TW201929204A - 光學裝置、測定裝置、接合系統及測定方法 - Google Patents

光學裝置、測定裝置、接合系統及測定方法 Download PDF

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Abstract

[課題] 提升基板之測定精度。
[解決手段] 與實施型態有關之光學裝置具備光源、濾光器、冷卻機構、控制部。濾光器係使從光源發出的光之中之一部分的波長帶之光穿透。冷卻機構冷卻濾光器。控制部藉由控制冷卻機構調節穿透濾光器之光的波長帶。

Description

光學裝置、測定裝置、接合系統及測定方法
揭示的實施型態係關於光學裝置、測定裝置、接合系統及測定方法。
在半導體之製造工程中，有對半導體晶圓或玻璃基板等之基板進行使用光學裝置之測定的情形。
例如，在專利文獻1揭示使用紅外線攝影機攝像藉由接合基板彼此而形成的重合基板之內部，根據被攝像之畫像而檢查重合基板之內部的檢查裝置。
如此之檢查裝置具備具有鹵素燈泡等之光源，和使從光源被照射之光之中的紅外線穿透的濾光器之光學装置，使用紅外線攝影機攝像從光學裝置被照射之紅外線的反射光。因紅外線穿透基板，故被照射至重合基板之紅外線一部分穿透，剩下之一部分照射到重合基板之內部的構造物而反射，依此取得重合基板之內部的畫像。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2016-90410號公報
[發明之概要]
[發明所欲解決之課題]
但是，在上述以往技術中，在提升基板之測定精度之點，還有進一步改善的空間。
例如，被照射至重合基板之紅外線之中，在重合基板之表面反射的光之比例，多於到達至重合基板之內部之構造物之光的情況，獲得的畫像不鮮明，有難以精度佳地進行之後的測定之情形。如此之課題即使在測定重合基板以外之基板之情況或使用紅外線以外之光而測定基板之情況同樣會產生。
實施型態之一態樣係以提供可以提升基板之測定精度之光學裝置、測定裝置、接合系統及測定方法為目的。

[用以解決課題之手段]
與實施型態之一態樣有關之光學裝置具備光源、濾光器、冷卻機構、控制部。濾光器係使從光源發出的光之中之一部分的波長帶之光穿透。冷卻機構冷卻濾光器。控制部藉由控制冷卻機構調節穿透濾光器之光的波長帶。

[發明效果]
若藉由實施型態之一態樣，可以提升基板之測定精度。
以下，參照附件圖面，詳細說明本案揭示的光學裝置、測定裝置、接合系統及測定方法之實施型態。另外，並不藉由以下所示之實施型態限定該發明。
(第1實施型態)
圖1係表示與第1實施型態有關之測定裝置之構成的圖示。再者，圖2為表示紅外光之前進路線的圖示。並且，在以下中，為了使位置關係明確，規定互相正交之X軸方向、Y軸方向及Z軸方向，將Z軸正方向設為垂直向上方向。
與圖1所示之第1實施型態有關之測定裝置1藉由攝像存在於重合基板T之內部的圖案，測定例如在重合基板T之第1基板W1和第2基板W2之偏移量。
重合基板T係藉由接合第1基板W1和第2基板W2而被形成。第1基板W1及第2基板W2係矽晶圓，在板面形成複數電子電路。
如圖1所示般，測定裝置1具備朝對象基板亦即重合基板T照射光之光學裝置2，和攝像來自重合基板T之反射光之攝像裝置3，和根據藉由攝像裝置3被攝像之畫像，進行測定在重合基板T的第1基板W1和第2基板W2之偏移量的控制裝置4。
光學裝置2具備使光發生的光發光部21，和收容各種光學系統之鏡筒22，和被安裝於鏡筒22之接物鏡23。
光發生部21具備框體21a、光源21b、濾光器部21c和導光部21d。
框體21a係收容光源21b和濾光器部21c之容器。光源21b係例如鹵素燈。鹵素燈係使400nm以上6000nm以下之波長帶之光產生。再者，鹵素燈藉由發光發熱，加熱被配置在框體21a內部之濾光器部21c。
另外，光源21b不限定於鹵素燈。光源21b係使產生包含紅外區域(740nm以上1000μm以下)之至少一部分的光，並且，若為藉由發光，至少發熱至100℃以上之溫度者時，即使為鹵素燈以外之光源亦可。例如，光源21b即使為氙氣燈亦可。
濾光器部21c係包含僅使從光源21b發光之光之中的一部分之波長帶之光穿透，截斷剩下的波長帶之光的濾光器而構成。針對濾光器部21c之構成於後述。
導光部21d係例如光纖，將穿透濾光器部21c之光引導至鏡筒22之內部。
鏡筒22具備筒部22a、反射鏡22b和半鏡22c。在筒部22a係在接近於重合基板T之一端部安裝後述接物鏡23，在遠離重合基板T之另一端部安裝後述攝像裝置3。在筒部22a之內部配置反射鏡22b和半鏡22c。反射鏡22b係將從導光部21d垂直向下射入的光之前進路線變更成水平方向而射入至半鏡22c。半鏡22c係使從反射鏡22b射入之光朝向重合基板T反射，並且使從重合基板T射入之光通過。
另外，鏡筒22不一定需要具備反射鏡22b，即使將來自導光部21d之光不用經由反射鏡22b而直接射入至半鏡22c亦可。
接物鏡23作成重合基板T之圖像。如在圖1中以虛線之箭號所示般，從光源21b發出之光，射入至濾光器部21c，藉由濾光器部21c去除可見區域等之紅外區域以外之波長成分。之後，穿透濾光器部21c之光(以下，記載為紅外光)係藉由導光部21d被引導至筒部22a內，經由反射鏡22b、半鏡22c及接物鏡23而垂直地射入至重合基板T。之後，如在圖1中以一點鏈線之箭號所示般，從重合基板T反射之紅外光，通過接物鏡23而射入至筒部22a內，通過半鏡22c而射入至攝像裝置3之攝像元件31。
攝像裝置3係例如CCD(Charge Coupled Device)攝影機，具備攝像元件31。攝像元件31係紅外線攝像元件，在紅外區域具有敏感度區域。藉由攝像裝置3被攝像之畫像被輸入至控制裝置4。
紅外線具有穿透矽晶圓之性質。另外，被形成在重合基板T之內部的圖案P因藉由金屬等之矽以外之材料被形成，故當紅外線照射至圖案P時不穿透而係反射。因此，如圖2所示般，射入至重合基板T之紅外光L1之中，進入至重合基板T之內部，並且在前進路線上不存在圖案P之紅外光L3原樣地穿透重合基板T，另外，侵入至重合基板T之內部，並且在前進路線上存在圖案P之紅外光L4照射至圖案P反射而射入至攝像裝置3之攝像元件31。如此一來，獲得重合基板T之內部的畫像。以下，將紅外光L1記載為射入光L1、將紅外光L3記載為穿透光L3、將紅外光L4記載為內部反射光L4。
射入光L1不限定於所有進入至重合基板T之內部，會發生在重合基板T之表面反射的紅外光(以下，記載為表面反射光L2)。當射入光L1之中，表面反射光L2所佔的比例變多時，藉由攝像裝置3獲得的畫像不鮮明，即是因圖案P之辨識性下降，故有之後的測定之精度下降之虞。因此，為了精度佳地測定重合基板T，以減少射入光L1之中表面反射光L2所佔的比例，換言之，增加射入光L1之中進入至重合基板T之內部之光(穿透光L3+內部反射光L4)之比例為佳。
進入至重合基板T之內部之光(穿透光L3+內部反射光L4)之比例最多的射入光L1之波長帶，依重合基板T之種類不同而不同。因此，也可考慮因應重合基板T之種類而更換濾光器，但是由於更換作業費時或費工，再者，由於必須準備複數種類之濾光器，成本也較大，故不理想。
另外，濾光器部21c具備之濾光器係穿透之光的波長帶依溫度不同而變化。於是，在與第1實施型態有關之測定裝置1中，設為藉由調節濾光器之溫度，調節穿透濾光器之光的波長帶。依此，可以不用變更硬體構成，作成進入至重合基板T之內部之光的比例變多之波長帶之射入光L1。
以下，針對如此之點具體性地予以說明。首先，針對與第1實施型態有關之濾光器部21c之構成，參照圖3及圖4進行說明。圖3為從側方觀看濾光器部21c之情況之示意剖面圖。再者，圖4為從正面觀看濾光器部21c之情況之示意剖面圖。
如圖3及圖4所示般，濾光器部21c具備濾光器201、冷卻濾光器201之冷卻機構202、檢測濾光器201之溫度的溫度感測器203。
濾光器201係以對象基板亦即重合基板T之材質相同的材質形成。即是，與第1實施型態有關之濾光器201係以矽形成。
濾光器201具有穿透之光之波長帶依溫度不同而變化之性質。圖5為濾光器201之溫度和穿透濾光器201之光的波長帶之關係的曲線圖。如圖5所示般，可知穿透以矽形成之濾光器201之光的波長帶，係濾光器201之溫度越高，越往長波長側位移。
冷卻機構202具備本體部221、冷卻器222和連接部223。本體部221係在中央具有用以使從光源發出之光通過之開口221a的環狀構件，係以鋁或銅般之熱傳導率比較高的金屬形成。本體部221被安裝於濾光器201之光源21b側之面。再者，在本體部221之內部中，使冷卻流體流通的流路221b被形成圍繞開口221a之周圍。
冷卻器222具備循環部222a和溫度調節部222b。循環部222a係使作為冷卻流體之冷卻水在本體部221內之流路221b循環。具體而言，循環部222a係經由連接部223之第1連接部223a而被連接於流路221b之一端部，並且經由連接部223之第2連接部223b而被連接於流路221b之另一端部。
循環部222a係將冷卻水經由第1連接部223a而供給至流路221b之一端部。再者，循環部222a係從流路221b之另一端部經由第2連接部223b而回收冷卻水，再次經由第1連接部223a而供給至流路221b之一端部。
溫度調節部222b調節藉由循環部222a被循環之冷卻水之溫度。溫度調節部222b藉由後述的控制裝置4之控制部4a而被控制。
冷卻機構202被構成上述般，使用在流路221b循環的冷卻水而冷卻本體部221，冷卻與本體部221接觸的濾光器201。
另外，循環部222a及連接部223相當於對流路221b供給冷卻流體之供給部之一例。再者，在此，雖然針對使用水作為冷卻流體之情況之例進行說明，但是即使冷卻流體為水以外的液體亦可。再者，即使冷卻流體為氣體亦可。
溫度感測器203被安裝於例如與在濾光器201安裝本體部221之面相反側之面。藉由被溫度感測器203被檢測之溫度被輸出至控制裝置4之後述控制部4a。
控制裝置4具備控制部4a和記憶部4b。控制部4a包含具有CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、輸入輸出埠的微電腦或各種電路。如此之微電腦之CPU藉由讀出並實行被記憶於ROM之程式，實現後述控制。
另外，如此之程式係被記錄於藉由電腦可讀取之記憶媒體者，即使為從其記憶媒體被安裝於控制裝置4之記憶部4b者亦可。作為能夠藉由電腦讀取之記憶媒體而言，例如有硬碟(HD)、軟碟(FD)、光碟(CD)、磁光碟(MO)、記憶卡等。
記憶部4b藉由例如RAM、快閃記憶體(Flash Memory)等之半導體記憶體元件或硬碟、光碟等之記憶裝置而被實現。如此之記憶部4b記憶例如穿透濾光器201之光的波長帶之設定值。如此之設定值能夠藉由使用者任意變更。
控制部4a係根據被記憶於記憶部4b之波長帶之設定值，決定濾光器201之目標溫度。例如，控制部4a可以使用表示濾光器201之溫度和穿透濾光器201之光的波長帶之關係的運算式或表格而從波長帶之設定值決定濾光器201之目標溫度。
再者，控制部4a係根據藉由溫度檢測器203被檢測之濾光器201之溫度，以濾光器201之溫度成為目標溫度之方式，控制冷卻器222之溫度調節部222b。例如，控制部4a係在藉由溫度感測器203被檢測的濾光器201之溫度超過目標溫度之情況，控制溫度調節部222b而降低冷卻水之溫度。另外，控制部4a係在藉由溫度感測器203被檢測的濾光器201之溫度低於目標溫度之情況，控制溫度調節部222b而提升冷卻水之溫度。
如此一來，控制部4a控制溫度調節部222b，調節濾光器201之冷卻溫度，依此可以調節穿透濾光器201之光的波長帶。
另外，即使控制部4a將藉由溫度感測器203被檢測的濾光器201之溫度，和光從光源21b照射之濾光器201之中央部之溫度的差納入考量，決定較藉由上述運算式或表格獲得之目標溫度低的溫度作為濾光器201之目標溫度亦可。
接著，針對與第1實施型態有關之測定裝置1實行之處理之順序，參照圖6進行說明。圖6為表示與第1實施型態有關之測定處理1實行之處理之順序的流程圖。
如圖6所示般，在測定裝置1，首先進行溫度調節處理處理(步驟S101)。在溫度調節處理中，控制部4a根據溫度感測器203之檢測結果，以濾光器201之溫度成為目標溫度之方式，控制溫度調節部222b。依此，穿透濾光器201之光之波長帶被調節。另外，溫度調節處理即使在之後的攝像處理(步驟S102)及測定處理(步驟S103)中持續進行亦可。
接著，在測定裝置1中，進行攝像處理(步驟S102)。在攝像處理中，攝像處理3攝像來自對象基板亦即重合基板T之反射光，朝控制部4a輸出攝像到的畫像。
接著，在測定裝置1中，進行測定處理(步驟S103)。在測定處理中，控制部4a根據藉由攝像裝置3被攝像到的畫像，進行第1基板W1和第2基板W2之偏移量。
當結束步驟S103之測定處理時，測定裝置1完成針對一片重合基板T之處理。
如上述般，與第1實施型態有關之測定裝置1具備光學裝置2、攝像裝置3和控制部4a。光學裝置2係對重合基板T(對象基板之一例)照射光。攝像裝置3攝像來自重合基板T之反射光。控制部4a根據藉由攝像裝置3被攝像之畫像而進行重合基板T之測定。再者，光學裝置2具備光源21b、使從光源21b發出的光中之一部分的波長帶之波穿透的濾光器201，和冷卻濾光器201之冷卻機構202。再者，控制部4a藉由控制冷卻機構202，調節穿透濾光器201之光的波長帶。
依此，因可以對重合基板T照射進入至重合基板T之內部之光的比例變多之波長帶的射入光L1(參照圖2)，故藉由表面反射光L2之比例變多，可以抑制藉由攝像裝置3被攝像之畫像成為不鮮明之情形。因此，若藉由與第1實施型態有關之測定裝置1時，可以提升重合基板T之測定精度。
再者，若藉由與第1實施型態有關之測定裝置1時，因設為藉由調節濾光器201之溫度，調節穿透過濾器201之光的波長帶，故不用變更硬體構成，能夠作成進入至重合基板T之光之比例變多之波長帶之射入光L1。
再者，在與第1實施型態有關之測定裝置1中，因設為在藉由光源21b被加熱之位置，具體而言在框體21a之內部配置濾光器201，故可以利用從光源21b發出之熱而加熱濾光器201。因此，無須另外設置用以加熱濾光器201之加熱機構。再者，比起另外設置加熱機構之情況，容易進行濾光器201之溫度調節。
(第2實施型態)
接著，針對搭載上述測定裝置1之接合系統之構成進行說明。圖7係表示與第2實施型態有關之接合系統100之構成的俯視圖。
另外，在以下中，雖然以使用分子間力半永久性地接合第1基板W1和第2基板W2之接合系統100為例進行說明，但是接合基板彼此之手法，不限定於使用分子間力者，即使為例如藉由接著劑接合基板彼此的手法亦可。再者，在下述中，針對與先前所說明之部分相同之部分，賦予與先前所說明之部分相同之符號，省略重複之說明。
圖7所示之接合系統100藉由接合第1基板W1和第2基板W2形成重合基板T。
如圖7所示般，接合系統100具備搬入搬出站200和處理站300。搬入搬出站200及處理站300沿著X軸正方向，以搬入搬出站200及處理站300之順序排列配置。
搬入搬出站200具備載體載置台101和搬運區域102。載置台101具備複數載置板111。在各載置板111分別載置在水平狀態收容複數片(例如，25片)基板之卡匣C1、C2、C3。例如，卡匣C1係收容第1基板W1之卡匣，卡匣C2係收容第2基板W2之卡匣，卡匣C3係收容重合基板T之卡匣。
搬運區域102係與載置台101之X軸正方向側鄰接而被配置。在如此之搬運區域102設置有在Y軸方向延伸之搬運路121，和沿著該搬運路121而可移動之搬運裝置122。搬運裝置122不僅Y軸方向，亦能夠在X軸方向移動並且繞Z軸旋轉，在被載置於載置板111之卡匣C1~C3，和後述處理站300之第3處理區塊G3之間，進行第1基板W1、第2基板W2及重合基板T之搬運。
在處理站300設置有具備有各種裝置之複數處理區塊G1、G2、G3。
在第1處理區塊G1配置表面改質裝置30。表面改質裝置30進行將在第1基板W1中的與第2基板W2之接合面，及在第2基板W2中的與第1基板W1之接合面予以改質的處理。具體而言，表面改質裝置30藉由切斷在第1基板W1及第2基板W2之接合面的SiO2 之鍵結而成為單鍵的SiO，以之後容易成為親水化之方式對該接合面進行改質。
在表面改質裝置30中，在例如減壓氛圍下，處理氣體亦即氧氣或氮氣被激勵而被電漿化，且被離子化。而且，藉由如此之氧離子或氮離子被照射至第1基板W1及第2基板W2之接合面，第1基板W1及第2基板W2之接合面被電漿處理而被改質。
在第2處理區塊G2配置表面親水化裝置40和接合裝置41。表面親水化裝置40藉由例如純水親水化同時洗淨第1基板W1及第2基板W2之接合面。在表面親水化裝置40中，一面使被保持於例如旋轉挾盤之第1基板W1或第2基板W2旋轉，一面對該第1基板W1或第2基板W2上供給純水。依此，被供給至第1基板W1或第2基板上之純水在第1基板W1或第2基板W2之接合面上擴散，第1基板W1或第2基板W2之接合面被親水化。
接合裝置41藉由分子間力接合被親水化之第1基板W1和第2基板W2。針對該接合裝置41之構成於後述。
在第3處理區塊G3多段地設置第1基板W1、第2基板W2及重合基板T之移轉裝置。
上述測定裝置1例如被配置在如此之第3處理區塊G3之最上段。另外，即使測定裝置1被配置在第3處理區塊G3以外之處理區塊亦可。
在被第1處理區塊G1、第2處理區塊G2及第3處理區塊G3包圍的區域，形成搬運區域60。在搬運區域60配置搬運裝置61。搬運裝置61具有在例如垂直方向、水平方向及繞垂直軸移動自如的搬運臂。如此之搬運裝置61係在搬運區域60內移動，將第1基板W1、第2基板W2及重合基板T搬運至與搬運區域60鄰接之第1處理區塊G1、第2處理區塊G2及第3處理區塊G3內之特定裝置。
接著，針對接合裝置41之構成，參照圖8及圖9進行說明。圖8為表示接合裝置41之構成的模式俯視圖。再者，圖9為表示接合裝置41之構成的示意側面圖。
如圖8所示般，接合裝置41具有能夠密閉內部之處理容器400。在處理容器400之搬運區域60側之側面，形成第1基板W1、第2基板W2及重合基板T之搬入搬出口401，在該搬入搬出口401設置有開關擋板402。
處理容器400之內部係藉由內壁403被區劃成搬運區域T1和處理區域T2。上述搬入搬出口401係被形成在搬運區域T1中之處理容器400之側面。再者，在內壁403也形成第1基板W1、第2基板W2及重合基板T之搬入搬出口404。
在搬運區域T1從例如搬入搬出口401側依序排列配置移轉部410、晶圓搬運機構411、反轉機構430及位置調節機構420。
移轉部410係暫時性地載置第1基板W1、第2基板W2及重合基板T。移轉部410被形成例如2段，可以同時載置第1基板W1、第2基板W2及重合基板T中之任兩個。
晶圓搬運機構411如圖8及圖9所示般，具有例如在垂直方向(Z軸方向)、水平方向(Y軸方向、X軸方向)及繞垂直軸移動自如的搬運臂。晶圓搬運機構411係在搬運區域T1內或搬運區域T1和處理區域T2之間，能夠搬運第1基板W1、第2基板W2及重合基板T。
位置調節機構420調節第1基板W1及第2基板W2之水平方向的方向。具體而言，位置調節機構420具有：基台421，其具備保持第1基板W1及第2基板W2而使旋轉的無圖示之保持部，和檢測部422，其檢測第1基板W1及第2基板W2之缺口部之位置。位置調節機構420一面使被保持於基台421之第1基板W1及第2基板W2旋轉，一面使用檢測部422而檢測出第1基板W1及第2基板W2之缺口部之位置，依此調節缺口之位置。依此，第1基板W1及第2基板W2之水平方向之方向被調節。
反轉機構430使第1基板W1之表背面反轉。具體而言，反轉機構430具有保持第1基板W1之保持臂431。保持臂431在水平方向(X軸方向)延伸。再者，在保持臂431在例如4處設置有保持第1基板W1之保持構件432。
保持臂431被支撐於具備例如馬達等之驅動部433。保持臂431藉由如此之驅動部433繞水平軸轉動自如。再者，保持臂431係以驅動部433為中心轉動自如，並且在水平方向(X軸方向)移動自如。在驅動部433之下方，設置具備有例如馬達等之其他的驅動部(無圖示)。藉由其他之驅動部，驅動部433可以沿著在垂直方向延伸之支持柱434在垂直方向移動。
如此一來，被保持於保持構件432之第1基板W1可以藉由驅動部433繞水平軸轉動，並且在垂直方向及水平方向移動。再者，被保持於保持構件432之第1基板W1，可以以驅動部433為中心轉動而在位置調節機構420和後述上挾盤440之間移動。
在處理區域T2，設置從上方吸附保持第1基板W1之上面(接合面)之上挾盤440，和載置第2基板W2而從下方吸附保持第2基板W2之下面(非接合面)之下挾盤441。下挾盤441係被設置在上挾盤440之下方，構成能夠與上挾盤440相向配置。
如圖9所示般，上挾盤440被保持於被設置在上挾盤440之上方的上挾盤保持部450。上挾盤保持部450被支持於被設置在處理容器400之頂棚面的複數支柱部452。上挾盤440經由上挾盤保持部450被固定在處理容器400。
在上挾盤保持部450之上面配置擊錘490。擊錘490具備推壓銷491、致動器部492和直動機構493。推壓銷491係沿著垂直方向延伸之圓柱狀之構件，藉由致動器部492被支持。
致動器部492係藉由從例如電動空氣調節器(無圖示)被供給之空氣，使在一定方向(在此為垂直下方)發生一定的壓力。致動器部492係藉由從電動空氣調節器被供給之空氣，與第1基板W1之中心部抵接而可以控制施加於該第1基板W1之中心部的推壓負載。再者，致動器部492之前端部成為藉由來自電動空氣調節器之空氣在垂直方向升降方向。
致動器部492被支持於直動機構493。直動機構493係藉由內置例如馬達之驅動部使致動器部492在垂直方向移動。
擊錘490係被構成上述般，藉由直動機構493控制致動器部492之移動，而藉由致動器部492控制依據推壓銷491的第1基板W1之推壓負載。
在上挾盤保持部450設置攝像被保持於下挾盤441之第2基板W2之上面(接合面)的上部攝像部451。上部攝像部451使用例如CCD攝影機。
下挾盤441被支持於被設置在下挾盤441之下方之第1下挾盤移動部460。第1下挾盤移動部460係如後述般，使下挾盤441在水平方向(X軸方向)移動。再者，第1下挾盤移動部460構成使下挾盤441在垂直方向移動自如，並且能夠繞垂直軸旋轉。
在第1下挾盤移動部460，設置攝像被保持於上挾盤440之第1基板W1之下面(接合面)的下部攝像部461(參照圖9)。下部攝像部461使用例如CCD攝影機。
第1下挾盤移動部460被設置在第1下挾盤移動部460之下面側，被安裝於在水平方向(X軸方向)延伸之一對軌道462、462。第1下挾盤移動部460被構成沿著一對軌道462、462移動自如。
一對軌道462、462被配設在第2下挾盤移動部463。第2下挾盤移動部463被設置在第2下挾盤移動部463之下面側，被安裝於在水平方向(X軸方向)延伸之一對軌道464、464。而且，第2下挾盤移動部463被構成沿著一對軌道464、464而在水平方向(Y軸方向)移動。一對軌道464、464被配設在例如處理容器400之底面的載置台465上。
接著，針對接合系統100之具體動作參照圖10而進行說明。圖10為表示接合系統100所實行之處理的流程圖。另外，圖10所示之各種的處理根據控制藉由控制部4a的控制而被實行。
首先，收容複數片第1基板W1之卡匣C1、收容複數片第2基板W2之卡匣C2，及空的卡匣C3被載置於搬入搬出站200之特定載置板111。之後，藉由搬運裝置122取出卡匣C1內之第1基板W1，被搬運至處理站300之第3處理區塊G3之移轉裝置。
接著，第1基板W1係藉由搬運裝置61被搬運至第1處理區塊G1之表面改質裝置30。在表面改質裝置30中，在特定減壓氛圍下，處理氣體亦即氧氣被激勵而被電漿化，且被離子化。該氧離子被照射至第1基板W1之接合面，該接合面被電漿處理。依此，第1基板W1之接合面被改質(步驟S201)。
接著，第1基板W1係藉由搬運裝置61被搬運至第2處理區塊G2之表面親水化裝置40。在表面親水化裝置40中，一面使被保持於旋轉挾盤之第1基板W1旋轉，一面對該第1基板W1上供給純水。依此，第1基板W1之接合面被親水化。再者，藉由該純水，第1基板W1之接合面被洗淨(步驟S202)。
接著，第1基板W1係藉由搬運裝置61被搬運至第2處理區塊G2之接合裝置41。被搬入至接合裝置41之第1基板W1係經移轉部410而藉由晶圓搬運機構411而被搬運至位置調節機構420。而且，藉由位置調節機構420，調節第1基板W1之水平方向的方向(步驟S203)。
之後，第1基板W1從位置調節機構420被收授至反轉機構430之保持臂431。接著，在搬運區域T1，藉由使保持臂431反轉，第1基板W1之表背面被反轉(步驟S204)。即是，第1基板W1之接合面朝下方。
之後，反轉機構430之保持臂431轉動而朝上挾盤440之下方移動。而且，第1基板W1從反轉機構430被收授至上挾盤440。第1基板W1係在使缺口部朝向事先決定之方向的狀態，非接合面被吸附保持於上挾盤440(步驟S205)。
在第1基板W1被進行上述步驟S201~S205之處理之期間，進行第2基板W2的處理。首先，藉由搬運裝置122取出卡匣C2內之第2基板W2，被搬運至處理站300之移轉裝置。
接著，第2基板W2藉由搬運裝置61被搬運至表面改質裝置30，第2基板W2之接合面被改質(步驟S206)。
之後，第2基板W2藉由搬運裝置61被搬運至表面親水化裝置40，第2基板W2之接合面被親水化，並且該接合面被洗淨(步驟S207)。
之後，第2基板W2藉由搬運裝置61被搬運至接合裝置41。被搬入至接合裝置41之第2基板W2係經移轉部410而藉由晶圓搬運機構411而被搬運至位置調節機構420。而且，藉由位置調節機構420，調節第2基板W2水平方向的方向(步驟S208)
之後，第2基板W2藉由晶圓搬運機構411被搬運至下挾盤441，被吸附保持在下挾盤441(步驟S209)。第2基板W2係在使缺口部朝向事先決定之方向的狀態，其非接合面被吸附保持於下挾盤441。
接著，進行被保持於上挾盤440之第1基板W1和被保持於下挾盤441之第2基板W2之水平方向之位置調節(步驟S210)。
在第1基板W1之接合面形成事先被設定的複數基準點。再者，在第2基板W2之接合面也形成事先被設定的複數基準點。作為該些基準點，分別使用例如被形成在第1基板W1及第2基板W2上之特定圖案P。另外，基準點之數量可以任意設定。
首先，進行上部攝像部451及下部攝像部461之水平方向位置之調節。具體而言，以下部攝像部461位於上部攝像部451之略下方之方式，藉由第1挾盤移動部460和第2下挾盤移動部463，使下挾盤441在水平方向移動。而且，以上部攝像部451和下部攝像部461確認共通的靶材，以上部攝像部451和下部攝像部461之水平方向位置一致之方式，下部攝像部461之水平方向位置被微調節。
接著，藉由第1下挾盤移動部460使下挾盤441朝垂直上方移動之後，進行上挾盤440和下挾盤441之水平方向位置之調節。
具體而言，一面藉由第1挾盤移動部460和第2下挾盤移動部463，使下挾盤441在水平方向移動，一面使用上部攝像部451依序攝像被形成在第2基板W2之接合面的複數基準點。同時，一面使下挾盤441在水平方向移動，一面使用下部攝像部461依序攝像被形成在第1基板W1之接合面的複數基準點。
被攝像的畫像資料被輸出至控制裝置4之控制部4a。在控制部4a中，以根據在上部攝像部451被攝像的畫像資料和在下部攝像部461被攝像之畫像資料，使第1基板W1之基準點和第2基板W2之基準點分別一致之方式，藉由第1下挾盤移動部460及第2下挾盤移動部463調節下挾盤441之水平方向位置。如此一來，上挾盤440和下挾盤441之水平方向位置被調節，第1基板W1和第2基板W2之水平方向位置被調節。
接著，藉由第1下挾盤移動部460使下挾盤441朝垂直上方移動，調節上挾盤440和下挾盤441之垂直方向位置，被保持於該上挾盤440之第1基板W1和被保持於下挾盤441之第2基板W2之垂直方向位置被調節(步驟S211)。
接著，進行被保持於上挾盤440之第1基板W1和被保持於下挾盤441之第2基板W2之接合處理(步驟S212)。在接合處理中，藉由使擊錘490之推壓銷491下降，壓下第1基板W1之中心部，使第1基板W1之中心部和第2基板W2之中心部接觸並按壓。
依此，在被按壓之第1基板W1之中心部和第2基板W2之中心部之間，開始接合。具體而言，因第1基板W1之接合面和第2基板W2之接合面分別在步驟S201、S206被改質，故在接合面間產生凡得瓦力(分子間力)，該接合面彼此被接合。並且，因第1基板W1之接合面和第2基板W2之接合面分別在步驟S202、S207被親水化，故接合面間之親水基進行氫鍵結，接合面彼此被牢固接合。
之後，第1基板W1和第2基板W2之接合區域從第1基板W1及第2基板W2之中心部朝外周部擴大，依此第1基板W1之接合面和第2基板W2之接合面在全面抵接，第1基板W1和第2基板W2被接合。
接著，在步驟S212中被形成之重合基板T，藉由搬運裝置61被搬運至測定裝置1，檢查第1基板W1和第2基板W2是否適當地被接合等(步驟S213)。
具體而言，測定裝置1對重合基板T照射紅外光，以攝像裝置3攝像其反射光，依此獲得重合基板T之內部的畫像。而且，控制部4a係根據所獲得的畫像測定第1基板W1和第2基板W2之偏移量。如上述般，測定裝置1因藉由控制濾光器201之溫度，使穿透濾光器201之光的紅外光之波長帶最佳化，故可以抑制由於表面反射光L2(參照圖2)使得重合基板T之內部的辨識性下降之情形。
之後，控制部4a係根據測定結果，判定第1基板W1和第2基板W2之接合是否適當地被進行。例如，控制部4a在第1基板W1和第2基板W2之偏移量超過臨界值之情況，判定為不適當地進行第1基板W1和第2基板W2的接合。另外，控制部4a即使根據藉由攝像裝置3攝像的畫像，進行檢查在重合基板T之內部是否存在空洞或粒子亦可。
之後，重合基板T藉由搬運裝置61被搬運至第3處理區塊G3之移轉裝置(無圖示)之後，藉由搬入搬出站200之搬運裝置122被搬運至卡匣C3。如此一來，結束一連串之接合處理。
如此一來，在與第2實施型態有關之接合系統100中，藉由在測定裝置1檢查重合基板T，例如可以從在從接合系統100掃出在第1基板W1和第2基板W2偏移之狀態下被接合之重合基板T之前發現，提高接合系統100之可靠性。
(其他實施型態)
在第2實施型態中，雖然設為使用測定裝置1進行重合基板T之測定，但是測定裝置1亦可以使用於第1基板W1及第2基板W2之測定。例如，接合系統100即使使用測定裝置1進行圖10所示之步驟S210之處理，即是調節第1基板W1及第2基板W2之水平方向之位置的處理亦可。在此情況，例如若在上挾盤440及上挾盤保持部450設置於上下貫通的貫通孔，經由如此之貫通孔，對第1基板W1及第2基板W2照射來自測定裝置1之紅外光即可。
再者，本發明揭示的光學裝置亦可以使用於例如基板之厚度測定。針對如此之例，參照第11圖予以說明。圖11係表示與其他實施型態有關之測定裝置之構成的圖示。
如圖11所示般，與其他實施型態有關之測定裝置1A具備光學裝置2A和攝像裝置3A。光學裝置2A具備光發生部21，光發光部21具備框體21a和光源21b和濾光器部21c。光學裝置2A係對基板W之板面傾斜照射紅外光L11。攝像裝置3A具備攝像元件31A。攝像元件31A係例如CMOS(Complementary MOS)檢測器，被配置在接收從基板W反射之紅外光，具體而言在被形成在基板W上之膜F之表面反射之表面反射光L12，和在基板W之表面(被形成在該表面之圖案)反射之內部反射光L14的位置。
測定裝置1A係例如根據表面反射光L12之受光位置和內部反射光L14之受光位置之差而可以測定被形成在基板W上之膜F的厚度。此時，在測定裝置1A中，藉由使用冷卻機構202控制在濾光器部21c之濾光器201之溫度，調節表面反射光L12及內部反射光L14之比率，可以取得最適合於測定基板W之厚度的畫像。即是，例如可以防止表面反射光L12之比率過高，難以特定內部反射光L14之位置。如此一來，若藉由測定裝置1A時，可以精度佳地進行基板W之厚度測定。
在上述各實施型態中，雖然針對第1基板W1、第2基板W2及基板W為矽晶圓之情況的例進行說明，但是在測定裝置1、1A之對象基板不限定於矽晶圓，即使為玻璃基板等之其他基板亦可。在此情況，被設置在測定裝置1、1A之濾光器201即使以矽以外之材質形成亦可。例如，濾光器201即使以與對象基板之材質相同的材質形成亦可。再者，將矽晶圓以外之基板設為對象基板之情況，朝對象基板照射之光不一定要紅外光，例如即使為可見光亦可。
再者，在上述各實施型態中，雖然設為藉由在框體21a之內部配置濾光器部21c，利用從光源21b發出之熱而加熱濾光器201，但是濾光器部21c之配置若為藉由光源21b被加熱的位置，則不限定於框體21a之內部。例如，濾光器部21c即使被配置在光學裝置2、2A之內部，具體而言在導光部21d和反射鏡22b之間亦可。再者，測定裝置1、1A即使具備加熱濾光器201之加熱機構亦可。在此情況，濾光器部21c即使被設置在光源21b發出的熱未到達之處亦可。
附加的效果或變形例係本業者可以容易導出。因此，本發明之更廣的態樣並不限定於上述表示且敘述的特定之詳細及代表性實施型態。因此，在不脫離藉由所附的申請專利範圍及等同物所界定的總括性之發明概念之精神或範圍下，可以進行各種變更。
T‧‧‧重合基板
W1‧‧‧第1基板
W2‧‧‧第2基板
1‧‧‧測定裝置
2‧‧‧光學裝置
3‧‧‧攝像裝置
4‧‧‧控制裝置
21‧‧‧光發生部
21a‧‧‧框體
21b‧‧‧光源
21c‧‧‧濾光器部
21d‧‧‧導光部
22c‧‧‧半鏡
31‧‧‧攝像元件
201‧‧‧濾光器
202‧‧‧冷卻機構
203‧‧‧溫度感測器
221‧‧‧本體部
222‧‧‧冷卻器
223‧‧‧連接部
圖1係表示與第1實施型態有關之測定裝置之構成的圖示。
圖2為表示紅外光之前進路線的圖示。
圖3為從側方觀看濾光器部之情況之示意剖面圖。
圖4為從正面觀看濾光器部之情況之示意剖面圖。
圖5為濾光器之溫度和穿透濾光器之光的波長帶之關係的曲線圖。
圖6為表示與第1實施型態有關之測定裝置實行處理之順序的流程圖。
圖7係表示與第2實施型態有關之接合系統之構成的俯視圖。
圖8為表示接合裝置之構成的示意俯視圖。
圖9為表示接合裝置之構成的示意側面圖。
圖10為表示接合系統所實行之處理的流程圖。
圖11係表示與其他實施型態有關之測定裝置之構成的圖示。

Claims (10)

  1. 一種光學裝置，具備： 光源； 濾光器，其係使從上述光源發出的光之中之一部分的波長帶之光穿透； 冷卻機構，其係冷卻上述濾光器；及 控制部，其係藉由控制上述冷卻機構，調節穿透上述濾光器之光的波長帶。
  2. 如請求項1之光學裝置，其中 上述光源係發熱的光源， 上述濾光器被配置在藉由上述光源被加熱之位置。
  3. 如請求項2之光學裝置，其中 進一步具有收容上述光源之框體， 上述濾光器被配置在上述框體之內部。
  4. 如請求項3之光學裝置，其中 上述冷卻機構具有： 本體部，其係接觸於上述濾光器，在內部形成有流路； 供給部，其係對上述流路供給冷卻流體；及 溫度調節部，其係調節上述冷卻流體之溫度， 上述控制部係 控制上述溫度調節部，而調節上述濾光器之冷卻溫度，依此調節穿透上述濾光器之光的波長帶。
  5. 如請求項4之光學裝置，其中 上述本體部具有使從上述光源發光之光通過的開口， 上述流路被形成圍繞上述開口之周圍。
  6. 如請求項1至5中之任一項所記載之光學裝置，其中 上述濾光器係以與被照射穿透上述濾光器之光的對象基板之材質相同的材質形成。
  7. 如請求項6所記載之光學裝置，其中 上述對象基板為矽晶圓， 上述濾光器係以矽形成。
  8. 一種測定裝置，具備： 光學裝置，其係朝對象基板照射光； 攝像裝置，其係攝像來自上述對象基板之反射光； 控制部，其係根據藉由上述攝像裝置被攝像的畫像而進行上述對象基板之測定， 上述光學裝置具備： 光源； 濾光器，其係使從上述光源發出的光之中之一部分的波長帶之光穿透；及 冷卻機構，其係冷卻上述濾光器， 上述控制部係 藉由控制上述冷卻機構，調節穿透上述濾光器之光的波長帶。
  9. 一種接合系統，具備： 接合裝置，其係接合基板彼此； 測定裝置，其係將藉由上述接合裝置被接合之前的基板或上述接合裝置被接合之後的基板作為對象基板而測定該對象基板； 上述測定裝置具備： 光學裝置，其係對上述對象基板照射光； 攝像裝置，其係攝像來自上述對象基板之反射光； 控制部，其係根據藉由上述攝像裝置被攝像的畫像而進行上述對象基板之測定， 上述光學裝置具備： 光源； 濾光器，其係使從上述光源發出的光之中之一部分的波長帶之光穿透；及 冷卻機構，其係冷卻上述濾光器， 上述控制部係 藉由控制上述冷卻機構，調節穿透上述濾光器之光的波長帶。
  10. 一種測定方法，包含： 照射工程，其係使用具備光源、使從上述光源發出之光之中之一部分的波長帶之光穿透的濾光器，和冷卻上述濾光器之冷卻機構的光學裝置而朝對象基板照射光； 攝像工程，其係攝像來自上述對象基板之反射光；及 測定工程，其係根據藉由上述攝像工程被攝像的畫像而進行上述對象基板之測定， 上述照射工程 藉由控制上述冷卻機構，調節穿透上述濾光器之光的波長帶。
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