KR101809760B1 - 가압 모듈, 가압 장치 및 기판 접합 장치 - Google Patents
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Abstract
가압에 의해 기판을 접합하는 경우에, 기판 면내의 압력 균일성이 문제가 된다. 피가압체가 재치되는 재치면을 가지는 스테이지와, 상기 재치면의 면내의 압력 분포를 가변하게 하는 압력 가변부와, 상기 압력 가변부의 압력을 검출하는 복수의 압력 검출부를 구비하는 가압 모듈이 제공된다. 상기 압력 가변부는, 상기 복수의 압력 검출부에서 검출된 압력에 근거하여, 상기 재치면의 면내의 압력 분포를 변경하는 제어부를 더 구비해도 좋다.
Description
본 발명은, 가압 모듈, 가압 장치 및 기판 접합 장치에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 회로가 형성된 2매의 웨이퍼를, 가열 및 가압에 의해 접합하여, 3차원 적층 반도체 장치를 제조하는 웨이퍼 접합 장치가 기재되어 있다. 칩과 비교하여 면적이 넓은 웨이퍼를 접합하는 경우에는, 웨이퍼 전체를 균일한 조건 하에 압접(壓接)하여 접착하는 것이 요구되지만, 웨이퍼 접합 장치는 압력 프로파일 제어 모듈을 이용하여 압력의 제어를 행한다.
그렇지만, 압력 프로파일 제어 모듈의 구조 및 그 제어 방법에 의해, 접합하는 웨이퍼의 면내에서의 압력 균일성에 큰 차이가 나타난다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제1 형태에서는, 피가압체(被加壓體)가 재치(載置)되는 재치면을 가지는 스테이지와, 재치면의 면내의 압력 분포를 가변하게 하는 압력 가변부와, 압력 가변부의 압력을 검출하는 복수의 압력 검출부를 구비하는 가압 모듈이 제공된다.
본 발명의 제2 형태에서는, 상기 가압 모듈을 대향시켜 배치한 가압 장치가 제공된다.
본 발명의 제3 형태에서는, 상기 가압 모듈과, 가압 모듈의 스테이지에 대향하여 배치된 다른 스테이지를 구비하며, 스테이지 및 다른 스테이지의 사이에 재치된 복수의 기판을 접합하는 기판 접합 장치가 제공된다.
또한, 상기 발명의 개요는, 본 발명의 필요한 특징 모두를 열거한 것은 아니다. 또, 이들 특징군의 서브 컴비네이션도 또, 발명이 될 수 있다.
본 발명에 따르면, 압력 균일성을 향상시킬 수 있는 가압 모듈, 가압 장치 및 기판 접합 장치가 제공된다.
도 1은 접합 장치의 전체 구조를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 기판 홀더를 상방으로부터 내려다 본 모습을 나타내는 사시도이다.
도 3은 기판 홀더를 하방으로부터 올려다 본 모습을 나타내는 사시도이다.
도 4는 가압 장치의 전체 구조를 모식적으로 나타내는 정면도이다.
도 5는 하부 가압 모듈의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 히터 플레이트의 형상 및 배치를 나타내는 하부 히트 모듈의 상면도이다.
도 7은 히터 플레이트, 프레임 및 지주부의 위치 관계를 나타내는 하부 히트 모듈의 상면도이다.
도 8은 로드 셀의 상면도과 정면도이다.
도 9는 전열 히터의 배선을 설명하는 단면도이다.
도 10은 승강 모듈의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은 하부 서브 룸의 체적을 증가시켜 메인 피스톤을 상승시킨 모습을 나타내는 단면도이다.
도 12는 가압 장치(840)의 다른 예를 모식적으로 나타내는 정면도이다.
도 13은 하부 가압 모듈의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 14는 중공 가압부가 불룩해진 상태를 개념적으로 나타내는 단면도이다.
도 15는 중공 가압부가 오목한 상태를 개념적으로 나타내는 단면도이다.
도 16은 하부 히트 모듈의 상면도이다.
도 17은 제1 지주부(418) 및 제2 지주부(431)의 위치 관계를 나타내는 하부 히트 모듈의 상면도이다.
도 18은 승강 모듈의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 19는 하부 피스톤의 상승에 의해 메인 피스톤을 상승시킨 모습을 나타내는 단면도이다.
도 20은 가압 제어계(700)의 블럭도이다.
도 2는 기판 홀더를 상방으로부터 내려다 본 모습을 나타내는 사시도이다.
도 3은 기판 홀더를 하방으로부터 올려다 본 모습을 나타내는 사시도이다.
도 4는 가압 장치의 전체 구조를 모식적으로 나타내는 정면도이다.
도 5는 하부 가압 모듈의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 히터 플레이트의 형상 및 배치를 나타내는 하부 히트 모듈의 상면도이다.
도 7은 히터 플레이트, 프레임 및 지주부의 위치 관계를 나타내는 하부 히트 모듈의 상면도이다.
도 8은 로드 셀의 상면도과 정면도이다.
도 9는 전열 히터의 배선을 설명하는 단면도이다.
도 10은 승강 모듈의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은 하부 서브 룸의 체적을 증가시켜 메인 피스톤을 상승시킨 모습을 나타내는 단면도이다.
도 12는 가압 장치(840)의 다른 예를 모식적으로 나타내는 정면도이다.
도 13은 하부 가압 모듈의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 14는 중공 가압부가 불룩해진 상태를 개념적으로 나타내는 단면도이다.
도 15는 중공 가압부가 오목한 상태를 개념적으로 나타내는 단면도이다.
도 16은 하부 히트 모듈의 상면도이다.
도 17은 제1 지주부(418) 및 제2 지주부(431)의 위치 관계를 나타내는 하부 히트 모듈의 상면도이다.
도 18은 승강 모듈의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 19는 하부 피스톤의 상승에 의해 메인 피스톤을 상승시킨 모습을 나타내는 단면도이다.
도 20은 가압 제어계(700)의 블럭도이다.
이하, 발명의 실시 형태를 통해서 본 발명을 설명하지만, 이하의 실시 형태는 청구 범위에 관한 발명을 한정하는 것은 아니다. 또, 실시 형태 중에서 설명되어 있는 특징의 조합 전부가 발명의 해결 수단에 필수인 것은 아니다.
도 1은, 가압 장치(240)를 포함하는 접합 장치(100)의 전체 구조를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 접합 장치(100)는, 공통의 케이스(101)의 내부에 형성된 대기 환경부(102) 및 진공 환경부(202)를 포함한다.
대기 환경부(102)는, 케이스(101)의 외부에 면(面)하여, 복수의 기판 카세트(111, 112, 113)와, 제어반(制御盤, 120)을 가진다. 접합 장치(100)에 포함되는 각 장치의 각 요소는, 접합 장치(100) 전체의 제어 및 연산을 담당하는 제어반(120), 또는 요소마다 마련된 제어 연산부가, 통합 제어, 협조 제어를 실시함에 의해 동작한다. 또, 제어반(120)은, 접합 장치(100)의 전원 투입, 각종 설정 등을 하는 경우에 유저가 외부로부터 조작하는 조작부를 가진다. 게다가, 제어반(120)은, 배치된 다른 기기와 접속하는 접속부를 포함하는 경우도 있다.
기판 카세트(111, 112, 113)는, 접합 장치(100)에서 접합되는 기판(180), 혹은, 접합 장치(100)에서 접합된 기판(180)을 수용한다. 또, 기판 카세트(111, 112, 113)는, 케이스(101)에 대해서 탈착 가능하게 장착된다. 이것에 의해, 복수의 기판(180)을 일괄하여 접합 장치(100)에 장전(裝塡)할 수 있다. 또, 접합 장치(100)에서 접합된 기판(180)을 일괄하여 회수할 수 있다.
대기 환경부(102)는, 케이스(101)의 내측에 각각 배치된, 프리-얼라이너(pre-aligner, 130), 가접합(假接合) 장치(140), 기판 홀더 락(150) 및 기판 떼어냄 부(160)와, 한 쌍의 로봇 아암(171, 172)을 구비한다. 케이스(101)의 내부는, 접합 장치(100)가 설치된 환경의 실온과 대략 동일한 온도가 유지되도록 온도 관리된다. 이것에 의해, 가접합 장치(140)의 정밀도가 안정하므로, 위치 결정을 정확하게 할 수 있다.
가접합 장치(140)는, 대향하는 2매의 기판(180)에 대해서 정확하게 위치 맞춤을 행하여, 서로 겹치는 장치이므로, 그 조정 범위는 매우 좁다. 이에, 가접합 장치(140)로의 반입에 앞서, 가접합 장치(140)의 조정 범위에 기판(180)의 위치가 들어가도록, 프리-얼라이너(130)에서 개개의 기판(180)의 위치를 대략 파악한다. 가접합 장치(140)로는, 프리-얼라이너(130)에서 대략 파악한 위치에 근거하여 방향을 조정하면서 로봇 아암(172)으로 반입한다. 이것에 의해, 가접합 장치(140)에서의 위치 결정을 확실히 할 수 있다.
기판 홀더 락(150)은, 복수의 기판 홀더(190)를 수용하여 대기(待機)시킨다. 또한, 기판 홀더(190)는, 정전(靜電) 흡착에 의해 기판(180)을 유지하지만, 구체적인 구성에 대해서는 후술한다.
가접합 장치(140)는, 고정 스테이지(141), 이동 스테이지(142) 및 간섭계(144)를 포함한다. 또, 가접합 장치(140)를 포위하여 단열벽(145) 및 셔터(shutter, 146)가 마련된다. 단열벽(145) 및 셔터(146)에 포위된 공간은 공조기 등에 연통하여 온도 관리되며, 가접합 장치(140)에서의 위치 맞춤 정밀도를 유지한다.
가접합 장치(140)에서, 이동 스테이지(142)는, 기판(180) 또는 기판(180)을 유지한 기판 홀더(190)를 반송한다. 이것에 대해서, 고정 스테이지(141)는 고정된 상태에서, 기판 홀더(190) 및 기판(180)을 유지한다.
기판 떼어냄 부(160)는, 후술하는 가압 장치(240)로부터 반출된 기판 홀더(190)로부터, 해당 기판 홀더(190)에 끼워져 접합된 기판(180)을 취출한다. 기판 홀더(190)로부터 취출된 기판(180)은, 로봇 아암(172, 171) 및 이동 스테이지(142)에 의해 기판 카세트(113)로 되돌려져 수용된다. 또, 기판(180)이 취출된 기판 홀더(190)는, 기판 홀더 락(150)으로 되돌려져 대기한다.
또한, 접합 장치(100)에 장전되는 기판(180)은, 이미 회로 패턴이 복수 주기적으로 형성되어 있는 단일체의 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼 등이다. 또, 장전된 기판(180)이, 이미 복수의 웨이퍼를 적층하여 형성된 적층 기판인 경우도 있다.
한 쌍의 로봇 아암(171, 172) 중, 기판 카세트(111, 112, 113)에 가까운 측에 배치된 로봇 아암(171)은, 기판 카세트(111, 112, 113), 프리-얼라이너(130) 및 가접합 장치(140)의 사이에서 기판(180)을 반송한다. 또, 로봇 아암(171)은, 접합하는 기판(180)의 일방을 뒤집는 기능도 가진다. 이것에 의해, 기판(180)에서 회로, 소자, 단자 등이 형성된 면을 대향시켜 접합할 수 있다.
한편, 기판 카세트(111, 112, 113)로부터 먼 측에 배치된 로봇 아암(172)은, 가접합 장치(140), 기판 홀더 락(150), 기판 떼어냄 부(160), 기판 홀더 락(150) 및 에어 락 챔버(220)의 사이에서 기판(180) 및 기판 홀더(190)를 반송한다. 또, 로봇 아암(172)은, 기판 홀더 락(150)에 대한 기판 홀더(190)의 반입 및 반출도 담당한다.
진공 환경부(202)는, 단열벽(210), 에어 락 챔버(220), 로봇 아암(230) 및 복수의 가압 장치(240)를 가진다. 단열벽(210)은, 진공 환경부(202)를 포위하여, 진공 환경부(202)의 높은 내부 온도를 유지함과 아울러, 진공 환경부(202)의 외부로의 열복사를 차단한다. 이것에 의해, 진공 환경부(202)의 열이 대기 환경부(102)에 미치는 영향을 억제할 수 있다.
로봇 아암(230)은, 가압 장치(240)의 어느 하나와 에어 락 챔버(220)와의 사이에서 기판(180) 및 기판 홀더(190)를 반송한다. 에어 락 챔버(220)는, 대기 환경부(102)측과 진공 환경부(202)측에, 교대로 개폐하는 셔터(222, 224)를 가진다.
기판(180) 및 기판 홀더(190)가 대기 환경부(102)로부터 진공 환경부(202)로 반입되는 경우, 우선, 대기 환경부(102)측의 셔터(222)가 개방되고, 로봇 아암(172)이 기판(180) 및 기판 홀더(190)를 에어 락 챔버(220)로 반입시킨다. 다음에, 대기 환경부(102)측의 셔터(222)가 폐쇄되고, 진공 환경부(202)측의 셔터(224)가 개방된다.
에어 락 챔버(220)에는 히터(221)가 마련되어 있으며, 반입되는 기판(180) 및 기판 홀더(190)는, 가압 장치(240)에서 가압 가열되기에 앞서, 히터(221)에서 예비 가열된다. 즉, 에어 락 챔버(220)에서 분위기를 교환하는 시간을 이용하여, 가압 장치(240)로 반입되기 전에 기판(180) 및 기판 홀더(190)를 어느 정도 따뜻하게 함으로써, 가압 장치(240)의 처리량을 향상시킨다. 또한, 에어 락 챔버(220) 내의 가열은, 기판(180) 및 기판 홀더(190)가 에어 락 챔버(220)로 반입되기 전부터 행하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 기판(180) 및 기판 홀더(190)를 에어 락 챔버(220)에 체류시키는 시간을 단축할 수 있다.
이어서, 로봇 아암(230)이, 에어 락 챔버(220)로부터 기판(180) 및 기판 홀더(190)를 반출하여, 가압 장치(240)의 어느 하나에 장입시킨다. 가압 장치(240)는, 기판 홀더(190)에 끼워진 상태에서 가압 장치(240)에 반입된 기판(180)을 열간(熱間)으로 가압한다. 이것에 의해 기판(180)은 항구적으로 접합된다. 구체적인 처리 및 구성에 대해서는 후술한다.
가압 장치(240)는, 기판(180) 및 기판 홀더(190)를 가압하는 본체와, 본체를 배치하는 가압 챔버를 포함한다. 또, 로봇 아암(230)은, 로봇 아암 챔버에 설치된다. 즉, 진공 환경부(202)를 구성하는 복수의 가압 챔버, 로봇 아암 챔버, 에어 락 챔버(220)는, 각각 개별적으로 구획되며, 별개로 분위기를 조정할 수 있다. 또, 도면에 나타내는 바와 같이, 진공 환경부(202)는, 로봇 아암 챔버를 중심으로 하여, 복수의 가압 챔버와 에어 락 챔버(220)가 원주 방향으로 나란히 배치되어 있다.
진공 환경부(202)로부터 대기 환경부(102)에 기판(180) 및 기판 홀더(190)를 반출하는 경우는, 상기 일련의 동작을 역순으로 실행한다. 이들 일련의 동작에 의해, 진공 환경부(202)의 내부 분위기를 대기 환경부(102)측으로 흘리지 않고, 기판(180) 및 기판 홀더(190)를 진공 환경부(202)로 반입 또는 반출할 수 있다.
또한, 복수의 가압 장치(240) 중 하나를 냉각 장치에 옮겨 놓을 수도 있다. 이 때, 냉각 장치를 설치하는 냉각 챔버도 로봇 아암 챔버의 주위에 배치된다. 냉각 장치는, 가압 장치(240)에서 가열된 기판(180) 및 기판 홀더(190)가 반입되며, 이들을 일정 온도까지 냉각시키는 역할을 담당한다. 냉각 장치는, 가열된 기판(180) 및 기판 홀더(190)가 반입되기에 앞서, 냉각 챔버를 미리 냉각하여 두는 것이 바람직하다.
여기서, 2매의 기판(180)이 서로 겹쳐져 일체화될 때까지의 과정을 간단하게 설명한다. 접합 장치(100)가 가동을 개시하면, 로봇 아암(171)에 의해 기판(180)이 한 매씩 프리-얼라이너(130)로 반입되어, 프리 얼라인된다. 이 때, 우선, 접합면이 하향으로 되는 기판(180)부터 프리 얼라인을 행한다. 프리 얼라인에 병행하여, 로봇 아암(172)은, 기판(180)을 유지하는 면을 하향으로 하여 수납되어 있는 기판 홀더(190)를 기판 홀더 락(150)으로부터 취출하고, 재치면(載置面)이 하향인 고정 스테이지(141)로 반송한다. 고정 스테이지(141)는, 반송되어 온 기판 홀더(190)를 진공 흡착에 의해 고정한다. 또한, 고정 스테이지(141)는, 이동 스테이지(142)보다도 상방에 위치한다.
그 후, 로봇 아암(171)은, 프리 얼라인된 기판(180)을 프리-얼라이너로부터 취출하고, 반송 도중에 반전 기구를 이용하여 접합면을 하향으로 하여, 이동 스테이지(142)로부터 돌출된 복수의 푸쉬 업 핀(push-up pin) 상에 임시로 둔다. 푸쉬 업 핀 상에 임시로 둔 기판(180)은, 푸쉬 업 핀에 의해서 고정 스테이지(141)측에 들어 올려져, 이미 고정 스테이지(141)에 고정되어 있는 기판 홀더(190)의 재치면에 꽉 눌려진다. 기판 홀더(190)는, 고정 스테이지(141)로부터 전력이 공급되어, 기판(180)을 정전 흡착하여 고정한다.
다음에 접합면이 상향이 되는 기판(180)이 프리 얼라인된다. 이것에 병행하여, 로봇 아암(172)은, 기판(180)을 유지하는 면이 상향인 기판 홀더(190)를 기판 홀더 락(150)으로부터 취출하고, 재치면이 상향인 이동 스테이지(142)로 반송한다. 이동 스테이지(142)는, 반송되어 온 기판 홀더(190)를 진공 흡착에 의해 고정한다. 또한, 기판(180)을 유지하는 면이 상향인 기판 홀더(190)가 이동 스테이지(142)로 반송될 때는, 푸쉬 업 핀은, 이동 스테이지(142)의 스테이지면으로부터 퇴피하고 있다.
그 후, 로봇 아암(171)은, 프리 얼라인된 기판(180)을 프리-얼라이너로부터 취출하고, 이미 이동 스테이지(142)에 고정되어 있는 기판 홀더(190)의 재치면에 재치한다. 기판 홀더(190)는, 이동 스테이지(142)로부터 전력이 공급되어, 기판(180)을 정전 흡착하여 고정한다. 이와 같이 하여, 각각의 스테이지에 기판 홀더(190)와 기판(180)이, 서로의 접합면이 대향하도록 고정된다.
서로의 접합면이 대향하도록 고정되면, 이동 스테이지(142)를, 간섭계(144)에 의해 그 위치를 감시하면서 정밀하게 이동시켜, 재치된 기판(180)의 접합면을 고정 스테이지(141)에 유지된 기판(180)의 접합면에 대해서 위치 맞춤한다. 위치 맞춤이 완료하면, 이동 스테이지(142)를 고정 스테이지(141)측으로 이동시켜, 접합면끼리를 접촉시켜 가접합한다. 가접합은, 마주 보는 2개의 기판 홀더(190)의 각각에 마련된 흡착 기구를 작용시켜 일체화함에 의해 실현된다.
가접합되어 일체화된 2개의 기판(180)과 2개의 기판 홀더(190)는, 로봇 아암(172)에 의해 에어 락 챔버(220)로 반송된다. 에어 락 챔버(220)로 반송된 기판(180) 및 기판 홀더(190)는, 로봇 아암(230)에 의해 가압 장치(240)에 장입된다.
가압 장치(240)에서 가열 및 가압됨에 의해, 2개의 기판(180)은 서로 접합되어 항구적으로 일체가 된다. 그 후, 기판(180) 및 기판 홀더(190)는, 진공 환경부(202)로부터 반출되어, 기판 떼어냄 부(160)로 옮겨져, 기판 떼어냄 부(160)에서 기판(180)과 기판 홀더(190)는 서로 분리된다.
접합된 기판(180)은, 기판 카세트(113)로 반송되어 수용된다. 이 경우, 이동 스테이지(142)는, 로봇 아암(172)으로부터 로봇 아암(171)으로의 반송에도 관계한다. 또, 기판 홀더(190)는, 로봇 아암(172)에 의해 기판 홀더 락(150)으로 되돌려진다.
다음에, 기판 홀더(190)에 대해서 설명한다. 도 2는, 기판 홀더(190)를 상방으로부터 내려다 본 모습을 나타내는 사시도이다. 도면에서는, 기판 홀더(190)의 상면에 기판(180)이 유지되어 있다. 또, 도 3은, 기판 홀더(190)를 하방으로부터 올려다 본 모습을 나타내는 사시도이다.
기판 홀더(190)는, 홀더 본체(191), 흡착자(吸着子, 192) 및 전압 인가 단자(194)를 가져, 전체로서는 기판(180)보다도 지름이 한층 큰 원판 모양을 이룬다. 홀더 본체(191)는, 세라믹스, 금속 등의 고강성 재료에 의해 일체 성형된다. 흡착자(192)는, 강자성체에 의해 형성되어, 기판(180)을 유지하는 유지면에서, 유지한 기판(180)보다도 외측인 외주(外周) 영역에 복수 배치된다. 도면의 경우, 2개를 1조로 하여 120도마다 합계 6개의 흡착자(192)가 배치되어 있다. 전압 인가 단자(194)는, 기판(180)을 유지하는 면의 이면(裏面)에 매설(埋設)된다.
홀더 본체(191)는, 그 유지면에서 높은 평면성을 가진다. 또, 홀더 본체(191)는, 유지한 기판(180)을 정전 흡착하는 영역의 외측에, 홀더 본체(191)의 표리(表裏)를 관통하여 형성된, 각각 복수의 위치 결정 구멍(193)을 가진다. 또한, 홀더 본체(191)는, 유지한 기판(180)을 정전 흡착하는 영역의 내측에, 홀더 본체(191)의 표리를 관통하여 형성된, 복수의 삽통공(揷通孔, 195)을 가진다. 삽통공(195)에는 푸쉬 업 핀이 삽통되어, 기판(180)을 기판 홀더(190)로부터 이탈시킬 수 있다.
위치 결정 구멍(193)은, 고정 스테이지(141) 등에 마련되어 있는 위치 결정 핀에 감합(嵌合, 끼워 맞춤)하여, 기판 홀더(190)의 위치 결정에 이용된다. 흡착자(192)는, 유지면과 대략 동일한 평면 내에 상면이 위치하도록, 홀더 본체(191)에 형성된 함몰 영역에 배설(配設)된다. 전압 인가 단자(194)는, 홀더 본체(191)의 이면에 심어 넣어진다. 전압 인가 단자(194)를 통하여 전압을 공급함에 의해, 기판 홀더(190)와 기판(180)과의 사이에 전위차를 발생시켜, 기판(180)을 기판 홀더(190)에 정전 흡착한다. 고정 스테이지(141) 등에는 각각 전압 공급 단자가 마련되어 있어, 기판(180)과 기판 홀더(190)의 정전 흡착을 유지할 수 있다.
이동 스테이지(142)에 재치하는 기판 홀더(190)와, 고정 스테이지(141)에 재치하는 기판 홀더(190)는, 약간 구성이 다르다. 구체적으로는, 흡착자(192) 대신에, 흡착자(192)에 대향하도록 복수의 마그네트가 배치되어 있다. 흡착자(192)와 마그네트가 결합함에 의해, 2매의 기판(180)을 끼워 지지하여 2개의 기판 홀더(190)가 일체화된다. 일체화된 2매의 기판(180)과 2개의 기판 홀더(190)를 기판 홀더쌍이라고 부르는 경우가 있다.
다음에 가압 장치(240)의 구조에 대해서 상세하게 설명한다. 도 4는, 가압 장치(240)의 전체 구조를 모식적으로 나타내는 정면도이다. 가압 장치(240)는, 상술한 바와 같이 진공 환경 하에 조정된 가압 챔버 내에 설치되어 있다. 가압 장치(240)는, 천장측에 설치되는 상부 탑 플레이트(31), 상부 히트 모듈(41) 및 상부 압력 제어 모듈(51)과, 바닥면측에 설치되는 하부 탑 플레이트(32), 하부 히트 모듈(42), 하부 압력 제어 모듈(52) 및 승강 모듈(60)에 의해서 구성된다. 상부 탑 플레이트(31), 상부 히트 모듈(41) 및 상부 압력 제어 모듈(51)은, 상부 가압 모듈을 형성하고, 하부 탑 플레이트(32), 하부 히트 모듈(42) 및 하부 압력 제어 모듈(52)는, 하부 가압 모듈을 형성한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 상부 히트 모듈(41) 및 하부 히트 모듈(42)에 의해, 상부 탑 플레이트(31) 및 하부 탑 플레이트(32)를 가열하는 기능을 가지므로, 상부 가압 모듈 및 하부 가압 모듈은, 각각 가열 모듈로서의 역할도 동시에 담당할 수 있다.
하부 탑 플레이트(32)에는, 2매의 기판(180)을 끼워 지지하여 2개의 기판 홀더(190)가 일체화된 기판 홀더쌍이, 로봇 아암(230)에 의해서 반입되어, 재치된다. 기판 홀더쌍은, 승강 모듈(60)이 상승함에 의해 상부 탑 플레이트(31)와 접촉하고, 상부 가압 모듈과 하부 가압 모듈에 끼워져 가압, 가열된다.
대향하여 설치되는 상부 가압 모듈과 하부 가압 모듈은, 동일 구조를 구비하는 모듈이다. 이에, 하부 가압 모듈을 대표로 하여 그 구조를 이하에 설명한다.
도 5는, 하부 가압 모듈의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 또한, 도면은 주요한 구조물을 간략화하여 일부를 생략하여 나타낸다.
기판 홀더체를 재치하는 스테이지부로서의 역할을 담당하는 하부 탑 플레이트(32)는, 탄화규소로 이루어진 원형 모양의 플레이트이며, 주연부(周緣部)에서 하부 히트 모듈(42)에 나사 고정된다. 하부 히트 모듈(42)은, 원통 형상의 내부에, 하부 탑 플레이트(32)의 기판 홀더체를 재치하는 면과는 반대측의 면에서 접하는 복수의 히터 플레이트(401, 402, 403)를 구비하여 구성된다. 히터 플레이트(401, 402, 403)는, 가열부이며, 예를 들면 동(銅)을 소재로 하여 형성되고, 각각의 내부에 전열 히터(404)가 내장되어 있다. 전열 히터(404)는 도선(405)에 의해 전력이 공급되지만, 그 피복으로서는 고열에 견딜 수 있도록, 예를 들면 세라믹에 의해 형성되는 비즈(beads, 406)가 이용된다. 비즈(406)는, 복수개 이어져 도선(405)을 관통시켜, 가열 공간으로부터 비가열 공간으로 도출(導出)한다.
히터 플레이트(401, 402, 403)는, 가열 제어시에는 전열 히터(404)에 의해 가열되어 그 열을 하부 탑 플레이트(32)로 전달시킨다. 또, 가열 종료후의 냉각 제어시에는, 쿨러로서 기능을 하는 냉각관(407)에 의해 냉각된다. 히터 플레이트(401, 402, 403)는, 하부 탑 플레이트(32)의 중심을 통과하는 중심축으로부터 방사상으로 형성된 프레임(410)에 의해 지지, 고정되어 있다.
프레임(410)은, 복수의 지주부(支柱部, 411)에 의해 그 축 방향의 일단에 연결되어 지지되어 있다. 그리고, 각각의 지주부(411)의 타단은, 각각 로드 셀(412)에 연결되어 있다. 각각의 로드 셀(412)은, 지주부(411)가 연결되는 면과는 반대측의 면에서, 하부 압력 제어 모듈(52)의 주요한 요소인 중공 가압부(501)의 외측에서 접하도록 설치된다. 로드 셀(412)은, 압력 검출부이며, 중공 가압부(501)와 지주부(411)에 개재하여 중공 가압부(501)가 지주부(411)를 가압하는 압력을 검출한다.
하부 히트 모듈(42)의 내부 공간은, 하부 탑 플레이트(32)의 기판 홀더쌍의 재치면에 대해서 평행하게 설치되는 차열(遮熱) 플레이트(420)에 의해, 상하로 가열 공간과 비가열 공간으로 분할된다. 차열 플레이트(420)는, 히터 플레이트(401, 402, 403)에 의해서 가열되는 가열 공간의 열을, 고온에 약한 중공 가압부(501), 로드 셀(412) 등이 설치되는 비가열 공간으로 가능한 한 전달하지 않는 기능을 담당하는 칸막이이다. 차열 플레이트(420)에는, 지주부(411)를 관통시키는 관통공이 마련되어 있다. 즉, 지주부(411)는 가열 공간과 비가열 공간에 걸쳐 존재한다. 또, 차열 플레이트(420)에는, 도선(405)을 관통시키는 관통공도 마련되어 있고, 그 관통공의 주위에는, 도선(405)을 관통공으로부터 인출 방향과는 다른 방향으로 도출시키는 캡(421)이 설치되어 있다.
차열 플레이트(420)와 중공 가압부(501)의 사이에는, 차열 플레이트(420)와 평행하게, 열반사판(422)이 서로 이간(離間)하여 복수 설치된다. 열반사판(422)에도, 차열 플레이트(420)와 마찬가지로, 지주부(411)를 관통시키는 관통공이 마련되어 있다. 이들 열반사판(422)은, 예를 들면 알루미늄 등의 금속판에 의해 형성된다. 그리고, 적어도 그 1매의 가열 공간측의 표면에는, 하부 탑 플레이트(32)의 목표 가열 온도 근방의 복사선의 파장을 반사하는 다층막이 형성된다. 하부 탑 플레이트(32)의 목표 가열 온도는, 예를 들면 웨이퍼인 기판(180)을 접합하는 경우에는 450℃ ~ 500℃이다. 열반사판(422)은, 목표 가열 온도에 따라 교환되도록 구성해도 좋다. 이것에 의해, 히터 플레이트(401, 402, 403)로부터 중공 가압부(501)로의 열 전달을 완화할 수 있다. 또, 차열 플레이트(420)와 평행하게 마련할 뿐만 아니라, 지주부(411)의 축 방향과 평행하게도 마련해도 좋다. 이것에 의해 하부 히트 모듈(42)로부터 외부로의 열 누출도 완화할 수 있다.
중공 가압부(501)는, 고무 시트 등으로 형성되는 주머니 모양의 압력 제어부이며, 그 내부는, 유체에 의해 충전되어 있다. 유체로서는, 공기, 물, 오일이 이용된다. 예를 들면, 환경 특성이 뛰어난 하이드로플루오르에테르(hydrofluoroether) 등이 이용된다. 그리고, 내부에 충전하는 유체량을, 중공 가압부(501)와 공급관(503)에 설치된 밸브(502)를 제어함에 의해 조정한다. 구체적으로는, 공급관(503)의 타단은, 도시하지 않은 펌프에 접속되어 있고, 밸브(502)와 함께 펌프를 제어함으로써, 중공 가압부(501)의 내부의 유체량을 증감시킨다. 중공 가압부(501)는, 내부의 유체량에 의해 팽창 또는 수축한다. 특히, 하부 압력 제어 모듈(52)이 승강 모듈(60)로부터 받는 압력과의 관계에서, 밸브(502)를 매개로 하여 내부에 유입·유출시키는 유체량을 조정하면, 복수의 로드 셀(412)과 접하는 면을, 플랫하게 하거나, 주연부를 볼록한 모양으로 하거나, 중심부를 볼록한 모양으로 컨트롤할 수 있다.
중공 가압부(501)는, 고무 시트와 같은 탄성 소재에 의해 주머니를 형성할 뿐만 아니라, 예를 들면, 복수의 로드 셀(412)과 접하는 면측을 변형판으로 하고, 승강 모듈(60)측과 외주측을 고강성판으로 하여 형성하는 상자 모양의 형태라도 좋다. 이와 같은 형태로도, 내부를 기밀한 주머니 모양으로 유지하면, 외부로부터 출입시키는 유체를 제어하여 내압을 조정할 수 있고, 로드 셀(412)과 접하는 면에 대해서 압력을 컨트롤할 수 있다.
다음에, 히터 플레이트(401, 402, 403)의 형상 및 배치에 대해서 설명한다. 도 6은, 히터 플레이트(401, 402, 403)의 형상 및 배치를 나타내는 하부 히트 모듈(42)의 상면도이다.
도시하는 바와 같이, 하부 탑 플레이트(32)의 중심을 통과하는 중심축을 중심으로 하여, 한가운데에 위치하는 원형의 히터 플레이트(401)가 1개, 그 외주부에 부채 모양의 히터 플레이트(402)가 6개, 더욱이 그 외주부에 부채 모양의 히터 플레이트(403)가 12개 배치되어 있다. 히터 플레이트(402, 403)의 부채 모양은, 중심의 히터 플레이트(401)와 동심원의 호(弧)를 가진다.
히터 플레이트(401, 402, 403)에 의해서 덮이는 평면 영역은, 하부 탑 플레이트(32)에 재치되는 기판 홀더(190)의 재치면에 대응하는 영역보다도 넓다. 이것에 의해, 기판 홀더(190)의 이면(裏面)에 대해서 균일하게 가열할 수 있다. 또, 히터 플레이트(401, 402, 403)의 각각은, 서로 평행을 유지해 이간하여 배치된다. 이것에 의해, 히터 플레이트(401, 402, 403)가 각각에 내장되어 있는 전열 히터(404)에 의해 가열되어 팽창해도, 서로 접촉하는 것을 회피할 수 있다. 서로의 간격은, 목표 가열 온도 등에 의해서 미리 설정되지만, 예를 들면, 히터 플레이트(401, 402, 403)가 동(銅)에 의해 형성되고, 하부 탑 플레이트(32)의 지름이 약 330mm로, 목표 가열 온도가 450℃인 경우에는, 1mm 정도로 설정된다.
또, 각각의 히터 플레이트(401, 402, 403)의 가열면은, 서로 동일한 면적을 가진다. 따라서 원형 및 부채 모양의 형상은, 서로 동일한 면적이 되도록 지름, 중심각 등이 설계된다. 또, 도면의 예에서는 지름 방향을 3단으로 설정하여 각각 개수를 정했지만, 지름 방향의 단수(段數)도, 1개의 단에 대한 개수도 임의로 설정할 수 있다. 더욱이 각각의 히터 플레이트(401, 402, 403)의 두께도 동일하게 하면, 각각의 열용량도 동일하게 되므로, 보다 바람직하다.
쿨러로서 기능을 하는 냉각관(407)은, 히터 플레이트(401, 402, 403)의 하나 이상을 냉각하도록 배관된다. 예를 들면, 도시하는 바와 같이 히터 플레이트(402, 403)의 어느 하나와 접하도록 냉각관(407)으로서의 파이프가 둘러지고, 그 가운데를 냉매가 순환하도록 외부 펌프가 제어된다. 파이프의 소재로서는, 히터 플레이트(401, 402, 403)와 동일한 소재가 바람직하다. 동일한 소재가 아니라도, 선팽창률이 동일하면, 접촉면에서 온도 변화에 의한 열 슬라이드가 생기지 않으므로, 파이프의 소재로서 적용할 수 있다.
도 7은, 히터 플레이트(401, 402, 403), 프레임(410) 및 지주부(411)의 위치 관계를 나타내는 하부 히트 모듈(42)의 상면도이다. 프레임(410)은, 중심 부분에 마련된 원환부(圓環部)로부터 방사상으로 복수의 아암부를 늘린 형상을 이룬다. 그리고, 원환부에서 나사(408)에 의해 히터 플레이트(401)를 고정하고, 아암부에서 마찬가지로 나사(408)에 의해 히터 플레이트(402, 403)를 고정하고 있다. 나사(408)는, 도시하는 바와 같이, 각각의 히터 플레이트(401, 402, 403)에서 중심 선 상, 회전 대칭 또는 좌우 대칭이 되는 위치에 배치하는 것이 바람직하다.
중공 가압부(501)로부터의 압력은, 복수의 지주부(411) 및 프레임(410)을 통하여 히터 플레이트(401, 402, 403)에 전달된다. 그리고, 히터 플레이트(401, 402, 403)가 하부 탑 플레이트(32)를 가압함과 아울러 가열한다. 중공 가압부(501)를 지주부(411)의 축 방향으로 가압력을 발생시키는 액추에이터로 간주하면, 이 가압력은, 예를 들면 하나의 히터 플레이트(402)를 가압하는 지주부(411)에 주목하면, 지주부(411) -> 히터 플레이트(402) -> 하부 탑 플레이트(32)의 순서로 전달된다. 그리고, 그 가압면의 관계에 대해서 말하면, 지주부(411)가 히터 플레이트(402)에 대해서 가압하는 가압면은, 히터 플레이트(402)가 하부 탑 플레이트(32)에 대해서 가압하는 가압면보다도 작다. 즉, 가압력은 전달하는 방향을 향하여 퍼지면서 전달된다. 환언하면, 국소적인 압력이, 서서히 분산되어 전달된다. 이와 같이 하여 중공 가압부(501)에서 발생시킨 압력을 하부 탑 플레이트(32)로 전달함에 의해, 하부 탑 플레이트(32) 상에 균일한 가압력을 발생시키며, 혹은, 기판(180)의 전체를 균일하게 가압할 수 있도록 하부 탑 플레이트(32) 상에 의도적인 완만한 압력 분포를 발생시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 히터 플레이트(401, 402, 403)와 지주부(411)의 사이에는 프레임(410)이 개재하지만, 각각의 지주부(411) 근방에 주목하면, 국소적인 압력이 서서히 분산되어 전달되는 것에 차이는 없다.
또, 본 실시 형태에서는, 내부의 유체량을 조정함에 의해 팽창 또는 수축하는 단일의 중공 가압부(501)를 이용하여 복수의 지주부(411)를 가압하는 구성을 설명하지만, 지주부(411)의 각각을 개별로 가압하는 액추에이터를 이용하여 구성하는 경우에도 응용할 수 있다. 즉, 액추에이터에 의해서 발생되는 가압력이 국소적이라도, 서서히 가압력을 분산시켜, 넓은 면에서 하부 탑 플레이트(32)를 가압할 수 있다.
다음에, 중공 가압부(501)의 외측에서 접하여, 지주부(411)와의 사이에 개재하는 로드 셀(412)에 대해서 설명한다. 도 8은, 로드 셀(412)의 상면도과 정면도이다. 로드 셀(412)의 상면의 2개소에 압전 소자인 스트레인 게이지(413)를 접착하고, 마찬가지로 하면에도 2개소에 스트레인 게이지(413)를 접착한다. 4개소에 접착된 스트레인 게이지의 출력선은, 측면의 단자부(414)에 정리되어, 도선(415)을 매개로 하여 외부로 접속된다.
상면의 중심 부근에는, 지주부(411)를 연결하는 나사 구멍(416)이 마련되어 있다. 또, 나사 구멍(416)에 대해서 대칭이 되도록, 2개의 나사 구멍(417)이 마련되어 있다. 이 나사 구멍(417)을 통하여, 로드 셀(412)을 중공 가압부(501)에 고정한다.
이와 같이 하여 마련된 복수의 로드 셀(412)의 출력을 감시함에 의해, 각각의 지주부(411)에 가해지는 압력을 검출할 수 있다. 그리고, 검출된 압력에 따라서, 중공 가압부(501)의 압력을 조정하거나, 승강 모듈(60)의 승강을 조정하거나 할 수 있다. 또, 상정(想定)되는 범위를 넘는 이상(異常) 압력을 검출한 경우에는, 가압을 정지하는 제어를 행할 수도 있다.
또, 압전 소자는, 압력이 가해지면 그 크기에 따라 전위차를 발생하므로 가해진 압력을 검출할 수 있는 한편, 반대로 전력을 가하면 물리적인 변형을 일으키게 할 수 있다. 이에, 지주부(411)의 압력을 검출하면서, 특정 영역에 압력 분포가 생겼을 때에는, 그 영역 또는 그 영역 이외의 영역의 로드 셀(412)의 스트레인 게이지(413)에 전력을 공급하여, 지주부(411)에 가해지는 압력을 증가시키도록 제어할 수 있다. 이와 같이 로드 셀(412)을 보조 액추에이터로서 작용시킴에 의해, 보다 정밀한 압력 제어를 실현할 수 있다. 특히, 하부 탑 플레이트(32)에 재치된 기판 홀더체를 균등하게 가압하는 경우에 바람직하다. 로드 셀(412)을 액추에이터로서 이용하는 경우에, 중공 가압부(501)를 생략해도 괜찮다. 또한, 로드 셀(412)의 배치는 상기 위치에 한정하지 않고, 예를 들면 승강 모듈(60) 상에 복수 마련하여, 하부 압력 제어 모듈에 가해지는 압력에 대해서 압력을 조정하도록 구성해도 좋다.
도 9는, 전열 히터(404)의 배선을 설명하는 단면도이다. 여기에서는, 히터 플레이트(401)를 대표예로서 설명하지만, 히터 플레이트(402, 403)의 구성도 동일하다.
도시하는 바와 같이, 히터 플레이트(401)에 내장된 전열 히터(404)로부터 도선(405)이 인출되어 있다. 그다지 고온이 되지 않는 환경 하에서는, 도선은 통상 비닐 피막에 의해 보호되어 있지만, 본 실시 형태에서는, 히터 플레이트(401)는 450℃ ~ 500℃에까지 가열되므로, 비닐 피막은 이용할 수 없다. 또, 도선 주위의 가열 공간 및 비가열 공간은 진공 분위기이므로, 진공 분위기 하에서 가스를 발생하는 수지 등의 소재를 이용하는 것도 할 수 없다. 이에, 가열 공간의 온도보다도 높은 융점을 가지고, 또한, 진공 분위기 하에서도 가스를 발생하지 않는 절연 소재에 의해 형성된 비즈(406)를, 도선(405)의 보호재로서 이용한다. 예를 들면, 소재로서는 세라믹이 바람직하다. 도선(405)을 보호하는 비즈(406)는, 도선(405)을 절곡할 수 있도록, 도선(405)을 관통시켜, 가열 공간으로부터 비가열 공간에 걸쳐 복수개가 이어져 구성된다.
가열 공간과 비가열 공간은 차열 플레이트(420)에 의해 분할되어 있지만, 차열 플레이트(420)에는, 도선(405)을 삽통시키는 관통공(423)이 마련되어 있다. 그리고, 관통공(423)의 주연부에는, 플랜지(424)가 마련되어 있다. 플랜지(424)는, 도선(405)의 삽통 방향으로 절곡되어 형성된 입상부(立上部)이다. 관통공(423)과 플랜지(424)에 의해 관통부를 구성한다.
비즈(406)는, 도선(405)이 절곡되도록, 서로 약간의 틈새를 가지고 이어져 있다. 즉, 비즈(406)는 도선(405)을 따라서 이동할 수 있도록, 각각 가동량(可動量)을 가진다. 여기서, 가동량이, 관통부의 높이(h)보다도 크면, 도선(405)이 직접 관통부에 접촉해 버릴 우려가 있다. 이에, 이 가동량은, 관통부의 높이(h)보다도 작게 되도록 설정되어 있다.
다음에 승강 모듈(60)의 구조에 대해서 설명한다. 도 10은, 승강 모듈(60)의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 또한, 도면은 주요한 구조물을 간략화하여 일부를 생략하면서 나타낸다.
승강 모듈(60)은, 상하로 2단의 구조를 취한다. 하부 압력 제어 모듈(52)측의 메인 EV부(610)('메인 유닛'이라고도 함)와 바닥면측의 서브 EV부(620)('서브 유닛'이라고도 함)이다. 메인 EV부(610)는, 스테이지(611)에서 하부 압력 제어 모듈(52)에 체결된다. 승강 모듈(60) 전체로서는, 이 스테이지(611)가 바닥면에 대해서 승강함에 의해, 하부 압력 제어 모듈(52)을 상하이동시키고, 나아가서는 기판 홀더체에 압력을 가할 수 있다.
메인 EV부(610)는, 지름이 큰 1개의 실린더 피스톤 기구로 구성되며, 서브 EV부(620)는, 지름이 작은 3개의 실린더 피스톤 기구가, 상방으로부터 보았을 때에 원주 방향으로 120°간격으로 배치되어 구성된다. 단, 메인 EV부(610)와 서브 EV부(620)는, 서로 독립하여 상하로 겹쳐 쌓인 것은 아니고, 서로 작용을 미치면서 스테이지(611)를 승강시키도록 고안되어 있다. 이하에 각각의 구조에 대해서 설명한다.
메인 EV부(610)는, 스테이지(611)를 그 상면으로 하는 메인 피스톤(612), 메인 피스톤의 외측에 끼워지는 메인 실린더(613), 및 메인 실린더(613)에 접속되어 메인 피스톤(612)의 승강에 추종하는 벨로우즈(614)를 구비한다. 메인 실린더(613)와 메인 피스톤(612)의 사이에 형성되는 공간인 메인 룸(615)은, 메인 실린더(613)가 승강해도 기밀하게 유지된다. 메인 룸(615)에 대해서는, 메인 밸브(616)가 접속되어 있으며, 외부로부터 유체가 유입·유출된다. 메인 룸(615)은 유체로 채워져 있으며, 이 유체의 유입·유출을 메인 밸브(616)를 제어함에 의해, 메인 룸(615)의 유체량을 변화시킬 수 있다. 메인 룸(615)의 유체량을 변화시킴에 의해, 메인 피스톤(612)을 상하 이동시킬 수 있다.
서브 EV부(620)는, 본 실시 형태에서는 상술한 바와 같이 3개 구비하지만, 각각이 서브 피스톤(621), 및 서브 피스톤(621)의 외측에 끼워지는 서브 실린더(624)를 구비한다. 서브 피스톤(621)은, 메인 실린더(613)의 외측으로부터, 메인 실린더(613)에 마련된 피스톤 가이드(617)의 내부에 삽통되어, 메인 룸(615) 내에 도달하고 있다. 그리고, 메인 룸(615)의 내부에 위치하는 서브 피스톤(621)의 선단(先端)에, 메인 피스톤(612)과 고정하는 고정부(622)가 마련되어 있다. 고정부(622)에 의해, 서브 피스톤(621)은, 메인 피스톤(612)에 체결되어 있다.
서브 피스톤(621)은, 고정부(622)가 마련되는 단부와는 반대의 단부에, 서브 실린더(624)가 외측에 끼워지는 피스톤 디스크(623)를 구비한다. 그리고, 서브 실린더(624) 내의 공간은, 피스톤 디스크(623)에 의해, 메인 실린더(613)측에 위치하는 상부 서브 룸(625)과, 바닥면측에 위치하는 하부 서브 룸(626)으로 분할된다.
상부 서브 룸(625)도 하부 서브 룸(626)도 모두 기밀하게 유지되어 있다. 그리고, 상부 서브 룸(625)에 대해서는, 상부 서브 밸브(627)가 접속되고 있어, 외부로부터 유체가 유입·유출된다. 또, 하부 서브 룸(626)에 대해서는, 하부 서브 밸브(628)가 접속되고 있어, 외부로부터 유체가 유입·유출된다. 상부 서브 룸(625)과 하부 서브 룸(626)은 유체로 채워져 있다. 또, 상부 서브 룸(625)과 하부 서브 룸(626)의 체적의 총계는 항상 일정하므로, 상부 서브 밸브(627)와 하부 서브 밸브(628)를 협조 제어하여, 상부 서브 룸(625)과 하부 서브 룸(626)의 체적비를 변화시킨다.
상부 서브 룸(625)의 체적을 늘리면, 하부 서브 룸(626)의 체적이 감소하여, 서브 피스톤(621)은 하강한다. 그리고, 서브 피스톤(621)은 메인 피스톤(612)에 접속되어 있으므로, 메인 피스톤(612)도 하강한다. 이 때, 메인 밸브(616)도 협조 제어되어, 메인 피스톤(612)의 하강에 수반하는 메인 룸(615)의 체적 감소분만큼 유체가 외부로 방출된다.
반대로, 하부 서브 룸(626)의 체적을 늘리면, 상부 서브 룸(625)의 체적이 감소하여, 서브 피스톤(621)은 상승한다. 그리고, 메인 피스톤(612)도 상승한다. 이 때, 메인 밸브(616)도 협조 제어되어, 메인 피스톤(612)의 상승에 수반하는 메인 룸(615)의 체적 증가분만큼 유체를 메인 룸(615) 내로 유입시킨다. 도 11은, 하부 서브 룸(626)의 체적을 증가시켜 메인 피스톤(612)을 상승시킨 모습을 나타내는 단면도이다.
또한, 메인 밸브(616)를 이용하여 메인 룸(615) 내의 유체량을 조정하여 메인 피스톤(612)을 승강시킬 때도, 서브 피스톤(621)이 추종한다. 따라서, 이 때에도, 상부 서브 밸브(627)와 하부 서브 밸브(628)를 협조 제어하여, 서브 피스톤(621)의 추종에 수반하는 상부 서브 룸(625)과 하부 서브 룸(626)의 체적 변화를 허용한다.
또, 메인 룸(615), 상부 서브 룸(625) 및 하부 서브 룸(626)에 충전되는 유체는, 공기, 물, 오일이 이용된다. 예를 들면, 환경 특성이 뛰어난 하이드로플루오르에테르 등이 이용된다.
이와 같이 승강 모듈(60)을, 메인 EV부(610)와 서브 EV부(620)의 2단으로 구성함에 의해, 스테이지(611)를 어떻게 승강시키고 싶은지에 의해 제어를 다르게 할 수 있다. 구체적으로는, 소정 속도 이상의 속도로 이동시키고 싶을 때에는, 작은 체적의 유입·유출에 의해 큰 변위가 얻어지는 서브 EV부(620)의 유체를 제어하고, 소정 압력 이상의 압력을 가하고 싶을 때에는, 큰 체적의 유입·유출에 의해서도 근소한 변위에 그치는 메인 EV부(610)의 유체를 제어한다. 또, 소정 속도 미만의 속도로 이동시키고 싶을 때에도, 메인 EV부(610)의 유체를 제어하면 좋다.
이상의 가압 장치(240)의 실시 형태에 의하면, 상세하게 설명한 가압 모듈과 동일 구조를 구비하는 상부 가압 모듈을 서로 대향시켜 배치하고, 승강 모듈(60)에 의해, 하부 가압 모듈 상에 재치된 기판 홀더체를 상부 가압 모듈에 접촉시켜, 가압 가열한다. 그러나, 실시 형태는 이것에 한정하지 않고, 예를 들면 천장측에 상부 가압 모듈을 설치하는 대신에 평면 정반(定盤)을 설치하여, 단지 하방으로부터 상방으로 꽉 누르는 구조라도, 어느 정도의 압력 균일성을 기대할 수 있다.
도 12는, 다른 가압 장치(840)를 모식적으로 나타내는 정면도이다. 도 12 이후에서, 도 1 내지 도 11과 동일한 부재에는, 동일한 참조 번호를 부여했다. 가압 장치(840)는, 천장측에 설치되는 상부 탑 플레이트(31), 상부 히트 모듈(41) 및 상부 압력 제어 모듈(51)과, 바닥면측에 설치되는 하부 탑 플레이트(32), 하부 히트 모듈(42), 하부 압력 제어 모듈(52) 및 승강 모듈(60)에 의해 구성된다. 가압 장치(840)는, 기판 접합 과정에서의 기판(22)의 산화 및 오염을 방지하는 목적으로, 일정한 진공도(眞空度) 및 일정한 청결도로 유지되는 진공실의 내부에 설치된다.
상부 탑 플레이트(31), 상부 히트 모듈(41) 및 상부 압력 제어 모듈(51)은, 상부 가압 모듈을 형성한다. 하부 탑 플레이트(32), 하부 히트 모듈(42) 및 하부 압력 제어 모듈(52)는, 하부 가압 모듈을 형성한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 상부 히트 모듈(41) 및 하부 히트 모듈(42)에 의해, 상부 탑 플레이트(31) 및 하부 탑 플레이트(32)를 가열하는 기능을 가지므로, 상부 가압 모듈 및 하부 가압 모듈은, 각각 가열 모듈로서의 역할도 동시에 담당할 수 있다.
접합해야 할 2매의 기판(22)은, 가압 장치(840)와는 별개로 마련되는 얼라이너(aligner)에 의해, 접합해야 할 전극끼리가 접촉하도록 위치 맞춤되어 서로 겹쳐진다. 게다가, 해당 2매의 기판(22)은, 2개의 기판 홀더(24)에 의해, 위치 어긋남이 일어나지 않도록 가접합된 상태에서 유지된다. 이하, 이 상태에 있는 기판(22) 및 기판 홀더(24)를「기판 홀더쌍」이라고 칭한다.
기판 홀더쌍은, 로봇 아암에 의해 가압 장치(840)로 반입되며, 하부 탑 플레이트(32)에 재치된다(도 12). 기판 홀더쌍은, 승강 모듈(60)이 상승함에 의해 상부 탑 플레이트(31)와 접촉하고, 상부 가압 모듈과 하부 가압 모듈에 끼워져, 가열 가압 상태에서 기판 접합이 행하여진다. 대향하여 설치되는 상부 가압 모듈과 하부 가압 모듈은, 동일한 구조를 구비하는 모듈이다. 이에, 하부 가압 모듈을 대표로 하여 그 구조를 이하에 설명한다.
도 13은, 하부 가압 모듈의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 기판 홀더쌍을 재치하는 스테이지부로서의 역할을 담당하는 하부 탑 플레이트(32)는, 탄화규소로 이루어지는 원형 모양의 플레이트이며, 주연부에서 하부 히트 모듈(42)에 나사 고정된다.
하부 히트 모듈(42)은, 원통 모양의 동체(胴體)의 내부에, 하부 탑 플레이트(32)의 기판 홀더쌍을 재치하는 면과는 반대측의 면에 접하는 복수의 히터 플레이트(401, 402, 403)를 구비한다. 히터 플레이트(401, 402 및 403)는, 하부 탑 플레이트(32)를 가열한다. 히터 플레이트(401, 402 및 403)는, 전열성이 좋은 소재, 예를 들면 동(銅) 등으로 형성된다. 히터 플레이트(401, 402 및 403)는, 각각의 내부에 전열 히터(404)가 내장되어 있다. 전열 히터(404)는 도선(405)에 의해 전력이 공급된다. 도선(405)은, 고열에 견딜 수 있는 재료, 예를 들면 세라믹에 의해 형성되는 비즈(406)에 의해 피복된다.
히터 플레이트(401, 402, 403)는, 가열 제어시에는 전열 히터(404)에 의해 가열되어 그 열을 하부 탑 플레이트(32)로 전달시킨다. 또, 가열 종료후의 냉각 제어시에는, 쿨러로서 기능을 하는 냉각관(407)에 의해 냉각된다. 히터 플레이트(401, 402, 403)는, 하부 탑 플레이트(32)의 중심을 통과하는 중심축으로부터 방사상으로 형성된 프레임(410)에 의해 지지, 고정되어 있다.
프레임(410)은, 복수의 제1 지주부(418) 및 제2 지주부(431)의 일단에 연결되어 지지되어 있다. 그리고, 각각의 제1 지주부(418) 및 제2 지주부(431)의 타단은, 각각 제1 압력 검출부(419) 또는 제2 압력 검출부(432)에 연결되어 있다. 각 제1 압력 검출부(419)는, 제1 지주부(418)가 연결되는 면과는 반대측의 면에서, 하부 압력 제어 모듈(52)의 중공 가압부(501)의 외측에서 접하도록 설치된다. 제1 압력 검출부(419)는, 중공 가압부(501)가 제1 지주부(418)를 가압하는 압력을 검출한다. 제1 압력 검출부(419)는, 로드 셀이라도 좋다.
각각의 제2 압력 검출부(432)는, 제2 지주부(431)가 연결되는 면과는 반대측의 면에서, 하부 압력 제어 모듈(52)의 본체가 되는 하부 플레이트에 접하여 설치된다. 제2 압력 검출부(432)는, 하부 압력 제어 모듈(52)의 본체가 제2 지주부(431)를 가압하는 압력을 검출한다. 제2 압력 검출부(432)는, 로드 셀이라도 좋다.
하부 히트 모듈(42)의 내부 공간은, 하부 탑 플레이트(32)의 기판 홀더쌍의 재치면에 대해서 평행하게 설치되는 차열 플레이트(420)에 의해, 상하로 가열 공간과 비가열 공간으로 분할된다. 차열 플레이트(420)는, 히터 플레이트(401, 402, 403)에 의해서 가열되는 가열 공간의 열을, 고온에 약한 중공 가압부(501), 제1 압력 검출부(419) 등이 설치되는 비가열 공간으로 가능한 한 전달하지 않는 기능을 담당하는 칸막이이다. 차열 플레이트(420)에는, 제1 지주부(418) 및 제2 지주부(431)를 관통시키는 관통공이 마련되어 있다. 즉, 제1 지주부(418) 및 제2 지주부(431)는 가열 공간과 비가열 공간에 걸쳐 존재한다. 또, 차열 플레이트(420)에는, 도선(405)을 관통시키는 관통공도 마련되어 있다.
중공 가압부(501)는, 중공의 압력 제어부이며, 그 내부가 유체에 의해 충전되어 있다. 유체로서는, 공기, 물, 오일이 이용된다. 중공 가압부(501)는, 내부에 충전하는 유체량을, 중공 가압부(501)와 공급관(503)과의 사이에 설치된 밸브(502)를 제어함에 의해 조정한다. 중공 가압부(501)는, 내부에 충전하는 유체량을 조정함에 의해, 내부 유체의 압력을 제어할 수 있다.
중공 가압부(501)의 내부 유체의 압력은 압력 센서(436)에 의해서 검지되어, 감시된다. 예를 들면, 상정되는 범위를 넘는 이상 압력을 검출한 경우에는, 가압을 정지하는 제어를 실시할 수 있다.
중공 가압부(501)는, 고무 시트 등으로 형성되는 주머니라도 좋다. 중공 가압부(501)는, 내부의 유체량에 의해 팽창 또는 수축하여, 복수의 제1 압력 검출부(419)와 접하는 면에 대해서 압력을 컨트롤할 수 있다. 또, 중공 가압부(501)는, 복수의 제1 압력 검출부(419)와 접하는 면측을 변형판으로 하고, 승강 모듈(60)측과 외주측을 고강성판으로 하여 형성하는 상자 모양의 형태라도 좋다. 이와 같은 형태로도, 내부를 기밀한 주머니 모양으로 유지하면, 외부로부터 출입시키는 유체를 제어하여 내압을 조정할 수 있고, 제1 압력 검출부(419)와 접하는 면에 대해서 압력을 컨트롤할 수 있다. 특히, 하부 압력 제어 모듈(52)이 승강 모듈(60)로부터 받는 압력과의 관계에서, 밸브(502)를 통하여 내부에 유입·유출시키는 유체량을 조정하면, 복수의 제1 압력 검출부(419)와 접하는 면을, 플랫하게 하거나, 주연부를 볼록한 모양으로 하거나, 중심부를 볼록한 모양으로 컨트롤할 수 있다.
도 14 및 도 15는, 중공 가압부(501)의 형상을 개념적으로 나타내는 단면도이다. 중공 가압부(501)는, 하부판(510)과, 상부판(511)과, 그 사이에 형성되는 중공실(512)을 가진다. 상술한 대로, 중공실(512)에는 공급관(503)으로부터 공급되는 유체에 의해 충전된다. 상부판(511)에는, 외면 주연부에서, 상부판(511)의 중심을 중심으로 하는 동심원 상에 홈(514)이 마련된다. 홈(514)은, 상부판(511)이 변형한 경우에, 상부판(511)의 주연부의 응력 집중을 완화할 수 있다.
도 14는, 중공실(512)에 유체를 도입하여 유체의 압력을 높인 경우에서의 상부판(511)의 변형을 개념적으로 나타내는 도면이다. 중공 가압부(501)의 내부 유체의 압력이 높으면, 상부판(511)이 불룩해져, 중공실(512)의 외부를 향해 변형한다. 상부판(511)의 중심부의 변형이 가장 크고, 주연부를 향해 변형이 서서히 작아진다.
도 15는, 중공실(512)의 유체 압력을 내린 경우에서의 상부판(511)의 변형을 개념적으로 나타내는 도면이다. 중공 가압부(501)의 내부 유체의 압력이 낮으면, 상부판(511)이 오목하여, 중공실(512)의 내부를 향해 변형한다. 이 경우도, 상부판(511)의 중심부의 변형이 가장 크고, 주연부를 향해 변형이 서서히 작아지지만, 도 14의 경우와 달리, 변형의 방향이 반대이다.
도 16은, 히터 플레이트(401, 402, 403)의 형상 및 배치를 나타내는 하부 히트 모듈(42)의 상면도이다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 하부 탑 플레이트(32)의 중심을 통과하는 중심축을 중심으로 하여, 한가운데에 위치하는 원형의 히터 플레이트(401)가 1개, 그 외주부에 부채 모양의 히터 플레이트(402)가 6개, 더욱이 그 외주부에 부채 모양의 히터 플레이트(403)가 12개 배치되어 있다. 히터 플레이트(402, 403)의 부채 모양은, 중심의 히터 플레이트(401)와 동심원의 호를 가진다.
히터 플레이트(401, 402, 403)에 의해서 덮이는 평면 영역은, 하부 탑 플레이트(32)에 재치되는 기판 홀더(24)의 재치면에 대응하는 영역보다도 넓다. 이것에 의해, 기판 홀더(24)의 이면에 대해서 균일하게 가열할 수 있다. 또, 히터 플레이트(401, 402, 403)의 각각은, 서로 평행을 유지해 이간하여 배치된다. 이것에 의해, 히터 플레이트(401, 402, 403)가 각각에 내장되어 있는 전열 히터(404)에 의해 가열되어 팽창해도, 서로 접촉하는 것을 회피할 수 있다. 서로의 간격은, 목표 가열 온도 등에 의해서 미리 설정되지만, 예를 들면, 히터 플레이트(401, 402, 403)가 동(銅)에 의해 형성되며, 하부 탑 플레이트(32)의 지름이 약 350mm로, 목표 가열 온도가 450℃인 경우에는, 5mm 정도로 설정된다.
또, 각각의 히터 플레이트(401, 402, 403)의 가열면은, 서로 동일한 면적을 가진다. 따라서 원형 및 부채 모양의 형상은, 서로 동일한 면적이 되도록 지름, 중심각 등이 설계된다. 또, 도면의 예에서는 지름 방향을 3단으로 설정하여 각각 개수를 정했지만, 지름 방향의 단수도, 1개의 단에 대한 개수도 임의로 설정할 수 있다. 더욱이 각각의 히터 플레이트(401, 402, 403)의 두께도 동일하게 하면, 각각의 열용량도 동일하게 되므로, 보다 바람직하다.
쿨러로서 기능을 하는 냉각관(407)은, 히터 플레이트(401, 402, 403)의 하나 이상을 냉각하도록 배관된다. 예를 들면, 도시하는 바와 같이 히터 플레이트(402, 403)의 어느 하나와 접하도록 냉각관(407)이 둘러쳐지고, 그 가운데를 냉매가 순환하도록 외부 펌프가 제어된다. 냉각관의 소재로서는, 히터 플레이트(401, 402, 403)와 동일한 소재가 바람직하다. 동일한 소재가 아니라도, 선팽창율이 동일하면, 접촉면에서 온도 변화에 의한 열 슬라이드가 생기지 않으므로, 냉각관의 소재로서 적용할 수 있다.
도 17은, 제1 지주부(418) 및 제2 지주부(431)의 위치 관계를 나타내는 하부 히트 모듈의 상면도이다. 프레임(410)은, 중심부분에 마련된 원환부로부터 방사상으로 복수의 아암부를 늘린 형상을 이룬다. 그리고, 원환부에서 나사(408)에 의해 히터 플레이트(401)를 고정하고, 아암부에서 마찬가지로 나사(408)에 의해 히터 플레이트(402, 403)를 고정하고 있다. 나사(408)는, 도시하는 바와 같이, 각각의 히터 플레이트(401, 402, 403)에서 중심선 상, 회전 대칭 또는 좌우 대칭이 되는 위치에 배치하는 것이 바람직하다.
중공 가압부(501)로부터의 압력은, 복수의 제1 지주부(418) 및 프레임(410)을 통하여 히터 플레이트(401, 402, 403)에 전달된다. 그리고, 히터 플레이트(401, 402, 403)가 하부 탑 플레이트(32)를 가압함과 아울러 가열한다. 중공 가압부(501)를 제1 지주부(418)의 축 방향으로 가압력을 발생시키는 액추에이터로 간주하면, 이 가압력은, 예를 들면 하나의 히터 플레이트(402)를 가압하는 제1 지주부(418)에 주목하면, 제1 지주부(418) -> 히터 플레이트(402) -> 하부 탑 플레이트(32)의 순서로 전달된다.
복수의 제1 압력 검출부(419)는, 각각의 제1 지주부(418)에 가해지는 압력을 검출하여, 중공 가압부(501)의 출력을 감시할 수 있다. 그리고, 검출된 압력에 따라서, 중공 가압부(501)의 압력을 조정하거나, 승강 모듈(60)의 승강을 조정하거나 할 수 있다. 또, 상정되는 범위를 넘는 이상 압력을 검출한 경우에는, 가압을 정지하는 제어를 실시할 수도 있다.
한편, 도 17에 나타내는 바와 같이, 제2 지주부(431)는, 중공 가압부(501)의 외주부에 배치되며, 제2 압력 검출부를 사이에 두고, 하부 압력 제어 모듈(52)의 본체가 되는 하부 플레이트 상에 설치되어 있다. 하부 압력 제어 모듈(52)의 본체가, 탄성변형할 수 있는 중공 가압부(501)의 상부판(511)과 달리, 강성 재료이므로, 제2 지주부(431)는, 승강 모듈(60)로부터의 압력을 그대로 히터 플레이트(403)에 전달할 수 있다. 히터 플레이트(403)는, 더욱 그 압력을 하부 탑 플레이트(32)에 전달한다.
따라서, 제2 지주부(431)와 하부 압력 제어 모듈(52)의 하부 플레이트와의 사이에 마련된 제2 압력 검출부(432)에 의해서, 승강 모듈(60)로부터 하부 탑 플레이트(32)에 주는 압력을 검지할 수 있다. 그리고, 검출된 압력에 따라서, 승강 모듈(60)의 승강을 조정하거나, 중공 가압부(501)의 압력을 조정하거나 할 수 있다. 또, 상정되는 범위를 넘는 이상 압력을 검출한 경우에는, 가압을 정지하는 제어를 실시할 수도 있다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 상부판(511)이 상향으로 불룩해지는 경우에는, 중공 가압부(501)가 제1 지주부(418)를 통해서 하부 탑 플레이트(32)에 가하는 압력은, 승강 모듈(60)이 제2 지주부(431)를 통해서 하부 탑 플레이트(32)에 가하는 압력보다 크다. 또한, 상부판(511)의 중심부의 변형이 가장 크고, 주연부를 향해 변형이 서서히 작아지므로, 중공 가압부(501)가 하부 탑 플레이트(32)에 가하는 압력이 중심부에서 가장 크고, 주변부를 향해 서서히 작아진다.
한편, 도 15에 나타내는 바와 같이, 상부판(511)이 중공실(512) 방향으로 오목하게 하는 경우에는, 중공 가압부(501)가 제1 지주부(418)를 통해서 하부 탑 플레이트(32)에 가하는 압력은, 승강 모듈(60)이 제2 지주부(431)를 통해서 하부 탑 플레이트(32)에 가하는 압력보다 작다. 또한, 상부판(511)의 중심부의 변형이 가장 크고, 주연부를 향해 변형이 서서히 작아지므로, 중공 가압부(501)가 하부 탑 플레이트(32)에 가하는 압력이 중심부에서 가장 작고, 주변부를 향해 서서히 커진다.
또, 중공 가압부(501)의 내부 유체의 압력을 조정함에 의해, 상부판(511)을 플랫하게 하면, 중공 가압부(501)가 제1 지주부(418)를 통해서 하부 탑 플레이트(32)에 가하는 압력은, 승강 모듈(60)이 제2 지주부(431)를 통해서 하부 탑 플레이트(32)에 가하는 압력과 같게 되며, 하부 탑 플레이트(32)의 면내에서 균일하게 된다. 즉, 중공 가압부(501)의 내부 유체의 압력을 조정함에 의해서, 하부 탑 플레이트(32)의 면내의 압력 분포를 미세하게 조정할 수 있다. 따라서, 접합해야 할 기판(22)의 표면 또는 이면의 평탄도가 낮은 경우에도, 중공 가압부(501)에 의한 압력의 미세 조정에 의해, 기판(22)의 면내에서 균일한 압력을 가하여, 기판 접합을 실시할 수 있다.
도 18은, 승강 모듈(60)의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 승강 모듈(60)은, 상하로 2단의 구조를 취한다. 하부 압력 제어 모듈(52)측의 메인 EV부(610)와 바닥면측의 서브 EV부(620)이다. 메인 EV부(610)는, 스테이지(611)에서 하부 압력 제어 모듈(52)에 체결된다. 승강 모듈(60) 전체로서는, 이 스테이지(611)가 바닥면에 대해서 승강함에 의해, 하부 압력 제어 모듈(52)을 상하 이동시키고, 나아가서는 기판 홀더쌍에 압력을 가할 수 있다.
메인 EV부(610)는, 지름이 큰 1개의 실린더 피스톤 기구로 구성되며, 서브 EV부(620)는, 지름이 작은 3개의 실린더 피스톤 기구가, 상방으로부터 보았을 때에 원주 방향으로 120° 간격으로 배치되어 구성된다. 단, 메인 EV부(610)와 서브 EV부(620)는, 서로 독립하여 상하로 겹쳐 쌓인 것은 아니고, 서로 작용을 미치면서 스테이지(611)를 승강시키도록 고안되어 있다. 이하에 각각의 구조에 대해서 설명한다.
메인 EV부(610)는, 스테이지(611)를 그 상면으로 하는 메인 피스톤(612), 메인 피스톤의 외측에 끼워지는 메인 실린더(613), 및 메인 실린더(613)에 접속되어 메인 피스톤(612)의 승강에 추종하는 벨로우즈(614)를 구비한다. 메인 실린더(613)와 메인 피스톤(612)의 사이에 형성되는 공간인 메인 룸(615)은, 메인 실린더(613)가 승강해도 기밀하게 유지된다. 메인 룸(615)에 대해서는, 메인 밸브(616)가 접속되어 있어, 외부로부터 유체가 유입·유출된다. 메인 룸(615)은 유체로 채워져 있으며, 이 유체의 유입·유출을 메인 밸브(616)에서 제어함으로써, 메인 룸(615)의 유체량을 변화시킬 수 있다. 메인 룸(615)의 유체량을 변화시킴에 의해, 메인 피스톤(612)을 상하 이동시킬 수 있다.
메인 실린더(613)에, 압력 센서(632)가 마련된다. 압력 센서(632)는, 메인 룸(615)의 유체의 압력을 검출하여, 그것을 감시한다. 그리고, 검출된 압력에 따라서, 메인 룸(615)의 압력을 조정하여, 승강 모듈(60)의 승강을 조정할 수 있다. 또, 상정되는 범위를 넘는 이상 압력을 검출한 경우에는, 가압을 정지하는 제어를 실시할 수도 있다.
서브 EV부(620)는, 본 실시 형태에서는 상술한 바와 같이 3개 구비하지만, 각각이 서브 피스톤(621), 및 서브 피스톤(621)의 외측에 끼워지는 서브 실린더(624)를 구비한다. 서브 피스톤(621)은, 메인 실린더(613)의 외측으로부터, 메인 실린더(613)에 마련된 피스톤 가이드(617)의 내부에 삽통되어, 메인 룸(615) 내에 도달하고 있다. 그리고, 메인 룸(615)의 내부에 위치하는 서브 피스톤(621)의 선단에, 메인 피스톤(612)과 고정하는 고정부(622)가 마련되어 있다. 고정부(622)에 의해, 서브 피스톤(621)은, 메인 피스톤(612)에 체결되어 있다.
서브 피스톤(621)은, 고정부(622)가 마련되는 단부와는 반대의 단부에, 서브 실린더(624)가 외측에 끼워지는 피스톤 디스크(623)를 구비한다. 그리고, 서브 실린더(624) 내의 공간은, 피스톤 디스크(623)에 의해, 메인 실린더(613)측에 위치하는 상부 서브 룸(625)과, 바닥면측에 위치하는 하부 서브 룸(626)으로 분할된다.
상부 서브 룸(625)도 하부 서브 룸(626)도 모두 기밀하게 유지되어 있다. 그리고, 상부 서브 룸(625)에 대해서는, 상부 서브 밸브(627)가 접속되고 있어, 외부로부터 유체가 유입·유출된다. 또, 하부 서브 룸(626)에 대해서는, 하부 서브 밸브(628)가 접속되어 있어, 외부로부터 유체가 유입·유출된다. 상부 서브 룸(625)과 하부 서브 룸(626)은 유체로 채워져 있다. 또, 상부 서브 룸(625)과 하부 서브 룸(626)의 체적의 총계는 항상 일정하므로, 상부 서브 밸브(627)와 하부 서브 밸브(628)를 협조 제어하여, 상부 서브 룸(625)과 하부 서브 룸(626)의 체적비를 변화시킨다.
하부 서브 룸(626)에, 압력 센서(634)가 마련된다. 압력 센서(634)는, 하부 서브 룸(626)의 유체의 압력을 검출하여, 그것을 감시한다. 그리고, 검출된 압력에 따라서, 하부 서브 룸(626)의 압력을 조정하여, 승강 모듈(60)의 승강을 조정할 수 있다. 또, 상정되는 범위를 넘는 이상 압력을 검출한 경우에는, 가압을 정지하는 제어를 실시할 수도 있다.
또한, 상부 서브 룸(625)에서도, 압력 센서를 마련해도 좋다. 해당 압력 센서에 의해 상부 서브 룸(625)의 유체 압력을 검출하여, 그것을 감시할 수 있다.
도 19는, 서브 피스톤의 상승에 의해 메인 피스톤을 상승시킨 모습을 나타내는 단면도이다. 하부 서브 룸(626)의 체적을 늘리면, 상부 서브 룸(625)의 체적이 감소하여, 서브 피스톤(621)은 상승한다. 그리고, 서브 피스톤(621)은 메인 피스톤(612)에 접속되어 있으므로, 메인 피스톤(612)도 상승한다. 이 때, 메인 밸브(616)도 협조 제어되어, 메인 피스톤(612)의 상승에 수반하는 메인 룸(615)의 체적 증가분만큼 유체를 메인 룸(615) 내로 유입시킨다.
반대로, 상부 서브 룸(625)의 체적을 늘리면, 하부 서브 룸(626)의 체적이 감소하여, 서브 피스톤(621)은 하강한다. 그리고, 메인 피스톤(612)도 하강한다. 이 때, 메인 밸브(616)도 협조 제어되어, 메인 피스톤(612)의 하강에 수반하는 메인 룸(615)의 체적 감소분만큼 유체가 외부에 방출된다.
또한, 메인 밸브(616)를 이용하여 메인 룸(615) 내의 유체량을 조정하여 메인 피스톤(612)을 승강시킬 때에도, 서브 피스톤(621)이 추종한다. 따라서, 이 때에도, 상부 서브 밸브(627)와 하부 서브 밸브(628)를 협조 제어하여, 서브 피스톤(621)의 추종에 수반하는 상부 서브 룸(625)과 하부 서브 룸(626)의 체적 변화를 허용한다.
또, 메인 룸(615), 상부 서브 룸(625) 및 하부 서브 룸(626)에 충전되는 유체는, 공기, 물, 오일이 이용된다. 예를 들면, 환경 특성이 뛰어난 하이드로플루오르에테르 등이 이용된다.
이와 같이 승강 모듈(60)을, 메인 EV부(610)와 서브 EV부(620)의 2단으로 구성함에 의해, 스테이지(611)를 어떻게 승강시키고 싶은지에 보다 제어를 다르게 할 수 있다. 구체적으로는, 소정 속도 이상의 속도로 이동시키고 싶을 때에는, 작은 체적의 유입·유출에 의해 큰 변위가 얻어지는 서브 EV부(620)의 유체를 제어하고, 소정 압력 이상의 압력을 가하고 싶을 때에는, 큰 체적의 유입·유출에 의해서도 근소한 변위에 그치는 메인 EV부(610)의 유체를 제어한다. 또, 소정 속도 미만의 속도로 이동시키고 싶을 때에도, 메인 EV부(610)의 유체를 제어하면 좋다.
가압 장치(840)는, 하부 탑 플레이트(32)의 위치를 검지하는 위치 센서를 포함한다. 해당 위치 센서는, 직접 하부 탑 플레이트(32)의 위치를 검출하는 센서라서 좋으며, 메인 피스톤(612)의 위치를 검출하는 센서라도 괜찮다. 메인 피스톤(612)의 위치를 검출하는 센서인 경우에는, 그 검출값을 제어부에서 하부 탑 플레이트(32)의 위치로 환산하여, 하부 탑 플레이트(32)의 위치 제어에 사용할 수 있다. 가압 장치(840)는, 검출된 위치에 따라서, 승강 모듈(60)의 승강을 조정할 수 있다. 또, 상정되는 범위를 넘는 이상 위치를 검출한 경우에는, 승강 모듈(60)의 승강을 정지하는 제어를 실시할 수도 있다.
도 20은, 가압 장치(840)의 가압 제어계(700)의 블럭도이다. 해당 가압 제어계는, 하부 탑 플레이트를 전체로 하여 일체적으로 제어하는 부분과, 하부 탑 플레이트 내주부를 제어하는 부분을 구비한다. 하부 탑 플레이트를 전체로 하여 일체적으로 제어하는 부분은, 공통하는 지령 설정부(710)와, 위치 제어기(722)와, 압력 제어기(724)와, 제어 전환부(726)를 포함한다. 하부 탑 플레이트 내주부를 제어하는 부분은, 공통하는 지령 설정부(710)와, 압력 제어기(742)와, 제어 전환부(744)를 포함한다.
지령 설정부(710)는, 위치 제어기(722), 압력 제어기(724) 및 압력 제어기(742)에 주는 위치 지령, 압력 지령 및 차압(差壓) 지령을 설정하는 설정부이다. 예를 들면, 지령 설정부(710)에서, 목표 위치 설정값, 하부 탑 플레이트(32)의 상승 속도 등을 입력하여 설정할 수 있다. 또, 목표 압력 설정값, 가압 속도 등을 입력하여 설정할 수 있다.
위치 제어기(722)는, 위치 지령(712)에서의 목표 위치 설정값(Zt)과, 위치 센서(730)가 검출한 하부 탑 플레이트(32)의 위치값(Zr)과의 편차(Δ = Zt－Zr)에 근거하여, 서브 EV용 전자 밸브(728) 및 메인 EV부의 메인 밸브(616)를 제어한다. 서브 EV용 전자 밸브(728)는, 제어 신호에 따라서, 서브 실린더(624)에 주입하는 유체의 유량을 조정하여, 메인 피스톤(612)을 승강시키고, 하부 탑 플레이트(32)의 위치를 제어한다. 메인 밸브(616)는, 제어 신호에 따라서, 메인 실린더(613)에 주입하는 유체의 유량을 조정하여, 메인 피스톤(612)을 승강시키고, 하부 탑 플레이트(32)의 위치를 제어한다.
서브 EV용 전자 밸브(728)는, 상부 서브 밸브(627)와 하부 서브 밸브(628)를 포함한다. 메인 피스톤(612)을 상승시키는 경우에는, 하부 서브 밸브(628)를 제어함에 의해, 하부 서브 룸에 주입하는 유체의 유량을 조정하면서, 서브 피스톤(621)을 상승시킨다. 메인 피스톤(612)을 하강시키는 경우에는, 상부 서브 밸브(627)를 제어함에 의해, 상부 서브 룸에 주입하는 유체의 유량을 조정하면서, 서브 피스톤(621)을 하강시킨다.
위치 제어기(722)는, PDD(비례, 미분, 미분 동작) 제어기이다. D(미분) 동작 제어를 강화함에 의해, 정치제어(定値制御)에서는 메인 피스톤(612)이 준민(俊敏)하게 목표 위치 설정값에 가까워질 수 있고, 추치제어(追値制御)에서는 메인 피스톤(612)이 준민하게 목표 위치 설정값에 추종할 수 있다.
압력 제어기(724)는, 압력 지령(714)에서의 목표 압력 설정값(Pt)과, 제2 압력 검출부(432)가 검출한 승강 모듈(60)로부터 하부 탑 플레이트(32)에 주는 압력(P2)과의 편차(ΔP = Pt - P2)에 근거하여, 서브 EV용 전자 밸브(728) 및 메인 EV부의 메인 밸브(616)를 제어하여, 메인 피스톤(612)을 승강시키고, 하부 탑 플레이트(32)의 압력, 즉 기판 홀더쌍에 대한 가압력을 제어한다.
압력 제어기(724)는, PI(비례, 적분 동작) 제어기이다. PI동작 제어에 의해, 기판 홀더쌍에 대해서 차분하게 압력을 가할 수 있다.
제어 전환부(726)는, 위치 제어와 압력 제어와의 사이의 전환 제어를 행한다. 즉, 제어 전환부(726)는, 위치 제어기(722) 및 압력 제어기(724)로부터의 제어 신호로부터, 어느 일방의 신호를 선택하여, 서브 EV용 전자 밸브(728) 및 메인 밸브(616)를 제어시킨다. 예를 들면, 하부 탑 플레이트(32) 상에 재치된 기판 홀더쌍이, 상부 탑 플레이트(31)에 닿을 때까지 아직 충분한 거리가 있는 경우에는, 위치 제어기(722)로부터의 신호에 의해 승강 모듈(60)을 제어하여, 빠른 속도로 하부 탑 플레이트(32)를 상승시켜, 상부 탑 플레이트(31)에 접근한 쪽이 프로세스의 시간을 단축할 수 있다. 한편, 상부 탑 플레이트(31)와 하부 탑 플레이트(32)가 기판 홀더쌍을 사이에 두고, 가압할 때는, 압력 제어기(724)로부터의 제어 신호에 의해 승강 모듈(60)을 제어하는 쪽이, 정확하게 목표 압력값으로 가압할 수 있다.
제어 전환부(726)는, 또, 서브 실린더(624)에 설치된 압력 센서(634)가 검출한 압력값, 또는 메인 실린더(613)에 설치된 압력 센서(632)가 검출한 압력값을 감시한다. 제어 전환부(726)는, 압력 센서(634) 또는 압력 센서(632)가 이상 압력을 검출한 경우에, 서브 EV용 전자 밸브 및 메인 밸브(616)를 폐쇄하여, 승강 모듈(60)의 승강을 정지함에 의해, 이상 사태에서의 가압 장치(840)의 파괴를 방지할 수 있다.
위치 센서(730)는, 수시로 하부 탑 플레이트(32)의 위치를 검출하여, 피드백한다. 위치 지령(712)에서의 목표 위치 설정값(Zt)과, 위치 센서(730)가 피드백하는 검출값(Zr)과의 편차(ΔZ = Zt - Zr)가 위치 제어기(722)의 입력값이 된다. 제2 압력 검출부(432)는, 수시로 승강 모듈(60)로부터 하부 탑 플레이트(32)에 가하는 압력을 검출하여, 피드백한다. 압력 지령(714)에서의 목표 압력 설정값(Pt)과, 제2 압력 검출부(432)가 피드백하는 검출값(P2)과의 편차(ΔP = Pt - P2)가 압력 제어기(724)의 입력값이 된다.
압력 제어기(742)는, 차압 지령(716)에서의 목표 차압 설정값(Pd)으로부터, 제1 압력 검출부(419)가 검출한 압력(P1)과 제2 압력 검출부(432)가 검출한 압력(P2)의 차이(P1 - P2)를 뺀 편차(ΔPd = Pd - P1 ＋ P2)에 근거하여, 중공 가압부(501)의 밸브(502)를 제어하여, 중공 가압부(501)에 주입하는 유체의 양을 조정한다. 제2 압력 검출부(432)가 검출하는 압력(P2)은, 승강 모듈(60)로부터 하부 탑 플레이트(32)의 주변부에 가하는 압력이며, 제1 압력 검출부(419)가 검출하는 압력(P1)은, 중공 가압부(501)로부터 하부 탑 플레이트(32)의 중앙부에 가하는 압력이다. 따라서, 그 차압의 제어는, 하부 탑 플레이트(32)의 면내의 압력 분포를 제어하는 것이며, 즉 기판 홀더쌍에 대한 가압력의 면내 균일성을 제어하는 것이다.
상기 차압(P1 - P2)이 예정한 소정값 이하, 예를 들면 0.05MPa 이하가 되도록, 중공 가압부(501)에 출입시키는 유체를 제어해도 좋다. 상기 차압(P1 - P2)이, 제로가 되도록 중공 가압부(501)에 출입시키는 유체를 제어해도 괜찮다. 제어의 목적에 맞추어, 차압 지령에 의해 소정의 차압 범위를 정할 수 있다.
제어 전환부(744)는, 중공 가압부(501)에 설치된 압력 센서(436)가 검출한 압력값을 감시한다. 제어 전환부(744)는, 압력 센서(436)가 이상 압력을 검출한 경우에, 밸브(502)를 폐쇄하여, 중공 가압부(501)의 유체의 제어를 정지함에 의해, 이상 사태에서의 가압 장치(840)의 파괴를 방지할 수 있다.
제1 압력 검출부(419)는, 수시로, 중공 가압부(501)가 제1 지주부(418)를 통해서 하부 탑 플레이트(32)에 가하는 압력을 검출하여, 피드백한다. 차압 지령(716)에서의 목표 차압 설정값(Pd)으로부터, 제1 압력 검출부(419)가 검출한 압력(P1)과 제2 압력 검출부(432)가 검출한 압력(P2)의 차이(P1 - P2)를 뺀 편차(ΔPd = Pd - P1 ＋ P2)가 압력 제어기(742)의 입력값이 된다.
이하, 도 20에 나타내는 가압 제어계에 의해 가압 장치(840)의 하부 탑 플레이트(32)를 제어하는 프로세스를 설명한다. 우선, 도 12에 나타내는 바와 같이, 승강 모듈(60)이 하강하여, 기판 홀더쌍이 하부 탑 플레이트(32)에 재치된다. 이 상태에서는, 기판 홀더쌍이 상부 탑 플레이트(31)로부터 멀리 떨어져 있기 때문에, 제어 전환부(726)는, 위치 제어기(722)에 의한 승강 모듈(60)의 제어를 선택한다.
위치 제어기(722)는, 편차(ΔZ = Zt - Zr)에 근거하여, PDD 동작으로 하부 서브 밸브(628)를 조절하고, 작은 체적의 유체를 주입함에 의해 큰 변위가 얻어지는 서브 EV부(620)의 유체를 제어하여, 고속으로 승강 모듈(60)을 상승시킨다. 위치 센서(730)로부터 피드백하는 위치 데이터(Zr)에 의해, 소정의 위치에 근접하는 것을 검출하면, 위치 제어기(722)는, PDD 동작으로 메인 밸브(616)를 조절하고, 큰 체적의 유체를 주입해도 근소한 변위에 그치는 메인 EV부(610)의 유체를 제어하는 것으로 전환하여, 승강 모듈(60)을 상승시킨다.
소정의 위치(Zt), 예를 들면, 기판 홀더쌍으로부터 상부 탑 플레이트(31)까지의 거리가 10mm가 되는 위치에 도달하면, 제어 전환부(726)는, 제어를 위치 제어로부터 압력 제어로 전환한다. 즉, 압력 제어기(724)에 의한 승강 모듈(60)의 제어를 선택한다. 이후, 압력 제어기(724)는, 편차(ΔP = Pt - P2)에 근거하여, PI동작으로 메인 밸브(616)를 조절하고, 메인 EV부(610)의 유체를 제어하여, 승강 모듈(60)을 상승시킨다.
동시에, 압력 제어기(742)는, 차압 지령(716)에서의 목표 차압 설정값(Pd)으로부터, 제1 압력 검출부(419)가 검출한 압력(P1)과 제2 압력 검출부(432)가 검출한 압력(P2)의 차이(P1 - P2)를 뺀 편차(ΔPd = Pd － P1 ＋ P2)에 근거하여, PI동작으로 중공 가압부(501)의 밸브(502)를 조절하여, 중공 가압부(501)에 주입하는 유체의 양을 제어하는 것을 통해서 중공 가압부(501)의 압력을 제어한다.
예를 들면, 목표 차압 설정값(Pd)을 제로로 설정하여, 차압(P1 - P2)이, 제로가 되도록 중공 가압부(501)에 출입시키는 유체를 제어하면, 제1 압력 검출부(419)가 검출한 압력(P1)이, 제2 압력 검출부(432)가 검출한 압력(P2)에 추종하게 되며, 가압 과정에서, 하부 탑 플레이트(32)의 면내의 압력을 균일하게 제어할 수 있고, 또한, 중공 가압부(501)의 파괴를 방지할 수 있다. 한편, 목표 차압 설정값(Pd)을 어느 일정값으로 설정하면, 제1 압력 검출부(419)가 검출한 압력(P1)이, 항상 제2 압력 검출부(432)가 검출한 압력(P2)과 해당 차압(Pd)을 유지하도록 제어되므로, 목적에 맞추어, 하부 탑 플레이트(32)의 중심부와 주변부와의 사이에 일정한 압력 분포를 유지하면서 가압할 수 있다.
예를 들면, 중공 가압부(501)의 상부판(511)을 불룩하게 하여, 하부 탑 플레이트(32)의 중심부의 압력을 주변부보다도 크게 하는 경우에는, 목표 차압 설정값(Pd)을 플러스의 일정값으로 설정하면, 제1 압력 검출부(419)가 검출한 압력(P1)이, 제2 압력 검출부(432)가 검출한 압력(P2)보다 크게 되도록 제어된다. 또, 중공 가압부(501)의 상부판(511)을 오목하게 하여, 하부 탑 플레이트(32)의 주변부의 압력을 중심부보다 크게 하는 경우에는, 목표 차압 설정값(Pd)을 마이너스의 일정값으로 설정하면, 제1 압력 검출부(419)가 검출한 압력(P1)이, 제2 압력 검출부(432)이 검출한 압력(P2)보다 작게 되도록 제어된다.
또, 도 20에서 파선으로 나타내어진 바와 같이, 압력 제어기(724)는, 제2 압력 검출부(432)의 측정값(P2)을 피드백하는 것은 아니고, 압력 센서(632)가 검출한 메인 실린더(613)의 압력(P3)을 피드백하여, 편차(Pt－P3)에 근거하여, PI동작으로 메인 밸브(616)를 조절하고, 메인 EV부(610)의 유체를 제어하여, 승강 모듈(60)을 승강시킬 수도 있다. 또한, 압력 제어기(742)는, 제1 압력 검출부(419)가 검출한 압력(P1)은 아니고, 압력 센서(436)가 검출하여 중공 가압부(501)의 압력(P4)을 피드백하여, 편차(Pd - P4 + P2) 또는 편차(Pd - P4 + P3)에 근거하여, 중공 가압부(501)의 밸브(502)를 조절하여, 중공 가압부(501)에 주입하는 유체의 양 내지 중공 가압부(501)의 압력을 조정할 수 있다.
도 12 내지 도 20에 나타내는 가압 장치(840)에서는, 제1 압력 검출부(419)가 검출한 압력과 제2 압력 검출부(432)가 검출한 압력과의 차이에 근거하여, 중공 가압부(501)의 압력을 조정하고 있다. 그렇지만, 압력을 조정하는 형태는 이것에 한정되지 않는다. 다른 예로서, 복수의 제1 압력 검출부(419)의 적어도 어느 2개로부터 검출된 압력에 근거하여, 중공 가압부(501)의 압력을 조정해도 괜찮다. 예를 들면, 하부 탑 플레이트(32)의 중심으로부터 서로 다른 거리에 있는 두 개의 제1 압력 검출부(419) 중, 중심에 가까운 제1 압력 검출부(419)에서 검출된 압력을 P1으로 하고, 중심으로부터 먼 제1 압력 검출부(419)에서 검출된 압력을 P2로 하여 상술한 대로 압력이 조정되어도 괜찮다. 그 경우에 더욱이, 중심으로부터 등거리(等距離)에 있는 복수의 제1 압력 검출부(419)에서 검출된 압력의 평균을 각각 P1, P2으로 해도 좋다.
도 1 내지 도 20에 나타내는 가압 장치(240, 840)에서는, 제1 지주부(418)를 통하여 중공 가압부(501)의 압력이 하부 탑 플레이트(32)에 전달된다. 그렇지만, 압력을 전달하는 형태는 이것에 한정되지 않는다. 다른 예로서, 중공 가압부(501)의 상면이 하부 탑 플레이트(32)에 접촉하거나, 또는, 그 사이에 판 모양의 부재를 사이에 둠으로써, 중공 가압부(501)의 압력이 하부 탑 플레이트(32)에 전달되어도 괜찮다. 이러한 경우에는, 제2 지주부(431)도 생략되어도 좋다.
이상, 본 발명을 실시 형태를 이용하여 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시 형태에 기재의 범위에는 한정되지 않는다. 상기 실시의 형태에, 다양한 변경 또는 개량을 더하는 것이 가능하다는 것은 당업자에게 명백하다. 그와 같은 변경 또는 개량을 더한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이, 청구 범위의 기재로부터 명백하다.
청구 범위, 명세서, 및 도면 중에서 나타낸 장치, 시스템, 프로그램, 및 방법에서의 동작, 순서, 스텝, 및 단계 등의 각 처리의 실행 순서는, 특별히 「보다 전에」, 「앞서」등으로 명시하고 있지 않고, 또, 전(前) 처리의 출력을 후(後) 처리로 이용하는 것으로 하지 않는 한, 임의 순서로 실현할 수 있는 것에 유의해야 한다. 청구 범위, 명세서, 및 도면 중의 동작 플로우에 관하여, 편의상 「우선,」, 「다음에,」등을 이용하여 설명했다고 해도, 이 순서로 실시하는 것이 필수인 것을 의미하는 것은 아니다.
22 … 기판 24 … 기판 홀더
31 … 상부 탑 플레이트 32 … 하부 탑 플레이트
41 … 상부 히트 모듈 42 … 하부 히트 모듈
51 … 상부 압력 제어 모듈 52 … 하부 압력 제어 모듈
60 … 승강 모듈 100 … 접합 장치
101 … 케이스 102 … 대기 환경부
111 … 기판 카세트 112 … 기판 카세트
113 … 기판 카세트 120 … 제어반
130 … 프리-얼라이너 140 … 가접합 장치
141 … 고정 스테이지 142 … 이동 스테이지
144 … 간섭계 145 … 단열벽
146 … 셔터 222 … 셔터
224 … 셔터 150 … 기판 홀더 락
160 … 기판 떼어냄 부 171 … 로봇 아암
172 … 로봇 아암 230 … 로봇 아암
180 … 기판 190 … 기판 홀더
191 … 홀더 본체 192 … 흡착자
193 … 위치 결정 구멍 194 … 전압 인가 단자
195 … 삽통공 202 … 진공 환경부
210 … 단열벽 220 … 에어 락 챔버
221 … 히터 240 … 가압 장치
401 … 히터 플레이트 402 … 히터 플레이트
403 … 히터 플레이트 404 … 전열 히터
405 … 도선 406 … 비즈
407 … 냉각관 408 … 나사
410 … 프레임 411 … 지주부
412 … 로드 셀 413 … 스트레인 게이지
414 … 단자부 415 … 도선
416 … 나사 구멍 417 … 나사 구멍
418 … 제1 지주부 419 … 제1 압력 검출부
420 … 차열 플레이트 421 … 캡
422 … 열반사판 423 … 관통공
424 … 플랜지 431 … 제2 지주부
432 … 제2 압력 검출부 436 … 압력 센서
501 … 중공 가압부 502 … 밸브
503 … 공급관 510 … 하부판
511 … 상부판 512 … 중공실
514 … 홈 610 … 메인 EV부
611 … 스테이지 612 … 메인 피스톤
613 … 메인 실린더 614 … 벨로우즈
615 … 메인 룸 616 … 메인 밸브
617 … 피스톤 가이드 620 … 서브 EV부
621 … 서브 피스톤 622 … 고정부
623 … 피스톤 디스크 624 … 서브 실린더
625 … 상부 서브 룸 626 … 하부 서브 룸
627 … 상부 서브 밸브 628 … 하부 서브 밸브
632 … 압력 센서 634 … 압력 센서
700 … 가압 제어계 710 … 지령 설정부
712 … 위치 지령 714 … 압력 지령
716 … 차압 지령 722 … 위치 제어기
724 … 압력 제어기 726 … 제어 전환부
728 … 서브 EV용 전자 밸브 730 … 위치 센서
742 … 압력 제어기 744 … 제어 전환부
840 … 가압 장치
31 … 상부 탑 플레이트 32 … 하부 탑 플레이트
41 … 상부 히트 모듈 42 … 하부 히트 모듈
51 … 상부 압력 제어 모듈 52 … 하부 압력 제어 모듈
60 … 승강 모듈 100 … 접합 장치
101 … 케이스 102 … 대기 환경부
111 … 기판 카세트 112 … 기판 카세트
113 … 기판 카세트 120 … 제어반
130 … 프리-얼라이너 140 … 가접합 장치
141 … 고정 스테이지 142 … 이동 스테이지
144 … 간섭계 145 … 단열벽
146 … 셔터 222 … 셔터
224 … 셔터 150 … 기판 홀더 락
160 … 기판 떼어냄 부 171 … 로봇 아암
172 … 로봇 아암 230 … 로봇 아암
180 … 기판 190 … 기판 홀더
191 … 홀더 본체 192 … 흡착자
193 … 위치 결정 구멍 194 … 전압 인가 단자
195 … 삽통공 202 … 진공 환경부
210 … 단열벽 220 … 에어 락 챔버
221 … 히터 240 … 가압 장치
401 … 히터 플레이트 402 … 히터 플레이트
403 … 히터 플레이트 404 … 전열 히터
405 … 도선 406 … 비즈
407 … 냉각관 408 … 나사
410 … 프레임 411 … 지주부
412 … 로드 셀 413 … 스트레인 게이지
414 … 단자부 415 … 도선
416 … 나사 구멍 417 … 나사 구멍
418 … 제1 지주부 419 … 제1 압력 검출부
420 … 차열 플레이트 421 … 캡
422 … 열반사판 423 … 관통공
424 … 플랜지 431 … 제2 지주부
432 … 제2 압력 검출부 436 … 압력 센서
501 … 중공 가압부 502 … 밸브
503 … 공급관 510 … 하부판
511 … 상부판 512 … 중공실
514 … 홈 610 … 메인 EV부
611 … 스테이지 612 … 메인 피스톤
613 … 메인 실린더 614 … 벨로우즈
615 … 메인 룸 616 … 메인 밸브
617 … 피스톤 가이드 620 … 서브 EV부
621 … 서브 피스톤 622 … 고정부
623 … 피스톤 디스크 624 … 서브 실린더
625 … 상부 서브 룸 626 … 하부 서브 룸
627 … 상부 서브 밸브 628 … 하부 서브 밸브
632 … 압력 센서 634 … 압력 센서
700 … 가압 제어계 710 … 지령 설정부
712 … 위치 지령 714 … 압력 지령
716 … 차압 지령 722 … 위치 제어기
724 … 압력 제어기 726 … 제어 전환부
728 … 서브 EV용 전자 밸브 730 … 위치 센서
742 … 압력 제어기 744 … 제어 전환부
840 … 가압 장치
Claims (63)
- 제1 반도체 기판이 놓여지는 제1 탑 플레이트와,
제2 반도체 기판이 상기 제1 반도체 기판과 대향하도록 놓여지는 제2 탑 플레이트와,
상기 제1 탑 플레이트가 소정의 위치에 이를 때까지 상기 제1 탑 플레이트를 상기 제2 탑 플레이트를 향해 이동시키도록 작동 가능한 서브 유닛과,
상기 제2 탑 플레이트를 향해 상기 제1 탑 플레이트에 가압력을 전달하도록 작동 가능한 메인 유닛을 포함하며,
상기 서브 유닛은 서브 피스톤과 서브 실린더를 포함하고, 상기 메인 유닛은 메인 피스톤과 메인 실린더를 포함하며, 상기 서브 피스톤은 상기 메인 피스톤에 고정되어 있는 가압 장치. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 메인 유닛은 상기 제1 탑 플레이트가 소정의 위치에 이를 때까지 상기 서브 유닛과 협조 제어되는 가압 장치. - 삭제
- 청구항 3에 있어서,
상기 서브 실린더 내의 유체량은 적어도 하나의 서브 밸브를 통해 제어되며, 상기 메인 실린더 내의 유체량은 적어도 하나의 메인 밸브를 통해 제어되는 가압 장치. - 청구항 5에 있어서,
상기 제1 탑 플레이트를 소정의 속도보다 빠르게 이동시키기 위해서, 상기 적어도 하나의 서브 밸브가 제어되고, 상기 메인 밸브가 협조 제어되는 가압 장치. - 청구항 5에 있어서,
상기 제1 탑 플레이트를 소정의 속도보다 느리게 이동시키기 위해서, 상기 메인 밸브가 제어되고, 상기 적어도 하나의 서브 밸브가 협조 제어되는 가압 장치. - 청구항 5에 있어서,
상기 제1 탑 플레이트에 소정의 압력 이상을 가하기 위해서, 상기 메인 밸브가 제어되고, 상기 적어도 하나의 서브 밸브가 협조 제어되는 가압 장치. - 청구항 3에 있어서,
상기 서브 피스톤은 상기 메인 실린더를 통해 연장하는 가압 장치. - 제1 반도체 기판이 놓여지는 제1 탑 플레이트와,
제2 반도체 기판이 상기 제1 반도체 기판과 대향하도록 놓여지는 제2 탑 플레이트와,
상기 제1 탑 플레이트에 고정되며, 상기 제2 탑 플레이트를 향해 상기 제1 탑 플레이트를 이동시키기 위해 메인 실린더 내의 유체량에 따라 작동하는 메인 피스톤과,
상기 메인 피스톤에 고정되며, 상기 제2 탑 플레이트를 향해 상기 제1 탑 플레이트를 이동시키기 위해 서브 실린더 내의 유체량에 따라 작동하는 서브 피스톤을 포함하며,
상기 서브 실린더 내의 유체량은 상기 메인 실린더 내의 유체량의 증감에 따라서 증감되는 가압 장치. - 청구항 10에 있어서,
상기 메인 실린더의 직경은 상기 서브 실린더의 직경보다 큰 가압 장치. - 청구항 11에 있어서,
상기 서브 피스톤과 상기 메인 실린더는 공통의 수평면을 가로지르도록 배치되는 가압 장치. - 청구항 10에 있어서,
상기 메인 실린더 내의 유체량을 제어하도록 작동 가능한 메인 밸브와,
상기 서브 실린더 내의 유체량을 제어하도록 작동 가능한 서브 밸브를 더 포함하는 가압 장치. - 청구항 13에 있어서,
상기 제1 탑 플레이트를 소정의 속도보다 빠르게 이동시키기 위해서, 적어도 하나의 상기 서브 밸브가 제어되고, 상기 메인 밸브가 협조 제어되는 가압 장치. - 청구항 13에 있어서,
상기 제1 탑 플레이트를 소정의 속도보다 느리게 이동시키기 위해서, 상기 메인 밸브가 제어되고, 적어도 하나의 상기 서브 밸브가 협조 제어되는 가압 장치. - 청구항 13에 있어서,
상기 제1 탑 플레이트에 소정의 압력 이상을 가하기 위해, 상기 메인 밸브가 제어되고, 적어도 하나의 상기 서브 밸브가 협조 제어되는 가압 장치. - 서브 피스톤과 서브 실린더를 포함하는 서브 유닛과, 메인 피스톤과 메인 실린더를 포함하며 상기 서브 피스톤이 상기 메인 피스톤에 고정되어 있는 메인 유닛을 포함하는 가압 장치를 제어하는 제어 방법으로,
복수의 반도체 기판이 제1 탑 플레이트와 제2 탑 플레이트 사이에 위치하도록, 상기 서브 유닛에 의해, 상기 제1 탑 플레이트가 소정의 위치에 이를 때까지, 상기 제1 탑 플레이트를 상기 제1 탑 플레이트와 대향하는 상기 제2 탑 플레이트를 향해 이동시키는 단계와,
상기 제1 탑 플레이트를 이동시킨 후, 상기 메인 유닛에 의해, 상기 제2 탑 플레이트를 향해 상기 제1 탑 플레이트에 가압력을 전달하는 단계를 포함하는 제어 방법. - 청구항 17에 있어서,
상기 제1 탑 플레이트를 이동시키는 단계는, 상기 서브 실린더 내의 유체량을 제어하도록 서브 밸브를 제어하는 단계를 포함하여, 상기 서브 피스톤을 제1 방향으로 이동시키고,
상기 가압력을 전달하는 단계는, 상기 메인 실린더 내의 유체량을 제어하도록 메인 밸브를 제어하는 단계를 포함하여, 상기 서브 피스톤에 고정된 상기 메인 피스톤에 고정된 상기 제1 탑 플레이트를 상기 제2 탑 플레이트를 향해 이동시키는 제어 방법. - 청구항 18에 있어서,
상기 제1 탑 플레이트를 소정의 속도보다 빠르게 이동시킬 때, 상기 서브 밸브를 제어하고, 상기 메인 밸브를 협조 제어하는 단계를 더 포함하는 제어 방법. - 청구항 18에 있어서,
상기 제1 탑 플레이트에 소정의 압력 이상을 가할 때, 상기 메인 밸브를 제어하고, 상기 서브 밸브를 협조 제어하는 단계를 더 포함하는 제어 방법. - 청구항 18에 있어서,
상기 제1 탑 플레이트를 소정의 속도보다 느리게 이동시킬 때, 상기 메인 밸브를 제어하고, 상기 서브 밸브를 협조 제어하는 단계를 더 포함하는 제어 방법. - 삭제
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