KR20240074887A - 접합 장치 및 접합 방법 - Google Patents

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켄지 스가카와
요스케 오모리
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판을 흡착하는 흡착면에, 상기 기판을 흡착하는 흡착 압력이 독립으로 제어되는 복수의 영역으로서, 원 형상의 제 1 영역 및 상기 제 1 영역의 직경 방향 외측에 배치되는 원환 형상의 제 2 영역을 가지는 유지부와, 상기 흡착면을 구성하는 복수의 영역의 각각에 독립으로 흡착 압력을 발생시키는 복수의 흡착 압력 발생부와, 복수의 상기 흡착 압력 발생부의 각각에 의해 발생되는 흡착 압력을 독립으로 조정하는 복수의 흡착 압력 조정부와, 복수의 상기 흡착 압력 발생부 및 복수의 상기 흡착 압력 조정부를 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 제 1 영역의 적어도 일부와 상기 제 2 영역의 적어도 일부에 상이한 상기 흡착 압력을 발생시키는, 기판 처리 장치를 제공한다.

Description

접합 장치 및 접합 방법 {JOINING DEVICE AND JOINING METHOD}
본 개시는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
특허 문헌 1에 기재된 접합 장치는, 상측의 기판을 상방으로부터 흡착하는 상 척과, 하측의 기판을 하방으로부터 흡착하는 하 척을 구비하고, 2 매의 기판을 마주보게 한 다음 접합한다. 구체적으로, 접합 장치는, 먼저 상 척에 흡착되어 있는 기판의 중심부를 눌러, 하 척에 흡착되어 있는 기판의 중심부와 접촉시킨다. 이에 의해, 2 매의 기판의 중심부끼리가 분자간력 등에 의해 접합된다. 이어서, 접합 장치는, 2 매의 기판의 접합된 접합 영역을 중심부로부터 외주부로 확장한다.
일본특허공개공보 2015-095579호
본 개시의 일태양은, 흡착면에 흡착되는 기판의 뒤틀림을 제어할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일태양의 기판 처리 장치는,
기판을 흡착하는 흡착면에, 상기 기판을 흡착하는 흡착 압력이 독립으로 제어되는 복수의 영역으로서, 원 형상의 제 1 영역 및 상기 제 1 영역의 직경 방향 외측에 배치되는 원환 형상의 제 2 영역을 가지는 유지부와,
상기 흡착면을 구성하는 복수의 영역의 각각에 독립으로 흡착 압력을 발생시키는 복수의 흡착 압력 발생부와,
복수의 상기 흡착 압력 발생부의 각각에 의해 발생되는 흡착 압력을 독립으로 조정하는 복수의 흡착 압력 조정부와,
복수의 상기 흡착 압력 발생부 및 복수의 상기 흡착 압력 조정부를 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 제 1 영역의 적어도 일부와 상기 제 2 영역의 적어도 일부에 상이한 상기 흡착 압력을 발생시킨다.
본 개시의 일태양에 따르면, 흡착면에 흡착되는 기판의 뒤틀림을 제어할 수 있다.
도 1은 일실시 형태에 따른 접합 시스템을 나타내는 평면도이다.
도 2는 일실시 형태에 따른 접합 시스템을 나타내는 측면도이다.
도 3은 일실시 형태에 따른 제 1 기판 및 제 2 기판의 접합 전의 상태를 나타내는 측면도이다.
도 4는 일실시 형태에 따른 접합 장치를 나타내는 평면도이다.
도 5는 일실시 형태에 따른 접합 장치를 나타내는 측면도이다.
도 6은 일실시 형태에 따른 상 척 및 하 척을 나타내는 단면도로, 상 웨이퍼와 하 웨이퍼의 위치 조정 후, 접합 전의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 일실시 형태에 따른 상 웨이퍼와 하 웨이퍼를 중심부로부터 외주부를 향해 서서히 접합하는 모습을 나타내는 단면도이다.
도 8은 일실시 형태에 따른 접합 시스템이 실행하는 처리의 일부를 나타내는 순서도이다.
도 9는 일실시 형태에 따른 하 척, 진공 펌프 및 진공 레귤레이터를 나타내는 도이다.
도 10은 제 1 변형예에 따른 하 척, 진공 펌프 및 진공 레귤레이터를 나타내는 도이다.
도 11은 제 2 변형예에 따른 하 척, 진공 펌프 및 진공 레귤레이터를 나타내는 도이다.
도 12는 제 3 변형예에 따른 하 척, 진공 펌프 및 진공 레귤레이터를 나타내는 도이다.
이하, 본 개시된 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 각 도면에서, 동일한 또는 대응하는 구성에는, 동일한 또는 대응하는 부호를 부여하여 설명을 생략한다. 이하의 설명에 있어서, X축 방향, Y축 방향, Z축 방향은 서로 수직인 방향이며, X축 방향 및 Y축 방향은 수평 방향, Z축 방향은 연직 방향이다. 연직축을 회전 중심으로 하는 회전 방향을 θ 방향이라고도 부른다. 본 명세서에 있어서, 하방이란 연직 하방을 의미하고, 상방이란 연직 상방을 의미한다.
<접합 시스템>
도 1은 일실시 형태에 따른 접합 시스템을 나타내는 평면도이다. 도 2는 일실시 형태에 따른 접합 시스템을 나타내는 측면도이다. 도 3은 일실시 형태에 따른 제 1 기판 및 제 2 기판의 접합 전의 상태를 나타내는 측면도이다. 도 1에 나타내는 접합 시스템(1)은, 제 1 기판(W1)과 제 2 기판(W2)을 접합함으로써 중합 기판(T)(도 7의 (b) 참조)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)', 중합 기판(T)을 '중합 웨이퍼(T)'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(CS1, CS2, CS3)가 각각 배치된다. 예를 들면, 카세트(CS1)는 상 웨이퍼(W1)를 수용하는 카세트이며, 카세트(CS2)는 하 웨이퍼(W2)를 수용하는 카세트이며, 카세트(CS3)는 중합 웨이퍼(T)를 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 가능하며, 배치판(11)에 배치된 카세트(CS1 ~ CS3)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, 배치판(11)에 배치되는 카세트(CS1 ~ CS3)의 개수는, 도시한 것에 한정되지 않는다. 또한, 배치판(11)에는 카세트(CS1, CS2, CS3) 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 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, 그 후 친수화되기 쉽게 하도록 당해 접합면(W1j, W2j)을 개질한다.
또한 표면 개질 장치(30)에서는, 예를 들면 감압 분위기 하에서 처리 가스인 산소 가스 또는 질소 가스가 여기되어 플라즈마화되고, 이온화된다. 그리고, 이러한 산소 이온 또는 질소 이온이, 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W1j, W2j)에 조사됨으로써, 접합면(W1j, W2j)이 플라즈마 처리되어 개질된다.
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 확산되어, 접합면(W1j, W2j)이 친수화된다.
접합 장치(41)는, 친수화된 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 분자간력에 의해 접합한다. 이러한 접합 장치(41)의 구성에 대해서는 후술한다.
제 3 처리 블록(G3)에는, 도 2에 나타내는 바와 같이 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(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 정해진 장치로 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)를 반송한다.
또한 도 1에 나타내는 바와 같이, 접합 시스템(1)은 제어 장치(70)를 구비한다. 제어 장치(70)는 접합 시스템(1)의 동작을 제어한다. 제어 장치(70)는 예를 들면 컴퓨터로 구성되고, 도 1에 나타내는 바와 같이 CPU(Central Processing Unit)(71)와, 메모리 등의 기억 매체(72)와, 입력 인터페이스(73)와, 출력 인터페이스(74)를 가진다. 제어 장치(70)는, 기억 매체(72)에 기억된 프로그램을 CPU(71)에 실행시킴으로써, 각종의 제어를 행한다. 또한 제어 장치(70)는, 입력 인터페이스(73)에서 외부로부터의 신호를 수신하고, 출력 인터페이스(74)에서 외부로 신호를 송신한다.
제어 장치(70)의 프로그램은 정보 기억 매체에 기억되어, 정보 기억 매체로부터 인스톨된다. 정보 기억 매체로서는, 예를 들면 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등을 들 수 있다. 또한, 프로그램은 인터넷을 개재하여 서버로부터 다운로드되어, 인스톨되어도 된다.
<접합 장치>
도 4는 일실시 형태에 따른 접합 장치를 나타내는 평면도이다. 도 5는 일실시 형태에 따른 접합 장치를 나타내는 측면도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 접합 장치(41)는 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(100)를 가진다. 처리 용기(100)의 반송 영역(60)측의 측면에는, 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)의 반입반출구(101)가 형성되고, 당해 반입반출구(101)에는 개폐 셔터(102)가 마련되어 있다.
처리 용기(100)의 내부는 내벽(103)에 의해 반송 영역(T1)과 처리 영역(T2)으로 구획된다. 상술한 반입반출구(101)는 반송 영역(T1)에 있어서의 처리 용기(100)의 측면에 형성된다. 또한, 내벽(103)에도 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)의 반입반출구(104)가 형성된다.
반송 영역(T1)에는 트랜지션(110), 웨이퍼 반송 기구(111), 반전 기구(130) 및 위치 조절 기구(120)가, 예를 들면 반입반출구(101)측으로부터 이 순서로 나란히 배치된다.
*트랜지션(110)은 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)를 일시적으로 배치한다. 트랜지션(110)은 예를 들면 2 단으로 형성되고, 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T) 중 어느 2 개를 동시에 배치할 수 있다.
웨이퍼 반송 기구(111)는, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 연직 방향(Z축 방향), 수평 방향(Y축 방향, X축 방향) 및 연직축 둘레로 이동 가능한 반송 암을 가진다. 웨이퍼 반송 기구(111)는 반송 영역(T1) 내, 또는 반송 영역(T1)과 처리 영역(T2)과의 사이에서 상 웨이퍼(W1), 하 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)를 반송하는 것이 가능하다.
위치 조절 기구(120)는 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 수평 방향의 방향을 조절한다. 구체적으로, 위치 조절 기구(120)는 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)를 유지하여 회전시키는 도시하지 않은 유지부를 구비한 기대(121)와, 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 노치부의 위치를 검출하는 검출부(122)를 가진다. 위치 조절 기구(120)는 기대(121)에 유지된 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)를 회전시키면서 검출부(122)를 이용하여 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 노치부의 위치를 검출함으로써, 노치부의 위치를 조절한다. 이에 의해, 상 웨이퍼(W1) 및 하 웨이퍼(W2)의 수평 방향의 방향이 조절된다.
반전 기구(130)는 상 웨이퍼(W1)의 표리면을 반전시킨다. 구체적으로, 반전 기구(130)는 상 웨이퍼(W1)를 유지하는 유지 암(131)을 가진다. 유지 암(131)은 수평 방향(X축 방향)으로 연신한다. 또한 유지 암(131)에는, 상 웨이퍼(W1)를 유지하는 유지 부재(132)가 예를 들면 4 개소에 마련되어 있다.
유지 암(131)은 예를 들면 모터 등을 구비한 구동부(133)에 지지된다. 유지 암(131)은 이러한 구동부(133)에 의해 수평축 둘레로 회동 가능하다. 또한, 유지 암(131)은 구동부(133)를 중심으로 회동 가능하고, 또한 수평 방향(X축 방향)으로 이동 가능하다. 구동부(133)의 하방에는, 예를 들면 모터 등을 구비한 다른 구동부(도시하지 않음)가 마련된다. 이 다른 구동부에 의해, 구동부(133)는 연직 방향으로 연신하는 지지 기둥(134)을 따라 연직 방향으로 이동할 수 있다.
이와 같이, 유지 부재(132)에 유지된 상 웨이퍼(W1)는, 구동부(133)에 의해 수평축 둘레로 회동할 수 있고 또한 연직 방향 및 수평 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 유지 부재(132)에 유지된 상 웨이퍼(W1)는, 구동부(133)를 중심으로 회동하여, 위치 조절 기구(120)와 후술하는 상 척(140)과의 사이를 이동할 수 있다.
처리 영역(T2)에는, 상 웨이퍼(W1)의 상면(비접합면(W1n))을 상방으로부터 흡착 유지하는 상 척(140)과, 하 웨이퍼(W2)를 배치하여 하 웨이퍼(W2)의 하면(비접합면(W2n))을 하방으로부터 흡착 유지하는 하 척(141)이 마련된다. 하 척(141)은 상 척(140)의 하방에 마련되고, 상 척(140)과 대향 배치 가능하게 구성된다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 상 척(140)은 상 척(140)의 상방에 마련된 상 척 유지부(150)에 유지된다. 상 척 유지부(150)는 처리 용기(100)의 천장면에 마련된다. 상 척(140)은 상 척 유지부(150)를 개재하여 처리 용기(100)에 고정된다.
상 척 유지부(150)에는, 하 척(141)에 유지된 하 웨이퍼(W2)의 상면(접합면(W2j))을 촬상하는 상부 촬상부(151)가 마련되어 있다. 상부 촬상부(151)에는 예를 들면 CCD 카메라가 이용된다.
하 척(141)은 하 척(141)의 하방에 마련된 제 1 하 척 이동부(160)에 지지된다. 제 1 하 척 이동부(160)는, 후술하는 바와 같이 하 척(141)을 수평 방향(X축 방향)으로 이동시킨다. 또한, 제 1 하 척 이동부(160)는 하 척(141)을 연직 방향으로 이동 가능, 또한 연직축 둘레로 회전 가능하게 구성된다.
제 1 하 척 이동부(160)에는, 상 척(140)에 유지된 상 웨이퍼(W1)의 하면(접합면(W1j))을 촬상하는 하부 촬상부(161)가 마련되어 있다(도 5 참조). 하부 촬상부(161)에는 예를 들면 CCD 카메라가 이용된다.
제 1 하 척 이동부(160)는 제 1 하 척 이동부(160)의 하면측에 마련되고, 수평 방향(X축 방향)으로 연신하는 한 쌍의 레일(162, 162)에 장착되어 있다. 제 1 하 척 이동부(160)는 레일(162)을 따라 이동 가능하게 구성되어 있다.
한 쌍의 레일(162, 162)은 제 2 하 척 이동부(163)에 배치되어 있다. 제 2 하 척 이동부(163)는 당해 제 2 하 척 이동부(163)의 하면측에 마련되고, 수평 방향(Y축 방향)으로 연신하는 한 쌍의 레일(164, 164)에 장착되어 있다. 그리고, 제 2 하 척 이동부(163)는 레일(164)을 따라 수평 방향(Y축 방향)으로 이동 가능하게 구성된다. 또한, 한 쌍의 레일(164, 164)은 처리 용기(100)의 저면에 마련된 배치대(165) 상에 배치되어 있다.
제 1 하 척 이동부(160) 및 제 2 하 척 이동부(163) 등에 의해, 위치 조정부(166)가 구성된다. 위치 조정부(166)는, 하 척(141)을 X축 방향, Y축 방향 및 θ 방향으로 이동시킴으로써, 상 척(140)에 유지되어 있는 상 웨이퍼(W1)와, 하 척(141)에 유지되어 있는 하 웨이퍼(W2)와의 수평 방향 위치 조정을 행한다. 또한, 위치 조정부(166)는 하 척(141)을 Z축 방향으로 이동시킴으로써, 상 척(140)에 유지되어 있는 상 웨이퍼(W1)와, 하 척(141)에 유지되어 있는 하 웨이퍼(W2)와의 연직 방향 위치 조정을 행한다.
또한, 본 실시 형태의 위치 조정부(166)는 하 척(141)을 X축 방향, Y축 방향 및 θ 방향으로 이동시킴으로써, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 수평 방향 위치 조정을 행하지만, 본 개시의 기술은 이에 한정되지 않는다. 위치 조정부(166)는, 상 척(140)과 하 척(141)을 상대적으로 X축 방향, Y축 방향 및 θ 방향으로 이동시킬 수 있으면 된다. 예를 들면, 위치 조정부(166)는 하 척(141)을 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동시키고, 또한 상 척(140)을 θ 방향으로 이동시킴으로써, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 수평 방향 위치 조정을 행해도 된다.
또한, 본 실시 형태의 위치 조정부(166)는 하 척(141)을 Z축 방향으로 이동시킴으로써, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 연직 방향 위치 조정을 행하지만, 본 개시의 기술은 이에 한정되지 않는다. 위치 조정부(166)는 상 척(140)과 하 척(141)을 상대적으로 Z축 방향으로 이동할 수 있으면 된다. 예를 들면, 위치 조정부(166)는 상 척(140)을 Z축 방향으로 이동시킴으로써, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)와의 연직 방향 위치 조정을 행해도 된다.
도 6은 일실시 형태에 따른 상 척 및 하 척을 나타내는 단면도로서, 상 웨이퍼와 하 웨이퍼의 접합 직전의 상태를 나타내는 단면도이다. 도 7의 (a)는 일실시 형태에 따른 상 웨이퍼와 하 웨이퍼와의 접합 도중의 상태를 나타내는 단면도이다. 도 7의 (b)는 일실시 형태에 따른 상 웨이퍼와 하 웨이퍼와의 접합 완료 시의 상태를 나타내는 단면도이다. 도 6, 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)에 있어서 실선으로 나타내는 화살표는 진공 펌프에 의한 공기의 흡인 방향을 나타낸다.
상 척(140) 및 하 척(141)은 예를 들면 진공 척이다. 하 척(141)이 특허 청구의 범위에 기재된 유지부에 대응하고, 상 척(140)이 특허 청구의 범위에 기재된 대향 유지부에 대응한다. 또한 후술하는 바와 같이, 상 척(140)이 특허 청구의 범위에 기재된 유지부에 대응하고, 하 척(141)이 특허 청구의 범위에 기재된 대향 유지부에 대응해도 된다. 상 척(140)은 상 웨이퍼(W1)를 흡착하는 흡착면(140a)을, 하 척(141)에 대향하는 면(하면)에 가진다. 한편, 하 척(141)은 하 웨이퍼(W2)를 흡착하는 흡착면(141a)을, 상 척(140)에 대향하는 면(상면)에 가진다.
상 척(140)은 척 베이스(170)를 가진다. 척 베이스(170)는 상 웨이퍼(W1)와 동일 직경 혹은 상 웨이퍼(W1)보다 큰 직경을 가진다. 척 베이스(170)는 지지 부재(180)에 의해 지지된다. 지지 부재(180)는 평면으로 봤을 때 적어도 척 베이스(170)를 덮도록 마련되고, 척 베이스(170)에 대하여 예를 들면 나사 고정에 의해 고정되어 있다. 지지 부재(180)는 처리 용기(100)의 천장면에 마련된 복수의 지지 기둥(181)(도 5 참조)에 지지된다. 지지 부재(180) 및 복수의 지지 기둥(181)으로 상 척 유지부(150)가 구성된다.
지지 부재(180) 및 척 베이스(170)에는 지지 부재(180) 및 척 베이스(170)를 연직 방향으로 관통하는 관통홀(176)이 형성된다. 관통홀(176)의 위치는 상 척(140)에 흡착 유지되는 상 웨이퍼(W1)의 중심부에 대응하고 있다. 이러한 관통홀(176)에는 스트라이커(190)의 누름 핀(191)이 삽입 관통된다.
스트라이커(190)는 지지 부재(180)의 상면에 배치되고, 누름 핀(191)과, 액츄에이터부(192)와, 직동 기구(193)를 구비한다. 누름 핀(191)은 연직 방향을 따라 연장되는 원주(圓柱) 형상의 부재이며, 액츄에이터부(192)에 의해 지지된다.
액츄에이터부(192)는, 예를 들면 전공 레귤레이터(도시하지 않음)로부터 공급되는 공기에 의해 일정 방향(여기서는 연직 하방)으로 일정한 압력을 발생시킨다. 액츄에이터부(192)는 전공 레귤레이터로부터 공급되는 공기에 의해, 상 웨이퍼(W1)의 중심부와 접촉하여 당해 상 웨이퍼(W1)의 중심부에 걸리는 누름 하중을 제어할 수 있다. 또한, 누름 핀(191)의 선단부는, 전공 레귤레이터로부터의 공기에 의해, 관통홀(176)을 삽입 관통하여 연직 방향으로 승강 가능하게 되어 있다.
액츄에이터부(192)는 직동 기구(193)에 지지된다. 직동 기구(193)는 예를 들면 모터를 내장한 구동부에 의해 액츄에이터부(192)를 연직 방향으로 이동시킨다.
스트라이커(190)는 이상과 같이 구성되어 있고, 직동 기구(193)에 의해 액츄에이터부(192)의 이동을 제어하고, 액츄에이터부(192)에 의해 누름 핀(191)에 의한 상 웨이퍼(W1)의 누름 하중을 제어한다.
스트라이커(190)는, 상 척(140)에 흡착 유지되어 있는 상 웨이퍼(W1)와, 하 척(141)에 흡착 유지되어 있는 하 웨이퍼(W2)를 눌러 맞춘다. 구체적으로, 스트라이커(190)는 상 척(140)에 흡착 유지되어 있는 상 웨이퍼(W1)를 변형시킴으로써, 하 웨이퍼(W2)에 눌러 맞춘다.
척 베이스(170)의 하면에는 상 웨이퍼(W1)의 비접합면(W1n)에 접촉하는 복수의 핀(171)이 마련되어 있다. 척 베이스(170), 복수의 핀(171) 등으로 상 척(140)이 구성된다. 상 척(140)의 상 웨이퍼(W1)를 흡착 유지하는 흡착면(140a)은 직경 방향에 복수의 영역으로 구획되고, 구획된 영역마다 흡착 압력의 발생과 흡착 압력의 해제가 이루어진다.
또한, 하 척(141)은 상 척(140)과 마찬가지로 구성되어도 된다. 하 척(141)은 하 웨이퍼(W2)의 비접합면(W2n)에 접촉하는 복수의 핀(204)을 가진다. 하 척(141)의 하 웨이퍼(W2)를 흡착 유지하는 흡착면(141a)은 직경 방향에 복수의 영역으로 구획되고, 구획된 영역마다 흡착 압력의 발생과 흡착 압력의 해제가 이루어진다.
<접합 방법>
도 8은 일실시 형태에 따른 접합 시스템이 실행하는 처리의 일부를 나타내는 순서도이다. 또한, 도 8에 나타내는 각종 처리는 제어 장치(70)에 의한 제어 하에서 실행된다.
먼저, 복수 매의 상 웨이퍼(W1)를 수용한 카세트(CS1), 복수 매의 하 웨이퍼(W2)를 수용한 카세트(CS2), 및 빈 카세트(CS3)가, 반입반출 스테이션(2)의 정해진 배치판(11)에 배치된다. 이 후, 반송 장치(22)에 의해 카세트(CS1) 내의 상 웨이퍼(W1)가 취출되고, 처리 스테이션(3)의 제 3 처리 블록(G3)의 트랜지션 장치(50)로 반송된다.
이어서, 상 웨이퍼(W1)는 반송 장치(61)에 의해 제 1 처리 블록(G1)의 표면 개질 장치(30)로 반송된다. 표면 개질 장치(30)에서는, 정해진 감압 분위기 하에 있어서, 처리 가스인 산소 가스가 여기되어 플라즈마화되고, 이온화된다. 이 산소 이온이 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)에 조사되어, 당해 접합면(W1j)이 플라즈마 처리된다. 이에 의해, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)이 개질된다(단계(S101)).
이어서, 상 웨이퍼(W1)는, 반송 장치(61)에 의해 제 2 처리 블록(G2)의 표면 친수화 장치(40)로 반송된다. 표면 친수화 장치(40)에서는, 스핀 척에 유지된 상 웨이퍼(W1)를 회전시키면서, 당해 상 웨이퍼(W1) 상에 순수를 공급한다. 그러면, 공급된 순수는 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j) 상을 확산되고, 표면 개질 장치(30)에 있어서 개질된 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)에 수산기(실라놀기)가 부착하여 당해 접합면(W1j)이 친수화된다(단계(S102)). 또한, 접합면(W1j)의 친수화에 이용하는 순수에 의해, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)이 세정된다.
이어서, 상 웨이퍼(W1)는 반송 장치(61)에 의해 제 2 처리 블록(G2)의 접합 장치(41)로 반송된다. 접합 장치(41)로 반입된 상 웨이퍼(W1)는, 트랜지션(110)을 개재하여 웨이퍼 반송 기구(111)에 의해 위치 조절 기구(120)로 반송된다. 그리고 위치 조절 기구(120)에 의해, 상 웨이퍼(W1)의 수평 방향의 방향이 조절된다(단계(S103)).
이 후, 위치 조절 기구(120)로부터 반전 기구(130)의 유지 암(131)에 상 웨이퍼(W1)가 전달된다. 이어서 반송 영역(T1)에 있어서, 유지 암(131)을 반전시킴으로써, 상 웨이퍼(W1)의 표리면이 반전된다(단계(S104)). 즉, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)이 하방을 향해진다.
*이 후, 반전 기구(130)의 유지 암(131)이 회동하여 상 척(140)의 하방으로 이동한다. 그리고, 반전 기구(130)로부터 상 척(140)으로 상 웨이퍼(W1)가 전달된다. 상 웨이퍼(W1)는 노치부를 미리 결정된 방향을 향한 상태로, 상 척(140)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(CS2) 내의 하 웨이퍼(W2)가 취출되고, 처리 스테이션(3)의 트랜지션 장치(50)로 반송된다.
이어서, 하 웨이퍼(W2)는, 반송 장치(61)에 의해 표면 개질 장치(30)로 반송되고, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)이 개질된다(단계(S106)). 또한, 단계(S106)에 있어서의 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 개질은, 상술한 단계(S101)와 동일하다.
이 후, 하 웨이퍼(W2)는, 반송 장치(61)에 의해 표면 친수화 장치(40)로 반송되고, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)이 친수화된다(단계(S107)). 또한, 접합면(W2j)의 친수화에 이용하는 순수에 의해, 접합면(W2j)이 세정된다. 또한, 단계(S107)에 있어서의 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 친수화는, 상기 단계(S102)에 있어서의 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)의 친수화와 동일하다.
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(110)을 개재하여 웨이퍼 반송 기구(111)에 의해 위치 조절 기구(120)로 반송된다. 그리고 위치 조절 기구(120)에 의해, 하 웨이퍼(W2)의 수평 방향의 방향이 조절된다(단계(S108)).
이 후, 하 웨이퍼(W2)는 웨이퍼 반송 기구(111)에 의해 하 척(141)으로 반송되어, 하 척(141)에 흡착 유지된다(단계(S109)). 하 웨이퍼(W2)는 노치부를 미리 정해진 방향, 즉, 상 웨이퍼(W1)의 노치부와 동일한 방향을 향한 상태로, 하 척(141)에 그 비접합면(W2n)이 흡착 유지된다.
이어서, 상 척(140)에 유지된 상 웨이퍼(W1)와 하 척(141)에 유지된 하 웨이퍼(W2)와의 수평 방향의 위치 조절이 행해진다(단계(S110)). 구체적으로, 연직 방향에서 봤을 때, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)에 형성된 복수의 얼라이먼트 마크와, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)에 형성된 복수의 얼라이먼트 마크가 겹치도록, 수평 방향 위치(예를 들면 X축 방향 위치, Y축 방향 위치 및 θ 방향 위치를 포함함)가 조절된다.
이어서, 상 척(140)에 유지된 상 웨이퍼(W1)와 하 척(141)에 유지된 하 웨이퍼(W2)와의 연직 방향 위치의 조절을 행한다(단계(S111)). 구체적으로, 제 1 하 척 이동부(160)가 하 척(141)을 연직 상방으로 이동시킴으로써, 하 웨이퍼(W2)를 상 웨이퍼(W1)에 접근시킨다. 이에 의해, 도 6에 나타내는 바와 같이, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)과 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과의 간격(S)은 정해진 거리, 예를 들면 50 μm ~ 200 μm로 조정된다.
이어서, 상 척(140)에 의한 상 웨이퍼(W1)의 중앙부의 흡착 유지를 해제한 후(단계(S112)), 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, 스트라이커(190)의 누름 핀(191)을 하강시킴으로써, 상 웨이퍼(W1)의 중심부를 눌러 내린다(단계(S113)). 상 웨이퍼(W1)의 중심부가 하 웨이퍼(W2)의 중심부에 접촉하고, 상 웨이퍼(W1)의 중심부와 하 웨이퍼(W2)의 중심부가 정해진 힘으로 눌리면, 눌린 상 웨이퍼(W1)의 중심부와 하 웨이퍼(W2)의 중심부와의 사이에 접합이 개시된다. 이 후, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 중심부로부터 외주부를 향해 서서히 접합하는 본딩 웨이브가 발생한다.
여기서, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)은 각각 단계(S101, S106)에서 개질되고 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)에서 친수화되고 있기 때문에, 접합면(W1j, W2j) 간의 친수기가 수소 결합하여, 접합면(W1j, W2j)끼리가 강고하게 접합된다.
이 후, 누름 핀(191)에 의해 상 웨이퍼(W1)의 중심부와 하 웨이퍼(W2)의 중심부를 누른 상태로, 상 척(140)에 의한 상 웨이퍼(W1)의 전체의 흡착 유지를 해제한다(단계(S114)). 이에 의해, 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 상 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)이 전면에서 접촉하고, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)가 접합된다. 이 후, 누름 핀(191)을 상 척(140)까지 상승시켜, 하 척(141)에 의한 하 웨이퍼(W2)의 흡착 유지를 해제한다.
이 후, 중합 웨이퍼(T)는, 반송 장치(61)에 의해 제 3 처리 블록(G3)의 트랜지션 장치(51)로 반송되고, 이 후, 반입반출 스테이션(2)의 반송 장치(22)에 의해 카세트(CS3)로 반송된다. 이렇게 하여, 일련의 접합 처리가 종료된다.
<하 척에 의한 하 웨이퍼의 뒤틀림의 제어>
도 9는 일실시 형태에 따른 하 척, 진공 펌프 및 진공 레귤레이터를 나타내는 도이다. 도 9에 있어서, 하 척(141)의 흡착면(141a)에 있어서의 수평 방향 각도와, 그 흡착면(141a)에 흡착되었을 때의 하 웨이퍼(W2)(도 6 등 참조)의 방향 지수를 나타낸다. 또한, 하 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 면 지수는 (100)이다. 방향 지수 및 면 지수로서 이용되는 밀러 지수가 음인 것은, 통상, 숫자 위에 '-'(바)를 붙임으로써 표현하지만, 본 명세서에서는 숫자 전에 음의 부호를 붙임으로써 표현한다. 또한 도 9에 있어서, 도면을 보기 쉽게 하기 위하여, 핀(204)의 도시를 생략한다.
하 척(141)은, 도 6 등에 나타내는 바와 같이, 하 웨이퍼(W2)를 흡착하는 흡착면(141a)에, 하 웨이퍼(W2)를 흡착하는 흡착 압력(예를 들면 진공 압력)이 독립으로 제어되는 복수의 영역으로서, 원 형상의 제 1 영역(210) 및 제 1 영역(210)의 직경 방향 외측에 배치되는 원환 형상의 제 2 영역(220)을 가진다. 예를 들면, 하 척(141)은 흡착면(141a)에, 제 1 영역(210)과 제 2 영역(220)을 구획하는 내주 리브(201), 및 제 2 영역(220)의 직경 방향 외측에 배치되는 외주 리브(202)를 가진다.
내주 리브(201)와 외주 리브(202)는 척 베이스(203)의 상면에, 동심원 형상으로 돌출 설치된다. 척 베이스(203)의 상면에는 내주 리브(201) 및 외주 리브(202)와 동일한 높이의 복수의 핀(204)이 점재하여 돌출 설치된다. 내주 리브(201), 외주 리브(202) 및 복수의 핀(204)은 동일한 높이를 가지고, 하 웨이퍼(W2)를 수평으로 유지한다.
또한 하 척(141)은, 하 웨이퍼(W2)를 흡착하는 흡착 압력이 독립으로 제어되는 복수의 영역으로서, 제 2 영역(220)을 직경 방향으로 분할하여 이루어지는 복수의 링 영역(221, 222)을 가진다. 예를 들면, 하 척(141)은 흡착면(141a)에, 직경 방향 외측의 링 영역(221)과 직경 방향 내측의 링 영역(222)을 구획하는 원환 형상의 중간 리브(205)를 가진다. 중간 리브(205)는 내주 리브(201) 및 외주 리브(202)와 동심원 형상으로 배치된다. 중간 리브(205)는 내주 리브(201) 및 외주 리브(202)와 동일한 높이를 가지고, 내주 리브(201) 및 외주 리브(202)와 함께 하 웨이퍼(W2)를 수평으로 유지한다.
또한 하 척(141)은, 도 9에 나타내는 바와 같이, 하 웨이퍼(W2)를 흡착하는 흡착 압력이 독립으로 제어되는 복수의 영역으로서, 제 2 영역(220)의 외주단(즉 가장 직경 방향 외측의 링 영역(221))을 둘레 방향으로 분할하여 이루어지는 복수의 원호 영역(A1, A2)을 가진다. 2 개의 원호 영역(A1, A2)은 둘레 방향에 교호로 반복하여 배치되고, 예를 들면 각각 4 개씩 배치된다. 예를 들면, 하 척(141)은 흡착면(141a)에, 2 개의 원호 영역(A1, A2)을 구획하는 분할 리브(206)를 가진다. 분할 리브(206)는 방사 형상으로 복수(예를 들면 8 개) 배치된다. 분할 리브(206)는 내주 리브(201) 및 외주 리브(202)와 동일한 높이를 가지고, 내주 리브(201) 및 외주 리브(202)와 함께 하 웨이퍼(W2)를 수평으로 유지한다. 각 원호 영역(A1, A2)에는 복수의 핀(204)이 점재하여 배치된다.
또한 하 척(141)은, 하 웨이퍼(W2)를 흡착하는 흡착 압력이 독립으로 제어되는 복수의 영역으로서, 직경 방향 내측의 링 영역(222)을 둘레 방향으로 분할하여 이루어지는 복수의 원호 영역(B1, B2)을 가진다. 2 개의 원호 영역(B1, B2)은 둘레 방향으로 교호로 반복하여 배치되고, 예를 들면 각각 4 개씩 배치된다. 예를 들면, 하 척(141)은 흡착면(141a)에, 2 개의 원호 영역(B1, B2)을 구획하는 분할 리브(207)를 가진다. 분할 리브(207)는 방사 형상으로 복수(예를 들면 8 개) 배치된다. 분할 리브(207)는 내주 리브(201) 및 외주 리브(202)와 동일한 높이를 가지고, 내주 리브(201) 및 외주 리브(202)와 함께 하 웨이퍼(W2)를 수평으로 유지한다. 각 원호 영역(B1, B2)에는 복수의 핀(204)이 점재하여 배치된다.
접합 장치(41)는 하 척(141)의 흡착면(141a)을 구성하는 복수의 영역의 각각에 독립으로 흡착 압력을 발생시키는 복수의 흡착 압력 발생부로서, 예를 들면 복수의 진공 펌프(231 ~ 234, 241)를 가진다. 또한, 접합 장치(41)는 복수의 진공 펌프(231 ~ 234, 241)의 각각에 의해 발생시키는 흡착 압력을 독립으로 조정하는 복수의 흡착 압력 조정부로서, 예를 들면 복수의 진공 레귤레이터(251 ~ 254, 261)를 가진다.
1 개의 진공 펌프(231)는, 1 개의 진공 레귤레이터(251)가 도중에 마련되는 배관을 개재하여 4 개의 원호 영역(A1)과 접속된다(도 9에서는 1 개의 원호 영역(A1)과 접속되는 배관만 도시함). 마찬가지로 1 개의 진공 펌프(232)는, 1 개의 진공 레귤레이터(252)가 도중에 마련되는 배관을 개재하여 4 개의 원호 영역(A2)과 접속된다(도 9에서는 1 개의 원호 영역(A2)과 접속되는 배관만 도시함). 또한 1 개의 진공 펌프(233)는, 1 개의 진공 레귤레이터(253)가 도중에 마련되는 배관을 개재하여 4 개의 원호 영역(B1)과 접속된다(도 9에서는 1 개의 원호 영역(B1)과 접속되는 배관만 도시함). 마찬가지로 1 개의 진공 펌프(234)는, 1 개의 진공 레귤레이터(254)가 도중에 마련되는 배관을 개재하여 4 개의 원호 영역(B2)과 접속된다(도 9에서는 1 개의 원호 영역(B2)과 접속되는 배관만 도시함). 또한 1 개의 진공 펌프(241)는, 1 개의 진공 레귤레이터(261)가 도중에 마련되는 배관을 개재하여 제 1 영역(210)과 접속된다.
제어 장치(70)가 1 개의 진공 펌프(231)를 작동시키면, 1 개의 진공 펌프(231)가 4 개의 원호 영역(A1)에 진공 압력을 발생시키고, 그 진공 압력이 진공 레귤레이터(251)에 있어서 미리 설정된 설정값으로 유지되어, 그 설정값에 대응하는 흡착 압력이 4 개의 원호 영역(A1)에 발생한다. 진공 레귤레이터(251)의 설정값은 제어 장치(70)에 의해 변경 가능하며, 대기압을 기준으로서 예를 들면 -80 kPa ~ -5 kPa의 범위로 설정된다. 한편, 제어 장치(70)가 진공 펌프(231)의 작동을 정지시키면, 4 개의 원호 영역(A1)이 대기압으로 돌아와, 4 개의 원호 영역(A1)에 있어서의 흡착 압력의 발생이 해제된다. 그 외의 원호 영역(A2), 원호 영역(B1), 원호 영역(B2) 및 제 1 영역(210)에 있어서의 흡착 압력의 발생 및 해제는, 원호 영역(A1)에 있어서의 흡착 압력의 발생 및 해제와 동일하므로, 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 접합 장치(41)는 복수의 진공 펌프(231 ~ 234, 241) 및 복수의 진공 레귤레이터(251 ~ 254, 261)를 제어하는 제어 장치(70)를 가진다. 제어 장치(70)는, 도 1 등에서는 접합 장치(41)의 외부에 마련되지만, 접합 장치(41)의 일부로서 마련되어도 된다. 제어 장치(70)가 특허 청구의 범위에 기재된 제어부에 대응한다.
본 실시 형태의 제어 장치(70)는, 제 1 영역(210)의 적어도 일부(예를 들면 제 1 영역(210)의 전체)와 제 2 영역(220)의 적어도 일부(예를 들면 원호 영역(A2) 및 원호 영역(B1))에 상이한 흡착 압력을 동시에 발생시킨다. 이에 의해, 흡착면(141a)에 발생하는 흡착 압력의 직경 방향에 있어서의 분포를 제어할 수 있어, 흡착면(141a)에 흡착되는 하 웨이퍼(W2)에 생기는 뒤틀림을 제어할 수 있다.
제 1 영역(210)에 발생시키는 흡착 압력과, 원호 영역(A2) 및 원호 영역(B1)에 발생시키는 흡착 압력은 어느 쪽이 커도 되고, 어느 쪽이 작아도 된다. 또한, 제 1 영역(210)에 발생시키는 흡착 압력과, 원호 영역(A1) 및 원호 영역(B2)에 발생시키는 흡착 압력은 본 실시 형태에서는 동일하지만, 어느 쪽이 커도 되고, 어느 쪽이 작아도 된다. 또한 원호 영역(A1) 및 원호 영역(B2)에는, 흡착면(141a)에 하 웨이퍼(W2)를 흡착할 시에 흡착 압력을 발생시키지 않아도 된다. 즉, 본 실시 형태에서는 하 웨이퍼(W2)를 흡착할 시에 흡착면(141a)의 전체에 흡착 압력을 동시에 발생시키지만, 흡착면(141a)의 일부에만 흡착 압력을 발생시켜도 된다.
본 실시 형태에 따르면, 하 웨이퍼(W2)에 생기는 뒤틀림을 제어하면서 하 웨이퍼(W2)와 상 웨이퍼(W1)를 접합할 수 있어, 하 웨이퍼(W2)와 상 웨이퍼(W1)와의 부착 뒤틀림(Distortion)을 저감할 수 있다. 부착 뒤틀림은, 예를 들면 상 웨이퍼(W1)에 형성된 복수의 얼라이먼트 마크와 하 웨이퍼(W2)에 형성된 복수의 얼라이먼트 마크와의 평면에서 봤을 때의 위치 어긋남이 최소가 되도록, 상 웨이퍼(W1)와 하 웨이퍼(W2)를 상대적으로 평행 이동, 회전 이동 및 상사(相似) 신축했을 때에 남는 위치 어긋남의 크기로 나타내진다. 부착 뒤틀림이 허용 범위 내에 들어갈 때까지, 흡착 압력의 설정의 변경과, 변경 후의 설정에 따라 행해지는 접합과, 접합 후의 부착 뒤틀림의 측정이 반복하여 행해져도 된다. 흡착 압력의 분포의 변경은, 과거에 축적된 복수의 데이터에 기초하여 행해져도 된다. 데이터는 흡착 압력의 설정(또는 실적)과 부착 뒤틀림과의 관계를 나타내는 것이면 되며, 정보 기억 매체에 기억된 것을 읽어내 이용한다.
본 발명자는 예의 연구를 거듭한 결과, 부착 뒤틀림의 한 요인이 하 웨이퍼(W2)의 영률 등의 물성의 이방성(異方性)에 있는 것을 발견했다. 하 웨이퍼(W2)의 영률 등의 물성은 둘레 방향으로 주기적으로 변화한다. 이 변화에 의해 생기는 부착 뒤틀림은, 하 웨이퍼(W2)의 직경 방향 내측으로부터 직경 방향 외측을 향할수록 현저하다. 하 웨이퍼(W2)의 직경 방향 내측으로부터 직경 방향 외측을 향할수록, 예를 들면 [0-11] 방향과 [001] 방향의 둘레 방향에 있어서의 거리가 떨어지기 때문이다.
따라서 본 실시 형태의 제어 장치(70)는, 제 1 영역(210)의 직경 방향 외측에 배치되는 제 2 영역(220)의 일부(예를 들면 원호 영역(A1) 및 원호 영역(B2))와 제 2 영역(220)의 다른 일부(예를 들면 원호 영역(A2) 및 원호 영역(B1))에 상이한 흡착 압력을 동시에 발생시킨다. 이에 의해, 하 웨이퍼(W2)의 중심으로부터 벗어난 제 2 영역(220)에 있어서 하 웨이퍼(W2)에 생기는 뒤틀림을 제어할 수 있다.
원호 영역(A1) 및 원호 영역(B2)에 발생시키는 흡착 압력과, 원호 영역(A2) 및 원호 영역(B1)에 발생시키는 흡착 압력은 어느 쪽이 커도 되고, 어느 쪽이 작아도 된다. 또한, 원호 영역(A1)에 발생시키는 흡착 압력과, 원호 영역(B2)에 발생시키는 흡착 압력은 본 실시 형태에서는 동일하지만, 어느 쪽이 커도 되고, 어느 쪽이 작아도 된다. 마찬가지로 원호 영역(A2)에 발생시키는 흡착 압력과, 원호 영역(B1)에 발생시키는 흡착 압력은 본 실시 형태에서는 동일하지만, 어느 쪽이 커도 되고, 어느 쪽이 작아도 된다.
본 실시 형태의 제어 장치(70)는 제 2 영역(220)을 직경 방향으로 분할하여 이루어지는 복수의 링 영역(221, 222) 중, 직경 방향 외측의 링 영역(221)의 적어도 일부(예를 들면 원호 영역(A1))와, 직경 방향 내측의 링 영역(222)의 적어도 일부(예를 들면 원호 영역(B1))에 상이한 흡착 압력을 동시에 발생시킨다. 이에 의해, 하 웨이퍼(W2)의 중심으로부터의 직경 방향 거리에 기초하여 하 웨이퍼(W2)에 생기는 뒤틀림을 제어할 수 있다.
본 실시 형태의 제어 장치(70)는, 제 2 영역(220)의 외주단을 둘레 방향으로 분할하여 이루어지는 복수의 원호 영역 중 이웃하는 원호 영역(여기서는, 가장 직경 방향 외측의 링 영역(221)에 포함되는 원호 영역(A1)과 원호 영역(A2))에 있어서, 흡착 압력을 독립으로 제어하고, 또한 상이한 흡착 압력을 동시에 발생시킨다. 하 웨이퍼(W2)의 영률 등의 물성은 둘레 방향으로 주기적으로 변화하고, 그 변화에 의해 생기는 부착 뒤틀림은 하 웨이퍼(W2)의 외주단에서 가장 현저해지기 때문이다.
마찬가지로 제어 장치(70)는, 나머지의 링 영역(여기서는, 직경 방향 내측의 링 영역(222))을 둘레 방향으로 분할하여 이루어지는 복수의 원호 영역 중 이웃하는 원호 영역(예를 들면 원호 영역(B1)과 원호 영역(B2))에 있어서, 흡착 압력을 독립으로 제어하고, 또한 상이한 흡착 압력을 동시에 발생시켜도 된다. 직경 방향 외측의 링 영역(221)뿐 아니라, 직경 방향 내측의 링 영역(222)에서 하 웨이퍼(W2)의 뒤틀림을 제어할 수 있다. 하 웨이퍼(W2)의 직경이 큰 경우에 특히 유효하다.
그런데, 단결정 실리콘 웨이퍼의 영률, 푸아송비, 전단 탄성 계수는 90˚ 주기로 변화한다. [0-11] 방향(0˚ 방향)을 기준으로 하는 90˚ 주기의 방향(0˚ 방향, 90˚ 방향, 180˚ 방향 및 270˚ 방향)을, 합쳐서 '0˚ 기준 90˚ 주기 방향'이라고도 부른다. 또한, [0-10] 방향(45˚ 방향)을 기준으로 하는 90˚ 주기의 방향(45˚ 방향, 135˚ 방향, 225˚ 방향, 315˚ 방향)을, 합쳐서 '45˚ 기준 90˚ 주기 방향'이라고도 부른다. 단결정 실리콘 웨이퍼의 영률은 0˚ 기준 90˚ 주기 방향에서 가장 높아지고, 45˚ 기준 90˚ 주기 방향에서 가장 낮아진다. 또한, 푸아송비 및 전단 탄성 계수에 대해서는 45˚ 기준 90˚ 주기 방향에서 가장 높아지고, 0˚ 기준 90˚ 주기 방향에서 가장 낮아진다.
따라서, 하 웨이퍼(W2)가 단결정 실리콘 웨이퍼인 경우, 도 9에 나타내는 바와 같이, 0˚ 기준 90˚ 주기 방향으로 원호 영역(A1)이 배치되고, 45˚ 기준 90˚ 주기 방향으로 원호 영역(A2)이 배치되어도 된다. 즉, 흡착 압력이 독립으로 제어되는 2 개의 원호 영역(A1, A2)은 둘레 방향에 교호로 반복하여 배치되고, 예를 들면 각각 4 개씩 배치된다.
마찬가지로 하 웨이퍼(W2)가 단결정 실리콘 웨이퍼인 경우, 도 9에 나타내는 바와 같이, 0˚ 기준 90˚ 주기 방향으로 원호 영역(B1)이 배치되고, 45˚ 기준 90˚ 주기 방향으로 원호 영역(B2)이 배치되어도 된다. 즉, 흡착 압력이 독립으로 제어되는 2 개의 원호 영역(B1, B2)은 둘레 방향에 교호로 반복하여 배치되고, 예를 들면 각각 4 개씩 배치된다.
또한 본 실시 형태의 제어 장치(70)는, 각도가 동일한 복수의 원호 영역(예를 들면 원호 영역(A1)과 원호 영역(B1), 또는 원호 영역(A2)과 원호 영역(B2))에 있어서 상이한 흡착 압력을 동시에 발생시키지만, 본 개시의 기술은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제어 장치(70)는 각도가 상이한 복수의 원호 영역(예를 들면 원호 영역(A1)과 원호 영역(B2), 또는 원호 영역(A2)과 원호 영역(B1))에 있어서 상이한 흡착 압력을 동시에 발생시켜도 된다.
<변형, 개량>
이상, 본 개시의 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법의 실시 형태 등에 대하여 설명했지만, 본 개시는 상기 실시 형태 등에 한정되지 않는다. 특허 청구의 범위에 기재된 범주 내에서 각종의 변경, 수정, 치환, 부가, 삭제 및 조합이 가능하다. 그들에 대해서도 당연하게 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
상기 실시 형태의 제어 장치(70)는 이웃하는 원호 영역(B1, B2)에서 상이한 흡착 압력을 동시에 발생시키지만, 본 개시의 기술은 이에 한정되지 않는다. 제어 장치(70)는 이웃하는 원호 영역(B1, B2)에 있어서 동일한 흡착 압력을 발생시켜도 된다. 이 경우, 직경 방향 내측의 링 영역(222)은 둘레 방향으로 복수의 원호 영역(B1, B2)으로 분할할 필요가 없기 때문에, 도 10에 나타내는 바와 같이 1 개의 원환 영역(B)만으로 구성되어도 된다. 1 개의 원환 영역(B)은 1 개의 진공 레귤레이터(253)가 도중에 마련되는 배관을 개재하여 1 개의 진공 펌프(233)와 접속된다. 원환 영역(B)에 있어서의 흡착 압력의 발생 및 해제는, 원호 영역(A1)에 있어서의 흡착 압력의 발생 및 해제와 동일하므로, 설명을 생략한다.
상기 실시 형태의 직경 방향 외측의 링 영역(221)과 직경 방향 내측의 링 영역(222)은 둘레 방향으로 동일한 수로 분할되지만, 둘레 방향으로 상이한 수로 분할되어도 된다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 직경 방향 외측의 링 영역(221)의 분할수는 직경 방향 내측의 링 영역(222)의 분할수보다 많아도 된다. 하 웨이퍼(W2)의 직경 방향 내측으로부터 직경 방향 외측을 향할수록, 부착 뒤틀림이 생기기 쉽기 때문이다.
도 11에 나타내는 하 척(141)은, 흡착 압력이 독립으로 제어되는 복수의 영역으로서, 직경 방향 외측의 링 영역(221)을 둘레 방향으로 분할하여 이루어지는 3 개의 원호 영역(A1, A2, A3)을 가진다. 원호 영역(A3)은 0˚ 기준 90˚ 주기 방향으로 배치되는 원호 영역(A1)과 45˚ 기준 90˚ 주기 방향으로 배치되는 원호 영역(A2)과의 사이에 배치된다. 이에 의해, 하 웨이퍼(W2)의 둘레 방향에 있어서의 흡착 압력 분포를 보다 정밀도 좋게 제어할 수 있다.
도 11에 나타내는 바와 같이 직경 방향 외측의 링 영역(221)을 둘레 방향으로 복수의 원호 영역(A1, A2, A3)으로 분할하는 분할선(예를 들면 분할 리브(206))과, 직경 방향 내측의 링 영역(222)을 둘레 방향으로 복수의 원호 영역(B1, B2)으로 분할하는 분할선(예를 들면 분할 리브(207))이 둘레 방향으로 어긋나 있어도 된다. 직경 방향 외측의 링 영역(221)에서 흡착 압력이 불연속으로 바뀌는 개소와, 직경 방향 내측의 링 영역(222)에서 흡착 압력이 불연속으로 바뀌는 개소를 둘레 방향으로 어긋나게 할 수 있다.
도 11에 나타내는 8 개의 원호 영역(A3)은, 1 개의 진공 레귤레이터(255)가 도중에 마련되는 배관을 개재하여 1 개의 진공 펌프(235)와 접속된다(도 11에는 1 개의 원호 영역(A3)과 접속되는 배관만 도시함). 원호 영역(A3)에 있어서의 흡착 압력의 발생 및 해제는, 원호 영역(A1)에 있어서의 흡착 압력의 발생 및 해제와 동일하므로, 설명을 생략한다.
도 9 ~ 도 11에 나타내는 하 척(141)은, 흡착 압력이 독립으로 제어되는 복수의 영역으로서, 제 2 영역(220)을 직경 방향으로 분할하여 이루어지는 2 개의 링 영역(221, 222)을 가지지만, 링 영역의 수는 2 개에는 한정되지 않는다. 링 영역의 수는 1 개여도 되고(즉, 제 2 영역(220)은 직경 방향으로는 분할되지 않아도 되고), 링 영역의 수는 3 개 이상이어도 된다.
도 12는 제 3 변형예에 따른 하 척, 진공 펌프 및 진공 레귤레이터를 나타내는 도이다. 도 12에 나타내는 변형예의 하 척(141)은, 흡착 압력이 독립으로 제어되는 복수의 영역으로서, 제 2 영역(220)을 직경 방향으로 분할하여 이루어지는 4 개의 링 영역(221, 222, 223, 224)을 가진다.
직경 방향 외측으로부터 1 번째의 링 영역(221)은, 둘레 방향으로 교호로 반복하여 배열되는 2 개의 원호 영역(A1, A2)으로 구성된다. 이웃하는 2 개의 원호 영역(A1, A2)은 흡착 압력이 독립으로 제어된다. 마찬가지로, 직경 방향 외측으로부터 2 번째의 링 영역(222)은, 둘레 방향으로 교호로 반복하여 배열되는 2 개의 원호 영역(B1, B2)으로 구성된다. 이웃하는 2 개의 원호 영역(B1, B2)은 흡착 압력이 독립으로 제어된다.
또한, 직경 방향 외측으로부터 3 번째의 링 영역(223)은, 둘레 방향으로 교호로 반복하여 배열되는 2 개의 원호 영역(C1, C2)으로 구성된다. 이웃하는 2 개의 원호 영역(C1, C2)은 흡착 압력이 독립으로 제어된다. 1 개의 진공 펌프(235)는, 1 개의 진공 레귤레이터(255)가 도중에 마련되는 배관을 개재하여 4 개의 원호 영역(C1)에 접속된다(도 12에는 1 개의 원호 영역(C1)과 접속되는 배관만 도시함). 1 개의 진공 펌프(236)는 1 개의 진공 레귤레이터(256)가 도중에 마련되는 배관을 개재하여 4 개의 원호 영역(C2)에 접속된다(도 12에는 1 개의 원호 영역(C2)과 접속되는 배관만 도시함). 원호 영역(C1, C2)에 있어서의 흡착 압력의 발생 및 해제는, 원호 영역(A1)에 있어서의 흡착 압력의 발생 및 해제와 동일하므로, 설명을 생략한다.
또한 직경 방향 외측으로부터 4 번째의 링 영역(224)은, 둘레 방향으로 교호로 반복하여 배열되는 2 개의 원호 영역(D1, D2)으로 구성된다. 이웃하는 2 개의 원호 영역(D1, D2)은 흡착 압력이 독립으로 제어된다. 1 개의 진공 펌프(237)는, 1 개의 진공 레귤레이터(257)가 도중에 마련되는 배관을 개재하여 4 개의 원호 영역(D1)에 접속된다(도 12에는 1 개의 원호 영역(D1)과 접속되는 배관만 도시함). 1 개의 진공 펌프(238)는, 1 개의 진공 레귤레이터(258)가 도중에 마련되는 배관을 개재하여 4 개의 원호 영역(D2)에 접속된다(도 12에는 1 개의 원호 영역(D2)과 접속되는 배관만 도시함). 원호 영역(D1, D2)에 있어서의 흡착 압력의 발생 및 해제는, 원호 영역(A1)에 있어서의 흡착 압력의 발생 및 해제와 동일하므로, 설명을 생략한다.
또한 도 12에 나타내는 변형예의 하 척(141)은, 흡착 압력이 독립으로 제어되는 복수의 영역으로서, 제 1 영역(210)을 직경 방향으로 분할하여 이루어지는 2 개의 링 영역(211, 212)과 1 개의 원 영역(213)을 가진다. 직경 방향 외측의 링 영역(211)과 직경 방향 내측의 링 영역(212)은 원환 형상의 리브에 의해 구획된다. 또한, 직경 방향 내측의 링 영역(212)과 원 영역(213)은 원환 형상의 리브에 의해 구획된다. 제 1 영역(210)의 내부에 배치되는 원환 형상의 리브는, 도 9 등에 나타내는 내주 리브(201) 및 외주 리브(202)와 동심원 형상으로 형성된다. 제 1 영역(210)의 내부에 배치되는 원환 형상의 리브는 핀(204)과 동일한 높이를 가지고, 핀(204) 등과 함께 하 웨이퍼(W2)를 수평으로 유지한다. 또한 본 변형예에서는, 2 개의 링 영역(211, 212) 및 원 영역(213)이, 특허 청구의 범위에 기재된 분할 영역에 대응한다.
제 1 영역(210)에 있어서 직경 방향 외측으로부터 1 번째의 링 영역(211)은, 1 개의 진공 레귤레이터(261)가 도중에 마련되는 배관을 개재하여 1 개의 진공 펌프(241)와 접속된다. 또한, 제 1 영역(210)에 있어서 직경 방향 외측으로부터 2 번째의 링 영역(212)은, 1 개의 진공 레귤레이터(262)가 도중에 마련되는 배관을 개재하여 1 개의 진공 펌프(242)와 접속된다. 또한, 제 1 영역(210)에 있어서 직경 방향 외측으로부터 3 번째의 원 영역(213)은, 1 개의 진공 레귤레이터(263)가 도중에 마련되는 배관을 개재하여 1 개의 진공 펌프(243)와 접속된다. 링 영역(211, 212) 및 원 영역(213)에 있어서의 흡착 압력의 발생 및 해제는, 원호 영역(A1)에 있어서의 흡착 압력의 발생 및 해제와 동일하므로, 설명을 생략한다.
본 변형예의 제어 장치(70)는, 이웃하는 2 개의 분할 영역(예를 들면 직경 방향 외측의 링 영역(211)과 직경 방향 내측의 링 영역(212) 및 직경 방향 내측의 링 영역(212)과 원 영역(213) 중 적어도 하나)에 있어서 상이한 흡착 압력을 동시에 발생시킨다. 이에 의해, 스트라이커(190)의 누름 핀(191)으로 눌리는 하 웨이퍼(W2)의 중심부 근방의 뒤틀림을 제어할 수 있다.
또한, 제 1 영역(210)을 구성하는 링 영역의 수는 도 12에서는 2 개이지만, 1 개여도 되고, 3 개 이상이어도 된다. 또한, 제 1 영역(210)을 구성하는 링 영역(예를 들면 링 영역(211))은, 제 2 영역(220)을 구성하는 링 영역(예를 들면 링 영역(221))과 마찬가지로, 둘레 방향으로 복수의 영역으로 분할되어도 된다.
상기 실시 형태 및 상기 변형예의 하 척(141)은 하 웨이퍼(W2)를 진공 흡착하지만, 정전 흡착해도 된다. 이 경우, 흡착 압력 발생부는, 예를 들면 하 척(141)의 내부에 매설되는 내부 전극을 포함한다. 한편, 흡착 압력 조정부는, 예를 들면 내부 전극에 공급하는 전력을 조정하는 전력 조정부를 포함한다. 전력 조정부는 예를 들면 강압형 DC/DC 컨버터 또는 승압형 DC/DC 컨버터 등으로 구성된다.
상기 실시 형태 및 상기 변형예에서는, 하 척(141)에 흡착되는 하 웨이퍼(W2)에 생기는 뒤틀림을 제어했지만, 상 척(140)에 흡착되는 상 웨이퍼(W1)에 생기는 뒤틀림을 제어해도 된다. 즉, 본 개시의 기술을 상 척(140)에 적용해도 되며, 상 척(140)이 특허 청구의 범위에 기재된 유지부에 대응하여, 하 척(141)이 특허 청구의 범위에 기재된 대향 유지부에 대응해도 된다. 또한, 본 개시의 기술을 상 척(140)과 하 척(141)의 양방에 적용해도 된다. 또한, 본 개시의 기술을 접합 장치(41) 이외의 장치, 예를 들면 다이싱 장치 등에 적용해도 된다. 본 개시의 기술은 기판을 유지하는 유지부를 가지는 장치이면 적용할 수 있다.
본 출원은 2018년 1월 17일에 일본 특허청에 출원된 특허출원 2018-005987호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 특허출원 2018-005987호의 모든 내용을 본 출원에 원용한다.

Claims (12)

  1. 기판을 흡착하는 흡착면에, 상기 기판을 흡착하는 흡착 압력이 독립으로 제어되는 복수의 영역을 갖는 유지부와,
    상기 흡착면을 구성하는 복수의 상기 영역의 각각에 독립으로 흡착 압력을 발생시키는 복수의 흡착 압력 발생부와,
    복수의 상기 흡착 압력 발생부의 각각에 의해 발생되는 흡착 압력을 독립으로 조정하는 복수의 흡착 압력 조정부와,
    상기 유지부에 대향 배치되고, 상기 기판에 접합되는 상기 기판과는 다른 제 2 기판을 유지하는 대향 유지부와,
    상기 대향 유지부에 유지되어 있는 상기 제 2 기판의 중심부를, 상기 기판의 중심부로 가압하는 가압부와,
    복수의 상기 흡착 압력 발생부, 복수의 상기 흡착 압력 조정부 및 상기 가압부를 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 유지부는, 복수의 상기 영역을 구획하는 리브를 포함하고,
    상기 흡착면의 직경 방향 중심에는, 하나의 상기 흡착 압력 조정부에 의해 상기 흡착 압력을 조정하는 원 형상의 상기 영역이 배치되고,
    상기 원 형상의 상기 영역의 직경 방향 외측에는 하나의 상기 흡착 압력 조정부에 의해 흡착 압력을 조정하는 원호 형상의 상기 영역과, 다른 상기 흡착 압력 조정부에 의해 흡착 압력을 조정하는 다른 원호 형상의 상기 영역이, 상기 흡착면의 둘레 방향으로 교대로 반복 배치되고, 각각 90도 주기로 4 개씩 배치되어 링 영역을 형성하고,
    상기 제어부는, 상기 가압부에서 상기 제 2 기판의 중심부를 상기 기판의 중심부와 접촉시킨 후, 상기 제 2 기판의 접합면과 상기 기판의 접합면을 전면(全面)에서 접합시키는 동안, 상기 기판을 상기 흡착면에 흡착하고, 상기 링 영역의 인접하는 2 개의 원호 형상의 상기 영역에 상이한 상기 흡착 압력을 발생시킴으로써, 상기 기판에 발생하는 뒤틀림을 제어하도록 구성된 것인, 접합 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 흡착 압력 조정부에 의해 상기 흡착 압력을 독립적으로 조정하는 복수의 원호 형상의 상기 영역이, 상기 흡착면의 둘레 방향으로 반복 배치되어, 제 2 링 영역을 형성하고,
    상기 링 영역과 상기 제 2 링 영역은 동심원 형상으로 배치되고,
    상기 제어부는, 상기 가압부에서 상기 제 2 기판의 중심부를 상기 기판의 중심부와 접촉시킨 후, 상기 제 2 기판의 접합면과 상기 기판의 접합면을 전면(全面)에서 접합시키는 동안, 상기 기판을 상기 흡착면에 흡착하고, 상기 링 영역의 적어도 일부와 상기 제 2 링 영역의 적어도 일부에 상이한 상기 흡착 압력을 발생시키도록 구성된 것인, 접합 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 원 형상의 상기 영역의 직경 방향 외측이고, 상기 링 영역의 직경 방향 내측에는, 하나의 상기 흡착 압력 조정부에 의해 상기 흡착 압력을 조정하는 원환 형상의 상기 영역이 배치되고,
    상기 제어부는, 상기 가압부에서 상기 제 2 기판의 중심부를 상기 기판의 중심부와 접촉시킨 후, 상기 제 2 기판의 접합면과 상기 기판의 접합면을 전면에서 접합시키는 동안 상기 기판을 상기 흡착면에 흡착하고, 상기 링 영역의 적어도 일부와 상기 원환 형상의 상기 영역에 상이한 상기 흡착 압력을 발생시키도록 구성된 것인, 접합 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 링 영역의 인접하는 2 개의 원호 형상의 상기 영역에 상이한 상기 흡착 압력을 발생시키고 상기 제 2 기판의 접합면과 상기 기판의 접합면을 전면에서 접합시키기 전에, 상기 대향 유지부에 의한 상기 제 2 기판의 유지를 해제하도록 구성된 것인, 접합 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 과거에 축적된 데이터에 기초하여 상기 링 영역의 인접하는 2 개의 원호 형상의 상기 영역에 상이한 상기 흡착 압력을 발생시키도록 구성된 것인,
    접합 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 데이터는, 흡착 압력의 설정 또는 실적과 부착 뒤틀림과의 관계를 나타내는 것인,
    접합 장치.
  7. 유지부의 기판을 흡착하는 흡착면에, 상기 기판을 흡착하는 흡착 압력을 발생시켜, 상기 흡착면에 흡착되어 있는 상기 기판과 상기 기판과는 다른 제 2 기판을 대향하여 접합하는 접합 방법으로서,
    상기 흡착면을 구성하는 복수의 영역 각각에 발생시키는 상기 흡착 압력을 복수의 흡착 압력 조정부에 의해 독립으로 제어하고,
    상기 유지부는 복수의 상기 영역을 구획하는 리브를 포함하고,
    상기 흡착면의 직경 방향 중심에는, 하나의 상기 흡착 압력 조정부에 의해 상기 흡착 압력을 조정하는 원 형상의 상기 영역이 배치되고,
    상기 원 형상의 상기 영역의 직경 방향 외측에는 하나의 상기 흡착 압력 조정부에 의해 흡착 압력을 조정하는 원호 형상의 상기 영역과, 다른 상기 흡착 압력 조정부에 의해 흡착 압력을 조정하는 다른 원호 형상의 상기 영역이, 상기 흡착면의 둘레 방향으로 교대로 반복 배치되고, 각각 90도 주기로 4 개씩 배치되어 링 영역을 형성하고,
    상기 제 2 기판의 중심부를 상기 기판의 중심부와 접촉시킨 후, 상기 제 2 기판의 접합면과 상기 기판의 접합면을 전면에서 접합시키는 동안, 상기 기판을 상기 흡착면에 흡착하고, 상기 링 영역의 인접한 2 개의 원호 형상의 상기 영역에 상이한 상기 흡착 압력을 발생시킴으로써 상기 기판에 발생하는 뒤틀림을 제어하는, 접합 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    복수의 상기 흡착 압력 조정부에 의해 상기 흡착 압력을 독립적으로 조정하는 복수의 원호 형상의 상기 영역이, 상기 흡착면의 둘레 방향으로 반복 배치되어, 제 2 링 영역을 형성하고,
    상기 링 영역과 상기 제 2 링 영역은 동심원 형상으로 배치되고,
    상기 제 2 기판의 중심부를 상기 기판의 중심부에 접촉시킨 후, 상기 제 2 기판의 접합면과 상기 기판의 접합면을 전면에서 접합시키는 동안, 상기 기판을 상기 흡착면에 흡착하고, 상기 링 영역의 적어도 일부와 상기 제 2 링 영역의 적어도 일부에 상이한 상기 흡착 압력을 발생시키는, 접합 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 원 형상의 상기 영역의 직경 방향 외측이고, 상기 링 영역의 직경 방향 내측에는, 하나의 상기 흡착 압력 조정부에 의해 상기 흡착 압력을 조정하는 원환 형상의 상기 영역이 배치되고,
    상기 제 2 기판의 중심부를 상기 기판의 중심부에 접촉시킨 후, 상기 제 2 기판의 접합면과 상기 기판의 접합면을 전면에서 접합시키는 동안 상기 기판을 상기 흡착면에 흡착하고, 상기 링 영역의 적어도 일부와 상기 원환 형상의 상기 영역에 상이한 흡착 압력을 발생시키는, 접합 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 링 영역의 인접하는 2 개의 원호 형상의 상기 영역에 상이한 상기 흡착 압력을 발생시키고 상기 제 2 기판의 접합면과 상기 기판의 접합면을 전면에서 접합시키기 전에, 상기 흡착면에 대향 배치되는 대향 유지부에 의한 상기 제 2 기판의 유지를 해제하는, 접합 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    과거에 축적된 데이터에 기초하여 상기 링 영역의 인접하는 2 개의 원호 형상의 상기 영역에 상이한 상기 흡착 압력을 발생시키는, 접합 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 데이터는, 흡착 압력의 설정 또는 실적과 부착 뒤틀림과의 관계를 나타내는 것인, 접합 방법.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021054265A1 (ja) * 2019-09-20 2021-03-25 東京エレクトロン株式会社 接合装置および接合方法
JP2021086989A (ja) * 2019-11-29 2021-06-03 東京エレクトロン株式会社 真空チャック、及び接合装置
JP7488062B2 (ja) * 2020-03-02 2024-05-21 東京エレクトロン株式会社 接合装置、接合システム、接合方法および記憶媒体
TW202139060A (zh) * 2020-04-01 2021-10-16 政美應用股份有限公司 晶圓影像擷取裝置及其影像擷取之方法
CN112038220B (zh) * 2020-08-31 2023-02-03 上海华力集成电路制造有限公司 晶圆键合工艺中改善晶圆边缘形变的方法
US20240063022A1 (en) * 2022-08-16 2024-02-22 Tokyo Electron Limited Wafer bonding process with reduced overlay distortion

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015095579A (ja) 2013-11-13 2015-05-18 東京エレクトロン株式会社 接合装置及び接合システム

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4033632B2 (ja) * 1999-02-02 2008-01-16 株式会社荏原製作所 基板把持装置及び研磨装置
JP2005136025A (ja) * 2003-10-29 2005-05-26 Trecenti Technologies Inc 半導体製造装置、半導体装置の製造方法及びウエハステージ
JP4821091B2 (ja) * 2004-04-08 2011-11-24 株式会社ニコン ウェハの接合装置
JP6340693B2 (ja) * 2013-07-18 2018-06-13 株式会社ブイ・テクノロジー 基板の保持装置及び密着露光装置並びに近接露光装置
JP6244188B2 (ja) * 2013-11-27 2017-12-06 東京エレクトロン株式会社 接合装置、接合方法および接合システム
JP6177739B2 (ja) * 2014-08-07 2017-08-09 東京エレクトロン株式会社 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP6665405B2 (ja) * 2014-08-28 2020-03-13 大日本印刷株式会社 ワーク吸着方法及び装置
WO2016068050A1 (ja) * 2014-10-29 2016-05-06 旭硝子株式会社 基板の吸着装置及び基板の貼合装置及び貼合方法並びに電子デバイスの製造方法
JP6271404B2 (ja) * 2014-11-27 2018-01-31 東京エレクトロン株式会社 接合方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体、接合装置及び接合システム
KR20230009995A (ko) * 2014-12-10 2023-01-17 가부시키가이샤 니콘 기판 겹침 장치 및 기판 겹침 방법
JP6568781B2 (ja) * 2015-04-04 2019-08-28 東京エレクトロン株式会社 基板保持方法、基板保持装置、処理方法及び処理装置
WO2017104732A1 (ja) * 2015-12-18 2017-06-22 日本特殊陶業株式会社 基板保持装置、基板保持部材および基板保持方法
WO2017137129A1 (en) 2016-02-08 2017-08-17 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, method for unloading a substrate and method for loading a substrate
JP6448848B2 (ja) 2016-03-11 2019-01-09 ボンドテック株式会社 基板接合方法
JP6685154B2 (ja) * 2016-03-14 2020-04-22 東京エレクトロン株式会社 接合装置および接合方法
JP6727069B2 (ja) * 2016-08-09 2020-07-22 東京エレクトロン株式会社 接合装置および接合システム
JP6706182B2 (ja) * 2016-09-16 2020-06-03 キオクシア株式会社 基板保持装置
JP6895770B2 (ja) * 2017-03-02 2021-06-30 東京エレクトロン株式会社 接合装置および接合システム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015095579A (ja) 2013-11-13 2015-05-18 東京エレクトロン株式会社 接合装置及び接合システム

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