KR101849788B1 - 접합 장치, 접합 시스템, 접합 방법 및 컴퓨터 기억 매체 - Google Patents

접합 장치, 접합 시스템, 접합 방법 및 컴퓨터 기억 매체 Download PDF

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신타로 스기하라
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Abstract

본 발명은 지지 기판과 접합된 웨이퍼에 휘어짐이나 왜곡이 생기는 것을 억제하는 것을 과제로 한다.
피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 접합하는 접합 장치(30)는, 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(100)와, 접착제를 통해 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 눌러 접합하는 접합부(113)와, 접합부(113)에서 접합된 중합 웨이퍼(T)를 온도 조절하는 중합 기판 온도 조절부로서의 전달 아암(120)을 갖는다. 접합부(113) 및 전달 아암(120)은 처리 용기(100) 내에 배치되어 있다.

Description

접합 장치, 접합 시스템, 접합 방법 및 컴퓨터 기억 매체{BONDING APPARATUS, BONDING SYSTEM, BONDING METHOD AND COMPUTER STORAGE MEDIUM}
본 발명은, 피처리 기판과 지지 기판을 접합하는 접합 장치, 이 접합 장치를 구비한 접합 시스템, 상기 접합 장치를 이용한 접합 방법, 프로그램 및 컴퓨터 기억 매체에 관한 것이다.
최근, 예컨대 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서, 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함)의 대구경화가 진행되고 있다. 또한, 실장 등의 특정한 공정에 있어서 웨이퍼의 박형화가 요구되고 있다. 예컨대 대구경이며 얇은 웨이퍼를 그대로 반송하거나 연마 처리하면, 웨이퍼에 휘어짐이나 균열이 생길 우려가 있다. 이 때문에, 예컨대 웨이퍼를 보강하기 위해서, 예컨대 지지 기판인 웨이퍼나 유리 기판에 웨이퍼를 붙이고 있다.
이러한 웨이퍼와 지지 기판의 첩합(貼合)은, 예컨대 첩합 장치를 이용하여, 웨이퍼와 지지 기판 사이에 접착제를 개재시킴으로써 행해지고 있다. 첩합 장치는, 예컨대 웨이퍼를 유지하는 제1 유지 부재와, 지지 기판을 유지하는 제2 유지 부재와, 웨이퍼와 지지 기판 사이에 배치되는 접착제를 가열하는 가열 기구와, 적어도 제1 유지 부재 또는 제2 유지 부재를 상하 방향으로 이동시키는 이동 기구를 갖고 있다. 그리고, 이 첩합 장치에서는, 웨이퍼와 지지 기판 사이에 접착제를 공급하여, 그 접착제를 가열한 후, 웨이퍼와 지지 기판을 눌러 접합하고 있다(특허문헌 1).
지지 기판과 접합된 웨이퍼는, 그 후, 전술한 첩합 장치로부터, 예컨대 첩합 장치의 외부에 마련된 연마 처리 장치로 반송되어, 연마 처리된다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2008-182016호 공보
그러나, 연마 처리 후의 웨이퍼의 두께가 웨이퍼 면내에서 균일하게 되지 않고, 부분적으로 두껍게 되거나 얇게 되거나 하는 경우가 있었다.
이 점에 관해서 본 발명자들이 예의 조사한 바, 연마 처리하기 전의 단계에서 웨이퍼에 휘어짐이나 왜곡이 생기고 있고, 이 상태에서 연마 처리함으로써 연마 후의 웨이퍼의 두께에 변동이 생기고 있음을 알 수 있었다.
그래서, 이 휘어짐이나 왜곡에 대해서 더욱 조사한 바, 접합 후에 웨이퍼를 반송하는 과정에서 일어나고 있는 것을 알 수 있었다. 통상, 웨이퍼를 반송하는 웨이퍼 반송 장치는, 웨이퍼 반송 장치에 부착된 파티클 등에 의해 반송 과정에서 웨이퍼가 오염되는 일이 없도록, 웨이퍼를 유지할 때의 접촉 면적을 최대한 작게 하도록 구성된다. 한편, 접합 후의 웨이퍼는 접착제를 가열할 때의 열에 의해 온도가 높은 상태로 되어 있다. 그 때문에, 접합 후의 웨이퍼에 있어서 웨이퍼 반송 장치에 의해 유지되어 있지 않은 부분이 휘거나 왜곡되어 버리는 것이다.
따라서, 접합 후의 웨이퍼에 휘어짐이나 왜곡이 생기는 것을 막기 위해서는, 접합 후의 웨이퍼를 반송하기 전에, 그 웨이퍼를 휘어짐이나 왜곡이 생기지 않는 온도까지 냉각하는 것이 바람직하다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 지지 기판과 접합된 웨이퍼에 휘어짐이나 왜곡이 생기는 것을 억제하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 피처리 기판과 지지 기판을 접합하는 접합 장치로서, 내부를 밀폐 가능한 처리 용기와, 접착제를 개재하여, 피처리 기판과 지지 기판을 눌러 접합하는 접합부와, 상기 접합부에서 접합된 중합(重合) 기판을 온도 조절하는 중합 기판 온도 조절부를 갖고, 상기 접합부 및 상기 중합 기판 온도 조절부는 상기 처리 용기 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 접합 장치에 따르면, 접합부와, 이 접합부에서 접합된 중합 기판을 온도 조절하는 중합 기판 온도 조절부가 처리 용기 내에 배치되어 있기 때문에, 처리 용기의 외부로 중합 기판을 반송하기 전에, 그 중합 기판을 휘어짐이나 왜곡이 생기지 않는 온도까지 냉각할 수 있다. 이에 따라, 지지 기판과 접합된 피처리 기판에 휘어짐이나 왜곡이 생기는 것을 억제할 수 있다.
다른 관점에 의한 본 발명은, 상기 접합 장치를 구비한 접합 시스템으로서, 상기 접합 장치와, 피처리 기판 또는 지지 기판에 접착제를 도포하는 도포 장치와, 상기 접착제가 도포된 피처리 기판 또는 지지 기판을 소정의 온도로 가열하는 열처리 장치와, 상기 도포 장치, 상기 열처리 장치 및 상기 접합 장치에 대하여, 피처리 기판, 지지 기판 또는 중합 기판을 반송하기 위한 반송 영역을 갖는 접합 처리 스테이션과, 피처리 기판, 지지 기판 또는 피처리 기판과 지지 기판이 접합된 중합 기판을, 상기 접합 처리 스테이션에 대하여 반입/반출하는 반입/반출 스테이션을 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
다른 관점에 의한 본 발명은, 접합 장치를 이용하여 피처리 기판과 지지 기판을 접합하는 접합 방법으로서, 상기 접합 장치는, 내부를 밀폐 가능한 처리 용기와, 접착제를 개재하여, 피처리 기판과 지지 기판을 눌러 접합하는 접합부와, 상기 접합부에서 접합된 중합 기판을 온도 조절하는 중합 기판 온도 조절부를 갖고, 상기 접합부 및 상기 중합 기판 온도 조절부는 상기 처리 용기 내에 배치되며, 상기 접합 방법은, 상기 접합부에 있어서, 접착제가 도포되어 소정의 온도로 가열된 피처리 기판과 지지 기판을 눌러 접합하는 접합 공정과, 접합 공정 후, 중합 기판을 상기 중합 기판 온도 조절부에서 온도 조절하는 온도 조절 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
또 다른 관점에 의한 본 발명에 따르면, 상기 접합 방법을 접합 장치에 의해 실행시키기 위해서, 그 접합 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체가 제공된다.
본 발명에 따르면, 지지 기판과 접합된 웨이퍼에 휘어짐이나 왜곡이 생기는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 접합 시스템 구성의 개략을 도시하는 평면도이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 접합 시스템 내부 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 3은 피처리 웨이퍼와 지지 웨이퍼의 측면도이다.
도 4는 접합 장치 구성의 개략을 도시하는 횡단면도이다.
도 5는 전달부 구성의 개략을 도시하는 평면도이다.
도 6은 전달 아암 구성의 개략을 도시하는 평면도이다.
도 7은 전달 아암 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 8은 반전부 구성의 개략을 도시하는 평면도이다.
도 9는 반전부 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 10은 반전부 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 11은 유지 아암과 유지 부재 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 12는 전달부와 반전부의 위치 관계를 도시하는 설명도이다.
도 13은 반송부 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 14는 반송부가 접합 장치 내에 배치된 모습을 도시하는 설명도이다.
도 15는 제1 반송 아암 구성의 개략을 도시하는 평면도이다.
도 16은 제1 반송 아암 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 17은 제2 반송 아암 구성의 개략을 도시하는 평면도이다.
도 18은 제2 반송 아암 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 19는 제2 유지부에 노치가 형성된 모습을 도시하는 설명도이다.
도 20은 접합부 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 21은 접합부 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 22는 도포 장치 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 23은 도포 장치 구성의 개략을 도시하는 횡단면도이다.
도 24는 열처리 장치 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 25는 열처리 장치 구성의 개략을 도시하는 횡단면도이다.
도 26은 접합 처리의 주된 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 27은 제1 유지부를 상승시킨 모습을 도시하는 설명도이다.
도 28은 제2 유지부의 중심부가 휜 모습을 도시하는 설명도이다.
도 29는 지지 웨이퍼의 접합면 전체면이 피처리 웨이퍼의 접합면 전체면에 접촉한 모습을 도시하는 설명도이다.
도 30은 피처리 웨이퍼와 지지 웨이퍼를 접합한 모습을 도시하는 설명도이다.
도 31은 다른 실시형태에 따른 접합 장치 구성의 개략을 도시하는 횡단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 접합 장치를 구비한 접합 시스템(1) 구성의 개략을 도시하는 평면도이다. 도 2는 접합 시스템(1)의 내부 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
접합 시스템(1)에서는, 도 3에 도시된 바와 같이 예컨대 접착제(G)를 통해, 피처리 기판으로서의 피처리 웨이퍼(W)와 지지 기판으로서의 지지 웨이퍼(S)를 접합한다. 이하, 피처리 웨이퍼(W)에 있어서, 접착제(G)를 통해 지지 웨이퍼(S)와 접합되는 면을 표면으로서의 「접합면 WJ」이라고 하고, 이 접합면(WJ)과 반대쪽의 면을 이면으로서의 「비접합면 WN」이라고 한다. 마찬가지로, 지지 웨이퍼(S)에 있어서, 접착제(G)를 통해 피처리 웨이퍼(W)와 접합되는 면을 표면으로서의 「접합면 SJ」이라고 하고, 접합면(SJ)과 반대쪽의 면을 이면으로서의 「비접합면 SN」이라고 한다. 그리고, 접합 시스템(1)에서는, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 접합하여, 중합 기판으로서의 중합 웨이퍼(T)를 형성한다. 한편, 피처리 웨이퍼(W)는, 제품으로 되는 웨이퍼이며, 예컨대 접합면(WJ)에 복수의 전자 회로가 형성되어 있고, 비접합면(WN)이 연마 처리된다. 또한, 지지 웨이퍼(S)는 피처리 웨이퍼(W)의 직경과 동일한 직경을 지니며, 상기 피처리 웨이퍼(W)를 지지하는 웨이퍼이다. 한편, 본 실시형태에서는, 지지 기판으로서 웨이퍼를 이용한 경우에 관해서 설명하지만, 예컨대 유리 기판 등의 다른 기판을 이용하더라도 좋다.
접합 시스템(1)은, 도 1에 도시된 바와 같이 예컨대 외부와의 사이에서 복수의 피처리 웨이퍼(W), 복수의 지지 웨이퍼(S), 복수의 중합 웨이퍼(T)를 각각 수용할 수 있는 카세트(CW, CS, CT)가 반입/반출되는 반입/반출 스테이션(2)과, 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)에 대하여 소정의 처리를 실시하는 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(3)을 일체로 접속한 구성을 갖고 있다.
반입/반출 스테이션(2)에는 카세트 배치대(10)가 마련되어 있다. 카세트 배치대(10)에는 복수, 예컨대 4개의 카세트 배치판(11)이 마련되어 있다. 카세트 배치판(11)은 X 방향(도 1에서의 상하 방향)으로 일렬로 나란히 배치되어 있다. 이들 카세트 배치판(11)에는, 접합 시스템(1)의 외부에 대하여 카세트(CW, CS, CT)를 반입/반출할 때에, 카세트(CW, CS, CT)를 배치할 수 있다. 이와 같이 반입/반출 스테이션(2)은 복수의 피처리 웨이퍼(W), 복수의 지지 웨이퍼(S), 복수의 중합 웨이퍼(T)를 보유할 수 있게 구성되어 있다. 한편, 카세트 배치판(11)의 개수는 본 실시형태에 한정되지 않고, 임의로 결정할 수 있다. 또한, 카세트의 하나를 문제 웨이퍼 회수용으로서 이용하더라도 좋다. 즉, 여러 가지 요인으로 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 접합에 문제가 생긴 웨이퍼를, 다른 정상적인 중합 웨이퍼(T)와 분리할 수 있는 카세트이다. 본 실시형태에 있어서는, 복수의 카세트(CT) 중, 하나의 카세트(CT)를 문제 웨이퍼 회수용으로서 이용하고, 다른 카세트(CT)를 정상적인 중합 웨이퍼(T)의 수용용으로서 이용하고 있다.
반입/반출 스테이션(2)에는, 카세트 배치대(10)에 인접하여 웨이퍼 반송부(20)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송부(20)에는, X 방향으로 연장되는 반송로(21) 위를 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(22)가 마련되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(22)는 수직 방향 및 수직축 둘레(θ 방향)로도 이동 가능하며, 각 카세트 배치판(11) 상의 카세트(CW, CS, CT)와, 후술하는 처리 스테이션(3)의 제3 처리 블록(G3)의 트랜지션 장치(50, 51)와의 사이에서 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(3)에는 각종 처리 장치를 구비한 복수, 예컨대 3개의 처리 블록(G1, G2, G3)이 마련되어 있다. 예컨대, 처리 스테이션(3)의 정면측(도 1에서 X 방향 마이너스 방향측)에는 제1 처리 블록(G1)이 마련되고, 처리 스테이션(3)의 배면측(도 1에서 X 방향 플러스 방향측)에는 제2 처리 블록(G2)이 마련되어 있다. 또한, 처리 스테이션(3)의 반입/반출 스테이션(2) 측(도 1에서 Y 방향 마이너스 방향측)에는 제3 처리 블록(G3)이 마련되어 있다.
예컨대 제1 처리 블록(G1)에는, 접착제(G)를 통해 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 눌러 접합하는 접합 장치(30∼33)가 반입/반출 스테이션(2) 측에서부터 이 순서로 Y 방향으로 나란히 배치되어 있다.
예컨대 제2 처리 블록(G2)에는, 도 2에 도시된 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)에 접착제(G)를 도포하는 도포 장치(40)와, 접착제(G)가 도포된 피처리 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 가열하는 열처리 장치(41∼43)와, 같은 식의 열처리 장치(44∼46)가 반입/반출 스테이션(2) 측으로 향하는 방향(도 1에서 Y 방향 마이너스 방향)으로 이 순서로 나란히 배치되어 있다. 열처리 장치(41∼43)와 열처리 장치(44∼46)는 각각 아래에서부터 이 순서로 3단으로 마련되어 있다. 한편, 열처리 장치(41∼46)의 장치수나 수직 방향 및 수평 방향의 배치는 임의로 설정할 수 있다.
예컨대 제3 처리 블록(G3)에는, 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)의 트랜지션 장치(50, 51)가 아래에서부터 이 순서로 2단으로 마련되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 제1 처리 블록(G1)∼제3 처리 블록(G3)에 둘러싸인 영역에는, 웨이퍼 반송 영역(60)이 형성되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(60)에는, 예컨대 웨이퍼 반송 장치(61)가 배치되어 있다. 한편, 웨이퍼 반송 영역(60) 내의 압력은 대기압 이상이며, 이 웨이퍼 반송 영역(60)에 있어서, 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)의 소위 대기계의 반송이 행해진다.
웨이퍼 반송 장치(61)는, 예컨대 수직 방향, 수평 방향(Y 방향, X 방향) 및 수직축 둘레로 이동 가능한 반송 아암을 갖고 있다. 웨이퍼 반송 장치(61)는, 웨이퍼 반송 영역(60) 안을 이동하며, 주위의 제1 처리 블록(G1), 제2 처리 블록(G2) 및 제3 처리 블록(G3) 내의 소정의 장치에 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)를 반송할 수 있다.
이어서, 전술한 접합 장치(30∼33)의 구성에 관해서 설명한다. 접합 장치(30)는, 도 4에 도시된 바와 같이 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(100)를 갖고 있다. 처리 용기(100)의 웨이퍼 반송 영역(60) 측의 측면에는, 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)의 반입/반출구(101)가 형성되고, 이 반입/반출구에는 개폐 셔터(도시하지 않음)가 마련되어 있다.
처리 용기(100)의 내부는, 내벽(102)에 의해서, 전처리 영역(D1)과 접합 영역(D2)으로 구획되어 있다. 전술한 반입/반출구(101)는, 전처리 영역(D1)에 있어서 처리 용기(100)의 측면에 형성되어 있다. 또한, 내벽(102)에도 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)의 반입/반출구(103)가 형성되어 있다.
전처리 영역(D1)에는, 접합 장치(30)의 외부와의 사이에서 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)를 전달하기 위한 전달부(110)가 마련되어 있다. 전달부(110)는, 반입/반출구(101)에 인접하여 배치되어 있다. 또한 전달부(110)는, 후술하는 바와 같이 수직 방향으로 복수, 예컨대 2단 배치되어, 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T) 중 어느 2개를 동시에 전달할 수 있다. 예컨대 하나의 전달부(110)로 접합 전의 피처리 웨이퍼(W) 또는 지지 웨이퍼(S)를 전달하고, 다른 전달부(110)로 접합 후의 중합 웨이퍼(T)를 전달하더라도 좋다. 혹은, 하나의 전달부(110)로 접합 전의 피처리 웨이퍼(W)를 전달하고, 다른 전달부(110)로 접합 전의 지지 웨이퍼(S)를 전달하더라도 좋다.
전처리 영역(D1)의 Y 방향 마이너스 방향측, 즉 반입/반출구(103) 측에 있어서, 전달부(110)의 수직 상방에는, 예컨대 지지 웨이퍼(S)의 표리면을 반전시키는 반전부(111)가 마련되어 있다. 한편, 반전부(111)는, 후술하는 바와 같이 지지 웨이퍼(S)의 수평 방향의 방향을 조절할 수도 있으며, 또한 피처리 웨이퍼(W)의 수평 방향의 방향을 조절할 수도 있다.
접합 영역(D2)의 Y 방향 플러스 방향측에는, 전달부(110), 반전부(111) 및 후술하는 접합부(113)에 대하여, 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)를 반송하는 반송부(112)가 마련되어 있다. 반송부(112)는 반입/반출구(103)에 부착되어 있다.
접합 영역(D2)의 Y 방향 마이너스 방향측에는, 접착제(G)를 개재하여 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 눌러 접합하는 접합부(113)가 마련되어 있다.
이어서, 전술한 전달부(110)의 구성에 관해서 설명한다. 전달부(110)는, 도 5에 도시된 바와 같이 전달 아암(120)과 웨이퍼 지지 핀(121)을 갖고 있다. 전달 아암(120)은, 접합 장치(30)의 외부, 즉 웨이퍼 반송 장치(61)와 웨이퍼 지지 핀(121) 사이에서 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)를 전달할 수 있다. 웨이퍼 지지 핀(121)은, 복수 예컨대 3곳에 마련되어, 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)를 지지할 수 있다.
전달 아암(120)은, 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)를 유지하는 아암부(130)와, 예컨대 모터 등을 구비한 아암 구동부(131)를 갖고 있다. 아암부(130)는 대략 원판 형상을 갖고 있다. 아암 구동부(131)는, 아암부(130)를 X 방향(도 5에서 상하 방향)으로 이동시킬 수 있다. 또한 아암 구동부(131)는, Y 방향(도 5에서 좌우 방향)으로 연장되는 레일(132)에 부착되어, 이 레일(132) 위를 이동 가능하게 구성되어 있다. 이러한 구성에 의해, 전달 아암(120)은, 수평 방향(X 방향 및 Y 방향)으로 이동 가능하게 되어 있어, 웨이퍼 반송 장치(61) 및 웨이퍼 지지 핀(121)과의 사이에서, 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)를 원활하게 전달할 수 있다.
또한, 아암부(130)에는, 예컨대 펠티에 소자 등의 온도 조절 부재(도시 생략)가 내장되어 있다. 아암부(130)의 냉각 온도는 예컨대 후술하는 제어부(360)에 의해 제어된다. 따라서, 전달 아암(120)은, 상기 전달 아암(120)에 배치된 중합 웨이퍼(T)를 소정의 온도로 조절하는 중합 기판 온도 조절부로서의 기능도 갖고 있다.
아암부(130) 상에는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)를 지지하는 웨이퍼 지지 핀(140)이 복수, 예컨대 4곳에 마련되어 있다. 또한 아암부(130) 상에는, 웨이퍼 지지 핀(140)에 지지된 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)의 위치 결정을 행하는 가이드(141)가 마련되어 있다. 가이드(141)는, 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)의 측면을 가이드하도록 복수, 예컨대 4곳에 마련되어 있다.
아암부(130)의 외주에는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 노치(142)가 예컨대 4곳에 형성되어 있다. 이 노치(142)에 의해, 웨이퍼 반송 장치(61)의 반송 아암으로부터 전달 아암(120)으로 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)를 전달할 때에, 상기 웨이퍼 반송 장치(61)의 반송 아암이 아암부(130)와 간섭하는 것을 방지할 수 있다.
아암부(130)에는. X 방향을 따른 2 라인의 슬릿(143)이 형성되어 있다. 슬릿(143)은, 아암부(130)의 웨이퍼 지지 핀(121) 측의 단부면에서부터 아암부(130)의 중앙부 부근까지 형성되어 있다. 이 슬릿(143)에 의해, 아암부(130)가 웨이퍼 지지 핀(121)과 간섭하는 것을 방지할 수 있다.
이어서, 전술한 반전부(111)의 구성에 관해서 설명한다. 반전부(111)는, 도 8∼도 10에 도시된 바와 같이 지지 웨이퍼(S), 피처리 웨이퍼(W)를 유지하는 유지 아암(150)을 갖고 있다. 유지 아암(150)은 수평 방향(도 8 및 도 9에서 X 방향)으로 연장되어 있다. 또한 유지 아암(150)에는, 지지 웨이퍼(S), 피처리 웨이퍼(W)를 유지하는 유지 부재(151)가 예컨대 4곳에 마련되어 있다. 유지 부재(151)는, 도 11에 도시된 바와 같이 유지 아암(150)에 대하여 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한 유지 부재(151)의 측면에는, 지지 웨이퍼(S), 피처리 웨이퍼(W)의 외주부를 유지하기 위한 노치(152)가 형성되어 있다. 그리고, 이들 유지 부재(151)는, 지지 웨이퍼(S), 피처리 웨이퍼(W)를 끼워 넣어 유지할 수 있다.
유지 아암(150)은 도 8∼도 10에 도시된 바와 같이 예컨대 모터 등을 구비한 제1 구동부(153)에 지지되어 있다. 이 제1 구동부(153)에 의해서, 유지 아암(150)은 수평축 둘레로 회동 가능하고, 또한 수평 방향(도 8 및 도 9에서의 X 방향, 도 8 및 도 10의 Y 방향)으로 이동할 수 있다. 한편, 제1 구동부(153)는, 유지 아암(150)을 수직축 둘레로 회동시켜, 이 유지 아암(150)을 수평 방향으로 이동시키더라도 좋다. 제1 구동부(153)의 아래쪽에는, 예컨대 모터 등을 구비한 제2 구동부(154)가 마련되어 있다. 이 제2 구동부(154)에 의해서, 제1 구동부(153)는 수직 방향으로 연장되는 지지 기둥(155)을 따라서 수직 방향으로 이동할 수 있다. 이와 같이 제1 구동부(153)와 제2 구동부(154)에 의해서, 유지 부재(151)에 유지된 지지 웨이퍼(S), 피처리 웨이퍼(W)는 수평축 둘레로 회동 가능하며 수직 방향 및 수평 방향으로 이동할 수 있다.
지지 기둥(155)에는, 유지 부재(151)에 유지된 지지 웨이퍼(S), 피처리 웨이퍼(W)의 수평 방향의 방향을 조절하는 위치 조절 기구(160)가 지지판(161)을 통해 지지되어 있다. 위치 조절 기구(160)는 유지 아암(150)에 인접하여 마련되어 있다.
위치 조절 기구(160)는, 베이스(162)와, 지지 웨이퍼(S), 피처리 웨이퍼(W)의 노치부의 위치를 검출하는 검출부(163)를 갖고 있다. 그리고, 위치 조절 기구(160)에서는, 유지 부재(151)에 유지된 지지 웨이퍼(S), 피처리 웨이퍼(W)를 수평 방향으로 이동시키면서, 검출부(163)로 지지 웨이퍼(S), 피처리 웨이퍼(W)의 노치부의 위치를 검출함으로써, 이 노치부의 위치를 조절하여 지지 웨이퍼(S), 피처리 웨이퍼(W)의 수평 방향의 방향을 조절하고 있다.
한편, 도 12에 도시된 바와 같이, 이상과 같이 구성된 전달부(110)는 수직 방향으로 2단으로 배치되고, 또한 이들 전달부(110)의 수직 상방에 반전부(111)가 배치된다. 즉, 전달부(110)의 전달 아암(120)은, 반전부(111)의 유지 아암(150)과 위치 조절 기구(160)의 아래쪽에 있어서 수평 방향으로 이동한다. 또한, 전달부(110)의 웨이퍼 지지 핀(121)은, 반전부(111)의 유지 아암(150)의 아래쪽에 배치되어 있다.
이어서, 전술한 반송부(112)의 구성에 관해서 설명한다. 반송부(112)는, 도 13에 도시된 바와 같이 복수, 예컨대 2 라인의 반송 아암(170, 171)을 갖고 있다. 제1 반송 아암(170)과 제2 반송 아암(171)은 수직 방향으로 아래에서부터 이 순서로 2단으로 배치되어 있다. 한편, 제1 반송 아암(170)과 제2 반송 아암(171)은 후술하는 바와 같이 다른 형상을 갖고 있다.
반송 아암(170, 171)의 기단부에는, 예컨대 모터 등을 구비한 아암 구동부(172)가 마련되어 있다. 이 아암 구동부(172)에 의해서, 각 반송 아암(170, 171)은 독립적으로 수평 방향으로 이동할 수 있다. 이들 반송 아암(170, 171)과 아암 구동부(172)는 베이스(173)에 지지되어 있다.
반송부(112)는, 도 4 및 도 14에 도시된 바와 같이 처리 용기(100)의 내벽(102)에 형성된 반입/반출구(103)에 마련되어 있다. 그리고, 반송부(112)는, 예컨대 모터 등을 구비한 구동부(도시하지 않음)에 의해서 반입/반출구(103)를 따라서 수직 방향으로 이동할 수 있다.
제1 반송 아암(170)은, 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)의 이면[피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S)에 있어서는 비접합면(WN, SN)]을 유지하여 반송한다. 제1 반송 아암(170)은, 도 15에 도시된 바와 같이 선단이 2 라인의 선단부(180a, 180a)로 분기된 아암부(180)와, 이 아암부(180)와 일체로 형성되며, 또한 아암부(180)를 지지하는 지지부(181)를 갖고 있다.
아암부(180) 상에는, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이 수지제의 O링(182)이 복수, 예컨대 4곳에 마련되어 있다. 이 O링(182)이 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)의 이면과 접촉할 때의 마찰력에 의해서, O링(182)은 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)의 이면을 유지한다. 이에 따라, 제1 반송 아암(170)은, O링(182) 상에 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)를 수평으로 유지할 수 있다.
또한 아암부(180) 상에는, O링(182)에 유지된 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)의 외측에 마련된 가이드 부재(183, 184)가 마련되어 있다. 제1 가이드 부재(183)는 아암부(180)의 선단부(180a)의 선단에 마련되어 있다. 제2 가이드 부재(184)는 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)의 외주를 따른 원호형으로 형성되어, 지지부(181) 측에 마련되어 있다. 이들 가이드 부재(183, 184)에 의해서, 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)가 제1 반송 아암(170)으로부터 튀어나오거나 미끄러져 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 한편, 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)가 O링(182)에 적절한 위치에서 유지되어 있는 경우, 상기 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)는 가이드 부재(183, 184)와 접촉하지 않는다.
제2 반송 아암(171)은, 예컨대 지지 웨이퍼(S)의 표면, 즉 접합면(SJ)의 외주부를 유지하여 반송한다. 즉, 제2 반송 아암(171)은, 반전부(111)에서 표리면이 반전된 지지 웨이퍼(S)의 접합면(SJ)의 외주부를 유지하여 반송한다. 제2 반송 아암(171)은, 도 17에 도시된 바와 같이 선단이 2 라인의 선단부(190a, 190a)로 분기된 아암부(190)와, 이 아암부(190)와 일체로 형성되며, 또한 아암부(190)를 지지하는 지지부(191)를 갖고 있다.
아암부(190) 상에는, 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이 제2 유지 부재(192)가 복수, 예컨대 4곳에 마련되어 있다. 제2 유지 부재(192)는, 지지 웨이퍼(S)의 접합면(SJ)의 외주부를 배치하는 배치부(193)와, 이 배치부(193)로부터 위쪽으로 연장되고, 내측면이 하측으로부터 상측으로 향하여 테이퍼형으로 확대되어 있는 테이퍼부(194)를 갖고 있다. 배치부(193)는 지지 웨이퍼(S)의 주연부에서부터 예컨대 1 ㎜ 이내의 외주부를 유지한다. 또한, 테이퍼부(194)의 내측면이 하측으로부터 상측으로 향하여 테이퍼형으로 확대되어 있기 때문에, 예컨대 제2 유지 부재(192)에 전달되는 지지 웨이퍼(S)가 수평 방향으로 소정의 위치로부터 벗어나 있더라도, 지지 웨이퍼(S)는 테이퍼부(194)로 원활하게 가이드되어 위치 결정되며, 배치부(193)에 유지된다. 그리고, 제2 반송 아암(171)은 제2 유지 부재(192) 상에 지지 웨이퍼(S)를 수평으로 유지할 수 있다.
한편, 도 19에 도시된 바와 같이, 후술하는 접합부(113)의 제2 유지부(201)에는 노치(201a)가 예컨대 4곳에 형성되어 있다. 이 노치(201a)에 의해, 제2 반송 아암(171)으로부터 제2 유지부(201)로 지지 웨이퍼(S)를 전달할 때에, 제2 반송 아암(171)의 제2 유지 부재(192)가 제2 유지부(201)에 간섭하는 것을 방지할 수 있다.
이어서, 전술한 접합부(113)의 구성에 관해서 설명한다. 접합부(113)는, 도 20에 도시된 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)를 상면에 배치하여 유지하는 제1 유지부(200)와, 지지 웨이퍼(S)를 하면에서 흡착 유지하는 제2 유지부(201)를 갖고 있다. 제1 유지부(200)는 제2 유지부(201)의 하방에 마련되고, 제2 유지부(201)와 대향하도록 배치되어 있다. 즉, 제1 유지부(200)에 유지된 피처리 웨이퍼(W)와 제2 유지부(201)에 유지된 지지 웨이퍼(S)는 대향하여 배치되어 있다.
제1 유지부(200)의 내부에는, 피처리 웨이퍼(W)를 흡착 유지하기 위한 흡인관(210)이 마련되어 있다. 흡인관(210)은, 예컨대 진공 펌프 등의 부압 발생 장치(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 한편, 제1 유지부(200)에는, 후술하는 가압 기구(260)에 의해 하중이 걸리더라도 변형되지 않는 강도를 갖는 재료, 예컨대 탄화규소 세라믹이나 질화알루미늄 세라믹 등의 세라믹이 이용된다.
또한, 제1 유지부(200)의 내부에는 피처리 웨이퍼(W)를 가열하는 가열 기구(211)가 마련되어 있다. 가열 기구(211)에는 예컨대 히터가 이용된다.
제1 유지부(200)의 아래쪽에는, 제1 유지부(200) 및 피처리 웨이퍼(W)를 수직 방향 및 수평 방향으로 이동시키는 이동 기구(220)가 마련되어 있다. 이동 기구(220)는, 제1 유지부(200)를 예컨대 ±1 ㎛의 정밀도로 3차원 이동시킬 수 있다. 이동 기구(220)는, 제1 유지부(200)를 수직 방향으로 이동시키는 수직 이동부(221)와, 제1 유지부(200)를 수평 방향으로 이동시키는 수평 이동부(222)를 갖고 있다. 수직 이동부(221)와 수평 이동부(222)는, 예컨대 볼나사(도시하지 않음)와 이 볼나사를 회동시키는 모터(도시하지 않음)를 각각 갖고 있다.
수평 이동부(222) 상에는, 수직 방향으로 신축 가능한 지지 부재(223)가 마련되어 있다. 지지 부재(223)는, 제1 유지부(200)의 외측에 예컨대 3곳에 마련되어 있다. 그리고, 지지 부재(223)는, 도 21에 도시된 바와 같이 제2 유지부(201)의 외주 하면으로부터 하방으로 돌출 마련된 돌출부(230)를 지지할 수 있다.
이상의 이동 기구(220)에서는, 제1 유지부(200) 상의 피처리 웨이퍼(W)의 수평 방향의 정렬을 행할 수 있고, 도 21에 도시된 바와 같이 제1 유지부(200)를 상승시켜, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 접합하기 위한 접합 공간(R)을 형성할 수 있다. 이 접합 공간(R)은, 제1 유지부(200), 제2 유지부(201) 및 돌출부(230)에 둘러싸인 공간이다. 또한, 접합 공간(R)을 형성할 때, 지지 부재(223)의 높이를 조정함으로써, 접합 공간(R)에 있어서 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S) 사이의 수직 방향의 거리를 조정할 수 있다.
한편, 제1 유지부(200)의 아래쪽에는, 피처리 웨이퍼(W) 또는 중합 웨이퍼(T)를 하방으로부터 지지하여 승강시키기 위한 승강 핀(도시하지 않음)이 마련되어 있다. 승강 핀은 제1 유지부(200)에 형성된 관통 구멍(도시하지 않음)을 삽입 관통하여, 제1 유지부(200)의 상면으로부터 돌출 가능하게 되어 있다.
제2 유지부(201)에는, 탄성체인 예컨대 알루미늄이 이용된다. 그리고, 제2 유지부(201)는, 후술하는 바와 같이 제2 유지부(201)의 전체면에 소정의 압력, 예컨대 0.7 기압(=0.07 ㎫)이 걸리면, 그 중의 1곳, 예컨대 중심부가 휘도록 구성되어 있다.
제2 유지부(201)의 외주 하면에는, 도 20에 도시된 바와 같이 그 외주 하면으로부터 하방으로 돌출되는 전술한 돌출부(230)가 형성되어 있다. 돌출부(230)는 제2 유지부(201)의 외주를 따라서 형성되어 있다. 한편, 돌출부(230)는 제2 유지부(201)와 일체로 형성되어 있더라도 좋다.
돌출부(230)의 하면에는, 접합 공간(R)의 기밀성을 유지하기 위한 시일재(231)가 마련되어 있다. 시일재(231)는, 돌출부(230)의 하면에 형성된 홈에 환형으로 마련되며, 예컨대 O링이 이용된다. 또한, 시일재(231)는 탄성을 갖고 있다. 한편, 시일재(231)는 시일 기능을 갖는 부품이면 되며, 본 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
제2 유지부(201)의 내부에는, 지지 웨이퍼(S)를 흡착 유지하기 위한 흡인관(240)이 마련되어 있다. 흡인관(240)은, 예컨대 진공 펌프 등의 부압 발생 장치(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
또한, 제2 유지부(201)의 내부에는, 접합 공간(R)의 분위기를 흡기하기 위한 흡기관(241)이 마련되어 있다. 흡기관(241)의 일단은, 제2 유지부(201)의 하면에 있어서 지지 웨이퍼(S)가 유지되지 않는 장소에서 개구되어 있다. 또한, 흡기관(241)의 타단은, 예컨대 진공 펌프 등의 부압 발생 장치(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
또한, 제2 유지부(201)의 내부에는, 지지 웨이퍼(S)를 가열하는 가열 기구(242)를 갖고 있다. 가열 기구(242)에는 예컨대 히터가 이용된다.
제2 유지부(201)의 상면에는, 이 제2 유지부(201)를 지지하는 지지 부재(250)와 제2 유지부(201)를 수직 하방으로 누르는 가압 기구(260)가 마련되어 있다. 가압 기구(260)는, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 덮도록 마련된 압력 용기(261)와, 압력 용기(261)의 내부에 유체, 예컨대 압축 공기를 공급하는 유체 공급관(262)을 갖고 있다. 또한, 지지 부재(250)는 수직 방향으로 신축 가능하게 구성되며, 압력 용기(261)의 외측에 예컨대 3곳에 마련되어 있다.
압력 용기(261)는, 예컨대 수직 방향으로 신축 가능한 예컨대 스테인리스제의 벨로우즈에 의해 구성되어 있다. 압력 용기(261)는 그 하면이 제2 유지부(201)의 상면에 접촉하고, 상면이 제2 유지부(201)의 상방에 마련된 지지판(263)의 하면에 접촉하고 있다. 유체 공급관(262)은 그 일단이 압력 용기(261)에 접속되고, 타단이 유체 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 그리고, 압력 용기(261)에 유체 공급관(262)으로부터 유체를 공급함으로써, 압력 용기(261)가 신장된다. 이때, 압력 용기(261)의 상면과 지지판(263)의 하면이 접촉하고 있기 때문에, 압력 용기(261)는 아래 방향으로만 신장하여, 압력 용기(261)의 하면에 마련된 제2 유지부(201)를 하방으로 누를 수 있다. 또한 이때, 압력 용기(261)의 내부는 유체에 의해 가압되고 있기 때문에, 압력 용기(261)는 제2 유지부(201)를 면내 균일하게 누를 수 있다. 제2 유지부(201)를 누를 때의 하중의 조절은, 압력 용기(261)에 공급하는 압축 공기의 압력을 조정함으로써 행해진다. 한편, 지지판(263)은, 가압 기구(260)에 의해 제2 유지부(201)에 걸리는 하중의 반력을 받더라도 변형되지 않는 강도를 갖는 부재에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시형태의 지지판(263)을 생략하고, 압력 용기(261)의 상면을 처리 용기(100)의 천장면에 접촉시키더라도 좋다.
한편, 접합 장치(31∼33)의 구성은, 전술한 접합 장치(30)의 구성과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
이어서, 전술한 도포 장치(40)의 구성에 관해서 설명한다. 도포 장치(40)는 도 22에 도시된 바와 같이 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(270)를 갖고 있다. 처리 용기(270)의 웨이퍼 반송 영역(60) 측의 측면에는, 피처리 웨이퍼(W)의 반입/반출구(도시하지 않음)가 형성되고, 이 반입/반출구에는 개폐 셔터(도시하지 않음)가 마련되어 있다.
처리 용기(270) 내의 중앙부에는, 피처리 웨이퍼(W)를 유지하여 회전시키는 스핀 척(280)이 마련되어 있다. 스핀 척(280)은, 수평한 상면을 갖고, 이 상면에는, 예컨대 피처리 웨이퍼(W)를 흡인하는 흡인구(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 이 흡인구로부터의 흡인에 의해, 피처리 웨이퍼(W)를 스핀 척(280) 상에 흡착 유지할 수 있다.
스핀 척(280)의 아래쪽에는, 예컨대 모터 등을 구비한 척 구동부(281)가 마련되어 있다. 스핀 척(280)은, 척 구동부(281)에 의해 소정의 속도로 회전할 수 있다. 또한, 척 구동부(281)에는, 예컨대 실린더 등의 승강 구동원이 마련되어 있어, 스핀 척(280)은 승강 가능하게 되어 있다.
스핀 척(280)의 주위에는, 피처리 웨이퍼(W)로부터 비산 또는 낙하하는 액체를 받아내어, 회수하는 컵(282)이 마련되어 있다. 컵(282)의 하면에는, 회수한 액체를 배출하는 배출관(283)과, 컵(282) 안의 분위기를 진공화하여 배기하는 배기관(284)이 접속되어 있다.
도 23에 도시된 바와 같이 컵(282)의 X 방향 마이너스 방향(도 23에서 아래 방향) 측에는, Y 방향(도 23에서 좌우 방향)을 따라서 연장되는 레일(290)이 형성되어 있다. 레일(290)은, 예컨대 컵(282)의 Y 방향 마이너스 방향(도 23에서 좌측 방향) 측의 바깥쪽에서부터 Y 방향 플러스 방향(도 23에서 우측 방향) 측의 바깥쪽까지 형성되어 있다. 레일(290)에는 아암(291)이 부착되어 있다.
아암(291)에는, 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이 피처리 웨이퍼(W)에 액체형의 접착제(G)를 공급하는 접착제 노즐(293)이 지지되어 있다. 아암(291)은 도 23에 도시하는 노즐 구동부(294)에 의해 레일(290) 위를 이동할 수 있다. 이에 따라, 접착제 노즐(293)은, 컵(282)의 Y 방향 플러스 방향 측의 바깥쪽에 설치된 대기부(295)에서부터 컵(282) 안의 피처리 웨이퍼(W)의 중심부 위쪽까지 이동할 수 있고, 또한 상기 피처리 웨이퍼(W) 위를 피처리 웨이퍼(W)의 직경 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 아암(291)은 노즐 구동부(294)에 의해서 승강 가능하며, 접착제 노즐(293)의 높이를 조절할 수 있다.
접착제 노즐(293)에는, 도 22에 도시된 바와 같이 상기 접착제 노즐(293)에 접착제(G)를 공급하는 공급관(296)이 접속되어 있다. 공급관(296)은, 내부에 접착제(G)를 저류하는 접착제 공급원(297)에 연통되어 있다. 또한, 공급관(296)에는, 접착제(G)의 흐름을 제어하는 밸브나 유량 조절부 등을 포함하는 공급 기기군(298)이 마련되어 있다.
또한, 스핀 척(280)의 하방에는, 피처리 웨이퍼(W)의 이면, 즉 비접합면(WN)으로 향해 세정액을 분사하는 백린스 노즐(도시하지 않음)이 마련되어 있더라도 좋다. 이 백린스 노즐로부터 분사되는 세정액에 의해서, 피처리 웨이퍼(W)의 비접합면(WN)과 피처리 웨이퍼(W)의 외주부가 세정된다.
이어서, 전술한 열처리 장치(41∼46)의 구성에 관해서 설명한다. 열처리 장치(41)는, 도 24에 도시된 바와 같이 내부를 폐쇄 가능한 처리 용기(300)를 갖고 있다. 처리 용기(300)의 웨이퍼 반송 영역(60) 측의 측면에는, 피처리 웨이퍼(W)의 반입/반출구(도시하지 않음)가 형성되고, 이 반입/반출구에는 개폐 셔터(도시하지 않음)가 마련되어 있다.
처리 용기(300)의 천장면에는, 이 처리 용기(300)의 내부에 예컨대 질소 가스 등의 불활성 가스를 공급하는 가스 공급구(301)가 형성되어 있다. 가스 공급구(301)에는, 가스 공급원(302)에 연통되는 가스 공급관(303)이 접속되어 있다. 가스 공급관(303)에는, 불활성 가스의 흐름을 제어하는 밸브나 유량 조절부 등을 포함하는 공급 기기군(304)이 마련되어 있다.
처리 용기(300)의 바닥면에는, 이 처리 용기(300) 내부의 분위기를 흡인하는 흡기구(305)가 형성되어 있다. 흡기구(305)에는, 예컨대 진공 펌프 등의 부압 발생 장치(306)에 연통되는 흡기관(307)이 접속되어 있다.
처리 용기(300)의 내부에는, 피처리 웨이퍼(W)를 가열 처리하는 가열부(310)와, 피처리 웨이퍼(W)를 온도 조절하는 온도 조절부(311)가 마련되어 있다. 가열부(310)와 온도 조절부(311)는 Y 방향으로 나란히 배치되어 있다.
가열부(310)는, 열판(320)을 수용하여 열판(320)의 외주부를 유지하는 환형의 유지 부재(321)와, 이 유지 부재(321)의 외주를 둘러싸는 대략 통 형상의 서포트 링(322)를 구비하고 있다. 열판(320)은 두께가 있는 대략 원반 형상을 지니며, 피처리 웨이퍼(W)를 배치하여 가열할 수 있다. 또한, 열판(320)에는 예컨대 히터(323)가 내장되어 있다. 열판(320)의 가열 온도는 예컨대 제어부(360)에 의해 제어되고, 열판(320) 상에 배치된 피처리 웨이퍼(W)가 소정의 온도로 가열된다.
열판(320)의 하방에는, 피처리 웨이퍼(W)를 하방으로부터 지지하여 승강시키기 위한 승강 핀(330)이 예컨대 3개 마련되어 있다. 승강 핀(330)은, 승강 구동부(331)에 의해 상하 이동할 수 있다. 열판(320)의 중앙부 부근에는, 이 열판(320)을 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(332)이 예컨대 3곳에 형성되어 있다. 그리고, 승강 핀(330)은 관통 구멍(332)을 삽입 관통하여, 열판(320)의 상면으로부터 돌출 가능하게 되어 있다.
온도 조절부(311)는 온도 조절판(340)을 갖고 있다. 온도 조절판(340)은, 도 25에 도시된 바와 같이 대략 사각형의 평판 형상을 갖고, 열판(320) 측의 단부면이 원호형으로 만곡되어 있다. 온도 조절판(340)에는, Y 방향을 따른 2 라인의 슬릿(341)이 형성되어 있다. 슬릿(341)은, 온도 조절판(340)의 열판(320) 측의 단부면에서부터 온도 조절판(340)의 중앙부 부근까지 형성되어 있다. 이 슬릿(341)에 의해, 온도 조절판(340)이 가열부(310)의 승강 핀(330) 및 후술하는 온도 조절부(311)의 승강 핀(350)과 간섭하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 온도 조절판(340)에는, 예컨대 펠티에 소자 등의 온도 조절 부재(도시하지 않음)가 내장되어 있다. 온도 조절판(340)의 냉각 온도는 예컨대 제어부(360)에 의해 제어되고, 온도 조절판(340) 상에 배치된 피처리 웨이퍼(W)가 소정의 온도로 냉각된다.
온도 조절판(340)은, 도 24에 도시된 바와 같이 지지 아암(342)에 지지되어 있다. 지지 아암(342)에는 구동부(343)가 부착되어 있다. 구동부(343)는 Y 방향으로 연장되는 레일(344)에 부착되어 있다. 레일(344)은, 온도 조절부(311)에서부터 가열부(310)까지 연장되어 있다. 이 구동부(343)에 의해, 온도 조절판(340)은 레일(344)을 따라서 가열부(310)와 온도 조절부(311) 사이를 이동 가능하게 되어 있다.
온도 조절판(340)의 하방에는, 피처리 웨이퍼(W)를 하방으로부터 지지하여 승강시키기 위한 승강 핀(350)이 예컨대 3개 마련되어 있다. 승강 핀(350)은 승강 구동부(351)에 의해 상하 이동할 수 있다. 그리고, 승강 핀(350)은 슬릿(341)을 삽입 관통하여, 온도 조절판(340)의 상면으로부터 돌출 가능하게 되어 있다.
한편, 열처리 장치(42∼46)의 구성은 전술한 열처리 장치(41)의 구성과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
이상의 접합 시스템(1)에는, 도 1에 도시된 바와 같이 제어부(360)가 마련되어 있다. 제어부(360)는 예컨대 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 접합 시스템(1)에 있어서 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 프로그램 저장부에는, 전술한 각종 처리 장치나 반송 장치 등의 구동계의 동작을 제어하여, 접합 시스템(1)에 있어서 후술하는 접합 처리를 실현시키기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 예컨대 컴퓨터 판독 가능한 하드디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 컴팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체(H)에 기록되어 있던 것으로, 이 기억 매체(H)로부터 제어부(360)에 인스톨된 것이라도 좋다.
이어서, 이상과 같이 구성된 접합 시스템(1)을 이용하여 행해지는 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 접합 처리 방법에 관해서 설명한다. 도 26은 이러한 접합 처리의 주된 공정의 예를 도시하는 흐름도이다.
우선, 복수 매의 피처리 웨이퍼(W)를 수용한 카세트(CW), 복수 매의 지지 웨이퍼(S)를 수용한 카세트(CS) 및 빈 카세트(CT)가 반입/반출 스테이션(2)의 소정의 카세트 배치판(11)에 배치된다. 그 후, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(CW) 내의 피처리 웨이퍼(W)가 취출되어, 처리 스테이션(3)의 제3 처리 블록(G3)의 트랜지션 장치(50)로 반송된다. 이때, 피처리 웨이퍼(W)는 그 비접합면(WN)이 하방을 향한 상태로 반송된다.
이어서 피처리 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해서 도포 장치(40)에 반송된다. 도포 장치(40)에 반입된 피처리 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(61)로부터 스핀 척(280)에 전달되어 흡착 유지된다. 이때, 피처리 웨이퍼(W)의 비접합면(WN)이 흡착 유지된다.
이어서, 아암(291)에 의해서 대기부(295)의 접착제 노즐(293)을 피처리 웨이퍼(W)의 중심부의 상방까지 이동시킨다. 그 후, 스핀 척(280)에 의해서 피처리 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 접착제 노즐(293)로부터 피처리 웨이퍼(W)의 접합면(WJ)에 접착제(G)를 공급한다. 공급된 접착제(G)는 원심력에 의해 피처리 웨이퍼(W)의 접합면(WJ)의 전체면으로 확산되어, 상기 피처리 웨이퍼(W)의 접합면(WJ)에 접착제(G)가 도포된다(도 26의 공정 A1).
이어서 피처리 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해서 열처리 장치(41)로 반송된다. 이때 열처리 장치(41)의 내부는 불활성 가스 분위기로 유지되어 있다. 열처리 장치(41)에 피처리 웨이퍼(W)가 반입되면, 피처리 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(61)로부터 미리 상승하여 대기하고 있었던 승강 핀(350)에 전달된다. 이어서 승강 핀(350)을 하강시켜, 피처리 웨이퍼(W)를 온도 조절판(340)에 배치한다.
그 후, 구동부(343)에 의해 온도 조절판(340)을 레일(344)을 따라서 열판(320)의 상방까지 이동시켜, 피처리 웨이퍼(W)는 미리 상승하여 대기하고 있었던 승강 핀(330)에 전달된다. 그 후, 승강 핀(330)이 하강하여, 피처리 웨이퍼(W)가 열판(320) 상에 배치된다. 그리고, 열판(320) 상의 피처리 웨이퍼(W)는 소정의 온도, 예컨대 100℃∼300℃로 가열된다(도 26의 공정 A2). 이러한 열판(320)에 의한 가열을 행함으로써 피처리 웨이퍼(W) 상의 접착제(G)가 가열되어, 상기 접착제(G)가 경화된다.
그 후, 승강 핀(330)이 상승하고, 온도 조절판(340)이 열판(320)의 위쪽으로 이동한다. 이어서 피처리 웨이퍼(W)가 승강 핀(330)으로부터 온도 조절판(340)에 전달되고, 온도 조절판(340)이 웨이퍼 반송 영역(60) 쪽으로 이동한다. 이 온도 조절판(340)의 이동 중에, 피처리 웨이퍼(W)는 소정의 온도로 온도 조절된다.
열처리 장치(41)에서 열처리된 피처리 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해서 접합 장치(30)로 반송된다. 접합 장치(30)에 반송된 피처리 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 반송 장치(61)로부터 전달부(110)의 전달 아암(120)에 전달된 후, 또한 전달 아암(120)으로부터 웨이퍼 지지 핀(121)에 전달된다. 그 후, 피처리 웨이퍼(W)는 반송부(112)의 제1 반송 아암(170)에 의해서 웨이퍼 지지 핀(121)으로부터 반전부(111)에 반송된다.
반전부(111)에 반송된 피처리 웨이퍼(W)는 유지 부재(151)에 유지되어, 위치 조절 기구(160)로 이동된다. 그리고, 위치 조절 기구(160)에 있어서, 피처리 웨이퍼(W)의 노치부의 위치를 조절하여, 그 피처리 웨이퍼(W)의 수평 방향의 방향이 조절된다(도 26의 공정 A3).
그 후, 피처리 웨이퍼(W)는, 반송부(112)의 제1 반송 아암(170)에 의해서 반전부(111)로부터 접합부(113)에 반송된다. 접합부(113)에 반송된 피처리 웨이퍼(W)는 제1 유지부(200)에 배치된다(도 26의 공정 A4). 제1 유지부(200) 상에서는, 피처리 웨이퍼(W)의 접합면(WJ)이 상방을 향한 상태, 즉 접착제(G)가 상방을 향한 상태로 피처리 웨이퍼(W)가 배치된다.
피처리 웨이퍼(W)에 전술한 공정 A1∼A4의 처리가 행해지고 있는 동안, 상기 피처리 웨이퍼(W)에 이어서 지지 웨이퍼(S)의 처리가 행해진다. 지지 웨이퍼(S)는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해서 접합 장치(30)에 반송된다. 한편, 지지 웨이퍼(S)가 접합 장치(30)에 반송되는 공정에 대해서는 상기 실시형태와 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
접합 장치(30)에 반송된 지지 웨이퍼(S)는, 웨이퍼 반송 장치(61)로부터 전달부(110)의 전달 아암(120)에 전달된 후, 또한 전달 아암(120)으로부터 웨이퍼 지지 핀(121)에 전달된다. 그 후, 지지 웨이퍼(S)는 반송부(112)의 제1 반송 아암(170)에 의해서 웨이퍼 지지 핀(121)으로부터 반전부(111)에 반송된다. 또한, 전달 아암(120)의 아암부(130)는, 지지 웨이퍼(S)가 전달 아암(120)으로부터 웨이퍼 지지 핀(121)에 전달된 후에, 내장된 온도 조절 부재에 의해 소정의 처리 온도, 예컨대 상온(23℃)으로 온도 조절된다.
반전부(111)에 반송된 지지 웨이퍼(S)는 유지 부재(151)에 유지되어, 위치 조절 기구(160)에 이동된다. 그리고, 위치 조절 기구(160)에 있어서, 지지 웨이퍼(S)의 노치부의 위치를 조절하여, 상기 지지 웨이퍼(S)의 수평 방향의 방향이 조절된다(도 26의 공정 A5). 수평 방향의 방향이 조절된 지지 웨이퍼(S)는, 위치 조절 기구(160)로부터 수평 방향으로 이동되고, 또한 수직 방향 상방으로 이동된 후, 그 표리면이 반전된다(도 26의 공정 A6). 즉, 지지 웨이퍼(S)의 접합면(SJ)이 하방으로 향하게 된다.
그 후, 지지 웨이퍼(S)는, 수직 방향 하방으로 이동된 후, 반송부(112)의 제2 반송 아암(171)에 의해서 반전부(111)로부터 접합부(113)에 반송된다. 이때, 제2 반송 아암(171)은, 지지 웨이퍼(S)의 접합면(SJ)의 외주부만을 유지하고 있기 때문에, 예컨대 제2 반송 아암(171)에 부착된 파티클 등에 의해서 접합면(SJ)이 더러워지는 일은 없다. 접합부(113)에 반송된 지지 웨이퍼(S)는, 제2 유지부(201)에 흡착 유지된다(도 26의 공정 A7). 제2 유지부(201)에서는, 지지 웨이퍼(S)의 접합면(SJ)이 하방을 향한 상태로 지지 웨이퍼(S)가 유지된다.
접합 장치(30)에 있어서, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 각각 제1 유지부(200)와 제2 유지부(201)에 유지되면, 피처리 웨이퍼(W)가 지지 웨이퍼(S)에 대향하도록, 이동 기구(220)에 의해 제1 유지부(200)의 수평 방향의 위치가 조정된다(도 26의 공정 A8). 또한, 이때, 제2 유지부(201)와 지지 웨이퍼(S) 사이의 압력은 예컨대 0.1 기압(=0.01 ㎫)이다. 또한, 제2 유지부(201)의 상면에 걸리는 압력은 대기압인 1.0 기압(=0.1 ㎫)이다. 이 제2 유지부(201)의 상면에 걸리는 대기압을 유지하기 위해서, 가압 기구(260)의 압력 용기(261) 내의 압력을 대기압으로 하여도 좋고, 제2 유지부(201)의 상면과 압력 용기(261) 사이에 간극을 형성하더라도 좋다.
이어서, 도 27에 도시된 바와 같이 이동 기구(220)에 의해 제1 유지부(200)를 상승시키고, 지지 부재(223)를 신장시켜 제2 유지부(201)가 지지 부재(223)에 지지된다. 이때, 지지 부재(223)의 높이를 조정함으로써, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 수직 방향의 거리가 소정의 거리가 되도록 조정된다(도 26의 공정 A9). 한편, 이 소정의 거리는, 시일재(231)가 제1 유지부(200)에 접촉하고, 또한 후술하는 바와 같이 제2 유지부(201) 및 지지 웨이퍼(S)의 중심부가 휘었을 때에, 지지 웨이퍼(S)의 중심부가 피처리 웨이퍼(W)에 접촉하는 높이이다. 이와 같이 하여, 제1 유지부(200)와 제2 유지부(201) 사이에 밀폐된 접합 공간(R)이 형성된다.
그 후, 흡기관(241)으로부터 접합 공간(R)의 분위기를 흡기한다. 그리고, 접합 공간(R) 내의 압력이 예컨대 0.3 기압(=0.03 ㎫)으로 감압되면, 제2 유지부(201)에는, 제2 유지부(201)의 상면에 걸리는 압력과 접합 공간(R) 내의 압력과의 압력차, 즉 0.7 기압(=0.07 ㎫)이 걸린다. 그러면, 도 28에 도시된 바와 같이 제2 유지부(201)의 중심부가 휘고, 제2 유지부(201)에 유지된 지지 웨이퍼(S)의 중심부도 휜다. 한편, 이와 같이 접합 공간(R) 내의 압력을 0.3 기압(=0.03 ㎫)까지 감압하더라도, 제2 유지부(201)와 지지 웨이퍼(S) 사이의 압력은 0.1 기압(=0.01 ㎫)이므로, 지지 웨이퍼(S)는 제2 유지부(201)에 유지된 상태를 유지하고 있다.
그 후, 접합 공간(R)의 분위기를 더 흡기하여, 접합 공간(R) 안을 감압한다. 그리고, 접합 공간(R) 내의 압력이 0.1 기압(=0.01 ㎫) 이하가 되면, 제2 유지부(201)가 지지 웨이퍼(S)를 유지할 수 없어, 도 29에 도시된 바와 같이 지지 웨이퍼(S)는 하방으로 낙하하여, 지지 웨이퍼(S)의 접합면(SJ) 전체면이 피처리 웨이퍼(W)의 접합면(WJ) 전체면에 접촉한다. 이때, 지지 웨이퍼(S)는 피처리 웨이퍼(W)에 접촉한 중심부로부터 직경 방향 외측으로 향해 순차 접촉한다. 즉, 예컨대 접합 공간(R) 내에 보이드가 될 수 있는 공기가 존재하고 있는 경우라도, 공기는 지지 웨이퍼(S)가 피처리 웨이퍼(W)와 접촉하고 있는 부위보다 항상 외측에 존재하게 되어, 그 공기를 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S) 사이로부터 밀어낼 수 있다. 이렇게 해서 보이드의 발생을 억제하면서, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)는 접착제(G)에 의해 접착된다(도 26의 공정 A10).
그 후, 도 30에 도시된 바와 같이, 지지 부재(223)의 높이를 조정하여, 제2 유지부(201)의 하면을 지지 웨이퍼(S)의 비접합면(SN)에 접촉시킨다. 이때, 시일재(231)가 탄성 변형되어, 제1 유지부(200)와 제2 유지부(201)가 밀착한다. 그리고, 가열 기구(211, 242)에 의해 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 소정의 온도, 예컨대 200℃로 가열하면서, 가압 기구(260)에 의해 제2 유지부(201)를 소정의 압력, 예컨대 0.5 ㎫로 하방으로 누른다. 그러면, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 보다 강고하게 접착되어, 접합된다(도 26의 공정 A11).
피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)가 접합된 중합 웨이퍼(T)는 반송부(112)의 제1 반송 아암(170)에 의해서 접합부(113)로부터 전달부(110)에 반송된다. 전달부(110)에 반송된 중합 웨이퍼(T)는, 웨이퍼 지지 핀(121)을 통해, 미리 상온으로 온도 조절된 전달 아암(120)에 전달된다. 이때, 중합 웨이퍼(T)는 전달 아암(120)에 의해 소정 시간 유지되어, 상온까지 냉각된다(도 26의 공정 A12). 그 후, 중합 웨이퍼(T)는 전달 아암(120)으로부터 웨이퍼 반송 장치(61)로 전달된다. 한편, 전달 아암(120)에 의한 중합 웨이퍼(T)의 온도 조절에 있어서는, 반드시 중합 웨이퍼(T)를 상온까지 냉각할 필요는 없으며, 상기 중합 웨이퍼(T)의 반송시에 휘어짐이나 왜곡이 생기지 않을 정도의 온도, 예컨대 50℃ 이하로 온도 조절하면 된다.
이어서 중합 웨이퍼(T)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해서 트랜지션 장치(51)로 반송되고, 그 후 반입/반출 스테이션(2)의 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해서 소정의 카세트 배치판(11)의 카세트(CT)로 반송된다. 이렇게 해서, 일련의 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 접합 처리가 종료된다.
이상의 실시형태에 따르면, 접합 장치(30)의 처리 용기(100) 내에, 접합부(113)와, 이 접합부(113)에서 접합된 중합 웨이퍼(T)를 온도 조절하는 중합 기판 온도 조절부로서의 전달 아암(120)이 마련되어 있기 때문에, 접합부(113)에서 접합된 중합 웨이퍼(T)를 처리 용기(100) 외부의, 예컨대 외부의 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 반송하기 전에, 상기 중합 웨이퍼(T)를 휘어짐이나 왜곡이 생기지 않는 온도까지 냉각할 수 있다. 이에 따라, 예컨대 웨이퍼 반송 장치(61)에 의한 중합 웨이퍼(T)의 반송을 행할 때에, 지지 기판(S)과 접합된 피처리 웨이퍼(W)에 휘어짐이나 왜곡이 생기는 것을 억제할 수 있다.
또한, 전달 아암(120)이 온도 조절부로서 기능하기 때문에, 중합 웨이퍼(T)를 접합 장치(30) 외부의 웨이퍼 반송 장치(61)에 전달하는 일련의 동작 과정에서 중합 웨이퍼(T)의 온도 조절을 행할 수 있다. 이 때문에, 중합 웨이퍼(W)의 온도 조절에 드는 시간을 최소한으로 억제할 수 있다.
또한, 전술한 특허문헌 1의 첩합 장치를 이용한 경우, 그 첩합 장치의 외부에서 웨이퍼의 표리면을 반전시킬 필요가 있다. 이러한 경우, 웨이퍼의 표리면을 반전시킨 후, 그 웨이퍼를 첩합 장치에 반송할 필요가 있기 때문에, 접합 처리 전체의 스루풋에 개선의 여지가 있었다. 또한, 웨이퍼의 표리면을 반전시키면, 웨이퍼의 접합면이 하방을 향한다. 이러한 경우에, 통상의 웨이퍼의 이면을 유지하는 반송 장치를 이용한 경우, 웨이퍼의 접합면이 반송 장치에 유지되게 되어, 예컨대 반송 장치에 파티클 등이 부착되어 있는 경우, 그 파티클이 웨이퍼의 접합면에 부착될 우려가 있었다. 또한, 특허문헌 1의 첩합 장치는 웨이퍼와 지지 기판의 수평 방향의 방향을 조절하는 기능을 구비하고 있지 않아, 웨이퍼와 지지 기판이 틀어져 접합될 우려가 있었다.
이 점에서, 본 실시형태에 따르면, 접합 장치(30) 내에 반전부(111)와 접합부(113)가 모두 마련되어 있기 때문에, 지지 웨이퍼(S)를 반전시킨 후, 반송부(112)에 의해서 그 지지 웨이퍼(S)를 즉시 접합부(113)로 반송할 수 있다. 이와 같이 하나의 접합 장치(30) 내에서, 지지 웨이퍼(S)의 반전과, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 접합을 함께 행하고 있기 때문에, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 접합을 효율적으로 행할 수 있다. 따라서, 접합 처리의 스루풋을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 반송부(112)의 제2 반송 아암(171)은, 지지 웨이퍼(S)의 접합면(SJ)의 외주부를 유지하기 때문에, 예컨대 제2 반송 아암(171)에 부착된 파티클 등에 의해 접합면(SJ)이 더러워지는 일은 없다. 또한, 반송부(112)의 제1 반송 아암(170)은, 피처리 웨이퍼(W)의 비접합면(WN), 지지 웨이퍼(S)의 접합면(SJ), 중합 웨이퍼(T)의 이면을 유지하여 반송한다. 이와 같이 반송부(112)는 2 종류의 반송 아암(170, 171)을 구비하고 있기 때문에, 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)를 효율적으로 반송할 수 있다.
또한, 제2 반송 아암(171)에 있어서, 제2 유지 부재(192)의 테이퍼부(194)는 내측면이 하측으로부터 상측으로 향하여 테이퍼형으로 확대되어 있기 때문에, 예컨대 제2 유지 부재(192)에 전달되는 지지 웨이퍼(S)가 수평 방향으로 소정 위치로부터 벗어나 있더라도, 테이퍼부(194)에 의해서 지지 웨이퍼(S)를 원활하게 가이드하여 위치 결정할 수 있다.
또한, 제1 반송 아암(170)에 있어서, 아암부(180) 상에는 가이드 부재(183, 184)가 마련되어 있기 때문에, 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)가 제1 반송 아암(170)으로부터 튀어나오거나 미끄러져 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 반전부(111)는, 제1 구동부(153)에 의해서 지지 웨이퍼(S)의 표리면을 반전시키고, 위치 조절 기구(160)에 의해서 지지 웨이퍼(S)와 피처리 웨이퍼(W)의 수평 방향의 방향을 조절할 수 있다. 따라서, 접합부(113)에 있어서 지지 웨이퍼(S)와 피처리 웨이퍼(W)를 적절하게 접합할 수 있다. 또한, 접합부(113)에 있어서, 하나의 반전부(111)에서, 지지 웨이퍼(S)의 반전과, 지지 웨이퍼(S)와 피처리 웨이퍼(W)의 수평 방향의 방향의 조절을 함께 행하고 있기 때문에, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 접합을 효율적으로 행할 수 있다. 따라서, 접합 처리의 스루풋을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 전달부(110)는 수직 방향으로 2단으로 배치되어 있기 때문에, 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T) 중 어느 2개를 동시에 전달할 수 있다. 따라서, 접합 장치(30)의 외부와의 사이에서, 이들 피처리 웨이퍼(W), 지지 웨이퍼(S), 중합 웨이퍼(T)를 효율적으로 전달할 수 있어, 접합 처리의 스루풋을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 열처리 장치(41)의 내부는 불활성 가스 분위기로 유지할 수 있기 때문에, 피처리 웨이퍼(W) 상에 산화막이 형성되는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에, 피처리 웨이퍼(W)의 열처리를 적절히 행할 수 있다.
이상의 실시형태에서는, 피처리 웨이퍼(W)를 하측에 배치하고, 또한 지지 웨이퍼(S)를 상측에 배치한 상태에서, 이들 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)를 접합했지만, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 상하 배치를 반대로 하더라도 좋다. 이러한 경우, 전술한 공정 A1∼A4를 지지 웨이퍼(S)에 대하여 행하여, 이 지지 웨이퍼(S)의 접합면(SJ)에 접착제(G)를 도포한다. 또한, 전술한 공정 A5∼A7을 피처리 웨이퍼(W)에 대하여 행하여, 이 피처리 웨이퍼(W)의 표리면을 반전시킨다. 그리고, 전술한 공정 A8∼A11을 행하여, 지지 웨이퍼(S)와 피처리 웨이퍼(W)를 접합한다. 단, 피처리 웨이퍼(W) 상의 전자 회로 등을 보호한다는 관점에서, 피처리 웨이퍼(W) 상에 접착제(G)를 도포하는 것이 바람직하다.
또한, 이상의 실시형태에서는, 도포 장치(40)에 있어서 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S) 중 어느 한쪽에 접착제(G)를 도포했지만, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S) 양자 모두에 접착제(G)를 도포하더라도 좋다.
이상의 실시형태에서는, 공정 A2에 있어서 피처리 웨이퍼(W)를 소정의 온도 100℃∼300℃로 가열했지만, 피처리 웨이퍼(W)의 열처리를 2 단계로 행하더라도 좋다. 예컨대 열처리 장치(41)에 있어서, 제1 열처리 온도, 예컨대 100℃∼150℃로 가열한 후, 열처리 장치(44)에 있어서 제2 열처리 온도, 예컨대 150℃∼300℃로 가열한다. 이러한 경우, 열처리 장치(41)와 열처리 장치(44)에 있어서 가열 기구 자체의 온도를 일정하게 할 수 있다. 따라서, 상기 가열 기구의 온도 조절을 할 필요가 없어, 피처리 웨이퍼(W)와 지지 웨이퍼(S)의 접합 처리의 스루풋을 더 향상시킬 수 있다.
이상의 실시형태에서는, 전달 아암(120)에 의해 중합 웨이퍼(T)의 온도 조절을 행했지만, 중합 웨이퍼(T)의 온도 조절은, 그 중합 웨이퍼(T)가 처리 용기(100)의 외부로 반출되기 전, 바꿔 말하면 중합 웨이퍼(T)가 접합 장치(30) 외부의 웨이퍼 반송 장치(61)에 전달되기 전에 행하면, 반드시 전달 아암(120)에서 행할 필요는 없고, 예컨대 반송 아암(170)에서 온도 조절을 행하더라도 좋다. 이러한 경우, 반송 아암(170)으로서는, 전달 아암(120)과 마찬가지로, 그 내부에 펠티에 소자 등의 온도 조절 부재를 내장한 대략 원판 형상의 아암부를 구비한 것이 이용된다. 한편, 이 경우, 접합부(113)의 제2 유지부(201)의 노치(201a)는 전달 아암(120)의 가이드(141)의 위치와 크기에 대응하여 형성된다.
이러한 전달 아암(120)과 동일한 구성의 반송 아암(170)을 이용하여 중합 웨이퍼(T)를 온도 조절하면, 지지 기판(S)과 접합된 피처리 웨이퍼(W)에 휘어짐이나 왜곡이 생기는 것을 더 억제할 수 있다. 즉, 예컨대 온도 조절 전의 중합 웨이퍼(T)를 전달부(110)의 웨이퍼 지지 핀(121)에 전달한 경우, 고온 그대로의 상태에서 웨이퍼 지지 핀(121)에 지지되게 되기 때문에, 웨이퍼 지지 핀(121)에 지지되어 있는 동안에 중합 웨이퍼(T)에 휘어짐이나 왜곡이 생길 우려가 있다. 이 점에서, 대략 원판 형상의 반송 아암(170)으로 중합 웨이퍼(T)를 온도 조절하면, 웨이퍼 지지 핀(121)에 의해 중합 웨이퍼(T)가 휘거나 왜곡되거나 하는 일이 없어진다.
또한, 전달 아암(120)이나 반송 아암(170) 이외에서 중합 웨이퍼(T)를 온도 조절함에 있어서는, 예컨대 도 31에 도시된 바와 같이, 접합 장치(30)의 접합 영역(D2)에 중합 기판 온도 조절부로서의 중합 웨이퍼 온도 조절부(400)를 별도 마련하여, 이 중합 웨이퍼 온도 조절부(400)에 의해 중합 웨이퍼(T)를 온도 조절하더라도 좋다.
이러한 경우, 예컨대 도 31에 도시된 바와 같이, 반송부(112)가 X 방향으로 연장되는 레일(401)에 대하여 이동 가능하게 마련된다. 그리고, 접합부(113)에서 접합된 중합 웨이퍼(T)는, 반송 아암(170)에 의해 X 방향 플러스 방향측에 배치된 온도 조절부(400)까지 반송된다. 그 후, 중합 웨이퍼(T)는 온도 조절부(400)에서 상온까지 냉각되고, 웨이퍼 지지 핀(121) 및 전달 아암(120)을 통해, 웨이퍼 반송 장치(61)에 전달된다. 한편, 중합 웨이퍼 온도 조절부(400)로서는, 예컨대 열처리 장치(41)와 같은 구성을 갖고, 열판(320) 대신에, 가열부(310)에 내장된 히터(323)를 예컨대 펠티에 소자 등의 온도 조절 부재로 변경한 온도 조절판(402)이 이용된다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시형태에 관해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면, 특허청구범위에 기재된 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있음은 분명하며, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 양해된다. 본 발명은 이 예에 한하지 않고 여러 가지 양태를 채용할 수 있는 것이다. 본 발명은, 피처리 기판이 웨이퍼 이외의 FPD(플랫 패널 디스플레이), 포토마스크용 마스크 레티클 등의 다른 기판인 경우에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은, 지지 기판이 웨이퍼 이외의 유리 기판 등 다른 기판인 경우에도 적용할 수 있다.
1 : 접합 시스템 2 : 반입/반출 스테이션
3 : 처리 스테이션 30∼33 : 접합 장치
40 : 도포 장치 41∼46 : 열처리 장치
60 : 웨이퍼 반송 영역 110 : 전달부
111 : 반전부 112 : 반송부
113 : 접합부 150 : 유지 아암
151 : 유지 부재 152 : 노치
153 : 제1 구동부 154 : 제2 구동부
160 : 위치 조절 기구 170 : 제1 반송 아암
171 : 제2 반송 아암 182 : O링
183 : 제1 가이드 부재 184 : 제2 가이드 부재
192 : 제2 유지 부재 193 : 배치부
194 : 테이퍼부 301 : 가스 공급구
305 : 흡기구 360 : 제어부
G : 접착제 S : 지지 웨이퍼
T : 중합 웨이퍼 W : 피처리 웨이퍼

Claims (18)

  1. 피처리 기판과 지지 기판을 접합하는 접합 장치로서,
    내부를 밀폐 가능한 처리 용기와,
    접착제를 개재하여, 피처리 기판과 지지 기판을 미리 결정된 온도로 가열하면서, 피처리 기판과 지지 기판을 눌러 접합하는 접합부와,
    접합전의 지지 기판 및 접합전의 피처리 기판을 온도 조절하고, 또한, 상기 접합부에서 접합된 중합(重合) 기판을 상온 ~ 50℃로 온도 조절하는 중합 기판 온도 조절부
    를 포함하고, 상기 접합부 및 상기 중합 기판 온도 조절부는, 상기 처리 용기 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 접합 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 처리 용기 내에는, 상기 처리 용기의 외부와의 사이에서, 피처리 기판, 지지 기판 또는 중합 기판의 전달을 행하기 위한 전달부를 갖고,
    상기 중합 기판 온도 조절부는 상기 전달부에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 접합 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전달부는 원판 형상의 전달 아암을 구비하고,
    상기 중합 기판 온도 조절부는 온도 조절 부재가 내장된 상기 전달 아암인 것을 특징으로 하는 접합 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 처리 용기 내에는,
    상기 접착제가 도포되어 정해놓은 온도로 가열된 피처리 기판과 접합되는 지지 기판, 또는 상기 접착제가 도포되어 정해놓은 온도로 가열된 지지 기판과 접합되는 피처리 기판의 표리면을 반전시키는 반전부와,
    상기 전달부, 상기 반전부 및 상기 접합부에 대하여, 피처리 기판, 지지 기판 또는 중합 기판을 반송하는 반송부가 더 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 접합 장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 전달부는 수직 방향으로 복수 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 접합 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 처리 용기 내에는, 상기 접합부에 대하여, 피처리 기판, 지지 기판 또는 중합 기판을 반송하는 반송부가 마련되고, 상기 중합 기판 온도 조절부는 상기 반송부에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 접합 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 반송부는 원판 형상의 반송 아암을 구비하고,
    상기 중합 기판 온도 조절부는 온도 조절 부재가 내장된 상기 반송 아암인 것을 특징으로 하는 접합 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 처리 용기의 외부와의 사이에서, 피처리 기판, 지지 기판 또는 중합 기판의 전달을 행하기 위한 전달부와,
    상기 접착제가 도포되어 정해놓은 온도로 가열된 피처리 기판과 접합되는 지지 기판, 또는 상기 접착제가 도포되어 정해놓은 온도로 가열된 지지 기판과 접합되는 피처리 기판의 표리면을 반전시키는 반전부를 갖고,
    상기 반송부는, 상기 반전부에 대하여도, 피처리 기판, 지지 기판 또는 중합 기판을 반송하는 것을 특징으로 하는 접합 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전달부는 수직 방향으로 복수 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 접합 장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 항에 기재한 접합 장치를 구비한 접합 시스템으로서,
    상기 접합 장치와, 피처리 기판 또는 지지 기판에 접착제를 도포하는 도포 장치와, 상기 접착제가 도포된 피처리 기판 또는 지지 기판을 정해놓은 온도로 가열하는 열처리 장치와, 상기 도포 장치, 상기 열처리 장치 및 상기 접합 장치에 대하여, 피처리 기판, 지지 기판 또는 중합 기판을 반송하기 위한 반송 영역을 갖는 접합 처리 스테이션과,
    피처리 기판, 지지 기판, 또는 피처리 기판과 지지 기판이 접합된 중합 기판을, 상기 접합 처리 스테이션에 대하여 반입/반출하는 반입/반출 스테이션을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 접합 시스템.
  11. 접합 장치를 이용하여 피처리 기판과 지지 기판을 접합하는 접합 방법으로서,
    상기 접합 장치는, 내부를 밀폐 가능한 처리 용기와, 접착제를 개재하여, 피처리 기판과 지지 기판을 미리 결정된 온도로 가열하면서, 피처리 기판과 지지 기판을 눌러 접합하는 접합부와, 접합전의 지지 기판 및 접합전의 피처리 기판을 온도 조절하고, 또한, 상기 접합부에서 접합된 중합 기판을 상온 ~ 50℃로 온도 조절하는 중합 기판 온도 조절부를 갖고,
    상기 접합부 및 상기 중합 기판 온도 조절부는 상기 처리 용기 내에 배치되며,
    상기 접합 방법은,
    상기 접합부에 있어서, 접착제가 도포되어 정해놓은 온도로 가열된 피처리 기판과 지지 기판을 눌러 접합하는 접합 공정과,
    접합 공정 후, 중합 기판을 상기 중합 기판 온도 조절부에서 상온 ~ 50℃로 온도 조절하는 온도 조절 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 처리 용기 내에는, 이 처리 용기의 외부와의 사이에서, 피처리 기판, 지지 기판 또는 중합 기판을 전달하기 위한 전달부가 마련되고,
    상기 중합 기판 온도 조절부는, 상기 전달부에 마련되며,
    상기 온도 조절 공정은 상기 전달부에서 행해지는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 전달부는 원판 형상의 전달 아암을 구비하고,
    상기 중합 기판 온도 조절부는 온도 조절 부재가 내장된 상기 전달 아암이며,
    상기 온도 조절 공정은, 중합 기판을 상기 전달 아암에 의해 상기 접합 장치의 외부로 전달하는 동안에 행해지는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 처리 용기 내에는,
    상기 접착제가 도포되어 정해놓은 온도로 가열된 피처리 기판과 접합되는 지지 기판, 또는 상기 접착제가 도포되어 정해놓은 온도로 가열된 지지 기판과 접합되는 피처리 기판의 표리면을 반전시키는 반전부와,
    상기 전달부, 상기 반전부 및 상기 접합부에 대하여, 피처리 기판, 지지 기판 또는 중합 기판을 반송하는 반송부가 더 마련되고,
    상기 접합 방법은,
    상기 반송부에 의해서 상기 전달부로부터 상기 반전부에, 접착제가 도포되어 정해놓은 온도로 가열된 지지 기판, 또는 접착제가 도포되어 정해놓은 온도로 가열된 피처리 기판을 상기 반전부에 반송하고, 이 반전부에서 지지 기판 또는 피처리 기판의 표리면을 반전하는 반전 공정을 갖고,
    상기 접합 공정에 있어서, 상기 반송부에 의해서 상기 반전부로부터 상기 접합부로 피처리 기판 또는 지지 기판이 반송되어, 상기 접합부에서 피처리 기판과 지지 기판을 접합하는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 처리 용기 내에는, 상기 접합부에 대하여, 피처리 기판, 지지 기판 또는 중합 기판을 반송하는 반송부가 마련되고,
    상기 중합 기판 온도 조절부는 상기 반송부에 마련되며,
    상기 온도 조절 공정은 상기 반송부에서 행해지는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 반송부는 원판 형상의 반송 아암을 구비하고,
    상기 중합 기판 온도 조절부는 온도 조절 부재가 내장된 상기 반송 아암이며,
    상기 온도 조절 공정은, 중합 기판을 상기 반송 아암에 의해 상기 접합 장치의 외부로 전달하기 전에 행해지는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 처리 용기 내에는,
    외부와의 사이에서, 피처리 기판, 지지 기판 또는 중합 기판의 전달을 행하기 위한 전달부와,
    상기 접착제가 도포되어 정해놓은 온도로 가열된 피처리 기판과 접합되는 지지 기판, 또는 상기 접착제가 도포되어 정해놓은 온도로 가열된 지지 기판과 접합되는 피처리 기판의 표리면을 반전시키는 반전부가 더 마련되고,
    상기 반송부는, 상기 반전부에 대하여도, 피처리 기판, 지지 기판 또는 중합 기판을 반송할 수 있으며,
    상기 접합 방법은,
    상기 반송부에 의해서 상기 전달부로부터 상기 반전부에, 접착제가 도포되어 정해놓은 온도로 가열된 지지 기판, 또는 접착제가 도포되어 정해놓은 온도로 가열된 피처리 기판을 상기 반전부에 반송하여, 이 반전부에서 지지 기판 또는 피처리 기판의 표리면을 반전하는 반전 공정을 갖고,
    상기 접합 공정에 있어서, 상기 반송부에 의해서 상기 반전부로부터 상기 접합부로 피처리 기판 또는 지지 기판이 반송되어, 상기 접합부에서 피처리 기판과 지지 기판을 접합하는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  18. 제11항 내지 제13항 중의 어느 항에 기재한 접합 방법을 접합 장치에 의해서 실행시키기 위해서, 그 접합 장치를 제어하는 제어부의 컴퓨터 상에서 동작하는 프로그램을 저장한 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체.
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