 2 촬상부(530)의 마이크로 카메라로 상 웨이퍼(W1)에 있어서의 타방(도면에서는 우측)의 주연부에 위치하는 제 1 얼라이먼트 마크의 위치를 확인한다.
이에 의해, 제어부(5)는, 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)에 있어서의 회전 방향의 위치를 높은 정밀도로 확인한다. 그리고, 제어부(5)는, 구해진 결과에 기초하여 하 웨이퍼(W2)를 회동시켜, 하 웨이퍼(W2)에 있어서의 회전 방향의 위치를 상 웨이퍼(W1)에 맞춘다.
여기서, 실시 형태에서는, 기울기 측정부(540)를 이용한 상술한 어긋남량 산출 처리를 행함으로써, 제 1 얼라이먼트 마크 및 제 2 얼라이먼트 마크의 시인 위치와 실제 위치와의 각각의 어긋남량을 산출한다. 이에 의해, 하 웨이퍼(W2)에 있어서의 회전 방향의 위치를 상 웨이퍼(W1)에 정밀도 좋게 맞출 수 있다.
또한, 도 14의 처리는, 예를 들면, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 약 2(mm)의 간격으로 이간시킨 상태에서(즉, 이간 위치에서) 행해진다.
다음으로, 제어부(5)(도 1 참조)는, 도 15에 나타내는 바와 같이, 제 1 촬상부(430)의 마이크로 카메라와 제 2 촬상부(530)의 마이크로 카메라를 상면에서 봤을 때 동일한 위치에 배치한다. 그리고, 제어부(5)는, 제 1 촬상부(430)의 마이크로 카메라의 원점과 제 2 촬상부(530)의 마이크로 카메라의 원점을 위치 맞춤한다.
여기서, 실시 형태에서는, 기울기 측정부(540)를 이용한 상술한 어긋남량 산출 처리를 행함으로써, 한 쌍의 마이크로 카메라끼리의 시인 위치와 실제 위치와의 각각의 어긋남량을 산출한다. 이에 의해, 제 1 촬상부(430)의 마이크로 카메라의 원점과 제 2 촬상부(530)의 마이크로 카메라의 원점을 정밀도 좋게 위치 맞춤할 수 있다.
또한, 도 15의 처리는, 예를 들면, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 약 4.5(mm)의 간격으로 이간시킨 상태에서(즉, 추가의 이간 위치에서) 행해진다.
다음으로, 제어부(5)(도 1 참조)는, 도 16에 나타내는 바와 같이, 제 1 촬상부(430)의 마이크로 카메라로 하 웨이퍼(W2)의 중앙부에 위치하는 제 2 얼라이먼트 마크의 위치를 확인한다. 또한, 제어부(5)는, 제 2 촬상부(530)의 마이크로 카메라로 상 웨이퍼(W1)의 중앙부에 위치하는 제 1 얼라이먼트 마크의 위치를 확인한다. 이에 의해, 제어부(5)는, 상 웨이퍼(W1)의 중심 위치 및 하 웨이퍼(W2)의 중심 위치를 확인한다.
여기서, 실시 형태에서는, 기울기 측정부(540)를 이용한 상술한 어긋남량 산출 처리를 행함으로써, 상 웨이퍼(W1)에 있어서의 중심의 시인 위치 및 하 웨이퍼(W2)에 있어서의 중심의 시인 위치와 실제 위치와의 각각의 어긋남량을 산출한다. 이에 의해, 상 웨이퍼(W1)의 중심 위치와 하 웨이퍼(W2)의 중심 위치를 높은 정밀도로 확인할 수 있다.
또한, 도 16의 처리는, 예를 들면, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 약 2(mm)의 간격으로 이간시킨 상태에서(즉, 이간 위치에서) 행해진다.
다음으로, 제어부(5)(도 1 참조)는, 도 16의 처리에서 구해진 상 웨이퍼(W1)의 중심 위치 및 하 웨이퍼(W2)의 중심 위치에 기초하여, 도 17에 나타내는 바와 같이, 상면에서 봤을 때에 있어서 서로의 중심 위치를 위치 맞춤한다.
또한, 제어부(5)는, 상 웨이퍼(W1)에 대하여 중심 위치가 맞은 하 웨이퍼(W2)를, 상 웨이퍼(W1)에 대하여 소여의 거리(예를 들면, 80 μm ~ 100 μm)까지 근접시킨다. 즉, 제어부(5)는, 하 웨이퍼(W2)를 근접 위치로 이동시킨다. 이에 의해, 일련의 위치 맞춤 처리가 종료된다.
실시 형태에 따른 접합 장치(41)는 제 1 유지부(400)와, 제 2 유지부(500)와, 수평 이동부(316)와, 승강부(520)와, 기울기 측정부(540)와, 제어부(5)를 구비한다. 제 1 유지부(400)는, 하면에 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))을 흡착 유지한다. 제 2 유지부(500)는, 제 1 유지부(400)의 하방에 마련되어, 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))에 접합되는 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))을 상면에 흡착 유지한다. 수평 이동부(316)는, 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))과 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))을 수평 방향으로 상대적으로 이동시킨다. 승강부(520)는, 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))에 근접하는 근접 위치와, 근접 위치보다 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))으로부터 이간한 이간 위치와의 사이에서 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))을 승강시킨다. 기울기 측정부(540)는, 제 2 유지부(500)의 기울기를 측정한다. 제어부(5)는, 각 부를 제어한다. 또한, 제어부(5)는, 기울기 측정부(540)의 측정 결과에 기초하여, 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))의 수평 방향의 위치를 산출한다. 이에 의해, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 접합 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 접합 장치(41)는, 제 1 유지부(400)에 마련되어, 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))에 형성되는 제 2 얼라이먼트 마크를 촬상하는 제 1 촬상부(430)를 더 구비한다. 또한, 제어부(5)는, 기울기 측정부(540)의 측정 결과에 기초하여, 제 1 촬상부(430)로 촬상되는 제 2 얼라이먼트 마크의 시인 위치와 실제 위치와의 어긋남량을 산출한다. 이에 의해, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 접합 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에 있어서, 제어부(5)는, 기울기 측정부(540)의 측정 결과에 기초하여, 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))의 수평 방향의 위치를 산출한다. 이에 의해, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 접합 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 접합 장치(41)는, 제 2 유지부(500)에 마련되어, 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))에 형성되는 제 1 얼라이먼트 마크를 촬상하는 제 2 촬상부(530)를 더 구비한다. 또한, 제어부는, 기울기 측정부(540)의 측정 결과에 기초하여, 제 2 촬상부(530)로 촬상되는 제 1 얼라이먼트 마크의 시인 위치와 실제 위치와의 어긋남량을 산출한다. 이에 의해, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 접합 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에 있어서, 기울기 측정부(540)는, 제 2 유지부(500)의 높이 위치를 3 개소 이상 측정함으로써 제 2 유지부(500)의 기울기를 측정한다. 이에 의해, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 접합 정밀도를 더 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 접합 장치(41)에 있어서, 제 2 유지부(500)는 베이스부(510)와, 천판부(511)와, 복수의 지지부(512)를 가진다. 베이스부(510)는, 기울기 측정부(540)에 의해 기울기가 측정된다. 천판부(511)는, 베이스부(510)의 하방에 배치된다. 복수의 지지부(512)는, 베이스부(510)와 천판부(511)와의 사이에 위치한다. 이에 의해, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 접합 정밀도를 더 향상시킬 수 있다.
또한, 실시 형태에 따른 접합 방법은, 제 1 기판을 유지하는 공정(단계(S105))과, 제 2 기판을 유지하는 공정(단계(S109))과, 위치 맞춤하는 공정(단계(S110))과, 접합하는 공정(단계(S112))을 포함한다. 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))을 유지하는 공정(단계(S105))은, 제 1 유지부(400)의 하면에 흡착 압력을 발생시켜 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))을 유지한다. 제 2 기판을 유지하는 공정(단계(S109))은, 제 1 유지부(400)의 하방에 마련되는 제 2 유지부(500)의 상면에 흡착 압력을 발생시켜 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))을 유지한다. 위치 맞춤하는 공정(단계(S110))은, 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))과 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))을 수평 방향으로 상대적으로 위치 맞춤한다. 접합하는 공정(단계(S112))은, 제 1 기판(상 웨이퍼(W1))과 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))을 접합한다. 또한, 위치 맞춤하는 공정(단계(S110))에서는, 제 2 유지부(500)의 기울기를 측정하는 기울기 측정부(540)의 측정 결과에 기초하여, 제 2 기판(하 웨이퍼(W2))의 수평 방향의 위치를 산출한다. 이에 의해, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 접합 정밀도를 향상시킬 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.
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 (7)

  1. 하면에 제 1 기판을 흡착 유지하는 제 1 유지부와,
    상기 제 1 유지부의 하방에 마련되어, 상기 제 1 기판에 접합되는 제 2 기판을 상면에 흡착 유지하는 제 2 유지부와,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 수평 방향으로 상대적으로 이동시키는 수평 이동부와,
    상기 제 1 기판에 근접하는 근접 위치와, 상기 근접 위치보다 상기 제 1 기판으로부터 이간한 이간 위치와의 사이에서 상기 제 2 기판을 승강시키는 승강부와,
    상기 제 2 유지부의 기울기를 측정하는 기울기 측정부와,
    각 부를 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 기울기 측정부의 측정 결과에 기초하여, 상기 제 2 기판의 수평 방향의 위치를 산출하는
    접합 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 유지부에 마련되어, 상기 제 2 기판에 형성되는 제 2 얼라이먼트 마크를 촬상하는 제 1 촬상부를 더 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 기울기 측정부의 측정 결과에 기초하여, 상기 제 1 촬상부로 촬상되는 상기 제 2 얼라이먼트 마크의 시인 위치와 실제 위치와의 어긋남량을 산출하는
    접합 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기울기 측정부의 측정 결과에 기초하여, 상기 제 1 기판의 수평 방향의 위치를 산출하는
    접합 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 유지부에 마련되어, 상기 제 1 기판에 형성되는 제 1 얼라이먼트 마크를 촬상하는 제 2 촬상부를 더 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 기울기 측정부의 측정 결과에 기초하여, 상기 제 2 촬상부로 촬상되는 상기 제 1 얼라이먼트 마크의 시인 위치와 실제 위치와의 어긋남량을 산출하는
    접합 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기울기 측정부는, 상기 제 2 유지부의 높이 위치를 3 개소 이상 측정함으로써 상기 제 2 유지부의 기울기를 측정하는
    접합 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 유지부는,
    상기 기울기 측정부에 의해 기울기가 측정되는 베이스부와,
    상기 베이스부의 하방에 배치되는 천판부와,
    상기 베이스부와 상기 천판부와의 사이에 위치하는 복수의 지지부를 가지는
    접합 장치.
  7. 제 1 유지부의 하면에 흡착 압력을 발생시켜 제 1 기판을 유지하는 공정과,
    상기 제 1 유지부의 하방에 마련되는 제 2 유지부의 상면에 흡착 압력을 발생시켜 제 2 기판을 유지하는 공정과,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 수평 방향으로 상대적으로 위치 맞춤하는 공정과,
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판을 접합하는 공정
    을 포함하고,
    상기 위치 맞춤하는 공정에서는, 상기 제 2 유지부의 기울기를 측정하는 기울기 측정부의 측정 결과에 기초하여, 상기 제 2 기판의 수평 방향의 위치를 산출하는
    접합 방법.
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