KR20240044344A - 기판 처리 장치 및 기판의 유지 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판의 유지 방법 Download PDF

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KR20240044344A
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요스케 오모리
노리후미 코하마
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판의 외주부의 뒤틀림을 적절하게 보정할 수 있는 기술을 제공한다. 기판 처리 장치는, 흡착면에 의해 기판을 흡착하여 유지하는 유지부를 구비하고, 상기 흡착면은, 상기 기판의 외주부를 흡착하는 외측 흡착부와, 상기 기판의 상기 외주부보다 내측의 부분을 흡착하는 내측 흡착부를 포함한다. 상기 유지부는, 상기 내측 흡착부와 상대적으로 상기 외측 흡착부를 변형시키는 변형부를 가진다.

Description

기판 처리 장치 및 기판의 유지 방법 {SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND HOLDING METHOD OF SUBSTRATE}
본 개시는 기판 처리 장치 및 기판의 유지 방법에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 상측의 기판을 상방으로부터 흡착하는 상 척과, 하측의 기판을 하방으로부터 흡착하는 하 척을 구비하고, 2 매의 기판을 마주보게 하여 접합하는 기판 처리 장치(접합 장치)가 개시되어 있다. 기판의 접합에 있어서, 기판 처리 장치는, 상 척의 기판의 중심을 눌러, 하 척의 기판의 중심과 접촉시키고, 2 매의 기판의 중심끼리를 분자간력에 의해 접합시켜, 이 접합 영역을 중심으로부터 외연으로 넓혀 간다.
이런 종류의 기판 처리 장치는, 접합 시에 있어서 2 매의 기판의 접합면에 신장 또는 수축의 상대차가 발생해 있으면, 상측의 기판의 기준점과 하측의 기판의 기준점이 어긋난다. 특히, 기판의 외주부에 있어서, 기준점의 어긋남이 커지기 쉽다.
일본특허공개공보 2015-095579호
본 개시는, 기판의 외주부의 뒤틀림을 적절하게 보정할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일태양에 따르면, 흡착면에 의해 기판을 흡착하여 유지하는 유지부를 구비하고, 상기 흡착면은, 상기 기판의 외주부를 흡착하는 외측 흡착부와, 상기 기판의 상기 외주부보다 내측의 부분을 흡착하는 내측 흡착부를 포함하고, 상기 유지부는, 상기 내측 흡착부와 상대적으로 상기 외측 흡착부를 변형시키는 변형부를 가지는, 기판 처리 장치가 제공된다.
일태양에 따르면, 기판의 외주부의 뒤틀림을 적절하게 보정할 수 있다.
도 1은 접합 장치를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 접합 장치의 측면도이다.
도 3은 제 1 기판 및 제 2 기판의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 4는 접합 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 제 1 실시 형태에 따른 접합 모듈의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 5의 접합 모듈의 측면도이다.
도 7은 상 척 및 하 척의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 4의 단계(S109)의 상세를 나타내는 순서도이다.
도 9의 (A)는 도 8의 단계(S112)에 있어서의 동작의 일례를 나타내는 측면도이다.
도 9의 (B)는 도 9의 (A)에 이어지는 동작을 나타내는 측면도이다.
도 9의 (C)는 도 9의 (B)에 이어지는 동작을 나타내는 측면도이다.
도 10의 (A)는 도 8의 단계(S113)에 있어서의 동작의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 10의 (B)는 도 8의 단계(S114)에 있어서의 동작의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 10의 (C)는 도 10의 (B)에 이어지는 동작을 나타내는 단면도이다.
도 11은 제 1 실시 형태에 따른 하 척의 외측 흡착부를 변형시키는 구성을 나타내는 단면도이다.
도 12의 (A)는 하 척의 평면도이다.
도 12의 (B)는 하 척의 외측 흡착부를 팽출시켰을 시의 흡착면의 위치를 나타내는 평면도이다.
도 13은 하 척의 변형부를 확대하여 나타내는 단면 사시도이다.
도 14의 (A)는 외측 흡착부를 팽출시킨 형태를 나타내는 단면도이다.
도 14의 (B)는 외측 흡착부를 수축시킨 형태를 나타내는 단면도이다.
도 14의 (C)는 외측 흡착부의 폭 방향 중간 위치보다 외측에 기판의 외연을 배치한 형태를 나타내는 단면도이다.
도 15는 기판의 유지 방법을 나타내는 순서도이다.
도 16은 변형예에 따른 하 척의 평면도이다.
도 17은 제 2 실시 형태에 따른 하 척의 외측 흡착부를 변형시키는 구성을 나타내는 단면도이다.
도 18은 하 척에 있어서 복수로 분할한 외측 흡착부를 나타내는 사시도이다.
도 19의 (A)는 변형부의 다른 제 1 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 19의 (B)는 변형부의 다른 제 2 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 19의 (C)는 변형부의 다른 제 3 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 19의 (D)는 변형부의 다른 제 4 구성예를 나타내는 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대하여 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서 사용하는 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향은 서로 수직으로 교차하는 축 방향이며, X축 방향 및 Y축 방향은 수평 방향이며, Z축 방향은 연직 방향이다.
본 개시의 기판 처리 장치로서, 도 1 및 도 2에 나타내는 접합 장치(1)에 대하여 대표적으로 설명한다. 접합 장치(1)는, 제 1 기판(W1)과 제 2 기판(W2)을 접합하여, 접합 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 전자 회로가 형성된 기판이다. 제 1 기판(W1) 및 제 2 기판(W2) 중 하나는, 전자 회로가 형성되어 있지 않은 베어 웨이퍼여도 된다. 화합물 반도체 웨이퍼는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 GaAs 웨이퍼, SiC 웨이퍼, GaN 웨이퍼, 또는 InP 웨이퍼이다.
제 1 기판(W1)과 제 2 기판(W2)은, 대략 동일 형상(동일 직경)의 원판에 형성되어 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 접합 장치(1)는, 제 1 기판(W1)의 Z축 부방향측(연직 방향 하측)에 제 2 기판(W2)을 배치하여, 제 1 기판(W1)과 제 2 기판(W2)을 접합한다. 따라서 이하, 제 1 기판(W1)을 '상 웨이퍼(W1)', 제 2 기판(W2)을 '하 웨이퍼(W2)', 접합 기판(T)을 '접합 웨이퍼(T)'라 하는 경우가 있다. 또한 이하에서는, 상 웨이퍼(W1)의 판면 중, 하 웨이퍼(W2)와 접합되는 측의 판면을 '접합면(W1j)'이라 하고, 접합면(W1j)과는 반대측의 판면을 '비접합면(W1n)'이라 한다. 또한, 하 웨이퍼(W2)의 판면 중, 상 웨이퍼(W1)와 접합되는 측의 판면을 '접합면(W2j)'이라 하고, 접합면(W2j)과는 반대측의 판면을 '비접합면(W2n)'이라 한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 접합 장치(1)는 반입반출 스테이션(2)과, 처리 스테이션(3)을 X축 정방향을 향해 차례로 구비한다. 반입반출 스테이션(2) 및 처리 스테이션(3)은, 일체로 접속되어 있다.
반입반출 스테이션(2)은 배치대(10)와, 반송 영역(20)을 구비한다. 배치대(10)는 복수의 배치판(11)을 가진다. 각 배치판(11)에는, 복수 매(예를 들면, 25 매)의 기판을 수평 상태로 수용하는 카세트(CS1, CS2, CS3)가 각각 배치된다. 카세트(CS1)는 상 웨이퍼(W1)를 수용하는 카세트이며, 카세트(CS2)는 하 웨이퍼(W2)를 수용하는 카세트이며, 카세트(CS3)는 접합 웨이퍼(T)를 수용하는 카세트이다. 또한, 카세트(CS1, CS2)에 있어서, 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)는, 각각 접합면(W1j, W2j)을 상면으로 한 상태로 방향을 일치시켜 수용된다.
반송 영역(20)은, 배치대(10)의 X축 정방향측에 인접하여 배치되고, Y축 방향으로 연장되는 반송로(21)와, 이 반송로(21)를 따라 이동 가능한 반송 장치(22)를 구비한다. 반송 장치(22)는, X축 방향으로도 이동 가능 또한 Z축 둘레로 선회 가능하며, 배치대(10) 상에 배치된 카세트(CS1 ~ CS3)와, 후술하는 처리 스테이션(3)의 제 3 처리 블록(PB3)과의 사이에서, 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 접합 웨이퍼(T)의 반송을 행한다.
처리 스테이션(3)은 예를 들면, 3 개의 처리 블록(PB1, PB2, PB3)을 구비한다. 제 1 처리 블록(PB1)은, 처리 스테이션(3)의 배면측(도 1의 Y축 정방향측)에 마련된다. 제 2 처리 블록(PB2)은, 처리 스테이션(3)의 정면측(도 1의 Y축 부방향측)에 마련된다. 제 3 처리 블록(PB3)은, 처리 스테이션(3)의 반입반출 스테이션(2)측(도 1의 X축 부방향측)에 마련된다.
또한, 처리 스테이션(3)은, 제 1 처리 블록(PB1) ~ 제 3 처리 블록(PB3)으로 둘러싸인 영역에, 반송 장치(61)를 가지는 반송 영역(60)을 구비한다. 예를 들면, 반송 장치(61)는, 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(PB1), 제 2 처리 블록(PB2) 및 제 3 처리 블록(PB3) 내의 장치로 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 접합 웨이퍼(T)를 반송한다.
제 1 처리 블록(PB1)은 예를 들면 표면 개질 장치(33)와, 표면 친수화 장치(34)를 가진다. 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 형성하여, 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 조사되는 것에 의해, 접합면(W1j, W2j)이 플라즈마 처리되어 개질된다. 처리 가스는, 산소 가스에는 한정되지 않으며, 질소 가스 등이어도 된다.
표면 친수화 장치(34)는, 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, 접합면(W1j, W2j)을 세정하는 역할도 가진다. 표면 친수화 장치(34)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, 순수가 접합면(W1j, W2j) 상을 확산되고, Si의 미결합수에 OH기가 붙어, 접합면(W1j, W2j)이 친수화된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 제 2 처리 블록(PB2)은 예를 들면 접합 모듈(41)과, 제 1 온도 조절 장치(42)와, 제 2 온도 조절 장치(43)를 가진다. 접합 모듈(41)은, 친수화된 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 접합하여, 접합 웨이퍼(T)를 제작한다. 제 1 온도 조절 장치(42)는, 접합 웨이퍼(T)를 제작 전에, 상 웨이퍼(W1)의 온도 분포를 조절한다. 제 2 온도 조절 장치(43)는, 접합 웨이퍼(T)를 제작 전에, 하 웨이퍼(W2)의 온도 분포를 조절한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 제 1 온도 조절 장치(42) 및 제 2 온도 조절 장치(43)는, 접합 모듈(41)과는 별도로 마련되지만, 접합 모듈(41)의 일부로서 마련되어도 된다.
제 3 처리 블록(PB3)은, 예를 들면 상방으로부터 하방을 향해, 제 1 위치 조절 장치(51), 제 2 위치 조절 장치(52) 및 트랜지션 장치(53, 54)를 차례로 구비한다. 또한, 제 3 처리 블록(PB3)에 있어서의 각 장치의 배치 장소는, 도 2에 나타내는 배치 장소에는 한정되지 않는다. 제 1 위치 조절 장치(51)는, 상 웨이퍼(W1)의 수평 방향의 방향을 조절하고, 또한, 상 웨이퍼(W1)를 상하 반전하여, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)을 하향으로 한다. 제 2 위치 조절 장치(52)는, 하 웨이퍼(W2)의 수평 방향의 방향을 조절한다. 트랜지션 장치(53)는, 상 웨이퍼(W1)를 일시적으로 배치한다. 또한, 트랜지션 장치(54)는, 하 웨이퍼(W2) 및 접합 웨이퍼(T)를 일시적으로 배치한다.
도 1로 돌아와, 접합 장치(1)는, 각 구성을 제어하는 제어 장치(제어부)(90)를 구비한다. 제어 장치(90)는, 1 이상의 프로세서(91), 메모리(92), 도시하지 않는 입출력 인터페이스 및 전자 회로를 가지는 제어용 컴퓨터이다. 1 이상의 프로세서(91)는, CPU, ASIC, FPGA, 복수의 디스크리트 반도체로 이루어지는 회로 등 중 1 개 또는 복수를 조합한 것이며, 메모리(92)에 기억된 프로그램을 실행 처리한다. 메모리(92)는, 불휘발성 메모리 및 휘발성 메모리를 포함하여, 제어 장치(90)의 기억부를 형성하고 있다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 본 실시 형태의 접합 방법에 대하여 설명한다. 도 4에 나타내는 단계(S101 ~ S109)는, 제어 장치(90)에 의한 제어 하에 실시된다.
접합 방법에 있어서, 작업자 또는 반송 로봇(미도시)은, 복수 매의 상 웨이퍼(W1)를 수용한 카세트(CS1), 복수 매의 하 웨이퍼(W2)를 수용한 카세트(CS2), 및 빈 카세트(CS3)를, 반입반출 스테이션(2)의 배치대(10) 상에 배치한다.
접합 장치(1)는, 반송 장치(22)에 의해 카세트(CS1) 내의 상 웨이퍼(W1)를 취출하여, 처리 스테이션(3)의 제 3 처리 블록(PB3)의 트랜지션 장치(53)로 반송한다. 이 후, 접합 장치(1)는, 반송 장치(61)에 의해, 트랜지션 장치(53)로부터 상 웨이퍼(W1)를 취출하여, 제 1 처리 블록(PB1)의 표면 개질 장치(33)로 반송한다.
다음으로, 접합 장치(1)는, 표면 개질 장치(33)에 의해, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)을 개질한다(단계(S101)). 표면 개질 장치(33)는, 접합면(W1j)을 위로 향하게 한 상태에서 접합면(W1j)을 개질한다. 이 후, 반송 장치(61)는, 표면 개질 장치(33)로부터 상 웨이퍼(W1)를 취출하여, 표면 친수화 장치(34)로 반송한다.
그리고, 접합 장치(1)는, 표면 친수화 장치(34)에 의해, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)을 친수화한다(단계(S102)). 표면 친수화 장치(34)는, 접합면(W1j)을 위로 향하게 한 상태에서 접합면(W1j)을 친수화한다. 이 후, 반송 장치(61)는, 표면 친수화 장치(34)로부터 상 웨이퍼(W1)를 취출하여, 제 3 처리 블록(PB3)의 제 1 위치 조절 장치(51)로 반송한다.
접합 장치(1)는, 제 1 위치 조절 장치(51)에 의해, 상 웨이퍼(W1)의 수평 방향의 방향을 조절하고, 또한 상 웨이퍼(W1)의 상하를 반전한다(단계(S103)). 이에 의해, 상 웨이퍼(W1)의 노치가 정해진 방위로 향해지고, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)이 아래로 향해진다. 이 후, 반송 장치(61)는, 제 1 위치 조절 장치(51)로부터 상 웨이퍼(W1)를 취출하여, 제 2 처리 블록(PB2)의 제 1 온도 조절 장치(42)로 반송한다.
접합 장치(1)는, 제 1 온도 조절 장치(42)에 의해, 상 웨이퍼(W1)의 온도를 조절한다(단계(S104)). 상 웨이퍼(W1)의 온도 조절은, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)을 아래로 향하게 한 상태에서 실시된다. 이 후, 반송 장치(61)는, 제 1 온도 조절 장치(42)로부터 상 웨이퍼(W1)를 취출하여, 접합 모듈(41)로 반송한다.
접합 장치(1)는, 상 웨이퍼(W1)에 대한 상기의 처리와 병행하여, 하 웨이퍼(W2)에 대한 처리를 실시한다. 먼저, 접합 장치(1)는, 반송 장치(22)에 의해 카세트(CS2) 내의 하 웨이퍼(W2)를 취출하여, 처리 스테이션(3)의 제 3 처리 블록(PB3)의 트랜지션 장치(54)로 반송한다. 이 후, 반송 장치(61)는, 트랜지션 장치(54)로부터 하 웨이퍼(W2)를 취출하여, 제 1 처리 블록(PB1)의 표면 개질 장치(33)로 반송한다.
접합 장치(1)는, 표면 개질 장치(33)에 의해, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)을 개질한다(단계(S105)). 표면 개질 장치(33)는, 접합면(W2j)을 위로 향하게 한 상태에서 접합면(W2j)을 개질한다. 이 후, 반송 장치(61)는, 표면 개질 장치(33)로부터 하 웨이퍼(W2)를 취출하여, 표면 친수화 장치(34)로 반송한다.
접합 장치(1)는, 표면 친수화 장치(34)에 의해, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)을 친수화한다(단계(S106)). 표면 친수화 장치(34)는, 접합면(W2j)을 위로 향하게 한 상태에서 접합면(W2j)을 친수화한다. 이 후, 반송 장치(61)는, 표면 친수화 장치(34)로부터 하 웨이퍼(W2)를 취출하여, 제 3 처리 블록(PB3)의 제 2 위치 조절 장치(52)로 반송한다.
접합 장치(1)는, 제 2 위치 조절 장치(52)에 의해, 하 웨이퍼(W2)의 수평 방향의 방향을 조절한다(단계(S107)). 이에 의해, 하 웨이퍼(W2)의 노치가 정해진 방위를 향해진다. 이 후, 반송 장치(61)는, 제 2 위치 조절 장치(52)로부터 하 웨이퍼(W2)를 취출하여, 제 2 처리 블록(PB2)의 제 2 온도 조절 장치(43)로 반송한다.
접합 장치(1)는, 제 2 온도 조절 장치(43)에 의해, 하 웨이퍼(W2)의 온도를 조절한다(단계(S108)). 하 웨이퍼(W2)의 온도 조절은, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)을 위로 향하게 한 상태에서 실시된다. 이 후, 반송 장치(61)는, 제 2 온도 조절 장치(43)로부터 하 웨이퍼(W2)를 취출하여, 접합 모듈(41)로 반송한다.
그리고, 접합 장치(1)는, 접합 모듈(41)에 있어서, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 접합하여 접합 웨이퍼(T)를 제작한다(단계(S109)). 접합 웨이퍼(T)의 제작 후, 반송 장치(61)는, 접합 모듈(41)로부터 접합 웨이퍼(T)를 취출하여, 제 3 처리 블록(PB3)의 트랜지션 장치(54)로 반송한다.
마지막으로, 접합 장치(1)는, 반송 장치(22)에 의해, 트랜지션 장치(54)로부터 접합 웨이퍼(T)를 취출하여, 배치대(10) 상의 카세트(CS3)로 반송한다. 이에 의해, 일련의 처리가 종료된다.
<제 1 실시 형태>
다음으로, 도 5 ~ 도 7을 참조하여, 제 1 실시 형태에 따른 접합 모듈(41)의 일례에 대하여 설명한다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 접합 모듈(41)은, 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(210)를 가진다. 처리 용기(210)의 반송 영역(60)측의 측면에는 반입반출구(211)가 형성되고, 당해 반입반출구(211)에는 개폐 셔터(212)가 마련된다. 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 접합 웨이퍼(T)는, 반입반출구(211)를 거쳐 반입반출된다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 처리 용기(210)의 내부에는, 상 척(230)과 하 척(231)이 마련된다. 상 척(230)은, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)을 아래로 향하게 하여, 상 웨이퍼(W1)를 상방으로부터 유지한다. 또한, 하 척(231)은, 상 척(230)의 하방에 마련되고, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)을 위로 향하게 하여, 하 웨이퍼(W2)를 하방으로부터 유지한다.
상 척(230)은, 처리 용기(210)의 천장면에 마련된 지지 부재(280)에 지지된다. 한편, 하 척(231)은, 당해 하 척(231)의 하방에 마련된 제 1 하 척 이동부(291)에 지지된다.
제 1 하 척 이동부(291)는, 후술하는 바와 같이 하 척(231)을 수평 방향(Y축 방향)으로 이동시킨다. 또한, 제 1 하 척 이동부(291)는, 하 척(231)을 연직 방향으로 이동 가능, 또한 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성된다.
제 1 하 척 이동부(291)는, 당해 제 1 하 척 이동부(291)의 하면측에 마련되고, 수평 방향(Y축 방향)으로 연장되는 한 쌍의 레일(295)에 장착된다. 제 1 하 척 이동부(291)는, 레일(295)을 따라 이동 가능하게 구성된다. 레일(295)은, 제 2 하 척 이동부(296)에 마련된다.
제 2 하 척 이동부(296)는, 당해 제 2 하 척 이동부(296)의 하면측에 마련되고, 수평 방향(X축 방향)으로 연장되는 한 쌍의 레일(297)에 장착된다. 제 2 하 척 이동부(296)는, 레일(297)을 따라 이동 가능하게 구성된다. 또한, 한 쌍의 레일(297)은, 처리 용기(210)의 저면에 마련된 배치부(298) 상에 마련된다.
제 1 하 척 이동부(291)와, 제 2 하 척 이동부(296)에 의해, 이동 기구(290)가 구성된다. 이동 기구(290)는, 상 척(230)에 대하여 하 척(231)을 상대 이동시킨다. 또한, 이동 기구(290)는, 기판 전달 위치와, 접합 위치와의 사이에서 하 척(231)을 이동시킨다.
기판 전달 위치는, 상 척(230)이 상 웨이퍼(W1)를 반송 장치(61)로부터 수취하고, 또한, 하 척(231)이 하 웨이퍼(W2)를 반송 장치(61)로부터 수취하고, 하 척(231)이 접합 웨이퍼(T)를 반송 장치(61)로 전달하는 위치이다. 기판 전달 위치는, n(n은 1 이상의 자연수) 회째의 접합으로 제작된 접합 웨이퍼(T)의 반출과, n+1 회째의 접합으로 접합되는 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 반입이 연속하여 행해지는 위치이다. 기판 전달 위치는, 예를 들면 도 5 및 도 6에 나타내는 위치이다.
반송 장치(61)는, 상 웨이퍼(W1)를 상 척(230)에 건넬 시에, 상 척(230)의 바로 아래로 진입한다. 또한, 반송 장치(61)는, 접합 웨이퍼(T)를 하 척(231)으로부터 수취하여, 하 웨이퍼(W2)를 하 척(231)에 건넬 시에, 하 척(231)의 바로 위로 진입한다. 반송 장치(61)가 진입하기 쉽도록, 상 척(230)과 하 척(231)은 옆으로 비켜 놓여져 있으며, 상 척(230)과 하 척(231)의 연직 방향의 간격도 크다.
한편, 접합 위치는, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 정해진 간격을 두고 마주보게 한 위치(대향 위치)이다. 접합 위치는, 예를 들면 도 7에 나타내는 위치이다. 접합 위치에서는, 기판 전달 위치에 비해, 연직 방향에 있어서의 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 간격이 좁다. 또한, 접합 위치에서는, 기판 전달 위치와는 달리, 연직 방향에서 봤을 때 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)가 겹쳐 있다.
이동 기구(290)는, 상 척(230)과 하 척(231)의 상대 위치를, 수평 방향(X축 방향 및 Y축 방향의 양 방향)과, 연직 방향으로 이동시킨다. 또한, 이동 기구(290)는, 본 실시 형태에서는 하 척(231)을 이동시키지만, 하 척(231)과 상 척(230) 중 어느 것을 이동시켜도 되고, 양자를 이동시켜도 된다. 또한, 이동 기구(290)는, 상 척(230) 또는 하 척(231)을 연직축 둘레로 회전시켜도 된다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 상 척(230)은, 당해 상 척(230)의 직경 방향을 따라 복수(예를 들면 3 개)의 영역(230a, 230b, 230c)으로 구획된다. 이들 영역(230a, 230b, 230c)은, 상 척(230)의 중심으로부터 외연을 향해 이 순으로 마련된다. 영역(230a)은, 평면에서 봤을 때 정원(正圓) 형상으로 형성되어 있고, 영역(230b, 230c)은 평면에서 봤을 때 원환 형상으로 형성되어 있다.
각 영역(230a, 230b, 230c)에는, 흡인관(240a, 240b, 240c)이 각각 독립하여 마련된다. 각 흡인관(240a, 240b, 240c)에는, 상이한 진공 펌프(241a, 241b, 241c)가 각각 접속된다. 상 척(230)은, 각 영역(230a, 230b, 230c)마다, 상 웨이퍼(W1)를 진공 흡착 가능하다.
상 척(230)에는, 연직 방향으로 승강 가능한 복수의 유지 핀(245)이 마련된다. 복수의 유지 핀(245)은, 진공 펌프(246)에 접속되고, 진공 펌프(246)의 작동에 의해 상 웨이퍼(W1)를 진공 흡착한다. 상 웨이퍼(W1)는, 복수의 유지 핀(245)의 하단에 진공 흡착된다. 복수의 유지 핀(245) 대신에, 링 형상의 흡착 패드가 이용되어도 된다.
복수의 유지 핀(245)은, 도시하지 않는 구동부에 의해 하강함으로써, 상 척(230)의 흡착면으로부터 돌출된다. 그 상태에서, 복수의 유지 핀(245)은, 상 웨이퍼(W1)를 진공 흡착하여, 반송 장치(61)로부터 수취한다. 이 후, 복수의 유지 핀(245)이 상승하여, 상 웨이퍼(W1)가 상 척(230)의 흡착면에 접촉한다. 이어서, 상 척(230)은, 진공 펌프(241a, 241b, 241c)의 작동에 의해, 각 영역(230a, 230b, 230c)에 있어서 상 웨이퍼(W1)를 수평으로 진공 흡착한다.
또한, 상 척(230)은, 당해 상 척(230)을 연직 방향으로 관통하는 관통 홀(243)을 중심에 구비한다. 관통 홀(243)에는, 압동부(250)가 삽입 관통된다. 압동부(250)는, 하 웨이퍼(W2)와 간격을 두고 배치된 상 웨이퍼(W1)의 중심을 누름으로써, 상 웨이퍼(W1)를 하 웨이퍼(W2)에 접촉시킨다.
압동부(250)는 압동 핀(251)과, 당해 압동 핀(251)의 승강 가이드인 외통(252)을 가진다. 압동 핀(251)은, 예를 들면 모터를 내장한 구동부(도시하지 않음)에 의해, 관통 홀(243)에 삽입 관통되고, 상 척(230)의 흡착면으로부터 돌출되어, 상 웨이퍼(W1)의 중심을 누른다.
또한, 하 척(231)도, 당해 하 척(231)의 직경 방향을 따라 복수(예를 들면 2 개)의 영역(231a, 231b)으로 구획된다. 이들 영역(231a, 231b)은, 하 척(231)의 중심으로부터 외연을 향해 이 순으로 마련된다. 영역(231a)은, 평면에서 봤을 때 정원 형상으로 형성되어 있고, 영역(231b)은, 평면에서 봤을 때 원환 형상으로 형성되어 있다. 영역(231b)은, 둘레 방향을 따라 복수의 원호 형상의 존(소영역)을 가져도 된다.
각 영역(231a, 231b)에는, 흡인관(260a, 260b)이 각각 독립하여 마련된다. 각 흡인관(260a, 260b)에는, 상이한 진공 펌프(261a, 261b)가 각각 접속된다. 이에 의해, 하 척(231)은, 각 영역(231a, 231b)마다, 하 웨이퍼(W2)를 진공 흡착할 수 있다.
이 하 척(231)에는, 연직 방향으로 승강 가능한 복수(예를 들면, 3 개)의 유지 핀(265)이 마련된다. 하 웨이퍼(W2)는, 복수의 유지 핀(265)의 상단에 배치된다. 또한, 하 웨이퍼(W2)는, 복수의 유지 핀(265)의 상단에 진공 흡착되어도 된다.
복수의 유지 핀(265)은, 상승함으로써, 하 척(231)의 흡착면으로부터 돌출된다. 그 상태에서, 복수의 유지 핀(265)은, 하 웨이퍼(W2)를 반송 장치(61)로부터 수취한다. 이 후, 복수의 유지 핀(265)이 하강함으로써, 하 웨이퍼(W2)가 하 척(231)의 흡착면(300)에 접촉한다. 이어서, 하 척(231)은, 흡착면(300)의 복수의 영역에 있어서 하 웨이퍼(W2)를 수평으로 진공 흡착한다.
다음으로, 도 8 ~ 도 10을 참조하여, 도 4의 단계(S109)에 있어서의 접합 웨이퍼(T)를 제작하는 공정에 대하여 상술한다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(90)는, 반송 장치(61)에 의해 접합 모듈(41)에 대하여 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 반입한다(단계(S111)). 반입 후의 상 척(230)과 하 척(231)의 상대 위치는, 도 5 및 도 6에 나타내는 기판 전달 위치이다.
다음으로, 제어 장치(90)는, 이동 기구(290)에 의해, 상 척(230)과 하 척(231)의 상대 위치를 기판 전달 위치로부터 도 7에 나타내는 접합 위치로 이동시킨다(단계(S112)). 이 단계(S112)에 있어서, 제어 장치(90)는, 도 9에 나타내는 바와 같이 제 1 카메라(S1)와 제 2 카메라(S2)를 이용하여, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)의 위치 맞춤을 행한다.
제 1 카메라(S1)는, 상 척(230)에 고정되어 있고, 하 척(231)에 유지된 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(231)에 고정되어 있고, 상 척(230)에 유지된 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.
도 9의 (A)에 나타내는 바와 같이, 접합 모듈(41)은, 이동 기구(290)에 의해, 제 1 카메라(S1)와 제 2 카메라(S2)의 상대적인 수평 방향 위치를 조정한다. 구체적으로, 제 2 카메라(S2)가 제 1 카메라(S1)의 대략 바로 아래에 위치하도록, 이동 기구(290)가 하 척(231)을 수평 방향으로 이동시킨다. 그리고, 제 1 카메라(S1)와 제 2 카메라(S2)가 공통의 타겟(X)을 촬상하여, 제 1 카메라(S1)와 제 2 카메라(S2)의 수평 방향 위치가 일치하도록, 이동 기구(290)가 제 2 카메라(S2)의 수평 방향 위치를 미조정한다.
다음으로, 도 9의 (B)에 나타내는 바와 같이, 이동 기구(290)는, 하 척(231)을 연직 상방으로 이동시켜, 상 척(230)과 하 척(231)의 수평 방향 위치를 조정한다. 구체적으로, 이동 기구(290)가 하 척(231)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 9의 (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 이동 기구(290)를 제어하고, 연직 방향에서 봤을 때 상 웨이퍼(W1)의 기준점(P11 ~ P13)과 하 웨이퍼(W2)의 기준점(P21 ~ P23)이 합치되도록 하 척(231)의 수평 방향 위치를 조정한다.
다음으로, 도 9의 (C)에 나타내는 바와 같이, 이동 기구(290)는, 하 척(231)을 연직 상방으로 이동시킨다. 그 결과, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)과 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과의 간격(G)(도 7 참조)은, 미리 정해진 거리, 예를 들면 80 μm ~ 200 μm가 된다. 간격(G)의 조정은, 제 1 변위계(S3)와 제 2 변위계(S4)를 이용한다.
제 1 변위계(S3)는, 제 1 카메라(S1)와 마찬가지로, 상 척(230)에 대하여 고정되어 있고, 하 척(231)에 유지된 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. 이 두께의 측정은, 예를 들면 이동 기구(290)가 하 척(231)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(231)에 대하여 고정되어 있고, 상 척(230)에 유지된 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. 이 두께의 측정은, 예를 들면 이동 기구(290)가 하 척(231)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 이동 기구(290)를 제어하고, 간격(G)이 설정값이 되도록 하 척(231)의 연직 방향 위치를 조정한다.
다음으로, 진공 펌프(241a)의 작동이 정지되어, 도 10의 (A)에 나타내는 바와 같이, 영역(230a)에 있어서의 상 웨이퍼(W1)의 진공 흡착이 해제된다. 이 후, 압동부(250)의 압동 핀(251)이 하강하여 상 웨이퍼(W1)의 중심을 누름으로써, 상 웨이퍼(W1)를 하 웨이퍼(W2)에 접촉시킨다(단계(S113)). 그 결과, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)의 중심끼리가 접합된다.
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 생겨, 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.
다음으로, 제어 장치(90)는, 진공 펌프(241b)의 작동을 정지하여, 도 11의 (B)에 나타내는 바와 같이, 영역(230b)에 있어서의 상 웨이퍼(W1)의 진공 흡착을 해제한다. 이어서, 제어 장치(90)는, 진공 펌프(241c)의 작동을 정지하여, 도 11의 (C)에 나타내는 바와 같이, 영역(230c)에 있어서의 상 웨이퍼(W1)의 진공 흡착을 해제한다.
이와 같이, 상 웨이퍼(W1)의 중심으로부터 주연을 향해, 상 웨이퍼(W1)의 진공 흡착이 단계적으로 해제되어, 상 웨이퍼(W1)가 하 웨이퍼(W2)에 단계적으로 낙하하여 접촉한다. 그리고, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)의 접합은, 중심으로부터 주연을 향해 순차 진행된다(단계(S114)). 이로부터, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)이 전면에서 접촉하여, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)가 접합되고, 접합 웨이퍼(T)가 얻어진다. 이 후, 접합 장치(1)는, 압동 핀(251)을 원래의 위치까지 상승시킨다.
접합 웨이퍼(T)의 형성 후, 제어 장치(90)는, 이동 기구(290)에 의해, 상 척(230)과 하 척(231)의 상대 위치를, 도 7에 나타내는 접합 위치로부터 도 5 및 도 6에 나타내는 기판 전달 위치로 이동한다(단계(S115)). 예를 들면, 이동 기구(290)는, 먼저 하 척(231)을 하강시켜, 하 척(231)과 상 척(230)의 연직 방향의 간격을 넓힌다. 이어서, 이동 기구(290)는, 하 척(231)을 옆으로 이동시켜, 하 척(231)과 상 척(230)을 옆으로 비켜 놓는다.
이 후, 제어 장치(90)는, 반송 장치(61)에 의해, 접합 모듈(41)에 대한 접합 웨이퍼(T)의 반출을 행한다(단계(S116)). 구체적으로, 먼저, 하 척(231)이, 접합 웨이퍼(T)의 유지를 해제한다. 이어서, 복수의 유지 핀(265)이, 상승하여, 접합 웨이퍼(T)를 반송 장치(61)에 건넨다. 이 후, 복수의 유지 핀(265)이, 원래의 위치까지 하강한다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 하 척(유지부)(231)의 구성에 대하여, 도 11을 참조하여 설명한다. 하 척(231)은, 하 웨이퍼(W2)의 외주부의 뒤틀림을 보정하기 위하여, 흡착면(300)의 외주측의 높이(형상)를 변형시켜 유지하는 기능을 가진다. 또한 도 11 및 이후의 도면에 있어서, 흡착면(300)을 평탄 형상으로 그리고 있지만, 흡착면(300)은, 직경 방향으로 연장되는 복수의 리브, 및 둘레 방향으로 주회하는 복수의 리브를 구비한 구성이어도 된다.
여기서, 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)를 접합한 접합 웨이퍼(T)는, 접합 후에 상 웨이퍼(W1)의 기준점(P11 ~ P13)과 하 웨이퍼(W2)의 기준점(P21 ~ P23)의 어긋남을 측정하면, 접합 웨이퍼(T)의 외주부에 있어서 기준점의 어긋남이 커지기 쉽다. 접합 전의 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)는, 중심측보다 외주측쪽에, 접합면(W1j, W2j)의 뒤틀림이 현재화되기 쉽기 때문이다. 이 때문에, 하 척(231)은, 흡착면(300)의 외주측의 높이를 제어함으로써, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)의 외주부의 상대적인 뒤틀림의 차에 맞추어 접합면(W1j, W2j)을 신축시켜, 기준점의 어긋남을 저감시킨다.
구체적으로, 하 척(231)의 흡착면(300)은, 하 웨이퍼(W2)의 외주부를 흡착하는 외측 흡착부(301)와, 하 웨이퍼(W2)의 외주부보다 내측의 부분을 흡착하는 내측 흡착부(302)를 가진다. 내측 흡착부(302)는, 평면에서 봤을 때 정원 형상으로 형성되고, 외측 흡착부(301)는, 내측 흡착부(302)의 외측의 인접 위치에서 원환 형상으로 형성되어 있다.
내측 흡착부(302)는, 상기한 영역(231a, 231b)(도 7 참조)을 가지고 있다. 외측 흡착부(301)는, 영역(231b)의 일부와 겹쳐 있어, 영역(231b)의 흡착 압력을 하 웨이퍼(W2)의 외주부에 부여 가능하게 구성되어 있다. 예를 들면, 하 척(231)에 있어서 외측 흡착부(301)의 형성 부분은, 흡인관(260b)(도 7 참조)으로부터 직경 방향 외측으로 연장되는 복수의 내부 유로(305)와, 각 내부 유로(305)로부터 흡착면(300)(외측 흡착부(301))에 각각 연통하는 흡착 홀(306)을 가진다. 이에 의해, 하 척(231)은, 하 웨이퍼(W2)의 중심으로부터 외주부까지의 범위를 내측 흡착부(302)에 의해 흡착하는 한편, 하 웨이퍼(W2)의 외주부를 외측 흡착부(301)에 의해 흡착한다.
그리고, 하 척(231)은, 내측 흡착부(302)와 상대적으로 외측 흡착부(301)를 변형시키는 기능을, 당해 하 척(231)의 내외에 구비한다. 구체적으로, 하 척(231)은, 이동 기구(290)에 탑재되는 베이스 부재(310)와, 베이스 부재(310) 상에 적층되어 하 웨이퍼(W2)를 직접 유지하는 유지 부재(320)를 가진다. 그리고, 하 척(231)은, 외측 흡착부(301)를 변형시키는 변형부(321)를, 유지 부재(320)의 외주측에 구비한다.
베이스 부재(310)는, 연직 방향을 따른 측면 단면에서 봤을 때(도 11 참조), 이동 기구(290)(이동 기구(290)의 이동 스테이지)에 고정되는 기부(基部)(311)와, 기부(311)의 중앙 부분으로부터 연직 방향 상측을 향해 짧게 돌출되는 돌출부(312)를 가지는 볼록 형상을 나타내고 있다. 베이스 부재(310)는, 유지 부재(320)의 내측 흡착부(302)의 반대면(이면)을 돌출부(312)의 상단면에 고정함으로써, 유지 부재(320) 전체를 수평 방향으로 지지하고 있다.
따라서, 하 척(231)은, 돌출부(312)의 직경 방향 외측에 있어서, 베이스 부재(310)의 기부(311)의 상면과, 유지 부재(320)의 외측 흡착부(301)의 이면(예를 들면 하면)과의 사이에, 부재끼리의 간격을 둔 클리어런스(313)를 형성하고 있다. 여기서, 접합 모듈(41)은, 이동 기구(290)에 의한 3차원 방향의 이동 시에, 수평 방향 위치를 측정하는 도시하지 않는 변위계의 광을 반사하는 미러(314)를, 하 척(231)의 근방 위치에 설정하고 있다. 미러(314)와 베이스 부재(310)는, 이동 기구(290)의 이동 스테이지상에 있어서 떨어져 마련된다. 가령, 하 척(231)의 변형부(321)의 변형에 따라 베이스 부재(310)가 변형하는 구성이면, 인접하고 있는 미러(314)의 반사에 영향이 생길 가능성이 있다.
이 때문에, 하 척(231)은, 베이스 부재(310)에 의해 외측 흡착부(301)의 이면을 지지하지 않음으로써, 외측 흡착부(301)의 변형의 영향이 베이스 부재(310)에 전해지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 접합 장치(1)는, 외측 흡착부(301)를 변형시키는 구조라도, 미러(314)의 반사를 안정화시켜 하 척(231)의 근방에서의 계측 정밀도를 높일 수 있어, 하 척(231)의 위치 결정 등을 안정적으로 실시시키는 것이 가능해진다.
그리고, 본 실시 형태에 따른 유지 부재(320)는, 외측 흡착부(301)의 하측(외측 흡착부(301)에 대하여 연직 방향과 겹치는 내부)에, 변형부(321)를 구성하는 변형용 공간(322)을 가지고 있다. 변형용 공간(322)은, 연직 방향을 따른 단면에서 봤을 때, 유지 부재(320)의 하벽(323), 상벽(324), 외주벽(325) 및 내주벽(326)에 의해 둘러싸인 공간이다. 변형용 공간(322)은, 유지 부재(320)의 외측의 압력과 동압의 상태에서, 수평 방향으로 긴 변을 가지는 장방형(長方形) 형상으로 형성되어 있다. 하벽(323), 상벽(324), 외주벽(325) 및 내주벽(326)은 일체 성형된 부재여도 되고, 일부의 벽과 타부의 벽이 다른 부재로 구성된 것이어도 된다. 예를 들면, 유지 부재(320)는, 하벽(323)을 탄성률이 높은(경질인) 재료에 의해 구성하고, 상벽(324), 외주벽(325) 및 내주벽(326)을 하벽(323)보다 탄성률이 낮은(연질인) 재료에 의해 구성해도 된다.
변형용 공간(322)을 구성하는 상벽(324)에는, 상기한 각 내부 유로(305) 및 각 흡착 홀(306)이 마련되어 있다. 그리고, 상벽(324)(외측 흡착부(301)의 표면(예를 들면 상면)과 변형용 공간(322)의 사이)의 두께는, 하벽(323)(외측 흡착부(301)의 이면(예를 들면 하면)과 변형용 공간(322)의 사이)의 두께보다 얇게 형성되어 있다. 따라서, 변형용 공간(322) 내의 내압이 변동하면, 상벽(324)이 크게 변형하는 한편, 하벽(323), 외주벽(325) 및 내주벽(326)은 대부분 변형되지 않는다. 이 때문에, 하 척(231)은, 변형용 공간(322)의 내압의 변동에 따라 상벽(324)을 변형시키게 되어, 외측 흡착부(301)를 안정적 또한 확실하게 변형시킬 수 있다.
또한 도 12의 (A)에 나타내는 바와 같이, 변형용 공간(322)은, 흡착면(300)을 구성하고 있는 유지 부재(320)의 내부를 주회하는 원환 형상(환상)으로 형성되어 있다. 이 때문에, 변형용 공간(322)의 내압은, 유지 부재(320)의 둘레 방향으로 균일하게 걸리게 된다. 따라서, 하 척(231)은, 변형용 공간(322)의 내압의 변동에 수반하여, 외측 흡착부(301)를 둘레 방향 전체에 걸쳐 일체 또한 균일하게 변형시키는 것이 가능하다.
예를 들면, 변형용 공간(322)의 내압을 증가시킴으로써, 도 12의 (B)에 나타내는 바와 같이, 유지 부재(320)의 둘레 방향 전체에 걸쳐 상벽(324)이 팽출하게 된다. 또한 도 12의 (B)에서는, 흰색이 흡착면(300)에 있어서 기준이 되는 내측 흡착부(302)의 연직 방향의 높이(위치)를 나타내고 있고, 검은색이 될수록 흡착면(300)의 높이가 높아지고 있는 것을 나타내고 있다. 이와 같이, 하 척(231)은, 변형부(321)의 변형에 수반하여, 외측 흡착부(301)의 높이를 둘레 방향 전체에 걸쳐 변형시킴으로써, 하 웨이퍼(W2)의 외주부를 균일하게 변형시킬 수 있다.
도 11로 돌아와, 접합 모듈(41)은, 변형용 공간(322)에 대하여 변형용의 유체를 공급 및 배출시키는 유체 급배부(330)를, 유지 부재(320)의 측주면의 포트에 접속하고 있다. 본 실시 형태에 있어서 변형용의 유체는, 에어이다. 또한, 변형용의 유체는, 에어에 한정되지 않고, 질소(N2) 등의 불활성 가스, 혹은 물 또는 기름 등의 액체를 적용해도 된다.
유체 급배부(330)는, 유지 부재(320)의 포트에 접속되어, 처리 용기(210)의 외부로 연장되는 급배 경로(331)를 가진다. 그리고, 유체 급배부(330)는 급배 경로(331)의 상류측으로부터 하류측을 향해 차례로, 펌프(가압 펌프(332), 감압 펌프(333)), 레귤레이터(334), 밸브(335) 및 압력 센서(336)를 구비한다.
가압 펌프(332) 및 감압 펌프(333)는, 예를 들면, 레귤레이터(334)보다 상류측에서 분기되어, 제어 장치(90)의 제어 하에 독립하여 동작하는 것이 가능하게 되어 있다. 가압 펌프(332)는, 유지 부재(320)에 에어를 공급하여 변형용 공간(322)의 내압을 가압한다. 감압 펌프(333)는, 유지 부재(320)로부터 에어를 배출시켜 변형용 공간(322)의 내압을 감압한다.
레귤레이터(334)는, 예를 들면, 전공 레귤레이터가 적용되어, 급배 경로(331)를 유통하는 에어의 압력을, 제어 장치(90)가 지령한 목표 압력으로 조정한다. 또한, 유체 급배부(330)는, 1 개의 레귤레이터(334)를 적용하는 것에 한정되지 않으며, 예를 들면, 가압 펌프(332) 및 감압 펌프(333)의 각각에 레귤레이터(334)를 적용해도 된다.
밸브(335)는, 제어 장치(90)의 제어 하에, 급배 경로(331) 내의 유로를 개폐한다. 이 밸브(335)로서는, 예를 들면, 급배 경로(331)를 개폐하는 기능, 및 대기 개방하여 에어를 유입유출하는 기능을 가지는 에어 오퍼레이티드 밸브(AOV)를 적용할 수 있다. 이에 의해, 밸브(335)는, 외측 흡착부(301)의 변형의 종료 시에 대기 개방함으로써, 즉시 변형부(321)를 복귀시킬 수 있다. 또한 밸브(335)도, 1 개 적용하는 것에 한정되지 않으며, 예를 들면, 가압 펌프(332) 및 감압 펌프(333)의 각각에 밸브(335)를 적용해도 된다.
압력 센서(336)는, 유지 부재(320)에 대하여 공급 또는 배출되는 에어의 압력을 검출하여, 그 검출 정보를 제어 장치(90)로 송신한다. 제어 장치(90)는, 이 압력 센서(336)의 검출 정보에 기초하여, 변형부(321)로 공급하는 에어의 공급량을 조정하고, 또한 적절한 타이밍에 밸브(335)를 폐색한다. 밸브(335)의 폐색 상태에서, 변형용 공간(322)은, 정해진 내압으로 유지되어, 상벽(324)의 변형 상태를 계속시킬 수 있다.
또한 접합 모듈(41)은, 외측 흡착부(301)의 변형량을 검출하기 위하여, 하 척(231)보다 연직 방향 상측에 변위 센서(측정기)(340)를 구비한다. 변위 센서(340)는, 예를 들면, 기판 전달 위치에 배치된 하 척(231)의 외측 흡착부(301)의 상방에 마련되어 있다. 변위 센서(340)의 측정 방식은, 예를 들면 공초점 방식, 분광 간섭 방식, 또는 삼각 측거 방식 등이다. 변위 센서(340)의 광원은, LED 또는 레이저이다. 변위 센서(340)는, 제어 장치(90)에 접속되고, 하 웨이퍼(W2)가 흡착면(300)에 존재하지 않는 상태에서 외측 흡착부(301)의 변형량을 측정하여, 측정한 측정 정보를 제어 장치(90)로 송신한다.
제어 장치(90)는, 이 변위 센서(340)가 측정한 측정 정보에 기초하여, 변형부(321)를 동작시킬 수 있다. 예를 들면, 제어 장치(90)는, 외측 흡착부(301)의 위치가 목표 위치에 있는 경우에, 변형부(321)의 변형을 정지한다. 외측 흡착부(301)의 위치가 목표 위치에 없는 경우에, 목표 위치와의 어긋난 양 및 어긋난 방향에 따라 변형부(321)를 변형시킨다. 또한 도 11에서는, 외측 흡착부(301)의 대향하는 위치에 1 개의 변위 센서(340)를 설치하고 있는데, 변위 센서(340)는, 외측 흡착부(301)의 둘레 방향으로 복수 마련되어도 된다. 또한, 변위 센서(340)는, 상 척(230)에 적용되는 제 1 변위계(S3)를 이용해도 된다.
또한, 본 실시 형태에 따른 접합 모듈(41)은, 하 척(231)의 흡착면(300)에 하 웨이퍼(W2)를 배치할 시에, 외측 흡착부(301)(변형용 공간(322))의 폭 방향 중간 위치(301c)보다 내측의 변형을 이용하여, 하 웨이퍼(W2)를 변형시킨다. 이 때문에 도 13에 나타내는 바와 같이, 접합 모듈(41)은, 하 웨이퍼(W2)를 흡착면(300)으로 유지할 시에, 외측 흡착부(301)의 폭 방향 중간 위치(301c)의 내측에 하 웨이퍼(W2)의 외연이 위치하도록, 하 웨이퍼(W2)를 위치 결정한다. 또한 도 13에서는, 외측 흡착부(301)의 폭 방향 중간 위치(301c)를 편의적으로 이점 쇄선으로 나타내고 있다.
외측 흡착부(301)의 폭 방향 중간 위치(301c)보다 내측에 하 웨이퍼(W2)의 외연을 배치하기 때문에, 변형용 공간(322)의 형성 범위는, 하 웨이퍼(W2)의 치수에 따른 크기로 설계된다. 예를 들면, 하 웨이퍼(W2)의 직경이 300 mm인 경우에, 변형용 공간(322)의 내주벽(326)의 직경(φI)은, 270 mm ~ 280 mm의 범위, 변형용 공간(322)의 외주벽(325)의 직경(φO)은, 340 mm ~ 350 mm의 범위로 설정하면 된다(도 12 참조). 본 실시 형태에서는, 내주벽(326)의 직경(φI)을 276 mm로 하고, 외주벽(325)의 직경(φO)을 346 mm로 하고 있다. 따라서, 외측 흡착부(301)(변형용 공간(322))의 폭은 70 mm이며, 외측 흡착부(301)의 폭 방향 중간 위치(301c)는 35 mm가 된다. 하 척(231)의 중심으로부터 외측 흡착부(301)의 폭 방향 중간 위치(301c)까지의 거리는, 138 mm + 35 mm = 173 mm가 된다. 외측 흡착부(301)와 내측 흡착부(302)의 경계는, 내주벽(326)에 의해 규정될 수 있다. 외측 흡착부(301)는, 내주벽(326)보다 직경 방향 외측의 유지 부재(320) 전체라고 간주해도 되고, 변형용 공간(322)의 형성 범위(외주벽(325)과 내주벽(326)의 사이)라고 간주해도 된다. 혹은, 외측 흡착부(301)와 내측 흡착부(302)의 경계는, 베이스 부재(310)의 지지 부분(돌출부(312))과 비지지 부분(클리어런스(313))에 의해 규정되어도 된다(도 11 참조). 또한 예를 들면, 내측 흡착부(302)의 반경에 대한 외측 흡착부(301)의 폭의 비율은, 1/5 ~ 3/5 정도의 범위로 설정되는 것이 바람직하다.
접합 모듈(41)은, 외측 흡착부(301)의 폭 방향 중간 위치(301c)보다 내측에 하 웨이퍼(W2)의 외연을 배치함으로써, 변형부(321)의 산 형상 또는 골짜기 형상의 변형에 있어서, 폭 방향 중간 위치(301c)보다 내측의 변형 형상의 영향을 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)에게 줄 수 있다. 예를 들면, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 외연이 상 웨이퍼(W1)와 상대적으로 늘어나 있는 경우에는, 접합면(W2j)을 내측으로 줄이기 위하여, 변형용 공간(322)의 변형부(321)(상벽(324))를 팽출시키는 동작을 행한다(도 14의 (A)도 참조). 반대로, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 외연이 상 웨이퍼(W1)와 상대적으로 줄어들어 있는 경우에는, 접합면(W2j)을 외측으로 늘리기 위하여, 변형용 공간(322)의 변형부(321)(상벽(324))를 들어가게 하는 동작을 행한다(도 14의 (B)도 참조). 이와 같이, 접합 장치(1)는, 변형된 외측 흡착부(301)의 중심측의 형상을 이용함으로써, 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)에 상대적으로 발생해 있는 신장 및 수축을 정밀도 좋게 보정할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 접합 장치(1)는, 기본적으로는 이상과 같이 구성되며, 이하, 그 동작(기판의 유지 방법)에 대하여, 도 15를 참조하여 설명한다.
제어 장치(90)는, 접합 웨이퍼(T)의 제작 과정에 있어서의 하 웨이퍼(W2)의 반입 공정(도 8의 단계(S111))으로서 하 척(231)에 하 웨이퍼(W2)를 유지할 시에, 하 척(231)의 형상을 적절하게 조정하는 처리를 행한다. 단, 하 웨이퍼(W2)를 흡착한 상태에서 하 척(231)을 변형시키면, 하 웨이퍼(W2)의 이면이 스치는, 변형량이 변화하는 등의 영향이 생긴다.
따라서, 제어 장치(90)는, 하 웨이퍼(W2)가 없는 상태의 하 척(231)에 있어서 형상의 조정을 실시한다. 구체적으로, 제어 장치(90)는, 먼저 하 척(231)에 하 웨이퍼(W2)가 없는지 여부(있는지)를 판정한다(단계(S121)). 예를 들면, 제어 장치(90)는, 흡착면(300)에 흡착 압력을 부여하여, 그 때의 흡착 경로 및 진공 펌프(261a, 261b)의 압력 변동을 센서 등에 의해 감시함으로써, 하 웨이퍼(W2)의 유무를 판정할 수 있다.
그리고, 하 웨이퍼(W2)가 하 척(231)에 있는 경우(단계(S121)：NO)에는, 단계(S122)로 진행된다. 단계(S122)에 있어서, 제어 장치(90)는, 제어 장치(90)의 도시하지 않는 모니터 등을 개재하여, 하 웨이퍼(W2)가 있다는 취지의 에러를 알린다. 또한, 하 척(231)이 접합 웨이퍼(T)를 가지고 있고, 이 접합 웨이퍼(T)를 취출하기 전인 경우에는, 제어 장치(90)는, 반송 장치(61)에 의해 접합 웨이퍼(T)를 취출하는 동작을 실시해도 된다. 또한, 제어 장치(90)는, 하 웨이퍼(W2)가 있는 경우에, 에러의 알림과 함께, 반송 장치(61)에 의해 하 웨이퍼(W2)를 취출하는 동작을 자동적으로 행하여, 단계(S123)로 이행해도 된다.
한편, 하 웨이퍼(W2)가 하 척(231)에 없는 경우(단계(S121)：YES)에는, 단계(S123)로 진행된다. 단계(S123)에 있어서, 제어 장치(90)는, 이동 기구(290)를 동작하여, 하 척(231)을 기판 전달 위치로 이동시킨다.
다음으로, 제어 장치(90)는, 변위 센서(340)에 의해, 하 척(231)의 외측 흡착부(301)의 높이(연직 방향의 위치)를 측정한다(단계(S124)). 이에 의해, 제어 장치(90)는, 외측 흡착부(301)의 현재의 높이를 인식할 수 있다.
이 후, 제어 장치(90)는, 외측 흡착부(301)의 높이가 목표 위치에 있는지 여부를 판정한다(단계(S125)). 이 목표 위치는, 휨 측정 장치(5)(도 1 참조)에 의해 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 각 휨 상태(휜 양, 휜 방향)를 측정하고, 제어 장치(90)가 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)의 휨 상태의 상대차에 기초하여 적절한 계산을 행함으로써, 기판 처리 전에 미리 산출된다.
그리고, 외측 흡착부(301)의 위치가 목표 위치에 없는 경우(단계(S125)：NO)에, 제어 장치(90)는, 단계(S126)로 진행되어, 변형부(321)의 변형 동작을 행한다. 이 때, 제어 장치(90)는, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)의 휨 상태의 상대차에 기초하는 외측 흡착부(301)의 변형 방향 및 변형량에 따라, 변형용 공간(322)의 내압을 가압하는 가압 처리, 및 변형용 공간(322)의 내압을 감압하는 감압 처리를 선택적으로 행한다.
예를 들면, 가압 처리를 행하는 경우에는, 유체 급배부(330)에 의해 변형용 공간(322)으로 에어를 공급함으로써, 도 14의 (A)에 나타내는 바와 같이, 상벽(324)을 연직 방향 상측으로 융기(팽출)시킨다. 이 때, 상벽(324)은, 폭 방향 중간 위치(301c)를 정부(頂部)로 한 활 형상으로 만곡한다. 이 때문에, 하 척(231)의 변형 후에, 외측 흡착부(301)의 폭 방향 중간 위치(301c)보다 직경 방향 내측에 외연이 흡착되는 하 웨이퍼(W2)는, 직경 방향 외측을 향해 연직 방향 상측으로 경사진 형상으로 하 척(231)에 유지되게 된다.
이에 의해, 예를 들면, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과 상대적으로 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 외주부가 직경 방향 외측으로 늘어나도록 뒤틀려 있었을 경우에는, 하 웨이퍼(W2)의 흡착 시에, 직경 방향 내측으로 줄어들도록 하 웨이퍼(W2)를 유지할 수 있다. 혹은, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)과 상대적으로 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)의 외주부가 직경 방향 내측으로 줄어들도록 뒤틀려 있었을 경우에는, 접합 시에, 직경 방향 외측으로 늘어나도록 상 웨이퍼(W1)를 접합해 가는 것이 가능해진다.
한편, 감압 처리를 행하는 경우에는, 도 14의 (B)에 나타내는 바와 같이, 유체 급배부(330)에 의해 변형용 공간(322)으로부터 에어를 배출함으로써, 상벽(324)을 연직 방향 하측으로 들어가게 한다(수축시킨다). 이 때, 상벽(324)은, 폭 방향 중간 위치(301c)를 저부로 한 활 형상으로 만곡한다. 이 때문에, 하 척(231)의 변형 후에, 외측 흡착부(301)의 폭 방향 중간 위치(301c)보다 직경 방향 내측에 외연이 흡착되는 하 웨이퍼(W2)는, 직경 방향 외측을 향해 연직 방향 하측으로 경사진 형상으로 하 척(231)에 유지된다.
이에 의해, 예를 들면, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과 상대적으로 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 외주부가 직경 방향 내측으로 줄어들도록 뒤틀려 있었을 경우에는, 하 웨이퍼(W2)의 흡착 시에, 직경 방향 외측으로 늘어나도록 하 웨이퍼(W2)를 유지할 수 있다. 혹은, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)과 상대적으로 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)의 외주부가 직경 방향 내측으로 늘어나도록 뒤틀려 있었을 경우에는, 접합 시에, 직경 방향 내측으로 줄어들도록 상 웨이퍼(W1)를 접합해 가는 것이 가능해진다.
도 15로 돌아와, 제어 장치(90)는, 단계(S126)에 있어서의 변형부(321)의 변형 동작 시에, 단계(S124) 및 단계(S125)를 반복함으로써, 외측 흡착부(301)의 위치를 감시한다. 그리고 단계(S125)에 있어서, 제어 장치(90)는, 외측 흡착부(301)의 위치가 목표 위치에 있는 것을 판정한 경우(단계(S125)：YES)에, 변형부(321)의 변형 동작을 정지하여 단계(S127)로 진행된다. 또한, 처음 변위 센서(340)의 측정에 의해 외측 흡착부(301)가 목표 위치에 있었을 경우에는, 변형부(321)의 변형 동작을 행하지 않고 단계(S127)로 진행된다.
단계(S127)에 있어서, 제어 장치(90)는, 외측 흡착부(301)의 위치가 목표 위치로 조정된 하 척(231)에 대하여, 반송 장치(61)(도 1 참조)로부터 하 웨이퍼(W2)를 수취하는 동작을 실시한다. 이 하 웨이퍼(W2)의 수취 시에, 제어 장치(90)는, 진공 펌프(261a, 261b)에 의해 흡착면(300)에 흡착 압력을 발휘시킴으로써, 외측 흡착부(301) 및 내측 흡착부(302)에 하 웨이퍼(W2)를 흡착시킨다. 상기한 바와 같이, 외측 흡착부(301)가 팽출되어 있는 또는 수축되어 있는 경우에는, 하 웨이퍼(W2)의 외주부를 변형한 상태로 하여 하 웨이퍼(W2)를 유지한다. 그리고, 접합 장치(1)는, 하 웨이퍼(W2)가 변형된 상태에서, 하 척(231)을 접합 위치로 이동시켜(도 8의 단계(S112)), 상 웨이퍼(W1)와 접합시킨다(도 8의 단계(S113, S114)). 이에 의해, 접합 장치(1)는, 외주부에 있어서의 기준점의 어긋남을 저감시킨 접합 웨이퍼(T)를 제작할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 따른 접합 장치(1)는, 변형부(321)에 의해 내측 흡착부(302)와 상대적으로 외측 흡착부(301)를 변형시킴으로써, 하 웨이퍼(W2)(및 상 웨이퍼(W1))의 외주부의 뒤틀림을 적절하게 보정할 수 있다. 이에 의해 예를 들면, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 외주부에 있어서, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)의 외주부와 상대적으로 큰 뒤틀림이 발생해 있는 경우에, 하 웨이퍼(W2)의 뒤틀림을 충분히 보정하여 상 웨이퍼(W1)와 접합시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 접합 장치(1)는, 상 웨이퍼(W1)의 기준점(P11 ~ P13)과 하 웨이퍼(W2)의 기준점(P21 ~ P23)의 어긋남을 저감시킨 접합 웨이퍼(T)를 제작하는 것이 가능해진다.
특히, 제 1 실시 형태에 따른 접합 장치(1)는, 변형용 공간(322)에 대한 에어의 급배에 의해 외측 흡착부(301)의 변형(팽출 및 수축)을 행함으로써, 외측 흡착부(301)를 간단하게 변형시킬 수 있다. 변형부(321)는 변형용 공간(322)에 의해 유지 부재(320)의 구조를 복잡화하지 않고 변형할 수 있으므로, 하 척(231)의 박형화를 촉진할 수 있다. 또한, 접합 장치(1)는, 외측 흡착부(301)의 표면(예를 들면 상면)과 내측 흡착부(302)의 표면(예를 들면 상면)이 면일로 연속하고 있음으로써, 외측 흡착부(301)를 변형시키는 구조라도 외측 흡착부(301)와 내측 흡착부(302)의 경계에 있어서, 하 웨이퍼(W2)를 흔들림 없이 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, 제어 장치(90)는, 변위 센서(340)에 의해 외측 흡착부(301)의 위치를 측정하면서 외측 흡착부(301)를 변형시킴으로써, 외측 흡착부(301)를 목표 위치로 확실하게 변형시킬 수 있다.
또한 접합 장치(1) 및 기판의 유지 방법은, 상기의 구성에 한정되지 않고, 각종 변형예를 취할 수 있는 것은 물론이다. 예를 들면, 기판 처리 장치는, 접합 장치(1)에 한정되지 않고, 기판을 유지하는 척(유지부)을 구비하고, 기판 처리에 있어서 기판의 면내 균일성에 관련되는 기판 처리를 행하는 장치에 적용해도 된다. 일례로서, 성막 장치(기판 처리 장치)에서는, 외측 흡착부(301)의 변형에 의해 기판의 외주부의 뒤틀림을 개선한 상태에서 성막 처리(기판 처리)를 행함으로써, 성막되는 막의 막 두께를 고정밀도로 조정할 수 있다.
또한, 도 14의 (C)에 나타내는 바와 같이, 접합 장치(1)는, 외측 흡착부(301)의 폭 방향 중간 위치(301c)보다 외측에, 하 웨이퍼(W2)의 외연을 배치해도 된다. 하 웨이퍼(W2)의 구조적인 요인에 의해 하 웨이퍼(W2)의 직경 방향 상의 위치에 따라 신장 및 수축이 다른 경우에는, 외측 흡착부(301)의 변형을 이용하여 접합면(W2j)에 수축과 신장의 보정을 양방 모두 행함으로써, 외주부의 보정을 보다 한층 최적화할 수 있다.
또한 예를 들면, 도 16에 나타내는 바와 같이, 외측 흡착부(301)를 변형시키는 변형부(321)는, 하 척(231)의 둘레 방향을 따라 복수의 분할된 변형용 공간(322A)을 가지고, 복수의 변형용 공간(322A)마다 에어를 공급 및 배출하는 구성이어도 된다. 이에 의해, 하 척(231)은, 하 웨이퍼(W2)(또는 상 웨이퍼(W1))의 뒤틀림에 따라, 외측 흡착부(301)의 둘레 방향의 변형량을 개별로 조정할 수 있다. 예를 들면, X축 방향의 접합면(W2j)이 늘어나 있는 한편, Y축 방향의 접합면(W2j)이 줄어들어 있는 경우에, 외측 흡착부(301)는, X축 방향의 변형용 공간(322A)을 가압하고, Y축 방향의 변형용 공간(322A)을 감압할 수 있다. 즉, 접합 장치(1)는, 하 웨이퍼(W2) 또는 상 웨이퍼(W1)의 신축(뒤틀림)의 상대차에 따라 보정을 적절하게 행하는 것이 가능해진다. 또한, 도 16 중에서는, 8 개의 변형용 공간(322A)으로 분할한 구성을 도시하고 있는데, 이 분할수 및 각 공간의 용적 등은 자유롭게 설계할 수 있는 것은 물론이다.
<제 2 실시 형태>
다음으로, 제 2 실시 형태에 따른 하 척(231A)에 대하여, 도 17 및 도 18을 참조하여 설명한다. 이 하 척(231A)은, 외측 흡착부(301)의 변형을, 변형용의 유체의 급배에 관계없이, 액츄에이터(구동원)를 가지는 기구부(350)에 의해 기계적으로 행하는 점에서, 제 1 실시 형태에 따른 하 척(231)과 상이하다.
구체적으로, 하 척(231A)의 유지 부재(320)는, 원반 형상의 내측 지지부(327)와, 내측 지지부(327)의 외측 인접 위치에 마련되는 복수의 원호 형상의 외측 지지부(328)를 가진다. 예를 들면, 내측 지지부(327)와 외측 지지부(328)는, 다른 부재에 의해 구성되고, 양 부를 나사 고정 등의 적절한 고정 수단에 의해 고정함으로써, 양 부의 상면에 의해 대략 평탄 형상의 흡착면(300)을 형성하고 있다. 또한, 유지 부재(320)는, 내측 지지부(327)와 외측 지지부(328)를 일체 성형한 구성이어도 된다.
외측 지지부(328)는, 내측 지지부(327)의 탄성률보다 작은 탄성률을 가지는 재료에 의해 구성되어 있다. 이 외측 지지부(328)는, 연직 방향을 따른 측면 단면에서 봤을 때, 내측 지지부(327)에 고정되는 세로 부위(328a)와, 세로 부위(328a)의 상단으로부터 수평 방향으로 돌출되는 가로 부위(328b)를 가지는 L자 형상을 나타내고 있다. 그리고, 가로 부위(328b)의 상면이, 흡착면(300)의 외측 흡착부(301)를 형성하고, 내측 지지부(327)의 상면이 흡착면(300)의 내측 흡착부(302)를 형성하고 있다. 즉, 하 척(231A)은, 외측 지지부(328)의 가로 부위(328b)를 높이 방향으로 변형시키는 변형부(321A)를 가지고 있다.
변형부(321A)는, 브래킷(351)과, 외측 지지부(328)를 동작시키는 피에조 엑츄에이터(352)와, 외측 지지부(328)의 위치를 검출하는 제어용 센서(353)를 포함한다.
브래킷(351)은, 외측 지지부(328)의 세로 부위(328a)에 고정되어 있다. 브래킷(351)은, 외측 지지부(328)가 노치된 공간에 있어서, 피에조 엑츄에이터(352) 및 제어용 센서(353)를 유지하고 있다.
피에조 엑츄에이터(352)는, 도시하지 않는 압전 소자에 대한 전력의 급전에 기초하여 핀부(352p)를 진출시키는 한편, 압전 소자에 대한 급전 정지에 따라 핀부(352p)를 후퇴시킨다. 이 피에조 엑츄에이터(352)는, 인가하는 전력에 따라 수 nm ~ 수백 μm의 범위에 있어서, 고정밀도로 핀부(352p)의 위치를 제어할 수 있다.
핀부(352p)는, 피에조 엑츄에이터(352)의 기체로부터 연직 방향을 따라 돌출되어 있다. 핀부(352p)의 상단부는, 대향하는 외측 지지부(328)의 가로 부위(328b)에 대하여 적절한 고정 수단(나사 고정, 용접 등)에 의해 고정된다. 따라서, 가로 부위(328b)는, 핀부(352p)의 상승에 따라 직경 방향 외측을 향해 연직 방향 상측으로 만곡하는 한편, 핀부(352p)의 하강에 따라 직경 방향 외측을 향해 연직 방향 하측으로 만곡한다.
제어용 센서(353)는, 가로 부위(328b)의 최외주측의 연직 방향 위치를 계측하는 센서이며, 제어 장치(90)에 대하여 정보 통신 가능하게 접속되어 있다. 이런 종류의 제어용 센서(353)로서는, 예를 들면, 정전 용량 센서, 광학식 변위 센서, 변형 센서 등을 적용할 수 있다. 제어 장치(90)는, 피에조 엑츄에이터(352)의 구동 시에, 제어용 센서(353)가 검출하는 측정 정보에 기초하여, 당해 피에조 엑츄에이터(352)에 급전하는 전력을 제어한다.
또한 하 척(231A)은, 외측 지지부(328)의 가로 부위(328b)보다 연직 방향 상측에, 변위 센서(340)를 구비하고, 변위 센서(340)에 의해 가로 부위(328b)의 위치 또는 하 웨이퍼(W2)의 위치를 측정해도 된다. 제어 장치(90)는, 변위 센서(340)의 측정 정보에 기초하여 피에조 엑츄에이터(352)에 급전하는 전력을 조정할 수 있다.
또한 도 18에 나타내는 바와 같이, 하 척(231A)은, 외측 흡착부(301)의 둘레 방향을 따라 복수의 구획으로 분할된 외측 지지부(328)를 구비한다. 서로 인접하는 외측 지지부(328)끼리의 사이에는, 직경 방향을 따라 연장되는 슬릿(329)이 형성되어 있다. 슬릿(329)은 내측 지지부(327)에 달하고 있음으로써, 각 외측 지지부(328)를 완전하게 분리시키고 있다. 그리고, 하 척(231A)은, 복수의 외측 지지부(328)마다 변형부(321A)(브래킷(351), 피에조 엑츄에이터(352), 제어용 센서(353))를 구비하고 있어, 각 가로 부위(328b)를 독립적으로 변형시킬 수 있다.
이와 같이, 접합 장치(1)는, 각 외측 지지부(328)를 변형시키는 기구부(350)를 외측 흡착부(301)의 둘레 방향을 따라 복수 구비함으로써도, 각 외측 흡착부(301)를 적절하게 변형시킬 수 있다. 특히, 기구부(350)는, 구동원으로서 피에조 엑츄에이터(352)를 적용하고 있음으로써, 제어 장치(90)의 제어 하에, 각 외측 흡착부(301)를 정밀도 좋게 변형시킬 수 있다.
또한 하 척(231A)은, 외측 흡착부(301)를 둘레 방향을 따라 연속한 구성으로 하고, 복수의 변형부(321A)를 동시에 동작시킴으로써, 외측 흡착부(301)의 둘레 방향 전체를 일체로 변형시키는 구성이어도 된다. 또한, 외측 지지부(328)의 가로 부위(328b)를 변형시키는 변형부(321A)는, 도 17에 나타내는 기구에 한정되지 않으며, 각종 구성을 취할 수 있다. 이하, 도 19를 참조하여, 변형부(321A)의 다른 구성에 대하여 몇 가지 설명한다.
도 19의 (A)에 나타내는 변형부(321B)(기구부(350A))는, 변형 센서(352s)를 내장하는 피에조 엑츄에이터(352A)를 적용하고 있다. 변형 센서(352s)는, 핀부(352p)의 변위를 검출하여 그 정보를 제어 장치(90)로 송신함으로써, 상기의 제어용 센서(353)와 동일한 역할을 할 수 있다. 이에 의해, 변형부(321B)는, 제어용 센서(353)를 생략하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 변형부(321B)는, 피에조 엑츄에이터(352A)를 고정하는 단순한 형상의 브래킷(351)을 적용할 수 있어, 전체의 구성이 보다 간소화된다.
도 19의 (B)에 나타내는 변형부(321C)(기구부(350B))는, 외측 흡착부(301)의 직경 방향을 따라 복수의 피에조 엑츄에이터(352A)를 구비한다. 이 경우, 브래킷(351)은, 각 피에조 엑츄에이터(352A)를 수용하기 위하여 복수의 오목부를 가지도록 형성된다. 각 피에조 엑츄에이터(352A)는, 변형 센서(352s)를 내장하고 있어, 각 핀부(352p)의 변위를 검출할 수 있다. 제어 장치(90)는, 직경 방향으로 배열되는 각 피에조 엑츄에이터(352A)의 변위를 개별로 제어함으로써, 외측 흡착부(301)의 변형을 보다 크게 하거나, 혹은 외측 흡착부(301)를 산 형상 또는 골짜기 형상으로 만곡시키는 등의 다양한 형상을 취하게 하는 것이 가능해진다.
도 19의 (C)에 나타내는 변형부(321D)는, 피에조 엑츄에이터(352)를 가지는 기구부(350) 대신에, 리니어 기구(354)를 적용하고 있다. 구체적으로, 변형부(321D)는, 브래킷(351)에 의해 리니어 기구(354)의 하우징(355)을 유지하고, 이 하우징(355) 내에 리니어 모터(356), 리니어 가이드(357), 리니어 스케일(358)을 가진다.
리니어 모터(356)는, 제어 장치(90)에 접속되고, 제어 장치(90)로부터 급전되는 전력에 기초하여 리니어 가이드(357) 상을 변위한다. 리니어 가이드(357)는, 연직 방향을 따라 연장되어 있다. 이 때문에, 변형부(321D)는, 리니어 모터(356)로부터 돌출된 핀부(356p)를 승강(변위)시켜, 핀부(356p)가 연결되어 있는 외측 지지부(328)의 가로 부위(328b)를 변형시킨다. 제어 장치(90)는, 리니어 모터(356)의 위치를 리니어 스케일(358)에 의해 검출하면서 리니어 모터(356)를 변위시킴으로써, 가로 부위(328b)의 변형 방향 및 변형량을 적절하게 조정할 수 있다.
도 19의 (D)에 나타내는 변형부(321E)는, 다른 리니어 기구(354A)로서 하우징(355) 내에, 리니어 가이드(357), 리니어 스케일(358), 서보 모터(359) 및 볼 나사 기구(360)를 구비한다. 즉, 이 리니어 기구(354A)는, 서보 모터(359)에 공급하는 전력 펄스를 조정하고, 서보 모터(359)의 회전을 볼 나사 기구(360)에 있어서 직동 운동으로 변환함으로써, 볼 나사 기구(360)의 가동체에 연결된 핀부(360p)를 진퇴시킨다. 이 경우에도, 제어 장치(90)는, 가로 부위(328b)의 변형 방향 및 변형량을 적절하게 조정할 수 있다.
금회 개시된 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(접합 장치(1)) 및 기판의 유지 방법은, 모든 점에 있어서 예시로 제한적인 것은 아니다. 실시 형태는, 첨부한 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시 형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 다른 구성도 취할 수 있고, 또한, 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.

Claims (14)

  1. 흡착면에 의해 기판을 흡착하여 유지하는 유지부를 구비하고,
    상기 흡착면은, 상기 기판의 외주부를 흡착하는 외측 흡착부와, 상기 기판의 상기 외주부보다 내측의 부분을 흡착하는 내측 흡착부를 포함하고,
    상기 유지부는, 상기 내측 흡착부와 상대적으로 상기 외측 흡착부를 변형시키는 변형부를 가지는,
    기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 변형부는, 상기 외측 흡착부에 위치하는 상기 유지부의 내부에 변형용 공간을 가지고,
    상기 변형용 공간으로 유체를 공급하는 것에 의해 상기 내측 흡착부에 대하여 상기 외측 흡착부를 팽출시키고, 상기 유지부의 내부로부터 상기 유체를 배출하는 것에 의해 상기 내측 흡착부에 대하여 상기 외측 흡착부를 수축시키는,
    기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유지부는, 상기 흡착면을 가지는 유지 부재와, 상기 유지 부재의 이면을 지지하는 베이스 부재를 구비하고,
    상기 베이스 부재는, 상기 내측 흡착부의 이면을 지지하는 한편, 상기 외측 흡착부의 이면을 지지하지 않는,
    기판 처리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 외측 흡착부의 표면과 상기 변형용 공간의 사이의 두께가, 상기 외측 흡착부의 이면과 상기 변형용 공간과의 사이의 두께보다 얇은,
    기판 처리 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 변형용 공간은, 상기 유지부의 둘레 방향을 따라 환상으로 연속하고 있는,
    기판 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 변형부는, 상기 외측 흡착부에 있어서 상기 기판에 접촉하는 외측 지지부와, 상기 외측 지지부에 접속되고 상기 외측 지지부를 변형시키는 기구부를 포함하는, 기판 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기구부는, 상기 외측 지지부를 승강시키는 구동원으로서 피에조 엑츄에이터를 가지는,
    기판 처리 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외측 흡착부의 표면과 상기 내측 흡착부의 표면은, 면일로 연속하고 있는,
    기판 처리 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외측 흡착부는, 상기 유지부의 둘레 방향을 따라 복수로 분할되어 있는,
    기판 처리 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡착면의 중심과 상기 기판의 중심을 일치시켜 상기 흡착면에 상기 기판을 흡착시킨 상태에서, 상기 변형부의 폭 방향 중간 위치는, 상기 기판의 외연보다 직경 방향 외측에 위치하고 있는,
    기판 처리 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외측 흡착부의 위치를 측정하는 측정기와,
    상기 측정기가 측정한 측정 정보에 기초하여, 상기 변형부를 변형시키는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    측정한 상기 외측 흡착부의 위치가 목표 위치에 있는 것을 판정한 경우에, 상기 변형부의 변형을 정지하는,
    기판 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어부는, 측정한 상기 외측 흡착부의 위치가 상기 목표 위치에 없는 경우에, 상기 변형부를 변형시키는,
    기판 처리 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는, 상기 유지부에 의해 흡착한 상기 기판과, 상기 기판의 대향 위치에 배치된 다른 기판을 접합하는 접합 장치인,
    기판 처리 장치.
  14. 기판의 외주부를 흡착하는 외측 흡착부와, 상기 기판의 상기 외주부보다 내측의 부분을 흡착하는 내측 흡착부를 포함하는 흡착면을 구비한 유지부에 의해, 상기 기판을 유지하는 기판의 유지 방법으로서,
    상기 유지부에 마련된 변형부에 의해, 상기 내측 흡착부와 상대적으로 상기 외측 흡착부를 변형시키는 공정과,
    상기 외측 흡착부의 변형 후에, 상기 외측 흡착부 및 상기 내측 흡착부에 의해 상기 기판을 흡착하는 공정을 가지는,
    기판의 유지 방법.
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