KR20150055551A - 접합 장치 및 접합 시스템 - Google Patents

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Abstract

기판끼리 접합할 때에 기판을 적절하게 보유 지지하여, 당해 기판끼리의 접합 처리를 적절하게 행한다. 접합 장치(41)는, 하면에 상측 웨이퍼(WU)를 진공화하여 흡착 보유 지지하는 상부 척(140)과, 상부 척(140)의 하방에 설치되고, 상면에 하측 웨이퍼(WL)를 진공화하여 흡착 보유 지지하는 하부 척(141)을 갖는다. 하부 척(141)은, 하측 웨이퍼(WL)의 전체면을 진공화하는 본체부(190)와, 본체부(190) 위에 설치되고, 하측 웨이퍼(WL)의 이면에 접촉하는 복수의 핀(191)과, 본체부(190) 위이며 복수의 핀(191)의 외측에 설치되고, 하부 척(141)이 하측 웨이퍼(WL)의 외주부를 진공화할 때에 당해 하측 웨이퍼(WL)의 외주부를 지지하도록, 하측 웨이퍼(WL)의 외주부에 대하여 작은 접촉 면적을 구비한 지지부(192)를 갖는다.

Description

접합 장치 및 접합 시스템{BONDING DEVICE AND BONDING SYSTEM}
본 발명은 기판끼리 접합하는 접합 장치 및 당해 접합 장치를 구비한 접합 시스템에 관한 것이다.
최근 들어, 반도체 디바이스의 고집적화가 진행되고 있다. 고집적화된 복수의 반도체 디바이스를 수평면 내에서 배치하고, 이들 반도체 디바이스를 배선으로 접속하여 제품화하는 경우, 배선 길이가 증대되고, 그것에 의해 배선의 저항이 커지고, 또한 배선 지연이 커지는 것이 염려된다.
따라서, 반도체 디바이스를 3차원으로 적층하는 3차원 집적 기술을 사용하는 것이 제안되어 있다. 이 3차원 집적 기술에서는, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 접합 시스템을 사용하여, 2매의 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함)의 접합이 행하여진다. 예를 들어 접합 시스템은, 웨이퍼가 접합되는 표면을 개질하는 표면 개질 장치(표면 활성화 장치)와, 당해 표면 개질 장치에서 개질된 웨이퍼의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와, 당해 표면 친수화 장치에서 표면이 친수화된 웨이퍼끼리 접합하는 접합 장치를 갖고 있다. 이 접합 시스템에서는, 표면 개질 장치에서 웨이퍼의 표면에 대하여 플라즈마 처리를 행하여 당해 표면을 개질한 후, 표면 친수화 장치에서 웨이퍼의 표면에 순수를 공급하여 당해 표면을 친수화한다. 그 후, 접합 장치에서, 2매의 웨이퍼를 상하로 대향 배치하고(이하, 상측의 웨이퍼를 「상측 웨이퍼」라고 하고, 하측의 웨이퍼를 「하측 웨이퍼」라고 함), 상부 척에 흡착 보유 지지된 상측 웨이퍼와 하부 척에 흡착 보유 지지된 하측 웨이퍼를, 반데르발스 힘 및 수소 결합(분자간력)에 의해 접합한다.
일본 특허 공개 제2012-175043호 공보
상술한 특허문헌 1에 기재된 하부 척은, 예를 들어 평판 형상을 갖고, 그 상면 전체면에서 하측 웨이퍼를 흡착 보유 지지한다. 그러나, 예를 들어 보유 지지되는 하측 웨이퍼의 이면에 파티클이 부착되거나, 또는 하부 척의 표면에 파티클이 존재하여, 당해 하부 척의 표면이 평탄하지 않은(평면도가 큰) 경우가 있다. 이와 같은 경우, 하부 척의 평면도가 하측 웨이퍼에 전사되어, 당해 하측 웨이퍼와 상측 웨이퍼를 접합하면, 접합된 중합 웨이퍼에 연직 방향의 변형이 발생할 우려가 있다.
또한, 이와 같이 하부 척의 표면이 평탄하지 않은 경우, 접합되는 상측 웨이퍼와 하측 웨이퍼의 사이의 거리가 작은 장소가 존재하게 된다. 이 장소에서는, 상측 웨이퍼와 하측 웨이퍼가 맞닿을 때, 이들 상측 웨이퍼와 하측 웨이퍼의 사이의 공기를 외부로 전부 내보낼 수 없어, 접합된 중합 웨이퍼에 보이드가 발생할 우려가 있다. 따라서, 웨이퍼의 접합 처리에 개선의 여지가 있었다.
발명자들이 예의 검토한 결과, 제1 기판(또는 제1 웨이퍼)과 제2 기판(또는 제2 웨이퍼)이 접합된 중합 기판에 연직 방향의 변형(허용 범위 이상의 변형)이 발생하는 요인으로서는, 제2 보유 지지부(하부 척)의 표면 외주부 위의 파티클의 존재가 큰 요인인 것을 알았다. 따라서, 제2 기판의 외주부에 대한 제2 보유 지지부의 접촉 면적을 작게 하면, 이러한 중합 기판의 연직 방향의 변형을 억제할 수 있음을 발견하였다.
본 발명은 기판끼리 접합할 때에 기판을 적절하게 보유 지지하여, 당해 기판끼리의 접합 처리를 적절하게 행하는 접합 장치 및 접합 시스템을 제공한다.
본 발명은 기판끼리 접합하는 접합 장치로서, 하면에 제1 기판을 진공화하여 흡착 보유 지지하는 제1 보유 지지부와, 상기 제1 보유 지지부의 하방에 설치되고, 상면에 제2 기판을 진공화하여 흡착 보유 지지하는 제2 보유 지지부를 갖고, 상기 제2 보유 지지부는, 상기 제2 기판의 전체면을 진공화하는 본체부와, 상기 본체부 위에 설치되고, 상기 제2 기판의 이면에 접촉하는 복수의 핀과, 상기 본체부 위이며 상기 복수의 핀의 외측에 설치되고, 상기 제2 보유 지지부가 상기 제2 기판의 외주부를 진공화할 때에 상기 제2 기판의 이면 외주부를 지지하도록, 상기 제2 기판의 외주부에 대하여 작은 접촉 면적을 구비한 지지부를 갖는다.
본 발명에 의하면, 제2 보유 지지부의 지지부는, 제2 보유 지지부가 제2 기판의 외주부를 진공화할 때에 당해 제2 기판의 외주부를 지지하는 한도에서, 제2 기판의 외주부에 대한 접촉 면적을 가능한 한 작게 하고 있다. 따라서, 제2 보유 지지부의 표면 외주부 상에 파티클이 존재하는 것을 억제할 수 있어, 중합 기판의 연직 방향의 변형을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 제2 보유 지지부에 있어서 복수의 핀의 높이를 가지런히 함으로써, 제2 기판의 표면의 평면도를 작게 할 수 있다. 또한 제2 보유 지지부는 제2 기판의 전체면을 진공화하고 있어, 즉 제2 보유 지지부는 지지부에 지지된 제2 기판의 외주부도 적절하게 진공화하므로, 당해 제2 기판의 외주부까지 평탄하게 할 수 있다. 따라서, 접합 처리에 있어서 기판끼리 맞닿게 할 때에는, 제1 기판과 제2 기판 사이의 공기를 외부로 유출시켜, 중합 기판에 보이드가 발생하는 것을 억제 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 중합 기판의 연직 방향의 변형을 억제하면서, 중합 기판의 보이드의 발생을 억제하여, 기판 간의 접합 처리를 적절하게 행할 수 있다.
상기 지지부는, 상기 본체부 위에 있어서 상기 복수의 핀의 외측에 환상으로 설치되고, 적어도 상기 제2 기판의 이면 외연부를 지지하고 있어도 된다.
이러한 경우, 상기 지지부는 탄성을 가지고 있어도 된다. 또한, 상기 지지부에 인접하는 영역에 설치된 상기 복수의 핀의 간격은, 상기 영역의 내측에 설치된 상기 복수의 핀의 간격보다 작아도 된다.
상기 지지부는 상기 제2 기판의 이면 외주부에 접촉하는 다른 핀을 복수 가져도 된다. 이러한 경우, 상기 제2 보유 지지부는, 상기 본체부 위에 있어서 상기 제2 기판의 외주부에 대응하는 위치에 환상으로 설치되고, 상기 핀보다 낮은 높이의 돌출부를 가지며, 상기 복수의 다른 핀은, 상기 돌출부 위에 설치되어 있어도 된다.
상기 본체부의 중앙부에 설치된 상기 복수의 핀의 간격은, 상기 중앙부의 외측에 설치된 상기 복수의 핀의 간격보다 작아도 된다.
상기 본체부의 중앙부는 동심원상으로 복수의 영역으로 구획되고, 상기 본체부의 중앙부에 있어서, 내측 영역으로부터 외측 영역을 향하여, 상기 복수의 핀의 간격은 커지도록 하여도 된다.
상기 핀의 표면은 거칠기 가공이 실시되어 있어도 된다.
상기 제2 보유 지지부는, 상기 제2 보유 지지부에 보유 지지된 상기 제2 기판의 온도를 조절하는 온도 조절기구를 더 가지고 있어도 된다.
상기 제1 보유 지지부는, 상기 제1 기판의 전체면을 진공화하는 다른 본체부와, 상기 다른 본체부 위에 설치되고, 상기 제1 기판의 이면에 접촉하는 복수의 다른 핀과, 상기 다른 본체부 위에서 상기 복수의 다른 핀의 외측에 환상으로 설치되고, 적어도 상기 제1 기판의 이면 외연부를 지지하는 다른 지지부를 가지고 있어도 된다.
다른 관점에 의한 본 발명은, 상기 접합 장치를 구비한 접합 시스템으로서, 상기 접합 장치를 구비한 처리 스테이션과, 제1 기판, 제2 기판 또는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 접합된 중합 기판을 각각 복수 보유 가능하고, 또한 상기 처리 스테이션에 대하여 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 또는 상기 중합 기판을 반출입하는 반출입 스테이션을 구비하고, 상기 처리 스테이션은, 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판이 접합되는 표면을 개질하는 표면 개질 장치와, 상기 표면 개질 장치에서 개질된 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와, 상기 표면 개질 장치, 상기 표면 친수화 장치 및 상기 접합 장치에 대하여 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 또는 상기 중합 기판을 반송하기 위한 반송 장치를 갖고, 상기 접합 장치에서는, 상기 표면 친수화 장치에서 표면이 친수화된 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 접합한다.
본 발명에 따르면, 기판끼리 접합할 때에 기판을 적절하게 보유 지지함으로써, 중합 기판의 연직 방향의 변형을 억제하면서, 중합 기판의 보이드 발생을 억제하여, 당해 기판끼리의 접합 처리를 적절하게 행할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 접합 시스템의 구성의 개략을 도시하는 평면도이다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 접합 시스템의 내부 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 3은 상측 웨이퍼와 하측 웨이퍼의 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 4는 접합 장치의 구성의 개략을 도시하는 횡단면도이다.
도 5는 접합 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 6은 위치 조절 기구의 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 7은 반전 기구의 구성의 개략을 도시하는 평면도이다.
도 8은 반전 기구의 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 9는 반전 기구의 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 10은 보유 지지 아암과 보유 지지 부재의 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 11은 접합 장치의 내부 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
도 12는 상부 척과 하부 척의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 13은 상부 척을 하방에서 본 저면도이다.
도 14는 하부 척을 상방에서 본 평면도이다.
도 15는 비교예에 있어서 하부 척의 외주부를 확대한 설명도이다.
도 16은 일 실시 형태에서 하부 척의 외주부를 확대한 설명도이다.
도 17은 다른 실시 형태에서 하부 척의 외주부를 확대한 설명도이다.
도 18은 웨이퍼 접합 처리의 주된 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 19는 상부 촬상부와 하부 촬상부의 수평 방향 위치를 조절하는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 20은 상부 척과 하부 척의 수평 방향 위치를 조절하는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 21은 상부 척과 하부 척의 수평 방향 위치를 조절하는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 22는 상부 척과 하부 척의 연직 방향 위치를 조절하는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 23은 상측 웨이퍼의 중심부와 하측 웨이퍼의 중심부를 가압하여 맞닿게 하는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 24는 상측 웨이퍼를 하측 웨이퍼에 순차적으로 맞닿게 하는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 25는 상측 웨이퍼의 표면과 하측 웨이퍼의 표면을 맞닿게 한 모습을 도시하는 설명도이다.
도 26은 상측 웨이퍼와 하측 웨이퍼가 접합된 모습을 도시하는 설명도이다.
도 27은 일 변형예에서 하부 척의 외주부를 확대한 설명도이다.
도 28은 다른 변형예에서의 하부 척의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 29는 비교예에서 하부 척의 외주부를 확대한 설명도이다.
도 30은 다른 변형예에서 하부 척의 외주부를 확대한 설명도이다.
도 31은 다른 변형예에서의 하부 척의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 32는 다른 변형예에서의 하부 척의 평면도이다.
도 33은 다른 변형예에서 하부 척의 중앙부를 확대한 설명도이다.
도 34는 다른 변형예에서의 하부 척의 평면도이다.
도 35는 다른 변형예에서의 하부 척의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 36은 다른 변형예에서의 하부 척의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 37은 다른 변형예에서의 하부 척의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 접합 장치 및 접합 시스템에 대하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 접합 시스템(1)의 구성 개략을 도시하는 평면도이다. 도 2는 접합 시스템(1)의 내부 구성의 개략을 도시하는 측면도이다.
접합 시스템(1)에서는, 도 3에 도시한 바와 같이 예를 들어 2매의 기판으로서의 웨이퍼(WU, WL)를 접합한다. 이하, 상측에 배치되는 웨이퍼를, 제1 기판으로서의 「상측 웨이퍼(WU)」라고 하고, 하측에 배치되는 웨이퍼를, 제2 기판으로서의 「하측 웨이퍼(WL)」라고 한다. 또한, 상측 웨이퍼(WU)가 접합되는 접합면을 「표면(WU1)」이라고 하고, 당해 표면(WU1)과 반대측의 면을 「이면(WU2)」이라고 한다. 마찬가지로, 하측 웨이퍼(WL)가 접합되는 접합면을 「표면(WL1)」이라고 하고, 당해 표면(WL1)과 반대측의 면을 「이면(WL2)」이라고 한다. 그리고, 접합 시스템(1)에서는, 상측 웨이퍼(WU)와 하측 웨이퍼(WL)를 접합하여, 중합 기판으로서의 중합 웨이퍼(WT)를 형성한다.
접합 시스템(1)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 예를 들어 외부와의 사이에서 복수의 웨이퍼(WU, WL), 복수의 중합 웨이퍼(WT)를 각각 수용 가능한 카세트(CU, CL, CT)가 반출입되는 반출입 스테이션(2)과, 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)에 대하여 소정의 처리를 실시하는 각종 처리 장치를 구비한 처리 스테이션(3)을 일체로 접속한 구성을 갖고 있다.
반출입 스테이션(2)에는, 카세트 적재대(10)가 설치되어 있다. 카세트 적재대(10)에는, 복수, 예를 들어 4개의 카세트 적재판(11)이 설치되어 있다. 카세트 적재판(11)은 수평 방향의 X 방향(도 1 중의 상하 방향)으로 일렬로 배열하여 배치되어 있다. 이들 카세트 적재판(11)에는 접합 시스템(1)의 외부에 대하여 카세트(CU, CL, CT)를 반출입할 때에 카세트(CU, CL, CT)를 적재할 수 있다. 이와 같이, 반출입 스테이션(2)은, 복수의 상측 웨이퍼(WU), 복수의 하측 웨이퍼(WL), 복수의 중합 웨이퍼(WT)를 보유 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 카세트 적재판(11)의 개수는, 본 실시 형태에 한정되지 않고, 임의로 결정할 수 있다. 또한, 카세트 중의 1개를 이상 웨이퍼의 회수용으로서 사용해도 된다. 즉, 다양한 요인으로 상측 웨이퍼(WU)와 하측 웨이퍼(WL)의 접합에 이상이 발생한 웨이퍼를, 다른 정상적인 중합 웨이퍼(WT)와 분리할 수 있는 카세트이다. 본 실시 형태에서는, 복수의 카세트(CT) 중 1개의 카세트(CT)를 이상 웨이퍼의 회수용으로서 사용하고, 다른 카세트(CT)를 정상적인 중합 웨이퍼(WT)의 수용용으로서 사용하고 있다.
반출입 스테이션(2)에는 카세트 적재대(10)에 인접하여 웨이퍼 반송부(20)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송부(20)에는 X 방향으로 연신하는 반송로(21) 위를 이동 가능한 웨이퍼 반송 장치(22)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 장치(22)는, 연직 방향 및 연직축 주위(θ 방향)로도 이동 가능하며, 각 카세트 적재판(11) 위의 카세트(CU, CL, CT)와, 후술하는 처리 스테이션(3)의 제3 처리 블록(G3)의 트랜지션 장치(50, 51)의 사이에서 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)를 반송할 수 있다.
처리 스테이션(3)에는, 각종 장치를 구비한 복수, 예를 들어 3개의 처리 블록(G1, G2, G3)이 설치되어 있다. 예를 들어, 처리 스테이션(3)의 정면측(도 1의 X 방향 마이너스 방향측)에는 제1 처리 블록(G1)이 설치되고, 처리 스테이션(3)의 배면측(도 1의 X 방향 플러스 방향측)에는 제2 처리 블록(G2)이 설치되어 있다. 또한, 처리 스테이션(3)의 반출입 스테이션(2)측(도 1의 Y 방향 마이너스 방향측)에는 제3 처리 블록(G3)이 설치되어 있다.
예를 들어, 제1 처리 블록(G1)에는 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)을 개질하는 표면 개질 장치(30)가 배치되어 있다. 표면 개질 장치(30)에서는, 예를 들어 감압 분위기 하에서, 처리 가스인 산소 가스와 질소 가스가 여기되어 플라즈마화되어 이온화된다. 이 산소 이온과 질소 이온이 표면(WU1, WL1)에 조사되어, 표면(WU1, WL1)이 플라즈마 처리되어 개질된다.
예를 들어 제2 처리 블록(G2)에는, 예를 들어 순수에 의해 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)을 친수화함과 함께 당해 표면(WU1, WL1)을 세정하는 표면 친수화 장치(40), 웨이퍼(WU, WL)를 접합하는 접합 장치(41)가 반출입 스테이션(2)측으로부터 이 순서대로 수평 방향의 Y 방향으로 배열하여 배치되어 있다.
표면 친수화 장치(40)에서는, 예를 들어 스핀 척에 보유 지지된 웨이퍼(WU, WL)를 회전시키면서, 당해 웨이퍼(WU, WL) 위에 순수를 공급한다. 그렇게 하면, 공급된 순수는 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1) 위를 확산하여, 표면(WU1, WL1)이 친수화된다. 또한, 접합 장치(41)의 구성에 대해서는 후술한다.
예를 들어, 제3 처리 블록(G3)에는, 도 2에 도시한 바와 같이 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)의 트랜지션 장치(50, 51)가 아래에서부터 순서대로 2단으로 설치되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 처리 블록(G1) 내지 제3 처리 블록(G3)에 의해 둘러싸인 영역에는, 웨이퍼 반송 영역(60)이 형성되어 있다. 웨이퍼 반송 영역(60)에는, 예를 들어 웨이퍼 반송 장치(61)가 배치되어 있다.
웨이퍼 반송 장치(61)는, 예를 들어 연직 방향(Z 방향), 수평 방향(Y 방향, X 방향) 및 연직축을 중심으로 이동 가능한 반송 아암을 갖고 있다. 웨이퍼 반송 장치(61)는, 웨이퍼 반송 영역(60) 내를 이동하여, 주위의 제1 처리 블록(G1), 제2 처리 블록(G2) 및 제3 처리 블록(G3) 내의 소정의 장치에 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)를 반송할 수 있다.
이상의 접합 시스템(1)에는 도 1에 도시한 바와 같이 제어부(70)가 설치되어 있다. 제어부(70)는, 예를 들어 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 접합 시스템(1)에서의 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 프로그램 저장부에는, 상술한 각종 처리 장치나 반송 장치 등의 구동계 동작을 제어하고, 접합 시스템(1)에서의 후술하는 웨이퍼 접합 처리를 실현시키기 위한 프로그램도 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 예를 들어 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체(H)에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체(H)로부터 제어부(70)에 인스톨된 것이어도 된다.
이어서, 상술한 접합 장치(41)의 구성에 대하여 설명한다. 접합 장치(41)는, 도 4에 도시한 바와 같이 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(100)를 갖고 있다. 처리 용기(100)의 웨이퍼 반송 영역(60)측의 측면에는 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)의 반출입구(101)가 형성되고, 당해 반출입구(101)에는 개폐 셔터(102)가 설치되어 있다.
처리 용기(100)의 내부는 내벽(103)에 의해 반송 영역(T1)과 처리 영역(T2)으로 구획되어 있다. 상술한 반출입구(101)는 반송 영역(T1)에서의 처리 용기(100)의 측면에 형성되어 있다. 또한, 내벽(103)에도 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)의 반출입구(104)가 형성되어 있다.
반송 영역(T1)의 X 방향 플러스 방향측에는, 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)를 일시적으로 적재하기 위한 트랜지션(110)이 설치되어 있다. 트랜지션(110)은, 예를 들어 2단으로 형성되고, 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT) 중 어느 2개를 동시에 적재할 수 있다.
반송 영역(T1)에는 웨이퍼 반송 기구(111)가 설치되어 있다. 웨이퍼 반송 기구(111)는, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 연직 방향(Z 방향), 수평 방향(Y 방향, X 방향) 및 연직축을 중심으로 이동 가능한 반송 아암을 갖고 있다. 그리고, 웨이퍼 반송 기구(111)는, 반송 영역(T1) 내, 또는 반송 영역(T1)과 처리 영역(T2)의 사이에서 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)를 반송할 수 있다.
반송 영역(T1)의 X 방향 마이너스 방향측에는 웨이퍼(WU, WL)의 수평 방향의 배향을 조절하는 위치 조절 기구(120)가 설치되어 있다. 위치 조절 기구(120)는, 도 6에 도시한 바와 같이 베이스(121)와, 웨이퍼(WU, WL)를 핀 척 방식으로 보유 지지하고 회전시키는 보유 지지부(122)와, 웨이퍼(WU, WL)의 노치부의 위치를 검출하는 검출부(123)를 갖고 있다. 또한, 보유 지지부(122)의 핀 척 방식은, 후술하는 상부 척(140)과 하부 척(141)에서의 핀 척 방식과 마찬가지이므로 설명을 생략한다. 그리고, 위치 조절 기구(120)에서는, 보유 지지부(122)에 보유 지지된 웨이퍼(WU, WL)를 회전시키면서 검출부(123)에서 웨이퍼(WU, WL)의 노치부의 위치를 검출함으로써, 당해 노치부의 위치를 조절하여 웨이퍼(WU, WL)의 수평 방향의 배향을 조절하고 있다.
또한, 반송 영역(T1)에는, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 상측 웨이퍼(WU)의 표리면(WU1, WU2)을 반전시키는 반전 기구(130)가 설치되어 있다. 반전 기구(130)는, 도 7 내지 도 9에 도시한 바와 같이 상측 웨이퍼(WU)를 보유 지지하는 보유 지지 아암(131)을 갖고 있다. 보유 지지 아암(131)은, 수평 방향(도 7 및 도 8 중의 Y 방향)으로 연신되어 있다. 또한 보유 지지 아암(131)에는, 상측 웨이퍼(WU)를 보유 지지하는 보유 지지 부재(132)가 예를 들어 4개소에 설치되어 있다. 보유 지지 부재(132)는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 보유 지지 아암(131)에 대하여 수평 방향으로 이동 가능하도록 구성되어 있다. 또한 보유 지지 부재(132)의 측면에는 상측 웨이퍼(WU)의 외주부를 보유 지지하기 위한 절결부(133)가 형성되어 있다. 그리고, 이들 보유 지지 부재(132)는 상측 웨이퍼(WU)를 절결부(133)에 끼워 넣어 보유 지지할 수 있다.
보유 지지 아암(131)은, 도 7 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 예를 들어 모터 등을 구비한 제1 구동부(134)에 지지되어 있다. 이 제1 구동부(134)에 의해, 보유 지지 아암(131)은 수평축을 중심으로 회동 가능하다. 또한 보유 지지 아암(131)은, 제1 구동부(134)를 중심으로 회동 가능함과 함께, 수평 방향(도 7 및 도 8 중의 Y 방향)으로 이동 가능하다. 제1 구동부(134)의 하방에는, 예를 들어 모터 등을 구비한 제2 구동부(135)가 설치되어 있다. 이 제2 구동부(135)에 의해, 제1 구동부(134)는 연직 방향(Z 방향)으로 연신하는 지지 기둥(136)을 따라 연직 방향으로 이동할 수 있다. 이렇게 제1 구동부(134)와 제2 구동부(135)에 의해, 보유 지지 부재(132)에 보유 지지된 상측 웨이퍼(WU)는, 수평축을 중심으로 회동할 수 있음과 함께 연직 방향 및 수평 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 보유 지지 부재(132)에 보유 지지된 상측 웨이퍼(WU)는, 제1 구동부(134)를 중심으로 회동하고, 위치 조절 기구(120)로부터 후술하는 상부 척(140)과의 사이를 이동할 수 있다.
처리 영역(T2)에는, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 상측 웨이퍼(WU)를 하면에서 흡착 보유 지지하는 제1 보유 지지부로서의 상부 척(140)과, 하측 웨이퍼(WL)를 상면에서 적재하여 흡착 보유 지지하는 제2 보유 지지부로서의 하부 척(141)이 설치되어 있다. 하부 척(141)은, 상부 척(140)의 하방에 설치되어, 상부 척(140)과 대향 배치 가능하게 구성되어 있다. 즉, 상부 척(140)에 보유 지지된 상측 웨이퍼(WU)와 하부 척(141)에 보유 지지된 하측 웨이퍼(WL)는 대향하여 배치 가능하게 되어 있다.
도 4, 도 5 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 상부 척(140)은 당해 상부 척(140)의 상방에 설치된 상부 척 지지부(150)에 지지되어 있다. 상부 척 지지부(150)는 처리 용기(100)의 천장면에 설치되어 있다. 즉, 상부 척(140)은 상부 척 지지부(150)를 통하여 처리 용기(100)에 고정되어 설치되어 있다.
상부 척 지지부(150)에는 하부 척(141)에 보유 지지된 하측 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)을 촬상하는 상부 촬상부(151)가 설치되어 있다. 즉, 상부 촬상부(151)는 상부 척(140)에 인접하여 설치되어 있다. 상부 촬상부(151)에는, 예를 들어 CCD 카메라가 사용된다.
도 4, 도 5 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 하부 척(141)은 당해 하부 척(141)의 하방에 설치된 제1 하부 척 이동부(160)에 지지되어 있다. 제1 하부 척 이동부(160)는 후술하는 바와 같이 하부 척(141)을 수평 방향(Y 방향)으로 이동시키도록 구성되어 있다. 또한, 제1 하부 척 이동부(160)는, 하부 척(141)을 연직 방향으로 이동 가능하고, 또한 연직축을 중심으로 회전 가능하게 구성되어 있다.
제1 하부 척 이동부(160)에는 상부 척(140)에 보유 지지된 상측 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)을 촬상하는 하부 촬상부(161)가 설치되어 있다. 즉, 하부 촬상부(161)는 하부 척(141)에 인접하여 설치되어 있다. 하부 촬상부(161)에는 예를 들어 CCD 카메라가 사용된다.
도 4, 도 5 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 제1 하부 척 이동부(160)는, 당해 제1 하부 척 이동부(160)의 하면측에 설치되고, 수평 방향(Y 방향)으로 연신되는 한 쌍의 레일(162, 162)에 설치되어 있다. 그리고, 제1 하부 척 이동부(160)는 레일(162)을 따라 이동 가능하게 구성되어 있다.
한 쌍의 레일(162, 162)은 제2 하부 척 이동부(163)에 배치되어 있다. 제2 하부 척 이동부(163)는, 당해 제2 하부 척 이동부(163)의 하면측에 설치되고, 수평 방향(X 방향)으로 연신되는 한 쌍의 레일(164, 164)에 설치되어 있다. 그리고, 제2 하부 척 이동부(163)는, 레일(164)을 따라 이동 가능하게 구성되고, 즉 하부 척(141)을 수평 방향(X 방향)으로 이동시키도록 구성되어 있다. 또한, 한 쌍의 레일(164, 164)은 처리 용기(100)의 저면에 설치된 적재대(165) 위에 배치되어 있다.
다음에, 접합 장치(41)의 상부 척(140)과 하부 척(141)의 상세한 구성에 대하여 설명한다.
상부 척(140)에는, 도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 핀 척 방식이 채용되어 있다. 상부 척(140)은 평면에서 보아 적어도 상측 웨이퍼(WU)보다 큰 직경을 갖는 본체부(170)를 갖고 있다. 본체부(170)의 하면에는 상측 웨이퍼(WU)의 이면(WU2)에 접촉하는 복수의 핀(171)이 설치되어 있다. 핀(171)은, 직경 치수가 예를 들어 0.1mm 내지 1mm이며, 높이가 예를 들어 수십 ㎛ 내지 수백 ㎛이다. 복수의 핀(171)은, 예를 들어 2mm의 간격으로 균일하게 배치되어 있다. 또한 본체부(170)의 하면에는, 지지부(172)가 복수의 핀(171)의 외측에 환상으로 설치되어 있다. 지지부(172)는, 적어도 상측 웨이퍼(WU)의 이면(WU2)의 외연부를 지지하도록, 당해 이면(WU2)의 외주부를 지지한다. 또한, 본 실시 형태에서 상측 웨이퍼(WU)의 외주부란, 예를 들어 상측 웨이퍼(WU)의 외연부로부터 5mm의 부분이다.
또한, 본체부(170)의 하면에는 지지부(172)의 내측에서 격벽부(173)가 설치되어 있다. 격벽부(173)는 지지부(172)와 동심원 형상으로 환상으로 설치되어 있다. 그리고, 지지부(172)의 내측 영역(174)(이하, 흡인 영역(174)이라고 하는 경우가 있음)은, 격벽부(173)의 내측의 제1 흡인 영역(174a)과, 격벽부(173)의 외측의 제2 흡인 영역(174b)으로 구획되어 있다.
본체부(170)의 하면에는, 제1 흡인 영역(174a)에 있어서, 상측 웨이퍼(WU)를 진공화하기 위한 제1 흡인구(175a)가 형성되어 있다. 제1 흡인구(175a)는, 예를 들어 제1 흡인 영역(174a)에 있어서 2개소에 형성되어 있다. 제1 흡인구(175a)에는, 본체부(170)의 내부에 설치된 제1 흡인관(176a)이 접속되어 있다. 또한 제1 흡인관(176a)에는 조인트를 통해 제1 진공 펌프(177a)가 접속되어 있다.
또한, 본체부(170)의 하면에는, 제2 흡인 영역(174b)에 있어서, 상측 웨이퍼(WU)를 진공화하기 위한 제2 흡인구(175b)가 형성되어 있다. 제2 흡인구(175b)는, 예를 들어 제2 흡인 영역(174b)에 있어서 2개소에 형성되어 있다. 제2 흡인구(175b)에는, 본체부(170)의 내부에 설치된 제2 흡인관(176b)이 접속되어 있다. 또한 제2 흡인관(176b)에는 조인트를 통해 제2 진공 펌프(177b)가 접속되어 있다.
그리고, 상측 웨이퍼(WU), 본체부(170) 및 지지부(172)에 의해 둘러싸여 형성된 제1 및 제2 흡인 영역(174a, 174b)을 각각 흡인구(175a, 175b)로부터 진공화하여, 제1 및 제2 흡인 영역(174a, 174b)을 감압한다. 이때, 제1 및 제2 흡인 영역(174a, 174b)의 외부의 분위기가 대기압이기 때문에, 상측 웨이퍼(WU)는 감압된 분만큼 대기압에 의해 제1 및 제2 흡인 영역(174a, 174b)측으로 눌려, 상부 척(140)에 상측 웨이퍼(WU)가 흡착 보유 지지된다. 또한, 상부 척(140)은 제1 흡인 영역(174a)과 제2 흡인 영역(174b)마다 상측 웨이퍼(WU)를 진공화 가능하게 구성되어 있다.
또한, 지지부(172)가 상측 웨이퍼(WU)의 이면(WU2)의 외연부를 지지하므로, 상측 웨이퍼(WU)는 그 외주부까지 적절하게 진공화된다. 이 때문에, 상부 척(140)에 상측 웨이퍼(WU)의 전체면이 흡착 보유 지지되어, 당해 상측 웨이퍼(WU)의 평면도를 작게 하여, 상측 웨이퍼(WU)를 평탄하게 할 수 있다.
게다가, 복수의 핀(171)의 높이가 균일하므로, 상부 척(140)의 하면의 평면도를 더 작게 할 수 있다. 이렇게 상부 척(140)의 하면을 평탄하게 해서(하면의 평면도(平面度)를 작게 해서), 상부 척(140)에 보유 지지된 상측 웨이퍼(WU)의 연직 방향의 변형을 억제할 수 있다.
또한, 상측 웨이퍼(WU)의 이면(WU2)은, 복수의 핀(171)에 의해 지지되어 있으므로, 상부 척(140)에 의한 상측 웨이퍼(WU)의 진공화를 해제할 때, 당해 상측 웨이퍼(WU)가 상부 척(140)으로부터 박리되기 쉬워진다.
상부 척(140)에 있어서, 본체부(170)의 중심부에는, 당해 본체부(170)를 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(178)이 형성되어 있다. 이 본체부(170)의 중심부는, 상부 척(140)에 흡착 보유 지지되는 상측 웨이퍼(WU)의 중심부에 대응하고 있다. 그리고, 관통 구멍(178)에는, 후술하는 압동 부재(180)에서의 액추에이터부(181)의 선단부가 삽입 관통하도록 되어 있다.
상부 척(140)의 상면에는, 상측 웨이퍼(WU)의 중심부를 가압하는 압동 부재(180)가 설치되어 있다. 압동 부재(180)는 액추에이터부(181)와 실린더부(182)를 갖고 있다.
액추에이터부(181)는, 전공 레귤레이터(도시하지 않음)로부터 공급되는 공기에 의해 일정 방향으로 일정한 압력을 발생시키는 것으로, 압력의 작용점의 위치에 의하지 않고 당해 압력을 일정하게 발생시킬 수 있다. 그리고, 전공 레귤레이터로부터의 공기에 의해, 액추에이터부(181)는, 상측 웨이퍼(WU)의 중심부와 맞닿아 당해 상측 웨이퍼(WU)의 중심부에 걸리는 가압 하중을 제어할 수 있다. 또한, 액추에이터부(181)의 선단부는, 전공 레귤레이터로부터의 공기에 의해, 관통 구멍(178)을 삽입 관통하여 연직 방향으로 승강 가능하게 되어 있다.
액추에이터부(181)는 실린더부(182)에 의해 지지되어 있다. 실린더부(182)는, 예를 들어 모터를 내장한 구동부에 의해 액추에이터부(181)를 연직 방향으로 이동시킬 수 있다.
이상과 같이 압동 부재(180)는, 액추에이터부(181)에 의해 가압 하중의 제어를 하여, 실린더부(182)에 의해 액추에이터부(181)의 이동 제어를 하고 있다. 그리고, 압동 부재(180)는, 후술하는 웨이퍼(WU, WL)의 접합 시에, 상측 웨이퍼(WU)의 중심부와 하측 웨이퍼(WL)의 중심부를 맞닿게 하여 가압할 수 있다.
하부 척(141)에는, 도 12 및 도 14에 도시하는 바와 같이, 상부 척(140)과 마찬가지로 핀 척 방식이 채용되어 있다. 하부 척(141)은 평면에서 보아 적어도 하측 웨이퍼(WL)보다 큰 직경을 갖는 본체부(190)를 갖고 있다. 본체부(190)의 상면에는 하측 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)에 접촉하는 복수의 핀(191)이 설치되어 있다. 핀(191)은, 직경 치수가 예를 들어 0.1mm 내지 1mm이며, 높이가 예를 들어 수십 ㎛ 내지 수백 ㎛이다. 복수의 핀(191)은 예를 들어 0.5mm 내지 2mm의 간격으로 균일하게 배치되어 있다. 또한 본체부(190)의 상면에는 지지부(192)가 복수의 핀(191)의 외측에 환상으로 설치되어 있다. 지지부(192)는, 적어도 하측 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)의 외연부를 지지하도록, 당해 이면(WL2)의 외주부를 지지한다. 또한, 본 실시 형태에서 하측 웨이퍼(WL)의 외주부란, 예를 들어 하측 웨이퍼(WL)의 외연부로부터 5mm의 부분이다.
본체부(190)의 상면에는, 지지부(192)의 내측 영역(193)(이하, 흡인 영역(193)이라고 하는 경우가 있음)에 있어서, 하측 웨이퍼(WL)를 진공화하기 위한 흡인구(194)가 복수 형성되어 있다. 흡인구(194)에는 본체부(190)의 내부에 설치된 흡인관(195)이 접속되어 있다. 흡인관(195)은 예를 들어 2개 설치되어 있다. 또한 흡인관(195)에는 진공 펌프(196)가 접속되어 있다.
그리고, 하측 웨이퍼(WL), 본체부(190) 및 지지부(192)에 의해 둘러싸여 형성된 흡인 영역(193)을 흡인구(194)로부터 진공화하여, 흡인 영역(193)을 감압한다. 이때, 흡인 영역(193)의 외부 분위기가 대기압이기 때문에, 하측 웨이퍼(WL)는 감압된 분만큼 대기압에 의해 흡인 영역(193)측으로 눌려, 하부 척(141)에 하측 웨이퍼(WL)가 흡착 보유 지지된다.
여기서, 본체부(190)에서의 지지부(192)의 위치에 대해 상세하게 설명한다. 예를 들어 비교예로서 도 15에 도시한 바와 같이, 지지부(192A)가 하측 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)의 외연부보다 내측에 배치되어 있는 경우, 흡인 영역(193A)도 하측 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)의 외연부보다 내측의 영역으로 된다. 이와 같은 경우, 발명자들이 예의 검토한 결과, 하부 척(141)으로 하측 웨이퍼(WL)를 흡착 보유 지지했을 때, 지지부(192A)를 기점으로, 하측 웨이퍼(WL)의 외주부가 연직 상방으로 휘는 것을 알았다.
이에 대해, 본 실시 형태에서는, 도 16에 도시한 바와 같이 지지부(192)가 하측 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)의 외연부를 지지하므로, 하측 웨이퍼(WL)는 그 외주부까지 적절하게 진공화된다. 이 때문에, 하부 척(141)에 하측 웨이퍼(WL)의 전체면이 흡착 보유 지지되어, 당해 하측 웨이퍼(WL)의 평면도를 작게 하여, 하측 웨이퍼(WL)를 평탄하게 할 수 있다.
게다가, 복수의 핀(191)의 높이가 균일하므로, 하부 척(141)의 상면의 평면도를 더욱 작게 할 수 있다. 따라서, 당해 하부 척(141)에 보유 지지된 하측 웨이퍼(WL)의 평면도도 더 작게 할 수 있어, 하측 웨이퍼(WL)의 연직 방향의 변형을 억제할 수 있다.
또한, 도 16에 나타낸 예에서는, 지지부(192)의 외연부의 위치와 하측 웨이퍼(WL)의 외연부의 위치는 일치하고 있었지만, 지지부(192)는, 하측 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)의 외연부를 지지하고 있으면 되고, 예를 들어 도 17에 도시한 바와 같이 지지부(192)는, 당해 이면(WL2)의 외연부의 외측까지 설치되어 있어도 된다.
다음에, 지지부(192)의 크기에 대하여 설명한다. 도 16에 나타내는 지지부(192)의 폭(L)은, 하부 척(141)이 하측 웨이퍼(WL)의 외주부를 진공화할 때에 당해 하측 웨이퍼(WL)의 외주부를 지지하는 한도에 있어서, 가능한 한 작게 결정되어 있다. 즉, 하측 웨이퍼(WL)의 외주부에 대한 지지부(192)의 접촉 면적을 가능한 한 작게 하고 있다. 구체적으로는, 지지부(192)의 폭(L)은 예를 들어 0.25mm이다. 이와 같은 경우, 지지부(192)의 상면 위에 파티클이 존재하는 것을 억제할 수 있어, 하측 웨이퍼(WL)의 연직 방향의 변형을 억제할 수 있다.
또한, 하측 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)은, 복수의 핀(191)에 의해 지지되어 있으므로, 하부 척(141)에 의한 하측 웨이퍼(WL)의 진공화를 해제할 때, 당해 하측 웨이퍼(WL)가 하부 척(141)으로부터 박리되기 쉬워진다.
도 14에 도시한 바와 같이, 하부 척(141)에 있어서, 본체부(190)의 중심부 부근에는, 당해 본체부(190)를 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(197)이 예를 들어 3개소에 형성되어 있다. 그리고 관통 구멍(197)에는, 제1 하부 척 이동부(160)의 하방에 설치된 승강 핀(도시하지 않음)이 삽입 관통하도록 되어 있다.
본체부(190)의 외주부에는, 웨이퍼(WU, WL), 중합 웨이퍼(WT)가 하부 척(141)으로부터 튀어나오거나, 미끌어 떨어지는 것을 방지하는 가이드 부재(198)가 설치되어 있다. 가이드 부재(198)는, 본체부(190)의 외주부에 복수 개소, 예를 들어 4개소에 등간격으로 설치되어 있다.
또한, 접합 장치(41)에서의 각 부의 동작은 상술한 제어부(70)에 의해 제어된다.
다음에, 이상과 같이 구성된 접합 시스템(1)을 사용하여 행하여지는 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리 방법에 대하여 설명한다. 도 18은 이러한 웨이퍼 접합 처리의 주된 공정의 예를 나타내는 흐름도이다.
우선, 복수매의 상측 웨이퍼(WU)를 수용한 카세트(CU), 복수매의 하측 웨이퍼(WL)를 수용한 카세트(CL) 및 빈 카세트(CT)가, 반출입 스테이션(2)의 소정의 카세트 적재판(11)에 적재된다. 그 후, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(CU) 내의 상측 웨이퍼(WU)가 취출되어, 처리 스테이션(3)의 제3 처리 블록(G3)의 트랜지션 장치(50)에 반송된다.
다음에 상측 웨이퍼(WU)는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 제1 처리 블록(G1)의 표면 개질 장치(30)에 반송된다. 표면 개질 장치(30)에서는, 소정의 감압 분위기 하에서, 처리 가스인 산소 가스와 질소 가스가 여기되어 플라즈마화되어 이온화된다. 이 산소 이온과 질소 이온이 상측 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)에 조사되어, 당해 표면(WU1)이 플라즈마 처리된다. 그리고, 상측 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)이 개질된다(도 18의 공정 S1).
다음에 상측 웨이퍼(WU)는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 제2 처리 블록(G2)의 표면 친수화 장치(40)에 반송된다. 표면 친수화 장치(40)에서는, 스핀 척에 보유 지지된 상측 웨이퍼(WU)를 회전시키면서, 당해 상측 웨이퍼(WU) 위에 순수를 공급한다. 그렇게 하면, 공급된 순수는 상측 웨이퍼(WU)의 표면(WU1) 위를 확산하여, 표면 개질 장치(30)에서 개질된 상측 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)에 수산기(실라놀기)가 부착되어 당해 표면(WU1)이 친수화된다. 또한, 당해 순수에 의해, 상측 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)이 세정된다(도 18의 공정 S2).
다음에 상측 웨이퍼(WU)는 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 제2 처리 블록(G2)의 접합 장치(41)에 반송된다. 접합 장치(41)에 반입된 상측 웨이퍼(WU)는 트랜지션(110)을 통하여 웨이퍼 반송 기구(111)에 의해 위치 조절 기구(120)에 반송된다(도 4 참조). 그리고 위치 조절 기구(120)에 의해, 상측 웨이퍼(WU)의 수평 방향의 배향이 조절된다(도 18의 공정 S3).
그 후, 위치 조절 기구(120)로부터 반전 기구(130)의 보유 지지 아암(131)에 상측 웨이퍼(WU)가 전달된다. 계속해서 반송 영역(T1)에 있어서, 보유 지지 아암(131)을 반전시킴으로써, 상측 웨이퍼(WU)의 표리면이 반전된다(도 18의 공정 S4). 즉, 상측 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)이 하방을 향한다.
그 후, 반전 기구(130)의 보유 지지 아암(131)이 제1 구동부(134)를 중심으로 회동하여 상부 척(140)의 하방으로 이동한다. 그리고, 반전 기구(130)로부터 상부 척(140)에 상측 웨이퍼(WU)가 전달된다. 상측 웨이퍼(WU)는 상부 척(140)에 그 이면(WU2)이 흡착 보유 지지된다(도 18의 공정 S5). 구체적으로는, 진공 펌프(177a, 177b)를 작동시켜, 제1 및 제2 흡인 영역(174a, 174b)을 각각 제1 및 제2 흡인구(175a, 175b)로부터 진공화하여, 상측 웨이퍼(WU)가 상부 척(140)에 흡착 보유 지지된다.
상측 웨이퍼(WU)에 상술한 공정 S1 내지 S5의 처리가 행하여지고 있는 동안에, 당해 상측 웨이퍼(WU)에 이어 하측 웨이퍼(WL)의 처리가 행하여진다. 우선, 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 카세트(CL) 내의 하측 웨이퍼(WL)가 취출되어, 처리 스테이션(3)의 트랜지션 장치(50)에 반송된다.
다음에 하측 웨이퍼(WL)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 표면 개질 장치(30)에 반송되어, 하측 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)이 개질된다(도 18의 공정 S6). 또한, 공정 S6에서의 하측 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)의 개질은, 상술한 공정 S1과 마찬가지이다.
그 후, 하측 웨이퍼(WL)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 표면 친수화 장치(40)에 반송되어, 하측 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)이 친수화됨과 함께 당해 표면(WL1)이 세정된다(도 18의 공정 S7). 또한, 공정 S7에서의 하측 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)의 친수화 및 세정은, 상술한 공정 S2와 마찬가지이다.
그 후, 하측 웨이퍼(WL)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 접합 장치(41)에 반송된다. 접합 장치(41)에 반입된 하측 웨이퍼(WL)는, 트랜지션(110)을 통하여 웨이퍼 반송 기구(111)에 의해 위치 조절 기구(120)에 반송된다. 그리고 위치 조절 기구(120)에 의해, 하측 웨이퍼(WL)의 수평 방향의 배향이 조절된다(도 18의 공정 S8).
그 후, 하측 웨이퍼(WL)는, 웨이퍼 반송 기구(111)에 의해 하부 척(141)에 반송되어, 하부 척(141)에 그 이면(WL2)이 흡착 보유 지지된다(도 18의 공정 S9). 구체적으로는, 진공 펌프(196)를 작동시켜, 흡인 영역(193)을 흡인구(194)로부터 진공화하여, 하측 웨이퍼(WL)가 하부 척(141)에 흡착 보유 지지된다.
이어서, 도 19에 도시한 바와 같이 상부 촬상부(151)와 하부 촬상부(161)의 수평 방향 위치의 조절을 행한다. 구체적으로는, 하부 촬상부(161)가 상부 촬상부(151)의 대략 하방에 위치하도록, 제1 하부 척 이동부(160)와 제2 하부 척 이동부(163)에 의해 하부 척(141)을 수평 방향(X 방향 및 Y 방향)으로 이동시킨다. 그리고, 상부 촬상부(151)와 하부 촬상부(161)에서 공통의 타깃(T)을 확인하고, 상부 촬상부(151)와 하부 촬상부(161)의 수평 방향 위치가 일치하도록, 하부 촬상부(161)의 수평 방향 위치가 조절된다. 이때, 상부 촬상부(151)는, 처리 용기(100)에 고정되어 있으므로, 하부 촬상부(161)만을 이동시키면 되어, 상부 촬상부(151)와 하부 촬상부(161)의 수평 방향 위치를 적절하게 조절할 수 있다.
이어서, 도 20에 도시한 바와 같이 제1 하부 척 이동부(160)에 의해 하부 척(141)을 연직 상방으로 이동시킨 후, 상부 척(140)과 하부 척(141)의 수평 방향 위치의 조절을 행하여, 당해 상부 척(140)에 보유 지지된 상측 웨이퍼(WU)와 하부 척(141)에 보유 지지된 하측 웨이퍼(WL)의 수평 방향 위치의 조절을 행한다.
또한, 상측 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)에는 미리 정해진 복수, 예를 들어 3점의 기준점 A1 내지 A3이 형성되고, 마찬가지로 하측 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)에는 미리 정해진 복수, 예를 들어 3점의 기준점 B1 내지 B3이 형성되어 있다. 기준점 A1, A3과 B1, B3은 각각 웨이퍼(WU, WL)의 외주부의 기준점이며, 기준점 A2와 B2는 각각 웨이퍼(WU, WL)의 중심부의 기준점이다. 또한, 이들 기준점 A1 내지 A3, B1 내지 B3으로서는, 예를 들어 웨이퍼(WU, WL) 위에 형성된 소정의 패턴이 각각 사용된다.
도 20 및 도 21에 도시한 바와 같이, 제1 하부 척 이동부(160)와 제2 하부 척 이동부(163)에 의해 하부 척(141)을 수평 방향(X 방향 및 Y 방향)으로 이동시키고, 상부 촬상부(151)를 사용하여 하측 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)의 기준점 B1 내지 B3을 순차적으로 촬상한다. 동시에, 하부 촬상부(161)를 사용하여 상측 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)의 기준점 A1 내지 A3을 순차적으로 촬상한다. 촬상된 화상은 제어부(70)로 출력된다. 제어부(70)에서는, 상부 촬상부(151)에서 촬상된 화상과 하부 촬상부(161)에서 촬상된 화상에 기초하여, 상측 웨이퍼(WU)의 기준점 A1 내지 A3과 하측 웨이퍼(WL)의 기준점 B1 내지 B3이 각각 합치하는 위치에, 제1 하부 척 이동부(160)와 제2 하부 척 이동부(163)에 의해 하부 척(141)을 이동시킨다. 이렇게 해서 상측 웨이퍼(WU)와 하측 웨이퍼(WL)의 수평 방향 위치가 조절된다(도 18의 공정 S10). 이때, 상부 척(140)은 처리 용기(100)에 고정되어 있으므로, 하부 척(141)만을 이동시키면 되어, 상부 척(140)과 하부 척(141)의 수평 방향 위치를 적절하게 조절할 수 있으므로, 상측 웨이퍼(WU)와 하측 웨이퍼(WL)의 수평 방향 위치를 적절하게 조절할 수 있다.
그 후, 도 22에 도시한 바와 같이 제1 하부 척 이동부(160)에 의해 하부 척(141)을 연직 상방으로 이동시켜, 상부 척(140)과 하부 척(141)의 연직 방향 위치의 조절을 행하고, 당해 상부 척(140)에 보유 지지된 상측 웨이퍼(WU)와 하부 척(141)에 보유 지지된 하측 웨이퍼(WL)의 연직 방향 위치의 조절을 행한다(도 18의 공정 S11). 이때, 하측 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)과 상측 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)의 사이의 간격은 소정의 거리, 예를 들어 50㎛ 내지 200㎛로 되어 있다.
이어서, 상부 척(140)에 보유 지지된 상측 웨이퍼(WU)와 하부 척(141)에 보유 지지된 하측 웨이퍼(WL)의 접합 처리가 행하여진다.
우선, 도 23에 도시한 바와 같이 압동 부재(180)의 실린더부(182)에 의해 액추에이터부(181)를 하강시킨다. 그렇게 하면, 이 액추에이터부(181)의 하강에 수반하여, 상측 웨이퍼(WU)의 중심부가 가압되어 하강한다. 이때, 전공 레귤레이터로부터 공급되는 공기에 의해, 액추에이터부(181)에는 소정의 가압 하중, 예를 들어 200g 내지 250g이 걸린다. 그리고, 압동 부재(180)에 의해, 상측 웨이퍼(WU)의 중심부와 하측 웨이퍼(WL)의 중심부를 맞닿게 하여 가압한다(도 18의 공정 S12). 이때, 제1 진공 펌프(177a)의 작동을 정지하여, 제1 흡인 영역(174a)에서의 제1 흡인관(176a)으로부터 상측 웨이퍼(WU)의 진공화를 정지함과 함께, 제2 진공 펌프(177b)는 작동시킨 채로 두어, 제2 흡인 영역(174b)을 제2 흡인구(175b)로부터 진공화한다. 그렇게 하면, 압동 부재(180)로 상측 웨이퍼(WU)의 중심부를 가압할 때에도, 상부 척(140)에 의해 상측 웨이퍼(WU)의 외주부를 보유 지지할 수 있다.
그렇게 하면, 가압된 상측 웨이퍼(WU)의 중심부와 하측 웨이퍼(WL)의 중심부의 사이에서 접합이 개시된다(도 23 중의 굵은 선부). 즉, 상측 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)과 하측 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)은 각각 공정 S1, S6에서 개질되어 있기 때문에, 우선, 표면(WU1, WL1) 사이에 반데르발스 힘(분자간력)이 발생하여, 당해 표면(WU1, WL1)끼리 접합된다. 또한, 상측 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)과 하측 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)은 각각 공정 S2, S7에서 친수화되어 있기 때문에, 표면(WU1, WL1) 사이의 친수기가 수소 결합해서(분자간력), 표면(WU1, WL1)끼리 견고하게 접합된다.
그 후, 도 24에 도시한 바와 같이 압동 부재(180)에 의해 상측 웨이퍼(WU)의 중심부와 하측 웨이퍼(WL)의 중심부를 가압한 상태에서 제2 진공 펌프(177b)의 작동을 정지하여, 제2 흡인 영역(174b)에서의 제2 흡인관(176b)으로부터 상측 웨이퍼(WU)의 진공화를 정지한다. 그렇게 하면, 상측 웨이퍼(WU)가 하측 웨이퍼(WL) 위로 낙하한다. 이때, 상측 웨이퍼(WU)의 이면(WU2)은 복수의 핀(171)에 의해 지지되어 있으므로, 상부 척(140)에 의한 상측 웨이퍼(WU)의 진공화를 해제했을 때, 당해 상측 웨이퍼(WU)가 상부 척(140)으로부터 박리되기 쉽게 되어 있다. 그리고 상측 웨이퍼(WU)의 중심부로부터 외주부를 향해, 상측 웨이퍼(WU)의 진공화를 정지하여, 상측 웨이퍼(WU)가 하측 웨이퍼(WL) 위에 순차적으로 낙하하여 맞닿게 되어, 상술한 표면(WU1, WL1) 사이의 반데르발스 힘과 수소 결합에 의한 접합이 순차적으로 넓어진다. 이렇게 해서, 도 25에 도시한 바와 같이 상측 웨이퍼(WU)의 표면(WU1)과 하측 웨이퍼(WL)의 표면(WL1)이 전체면에서 맞닿게 되어, 상측 웨이퍼(WU)와 하측 웨이퍼(WL)가 접합된다(도 18의 공정 S13).
이 공정 S13에서, 예를 들어 상술한 도 15에 도시한 바와 같이 하측 웨이퍼(WL)의 외주부가 연직 상방을 따르고 있는 경우, 상측 웨이퍼(WU)의 외주부와 하측 웨이퍼(WL)의 외주부의 거리가 작아진다. 그렇게 하면, 상측 웨이퍼(WU)가 하측 웨이퍼(WL) 위로 낙하할 때, 그 외주부에서는 웨이퍼(WU, WL) 간의 공기를 외부로 전부 유출시키기 전에, 상측 웨이퍼(WU)가 하측 웨이퍼(WL)에 맞닿는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 접합된 중합 웨이퍼(WT)에 보이드가 발생할 우려가 있다.
이 점, 본 실시 형태에서는, 상술한 도 16에 도시한 바와 같이 하부 척(141)에 의해 하측 웨이퍼(WL)의 전체면이 흡착 보유 지지되어, 하측 웨이퍼(WL)가 그 외주부까지 평탄하게 되어 있다. 게다가, 상부 척(140)에 있어서도 상측 웨이퍼(WU)의 전체면이 흡착 보유 지지되어, 상측 웨이퍼(WU)가 그 외주부까지 평탄하게 되어 있다. 따라서, 웨이퍼(WU, WL) 간의 공기를 외부로 유출시켜서, 중합 웨이퍼(WT)에 보이드가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
그 후, 도 26에 도시한 바와 같이 압동 부재(180)의 액추에이터부(181)를 상부 척(140)까지 상승시킨다. 또한, 진공 펌프(196)의 작동을 정지하여, 흡인 영역(193)에서의 하측 웨이퍼(WL)의 진공화를 정지하고, 하부 척(141)에 의한 하측 웨이퍼(WL)의 흡착 보유 지지를 정지한다. 이때, 하측 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)은, 복수의 핀(191)에 의해 지지되어 있으므로, 하부 척(141)에 의한 하측 웨이퍼(WL)의 진공화를 해제했을 때, 당해 하측 웨이퍼(WL)가 하부 척(141)으로부터 박리되기 쉽게 되어 있다.
상측 웨이퍼(WU)와 하측 웨이퍼(WL)가 접합된 중합 웨이퍼(WT)는, 웨이퍼 반송 장치(61)에 의해 트랜지션 장치(51)에 반송되고, 그 후 반출입 스테이션(2)의 웨이퍼 반송 장치(22)에 의해 소정의 카세트 적재판(11)의 카세트(CT)에 반송된다. 이렇게 해서, 일련의 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리가 종료된다.
이상의 실시 형태에 의하면, 하부 척(141)에 있어서, 하부 척(141)이 하측 웨이퍼(WL)의 외주부를 진공화할 때에 당해 하측 웨이퍼(WL)의 외주부를 지지하는 한도에서, 하측 웨이퍼(WL)에 대한 지지부(192)의 접촉 면적을 가능한 한 작게 하고 있다. 지지부(192)의 상면 위에 파티클이 존재하는 것을 억제할 수 있어, 하측 웨이퍼(WL)의 연직 방향의 변형을 억제할 수 있다.
또한, 하부 척(141)은, 하측 웨이퍼(WL)의 전체면을 진공화하고 있어, 즉, 하부 척(141)은 하측 웨이퍼(WL)의 외주부도 적절하게 진공화하므로, 당해 하측 웨이퍼(WL)까지 평탄하게 할 수 있다. 게다가, 상부 척(140)에 있어서도 상측 웨이퍼(WU)의 전체면이 흡착 보유 지지되어, 상측 웨이퍼(WU)가 그 외주부까지 평탄하게 되어 있다. 따라서, 웨이퍼(WU, WL) 간의 공기를 외부로 유출시켜서, 중합 웨이퍼(WT)에 보이드가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에 의하면, 중합 웨이퍼(WT)의 연직 방향의 변형을 억제하면서, 중합 웨이퍼(WT)의 보이드의 발생을 억제하여, 웨이퍼(WU, WL)끼리의 접합 처리를 적절하게 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 접합 시스템(1)은, 접합 장치(41) 외에, 웨이퍼(WU, WL)의 표면(WU1, WL1)을 개질하는 표면 개질 장치(30)와, 표면(WU1, WL1)을 친수화함과 함께 당해 표면(WU1, WL1)을 세정하는 표면 친수화 장치(40)도 구비하고 있으므로, 하나의 시스템 내에서 웨이퍼(WU, WL)의 접합을 효율적으로 행할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 접합 처리의 스루풋을 보다 향상시킬 수 있다.
다음에, 이상의 실시 형태의 접합 장치(41)에서의 하부 척(141)의 변형예에 대하여 설명한다.
도 27에 도시한 바와 같이 하부 척(141)의 지지부(192)는, 탄성을 가져도 된다. 지지부(192)에는, 경도가 20도 이하인 재료, 예를 들어 실리콘 스펀지나 PTFE 고무를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 경우, 가령 지지부(192) 위에 파티클(P)이 존재하고 있어도, 하부 척(141)이 하측 웨이퍼(WL)를 진공화할 때, 지지부(192)가 변형되어, 파티클(P)이 당해 지지부(192) 내에 매몰된다. 이 때문에, 하측 웨이퍼(WL)의 외주부를 평탄하게 할 수 있어, 하측 웨이퍼(WL)의 연직 방향의 변형을 억제할 수 있다.
또한, 도 28에 도시한 바와 같이 하부 척(141)의 본체부(190) 상에 있어서, 지지부(192)에 인접하는 외주 영역(E)에 설치되는 핀(191e)의 간격은, 당해 외주 영역(E)의 내측에 설치된 핀(191)의 간격보다 작아도 된다. 구체적으로는, 핀(191)의 간격이 1mm인 것에 반해, 핀(191e)의 간격은 0.75mm이다. 예를 들어 도 29에 도시한 바와 같이, 지지부(192)와 당해 지지부(192)에 인접하는 핀(191)과의 간격이 큰 경우, 하부 척(141)이 하측 웨이퍼(WL)의 외주부를 진공화할 때, 당해 하측 웨이퍼(WL)의 외주부가 연직 하방으로 변형될 우려가 있다. 따라서, 도 30에 도시한 바와 같이 외주 영역(E)에서의 핀(191e)의 간격을 작게 함으로써, 이러한 하측 웨이퍼(WL)의 외주부의 연직 방향의 변형을 억제할 수 있어, 하측 웨이퍼(WL)의 외주부를 평탄하게 할 수 있다.
일 변형예에서 도 31 및 도 32에 도시한 바와 같이 하부 척(141)의 본체부(190)의 중앙부의 영역(이하, 중앙 영역(C)이라고 함)에 설치된 핀(191c)의 간격은, 당해 중앙 영역(C)의 외측에 설치된 핀(191)의 간격보다 작아도 된다. 구체적으로는, 핀(191)의 간격이 1.4mm인 것에 반해, 핀(191c)의 간격이 0.75mm이다. 상술한 바와 같이 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리에서의 공정 S12에서는, 압동 부재(180)에 의해, 상측 웨이퍼(WU)의 중심부와 하측 웨이퍼(WL)의 중심부가 가압된다. 그렇게 하면, 이 가압 하중에 의해, 하측 웨이퍼(WL)의 중앙부가 연직 하방으로 변형될 우려가 있다. 따라서, 도 33에 도시한 바와 같이 중앙 영역(C)에서의 핀(191c)의 간격을 작게 함으로써, 이러한 하측 웨이퍼(WL)의 중앙부의 연직 방향의 변형을 억제할 수 있어, 하측 웨이퍼(WL)를 평탄하게 할 수 있다.
다른 변형예에서, 도 34에 도시한 바와 같이 중앙 영역(C)을 복수의 영역으로 구획하고, 구획된 영역마다 핀(191c)의 간격을 변경해도 된다. 구체적으로는, 중앙 영역(C)은, 예를 들어 원 형상의 제1 중앙 영역(C1)과, 당해 제1 중앙 영역(C1)의 외측에 있어서 제1 중앙 영역(C1)과 동심원 형상으로 환상으로 형성된 제2 중앙 영역(C2)으로 구획된다. 그리고, 제1 중앙 영역(C1)에서의 핀(191c)의 간격은, 제2 중앙 영역(C2)에서의 핀(191c)의 간격보다 작다. 또한 제2 중앙 영역(C2)에서의 핀(191c)의 간격은, 중앙 영역(C)의 외측에서의 핀(191)의 간격보다 작다. 이렇게 내측 영역으로부터 외측 영역을 향해, 핀(191c)(핀(191))의 간격을 단계적으로 크게 함으로써, 하부 척(141)에 지지되는 하측 웨이퍼(WL)의 접촉 면적을 원활하게 변동시킬 수 있어, 하측 웨이퍼(WL)를 보다 평탄하게 할 수 있다. 또한, 중앙 영역(C)을 구획하는 수는, 본 실시 형태에 한정되지 않고, 임의로 설정할 수 있다. 구획하는 수가 많은 것이, 상기 효과를 보다 현저하게 향수할 수 있다.
또한, 다른 변형예에서, 도 35에 도시한 바와 같이 하부 척(141)은, 당해 하부 척(141)에 보유 지지된 하측 웨이퍼(WL)의 온도를 조절하는 온도 조절 기구(200)를 가져도 된다. 온도 조절 기구(200)는, 예를 들어 본체부(190)에 내장된다. 또한, 온도 조절 기구(200)에는, 예를 들어 히터가 사용된다. 이와 같은 경우, 온도 조절 기구(200)에 의해 하측 웨이퍼(WL)를 소정의 온도로 가열함으로써, 상술한 공정 S13을 행할 때, 웨이퍼(WU, WL) 간의 공기를 소멸시킬 수 있다. 따라서, 중합 웨이퍼(WT)의 보이드의 발생을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 하부 척(141)에 있어서 핀(191)의 선단부의 표면은, 거칠기 가공이 실시되어 있어도 된다. 즉, 하측 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)에 접촉하는 핀(191)의 표면이 거칠기 가공되어 있어도 된다. 이와 같은 경우, 예를 들어 하측 웨이퍼(WL)의 이면(WL2)에 파티클이 부착되어 있었다고 해도, 당해 파티클이, 거칠기 가공이 실시된 핀(191)의 표면에 부착되지 않는다. 따라서, 이후 하측 웨이퍼(WL)를 접합 처리할 때에는, 상기 파티클의 영향이 없어, 접합 처리를 적절하게 행할 수 있다. 또한, 핀(191)의 표면 조도는 임의로 설정할 수 있지만, 예를 들어 산술 평균 조도(Ra)를 0.01 내지 0.1로 하면, 상기 효과를 향수할 수 있음을 알았다.
이상의 변형예에서 하부 척(141)에서는, 하측 웨이퍼(WL)의 외주부까지 진공화하기 위하여, 하측 웨이퍼(WL)의 외연부를 지지하는 환상의 지지부(192)를 설치하고 있었지만(이하, 이러한 구성을 링 시일이라고 하는 경우가 있음), 하측 웨이퍼(WL)의 외주부를 진공화하는 구성은 이것에 한정되지 않는다.
다른 변형예에서, 도 36에 도시한 바와 같이, 소위 정압 시일을 사용하여, 하측 웨이퍼(WL)의 외주부까지 진공화해도 된다. 구체적으로는, 본체부(190) 위의 핀(191)이 하측 웨이퍼(WL)의 외주부까지 설치되어 있다. 그리고, 진공 펌프(196)에 의한 흡인 압력을 조절하여, 하측 웨이퍼(WL)의 외주부까지 진공화한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 하측 웨이퍼(WL)의 외주부에 대응하는 위치의 핀(191)이 본 발명에서의 지지부(다른 핀)를 구성하고 있다. 이와 같은 경우, 하측 웨이퍼(WL)의 외주부에 대한 지지부(핀(191))의 접촉 면적을 보다 작게 할 수 있다. 따라서, 지지부 위에 파티클이 존재하는 것을 더욱 억제할 수 있어, 하측 웨이퍼(WL)의 연직 방향의 변형을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
또한 다른 변형예에서, 도 37에 도시한 바와 같이 하부 척(141)은 돌출부(210)를 가져도 된다. 돌출부(210)는 본체부(190) 위에서 하측 웨이퍼(WL)의 외주부에 대응하는 위치에 환상으로 설치되어 있다. 또한, 돌출부(210)는 핀(191)보다 낮은 높이에서 설치되어 있다. 그리고, 하측 웨이퍼(WL)의 외주부에 대응하는 위치의 핀(191)은 돌출부(210) 위에 배치되어 있다.
또한, 본 예에서는, 돌출부(210)의 외연부의 위치는 하측 웨이퍼(WL)의 외연부의 위치와 일치하고 있지만, 돌출부(210)는 당해 하측 웨이퍼(WL)의 외연부의 외측까지 설치되어 있어도 된다. 또한, 돌출부(210)의 내연부의 위치는 특별히 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 경우, 하부 척(141)이 하측 웨이퍼(WL)를 진공화할 때, 돌출부(210)가 설치되어 있는 제1 흡인 영역(193a)에서의 유속을, 돌출부(210)가 설치되어 있지 않은 제2 흡인 영역(193b)에서의 유속보다 크게 할 수 있다. 그렇게 하면, 하측 웨이퍼(WL)의 외주부를 중앙부보다 강한 힘으로 진공화할 수 있으므로, 진공 펌프(196)에 의한 흡인 압력을 작게 할 수 있다. 이 때문에, 웨이퍼(WU, WL)의 접합 처리를 효율적으로 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태와 같이 하부 척(141)이 정압 시일 방식을 채용한 경우에도, 링 시일 방식의 도 31 내지 34에서 나타낸 바와 같이, 중앙 영역(C)에 설치된 핀(191c)의 간격을, 해당 중앙 영역(C)의 외측에 설치된 핀(191)의 간격보다 작게 해도 된다. 또한, 도 35에 도시한 바와 같이, 하부 척(141)에 온도 조절 기구(200)를 설치해도 된다. 또한, 핀(191)의 선단부의 표면은 거칠기 가공이 실시되어 있어도 된다.
또한, 상술한 도 27 내지 도 37을 도시한 바와 같이, 하부 척(141)의 변형예에 대하여 설명했지만, 당해 변형예는 상부 척(140)에도 적용할 수 있다.
이상의 실시 형태의 접합 장치(41)에서는, 상부 척(140)을 처리 용기(100)에 고정하고, 또한 하부 척(141)을 수평 방향 및 연직 방향으로 이동시키고 있었지만, 반대로 상부 척(140)을 수평 방향 및 연직 방향으로 이동시키고, 또한 하부 척(141)을 처리 용기(100)에 고정해도 된다. 단, 상부 척(140)을 이동시키는 것이, 이동 기구가 더 대규모화되기 때문에, 상기 실시 형태와 같이 상부 척(140)을 처리 용기(100)에 고정하는 것이 더 바람직하다.
이상의 실시 형태의 접합 시스템(1)에 있어서, 접합 장치(41)로 웨이퍼(WU, WL)를 접합한 후, 또한 접합된 중합 웨이퍼(WT)를 소정의 온도에서 가열(어닐 처리)해도 된다. 중합 웨이퍼(WT)에 이와 같은 가열 처리를 행함으로써, 접합 계면을 보다 견고하게 결합시킬 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면 특허 청구 범위에 기재된 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있음은 명확하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다. 본 발명은 이러한 예에 한하지 않고 다양한 형태를 채용할 수 있는 것이다. 본 발명은 기판이 웨이퍼 이외의 FPD(플랫 패널 디스플레이), 포토마스크용 마스크 레티클 등의 다른 기판인 경우에도 적용할 수 있다.
1 : 접합 시스템 2 : 반출입 스테이션
3 : 처리 스테이션 30 : 표면 개질 장치
40 : 표면 친수화 장치 41 : 접합 장치
61 : 웨이퍼 반송 장치 70 : 제어부
140 : 상부 척 141 : 하부 척
170 : 본체부 171 : 핀
172 : 지지부 190 : 본체부
191 : 핀 192 : 지지부
200 : 온도 조절 기구 210 : 돌출부
C : 중앙 영역 C1 : 제1 중앙 영역
C2 : 제2 중앙 영역 E : 외주 영역
WU : 상측 웨이퍼 WL : 하측 웨이퍼
WT : 중합 웨이퍼

Claims (12)

  1. 기판끼리 접합하는 접합 장치로서,
    하면에 제1 기판을 진공화하여 흡착 보유 지지하는 제1 보유 지지부와,
    상기 제1 보유 지지부의 하방에 설치되고, 상면에 제2 기판을 진공화하여 흡착 보유 지지하는 제2 보유 지지부를 갖고,
    상기 제2 보유 지지부는,
    상기 제2 기판의 전체면을 진공화하는 본체부와,
    상기 본체부 위에 설치되고, 상기 제2 기판의 이면에 접촉하는 복수의 핀과,
    상기 본체부 위이며 상기 복수의 핀의 외측에 설치되고, 상기 제2 보유 지지부가 상기 제2 기판의 외주부를 진공화할 때에 상기 제2 기판의 이면 외주부를 지지하도록, 상기 제2 기판의 외주부에 대하여 작은 접촉 면적을 구비한 지지부를 갖는 접합 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는, 상기 본체부 위에서 상기 복수의 핀의 외측에 환상으로 설치되고, 적어도 상기 제2 기판의 이면 외연부를 지지하는, 접합 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지부는 탄성을 갖는, 접합 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 지지부에 인접하는 영역에 설치된 상기 복수의 핀의 간격은 상기 영역의 내측에 설치된 상기 복수의 핀의 간격보다 작은, 접합 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 제2 기판의 이면 외주부에 접촉하는 다른 핀을 복수 갖는, 접합 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 보유 지지부는, 상기 본체부 위에서 상기 제2 기판의 외주부에 대응하는 위치에 환상으로 설치되고, 상기 핀보다 낮은 높이의 돌출부를 갖고,
    상기 복수의 다른 핀은 상기 돌출부 위에 설치되어 있는, 접합 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본체부의 중앙부에 설치된 상기 복수의 핀의 간격은 상기 중앙부의 외측에 설치된 상기 복수의 핀의 간격보다 작은, 접합 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 본체부의 중앙부는 동심원 형상으로 복수의 영역으로 구획되고,
    상기 본체부의 중앙부에 있어서, 내측 영역으로부터 외측 영역을 향해, 상기 복수의 핀의 간격은 커지는, 접합 장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 핀의 표면은 거칠기 가공이 실시되어 있는, 접합 장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 보유 지지부는, 상기 제2 보유 지지부에 보유 지지된 상기 제2 기판의 온도를 조절하는 온도 조절 기구를 더 갖는, 접합 장치.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 보유 지지부는,
    상기 제1 기판의 전체면을 진공화하는 다른 본체부와,
    상기 다른 본체부 위에 설치되고, 상기 제1 기판의 이면에 접촉하는 복수의 다른 핀과,
    상기 다른 본체부 위에서 상기 복수의 다른 핀의 외측에 환상으로 설치되고, 적어도 상기 제1 기판의 이면 외연부를 지지하는 다른 지지부를 갖는, 접합 장치.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 접합 장치를 구비한 접합 시스템으로서,
    상기 접합 장치를 구비한 처리 스테이션과,
    제1 기판, 제2 기판 또는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 접합된 중합 기판을 각각 복수 보유 가능하고, 상기 처리 스테이션에 대하여 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 또는 상기 중합 기판을 반출입하는 반출입 스테이션을 구비하고,
    상기 처리 스테이션은,
    상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판이 접합되는 표면을 개질하는 표면 개질 장치와,
    상기 표면 개질 장치에서 개질된 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판의 표면을 친수화하는 표면 친수화 장치와,
    상기 표면 개질 장치, 상기 표면 친수화 장치 및 상기 접합 장치에 대하여 상기 제1 기판, 상기 제2 기판 또는 상기 중합 기판을 반송하기 위한 반송 장치를 갖고,
    상기 접합 장치에서는, 상기 표면 친수화 장치에서 표면이 친수화된 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 접합하는, 접합 시스템.
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