KR20180007315A - 접합 시스템 - Google Patents

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KR20180007315A
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마사타카 마츠나가
다카히로 마수나가
야수타카 소마
다카시 고가
쇼고 하라
마사아키 우미츠키
가즈토시 이시마루
후미오 사카타
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 제1, 제2 기판을 접합 장치에 반송하는 처리 시간을 단축할 수 있는 접합 시스템을 제공한다. 실시 형태의 일 형태에 관한 접합 시스템은, 제1 기판과 제2 기판을 접합하는 접합 장치에 대하여 제1 기판 및 제2 기판을 반송하는 기판 반송 장치를 구비한다. 또한, 접합 시스템은, 제1 기판을 상면측으로부터 유지하는 제1 유지 플레이트와, 제1 유지 플레이트의 하방에 설치됨과 함께, 제2 기판을 제1 기판에 대향시켜서 하면측으로부터 유지하는 제2 유지 플레이트를 구비한다. 기판 반송 장치는, 제1 기판을 상면측으로부터 유지 가능한 제1 유지부와, 제1 유지부의 하방에 설치되고, 제2 기판을 제1 기판에 대향시켜서 하면측으로부터 유지 가능한 제2 유지부를 구비한다. 제1, 제2 유지부는, 제1, 제2 유지 플레이트에 의해 유지된 제1, 제2 기판을, 동일한 타이밍에서 제1, 제2 유지 플레이트로부터 수취해서 유지한다.

Description

접합 시스템{BONDING SYSTEM}
본 개시의 실시 형태는, 접합 시스템에 관한 것이다.
종래, 반도체 디바이스의 고집적화의 요청에 부응하기 위해서, 반도체 디바이스를 3차원으로 적층하는 3차원 집적 기술을 사용하는 것이 제안되어 있다. 이 3차원 집적 기술을 사용한 시스템으로서는, 예를 들어 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함) 등의 기판끼리를 접합하는 접합 시스템이 알려져 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
이러한 접합 시스템은, 제1, 제2 기판이 접합되는 표면을 개질하는 표면 개질 장치와, 개질된 제1, 제2 기판을 친수화하는 친수화 장치와, 친수화된 제1, 제2 기판을 반데르발스힘 및 수소 결합(분자간력)에 의해 접합하는 접합 장치를 구비한다. 또한, 접합 시스템은, 각 장치간에서 제1, 제2 기판을 반송하는 기판 반송 장치도 구비한다.
일본 특허 공개 제2015-18919호 공보
그러나, 상기한 기판 반송 장치에 있어서는, 예를 들어 접합 전의 처리를 행하는 장치로부터, 처리가 실시된 제1 기판과 제2 기판을 1매씩 수취해서 접합 장치에 반송하도록 구성된다. 그 때문에, 상기한 접합 시스템에서는, 1조의 제1, 제2 기판을 접합 장치에 반송하는 처리에 시간이 걸리고 있었다.
실시 형태의 일 형태는, 제1, 제2 기판을 접합 장치에 반송하는 처리 시간을 단축할 수 있는 접합 시스템을 제공한다.
실시 형태의 일 형태에 관한 접합 시스템은, 제1 기판과 제2 기판을 접합하는 접합 장치에 대하여 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 반송하는 기판 반송 장치를 구비한다. 또한, 접합 시스템은, 상기 제1 기판을 상면측으로부터 유지하는 제1 유지 플레이트와, 상기 제1 유지 플레이트의 하방에 설치됨과 함께, 상기 제2 기판을 상기 제1 기판에 대향시켜서 하면측으로부터 유지하는 제2 유지 플레이트를 구비한다. 상기 기판 반송 장치는, 상기 제1 기판을 상면측으로부터 유지 가능한 제1 유지부와, 상기 제1 유지부의 하방에 설치되고, 상기 제2 기판을 상기 제1 기판에 대향시켜서 하면측으로부터 유지 가능한 제2 유지부를 구비한다. 상기 제1, 제2 유지부는, 상기 제1, 제2 유지 플레이트에 의해 유지된 상기 제1, 제2 기판을, 동일한 타이밍에서 상기 제1, 제2 유지 플레이트로부터 수취해서 유지한다.
실시 형태의 일 형태에 의하면, 접합 시스템에 있어서, 제1, 제2 기판을 접합 장치에 반송하는 처리 시간을 단축할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 접합 시스템의 구성을 나타내는 모식 평면도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 접합 시스템의 구성을 나타내는 모식 측면도이다.
도 3은 제1 기판 및 제2 기판의 모식 측면도이다.
도 4는 위치 조절 장치의 구성을 나타내는 모식 측면도이다.
도 5a는 반전용 트랜지션의 구성을 나타내는 모식 평면도이다.
도 5b는 반전용 트랜지션의 구성을 나타내는 모식 측면도이다.
도 6a는 반송 장치의 구성을 나타내는 모식 평면도이다.
도 6b는 반송 장치의 구성을 나타내는 모식 측면도이다.
도 7은 기판 온도 조절 장치의 구성을 나타내는 모식 측면도이다.
도 8a는 반송 장치 및 기판 온도 조절 장치의 동작 설명도이다.
도 8b는 반송 장치 및 기판 온도 조절 장치의 동작 설명도이다.
도 8c는 반송 장치 및 기판 온도 조절 장치의 동작 설명도이다.
도 8d는 반송 장치 및 기판 온도 조절 장치의 동작 설명도이다.
도 8e는 반송 장치 및 기판 온도 조절 장치의 동작 설명도이다.
도 8f는 반송 장치 및 기판 온도 조절 장치의 동작 설명도이다.
도 9는 위치 검출부에 의한 상부 웨이퍼 및 하부 웨이퍼의 위치 검출을 설명하는 도면이다.
도 10은 접합 장치의 구성을 나타내는 모식 평면도이다.
도 11은 접합 장치의 구성을 나타내는 모식 측면도이다.
도 12는 접합 장치의 내부 구성을 나타내는 모식 측면도이다.
도 13은 상부 척 및 하부 척의 구성을 나타내는 모식 측면도이다.
도 14는 상부 척을 하방에서 본 경우의 모식 평면도이다.
도 15는 하부 척을 상방에서 본 경우의 모식 평면도이다.
도 16a는 접합 장치의 동작 설명도이다.
도 16b는 접합 장치의 동작 설명도이다.
도 16c는 접합 장치의 동작 설명도이다.
도 16d는 접합 장치의 동작 설명도이다.
도 16e는 접합 장치의 동작 설명도이다.
도 16f는 접합 장치의 동작 설명도이다.
도 16g는 접합 장치의 동작 설명도이다.
도 16h는 접합 장치의 동작 설명도이다.
도 17는 접합 시스템이 실행하는 처리의 처리 수순의 일부를 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본원이 개시하는 접합 시스템의 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 기재하는 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<1. 접합 시스템의 구성>
먼저, 실시 형태에 따른 접합 시스템의 구성에 대해서, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1은, 실시 형태에 따른 접합 시스템의 구성을 나타내는 모식 평면도이며, 도 2는, 그의 모식 측면도이다. 또한, 도 3은, 제1 기판 및 제2 기판의 모식 측면도이다. 또한, 이하에서는, 위치 관계를 명확하게 하기 위해서, 서로 직교하는 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향을 규정하고, Z축 정방향을 연직 상향으로 한다. 또한, 도 1 내지 3을 포함하는 각 도면에서는, 설명에 필요한 구성 요소만을 나타내고 있으며, 일반적인 구성 요소에 관한 기재를 생략하는 경우가 있다.
도 1에 도시하는 본 실시 형태에 따른 접합 시스템(1)은, 제1 기판(W1)과 제2 기판(W2)을 접합함으로써 중합 기판(T)을 형성한다(도 3 참조).
제1 기판(W1)은, 예를 들어 실리콘 웨이퍼나 화합물 반도체 웨이퍼 등의 반도체 기판에 복수의 전자 회로가 형성된 기판이다. 또한, 제2 기판(W2)은, 예를 들어 전자 회로가 형성되어 있지 않은 베어 웨이퍼이다. 제1 기판(W1)과 제2 기판(W2)은, 대략 동일한 직경을 갖는다.
또한, 제2 기판(W2)에 전자 회로가 형성되어 있어도 된다. 또한, 상술한 화합물 반도체 웨이퍼로서는, 예를 들어 비소화갈륨, 탄화 실리콘, 질화갈륨 및 인화인듐 등을 포함하는 웨이퍼를 사용할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는, 제1 기판(W1)을 「상부 웨이퍼(W1)」이라고 기재하고, 제2 기판(W2)을 「하부 웨이퍼(W2)」, 중합 기판(T)을 「중합 웨이퍼(T)」라고 기재하는 경우가 있다.
또한, 이하에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 상부 웨이퍼(W1)의 판면 중, 하부 웨이퍼(W2)와 접합되는 측의 판면을 「접합면(W1j)」이라고 기재하고, 접합면(W1j)과는 반대측의 판면을 「비접합면(W1n)」이라고 기재한다. 또한, 하부 웨이퍼(W2)의 판면 중, 상부 웨이퍼(W1)와 접합되는 측의 판면을 「접합면(W2j)」이라고 기재하고, 접합면(W2j)과는 반대측의 판면을 「비접합면(W2n)」이라고 기재한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 접합 시스템(1)은, 반출입 스테이션(2)과, 처리 스테이션(3)을 구비한다. 반출입 스테이션(2) 및 처리 스테이션(3)은, X축 정방향을 따라, 반출입 스테이션(2) 및 처리 스테이션(3)의 순서로 배열하여 배치된다. 또한, 반출입 스테이션(2) 및 처리 스테이션(3)은, 일체적으로 접속된다.
반출입 스테이션(2)은, 적재대(10)와, 반송 영역(20)을 구비한다. 적재대(10)는, 복수의 적재판(11)을 구비한다. 각 적재판(11)에는, 복수매(예를 들어, 25매)의 기판을 수평 상태로 수용하는 카세트(C1, C2, C3)가 각각 적재된다. 카세트(C1)는 상부 웨이퍼(W1)를 수용하는 카세트이며, 카세트(C2)는 하부 웨이퍼(W2)를 수용하는 카세트이며, 카세트(C3)는 중합 웨이퍼(T)를 수용하는 카세트이다. 또한, 카세트(C1, C2)에 있어서, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)는, 각각 접합면(W1j, W2j)을 상면으로 한 상태에서 방향을 정렬시켜 수용된다.
반송 영역(20)은, 적재대(10)의 X축 정방향측에 인접해서 배치된다. 이러한 반송 영역(20)에는, Y축 방향으로 연장되는 반송로(21)와, 이 반송로(21)를 따라 이동 가능한 반송 장치(22)가 설치된다. 반송 장치(22)는, X축 방향으로도 이동 가능하면서 또한 Z축을 중심으로 선회 가능하여, 적재판(11)에 적재된 카세트(C1 내지 C3)와, 후술하는 처리 스테이션(3)의 제3 처리 블록(G3)과의 사이에서, 상부 웨이퍼(W1), 하부 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)의 반송을 행한다.
또한, 적재판(11)에 적재되는 카세트(C1 내지 C3)의 개수는, 도시한 것에 한정되지 않는다. 또한, 적재판(11)에는, 카세트(C1, C2, C3) 이외에, 문제가 발생한 기판을 회수하기 위한 카세트 등이 적재되어도 된다.
처리 스테이션(3)에는, 각종 장치를 구비한 복수, 예를 들어 3개의 처리 블록(G1, G2, G3)이 설치된다. 예를 들어 처리 스테이션(3)의 배면측(도 1의 Y축 정방향측)에는, 제1 처리 블록(G1)이 설치되고, 처리 스테이션(3)의 정면측(도 1의 Y축 부방향측)에는, 제2 처리 블록(G2)이 설치된다. 또한, 처리 스테이션(3)의 반출입 스테이션(2)측(도 1의 X축 부방향측)에는, 제3 처리 블록(G3)이 설치된다.
또한, 제1 처리 블록(G1) 내지 제3 처리 블록(G3)에 둘러싸인 영역에는, 반송 영역(60)이 형성된다. 반송 영역(60)에는, 반송 장치(61)가 배치된다. 반송 장치(61)는, 예를 들어 연직 방향, 수평 방향 및 연직축을 중심으로 이동 가능한 반송 아암을 갖는다. 또한, 반송 장치(61)는, 후술하는 기판 온도 조절 장치(42)에 유지된 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를 동일한 타이밍에서 2매 수취할 수 있는 구성으로 되지만, 그의 상세한 구성에 대해서는, 도 6a, 6b 등을 사용해서 후술한다.
반송 장치(61)는, 반송 영역(60) 내를 이동하여, 반송 영역(60)에 인접하는 제1 처리 블록(G1), 제2 처리 블록(G2) 및 제3 처리 블록(G3) 내의 소정의 장치에 상부 웨이퍼(W1), 하부 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)를 반송한다.
여기서, 반송 장치(61)에 의한 상부 웨이퍼(W1), 하부 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)의 반송은, 상압 분위기에서 행하여진다. 또한, 상압이란, 예를 들어 대기압인데, 대기압과 완전히 동일할 필요는 없으며, 대기압에 대하여, 예를 들어 ±10kPa의 압력 범위를 포함하고 있어도 된다. 또한, 반송 장치(61)는, 기판 반송 장치의 일례이다.
제1 처리 블록(G1)에는, 로드 로크 실(31)과, 반송실(32)과, 표면 개질 장치(33)와, 표면 친수화 장치(34)(도 2 참조)가 배치된다.
로드 로크 실(31)은, 제1 처리 블록(G1)에서 반출입 스테이션(2)으로부터 가장 멀리 떨어진 위치에 위치되고, 반송 영역(60)의 Y축 정방향측에 게이트 밸브(36a)를 통해서 인접해서 배치된다. 또한, 반송실(32)은, 로드 로크 실(31)의 X축 부방향측에 게이트 밸브(36b)를 통해서 인접해서 배치되고, 표면 개질 장치(33)는, 제1 처리 블록(G1)에서 반출입 스테이션(2)에 가장 근접한 위치에 위치되고, 반송실(32)의 X축 부방향측에 게이트 밸브(36c)를 통해서 인접해서 배치된다.
로드 로크 실(31)은, 실내에서 반송 장치(61)와 표면 개질 장치(33)와의 사이에서 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 수수가 행하여진다. 상세하게는, 로드 로크 실(31)의 내부에는, 복수의 트랜지션(31a1, 31a2)이 설치된다(도 2 참조). 복수의 트랜지션(31a1, 31a2)은, 상부 웨이퍼(W1) 또는 하부 웨이퍼(W2)를 적재한다. 또한, 여기에서는 예를 들어, 트랜지션(31a1)은, 반송 장치(61)로부터 표면 개질 장치(33)에 반입되는 상부 웨이퍼(W1) 또는 하부 웨이퍼(W2)를 적재하고, 트랜지션(31a2)은, 표면 개질 장치(33)로부터 반송 장치(61)에 반출되는 상부 웨이퍼(W1) 또는 하부 웨이퍼(W2)를 적재한다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 트랜지션(31a1, 31a2)은, 연직 방향으로 적층되어 배치되지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 평면에서 볼 때 인접하도록 배치되어도 된다. 또한, 트랜지션(31a1, 31a2)은, 기판 적재대의 일례이다.
또한, 로드 로크 실(31)에는, 흡인 관(31b)을 통해서 진공 펌프(31c)(도 2 참조)가 접속된다. 이에 의해, 로드 로크 실(31)은, 예를 들어 게이트 밸브(36a, 36b)가 폐쇄되고, 진공 펌프(31c)가 작동하면, 실내가 감압되어 감압 분위기로 된다. 한편, 로드 로크 실(31)은, 예를 들어 게이트 밸브(36a)가 개방되면, 실내가 대기 분위기 하에 있는 반송 영역(60)과 연통하므로, 실내의 분위기는 대기 분위기가 된다. 이와 같이, 로드 로크 실(31)은, 실내의 분위기를 대기 분위기와 감압 분위기와의 사이에서 전환 가능하게 구성된다.
반송실(32)에는, 표면 개질 장치용 반송 장치(이하, 「개질용 반송 장치」라고 함)(32a)가 배치된다. 개질용 반송 장치(32a)는, 예를 들어 연직 방향, 수평 방향 및 연직축을 중심으로 이동 가능한 반송 아암을 갖는다. 이러한 개질용 반송 장치(32a)는, 예를 들어 로드 로크 실(31)의 트랜지션(31a1)에 적재된 개질 전 상부 웨이퍼(W1) 등을 수취해서 표면 개질 장치(33)에 반송하거나, 표면 개질 장치(33) 내에서 개질된 상부 웨이퍼(W1) 등을 로드 로크 실(31)에 반송해서 트랜지션(31a2)(도 2 참조)에 적재하거나 한다.
또한, 반송실(32)에는, 흡인 관(32b)을 통해서 진공 펌프(32c)(도 2 참조)가 접속된다. 반송실(32)은, 진공 펌프(31c)가 작동하면, 실내가 감압되어 감압 분위기로 된다. 또한, 게이트 밸브(36b)는, 로드 로크 실(31)이 감압 분위기 하에 있는 경우에 개방되는 것으로 한다. 게이트 밸브(36c)도 마찬가지로, 표면 개질 장치(33)가 감압 분위기 하에 있는 경우에 개방되는 것으로 한다.
그 때문에, 반송실(32)은, 진공 펌프(32c)에 의해 항상 감압 분위기가 된다. 이와 같이, 반송실(32)의 개질용 반송 장치(32a)는, 로드 로크 실(31)에 인접해서 배치되고, 로드 로크 실(31)과 표면 개질 장치(33)와의 사이에서 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를 감압 분위기에서 반송한다.
표면 개질 장치(33)는, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 접합면(W1j, W2j)을 개질한다. 또한, 표면 개질 장치(33)에는, 흡인 관(33b)을 통해서 진공 펌프(33c)(도 2 참조)가 접속된다. 표면 개질 장치(33)는, 진공 펌프(33c)가 작동하면, 실내가 감압되어 감압 분위기로 된다. 또한, 표면 개질 장치(33)도, 반송실(32)과 마찬가지로, 항상 감압 분위기가 된다.
따라서, 표면 개질 장치(33)는, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 접합면(W1j, W2j)을 감압 분위기에서 개질한다. 상세하게는, 표면 개질 장치(33)는, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 접합면(W1j, W2j)에서의 SiO2의 결합을 절단해서 단결합의 SiO로 함으로써, 그 후 친수화되기 쉽게 하도록 당해 접합면(W1j, W2j)을 개질한다.
또한, 표면 개질 장치(33)에서는, 감압 분위기에서 처리 가스인 산소 가스가 여기되어 플라즈마화되어, 이온화된다. 그리고, 이러한 산소 이온이, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 접합면(W1j, W2j)에 조사됨으로써, 접합면(W1j, W2j)이 플라즈마 처리되어 개질된다.
또한, 상기한 로드 로크 실(31)은, 실내의 용적이 표면 개질 장치(33)나 반송실(32)의 실내 용적보다도 작아지도록 설정되지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기와 같이 구성된 로드 로크 실(31), 반송실(32) 및 표면 개질 장치(33)에서의 상부 웨이퍼(W1)의 반송에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 하부 웨이퍼(W2)의 반송은, 상부 웨이퍼(W1)의 반송과 마찬가지이기 때문에, 이하의 설명은, 하부 웨이퍼(W2)의 반송에 대해서도 대략 마찬가지로 적용된다. 또한, 게이트 밸브(36a, 36b, 36c)는, 모두 폐쇄되어 있는 것으로 한다.
구체적으로는, 먼저, 개질 전 상부 웨이퍼(W1)가, 반송 장치(61)에 의해 로드 로크 실(31) 앞까지 반송되면, 게이트 밸브(36a)가 개방되고, 로드 로크 실(31)의 트랜지션(31a1)에 적재된다. 또한, 개질 전 상부 웨이퍼(W1)가, 트랜지션(31a1)에 적재될 때, 전회의 처리에서 이미 개질된 상부 웨이퍼(W1) 또는 하부 웨이퍼(W2)가 트랜지션(31a2)에 적재되어 있는 경우가 있다. 이러한 경우, 반송 장치(61)는, 개질 전 상부 웨이퍼(W1)를 트랜지션(31a1)에 적재한 후, 트랜지션(31a2) 상의 상부 웨이퍼(W1) 또는 하부 웨이퍼(W2)를 수취하여, 로드 로크 실(31)로부터 퇴출하도록 해도 된다.
계속해서, 게이트 밸브(36a)가 폐쇄되고, 진공 펌프(31c)가 작동하여, 로드 로크 실(31)은 감압되어 감압 분위기로 된다.
계속해서, 게이트 밸브(36b, 36c)가 개방되고, 개질용 반송 장치(32a)가 트랜지션(31a1)에 적재된 상부 웨이퍼(W1)를 표면 개질 장치(33)에 반송한다. 계속해서, 게이트 밸브(36b, 36c)가 폐쇄되고, 표면 개질 장치(33)에서 상부 웨이퍼(W1)의 개질 처리가 행하여진다.
개질 처리가 완료되면, 게이트 밸브(36b, 36c)가 개방되고, 개질용 반송 장치(32a)가 표면 개질 장치(33)로부터 상부 웨이퍼(W1)를 취출하여, 로드 로크 실(31)의 트랜지션(31a2)에 반송한다. 계속해서, 게이트 밸브(36b, 36c)가 폐쇄된 후, 게이트 밸브(36a)가 개방됨으로써, 로드 로크 실(31)의 실내 분위기는, 감압 분위기에서 대기 분위기로 전환된다.
그리고, 반송 장치(61)는, 로드 로크 실(31)의 트랜지션(31a2)으로부터, 개질된 상부 웨이퍼(W1)를 취출하여, 다음 처리가 행하여지는 표면 친수화 장치(34)에 반송한다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 접합 시스템(1)에 있어서는, 실내에서 반송 장치(61)와 표면 개질 장치(33)와의 사이에서의 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 수수가 행하여짐과 함께, 실내의 분위기를 대기 분위기와 감압 분위기와의 사이에서 전환 가능한 로드 로크 실(31)을 구비한다.
이에 의해, 접합 시스템(1)에서는, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 처리 시간의 단축을 도모할 수 있다. 즉, 상부 웨이퍼(W1)나 하부 웨이퍼(W2)를 표면 개질 장치(33)에 반출입할 때, 로드 로크 실(31)의 실내압을 전환하도록 구성하면, 표면 개질 장치(33)에서는, 감압 분위기를 유지한 채 개질 처리를 행하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 표면 개질 장치(33)에서는, 대기 분위기에서 감압 분위기로 전환하는 처리를 요하지 않기 때문에, 상부 웨이퍼(W1)나 하부 웨이퍼(W2)의 개질 처리의 시간을 단축할 수 있다.
또한, 로드 로크 실(31)은, 실내의 용적이 표면 개질 장치(33)나 반송실(32)의 실내의 용적보다도 작아지도록 설정된다. 이에 의해, 로드 로크 실(31)의 실내압을 전환하는 시간을, 표면 개질 장치(33)의 실내압을 전환하는 경우의 시간에 비해서 짧게 할 수 있다.
또한, 개질용 반송 장치(32a)는, 로드 로크 실(31)에 배치되지 않고, 로드 로크 실(31)에 인접해서 배치된다. 이에 의해, 로드 로크 실(31)을, 개질용 반송 장치(32a)가 배치되는 경우에 비해 소형화할 수 있고, 결과로서 실내압을 전환하는 시간을 보다 한층 단축할 수 있다.
표면 친수화 장치(34)(도 2 참조)는, 예를 들어 순수 등의 친수화 처리액에 의해 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 접합면(W1j, W2j)을 친수화함과 함께, 접합면(W1j, W2j)을 세정한다. 표면 친수화 장치(34)에서는, 예를 들어 스핀 척에 유지된 상부 웨이퍼(W1) 또는 하부 웨이퍼(W2)를 회전시키면서, 당해 상부 웨이퍼(W1) 또는 하부 웨이퍼(W2) 상에 순수를 공급한다. 이에 의해, 상부 웨이퍼(W1) 또는 하부 웨이퍼(W2) 상에 공급된 순수가 상부 웨이퍼(W1) 또는 하부 웨이퍼(W2)의 접합면(W1j, W2j) 상을 확산하여, 접합면(W1j, W2j)이 친수화된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제1 처리 블록(G1)에 있어서, 로드 로크 실(31)과, 반송실(32)과, 표면 개질 장치(33)와, 표면 친수화 장치(34)는, 적층되어 배치된다. 구체적으로는, 예를 들어 제1 처리 블록(G1)에 있어서, Z축 부방향측의 하단에는, 로드 로크 실(31), 반송실(32) 및 표면 개질 장치(33)가 배치되는 한편, Z축 정방향측의 상단에는, 표면 친수화 장치(34)가 배치된다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 로드 로크 실(31), 반송실(32) 및 표면 개질 장치(33)는, 표면 친수화 장치(34)의 하방에 배치된다. 이에 의해, 예를 들어 로드 로크 실(31), 반송실(32) 및 표면 개질 장치(33)에 접속되는 진공 펌프(31c, 32c, 33c)나 흡인 관(31b, 32b, 33b)을 접합 시스템(1)의 하방에 통합해서 배치할 수 있어, 시스템 전체를 소형화하는 것이 가능하게 된다.
또한, 로드 로크 실(31), 반송실(32) 및 표면 개질 장치(33)의 부근에 진공 펌프(31c, 32c, 33c)가 배치되기 때문에, 흡인 관(31b, 32b, 33b)을 짧게 할 수도 있고, 따라서 감압하는 시간을 최소한으로 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 도 1에서 나타낸 로드 로크 실(31)이나 표면 개질 장치(33), 표면 친수화 장치(34)의 배치 위치는, 예시이며 한정되는 것은 아니다. 즉, 로드 로크 실(31)이나 표면 개질 장치(33)가, 표면 친수화 장치(34)의 상방에 배치되어도 된다. 또한, 예를 들어 제2 처리 블록(G2)이나 제3 처리 블록(G3)에 로드 로크 실(31)이나 표면 개질 장치(33)를 배치해도 된다. 나아가, 예를 들어 처리 스테이션(3)의 X축 정방향측의 위치나, 반출입 스테이션(2)과 처리 스테이션(3)과의 사이에 새로운 스테이션을 설치하고, 그 새로운 스테이션에 로드 로크 실(31)이나 표면 개질 장치(33)를 배치하도록 해도 된다.
제2 처리 블록(G2)에는, 접합 장치(41)와, 기판 온도 조절 장치(42)와, 배기구(43)가 배치된다. 접합 장치(41)는, 제2 처리 블록(G1)에 있어서 반출입 스테이션(2)에 가장 근접한 위치에 위치된다. 또한, 기판 온도 조절 장치(42)는, 접합 장치(41)에 대하여 X 정방향측에 인접해서 배치된다. 기판 온도 조절 장치(42)는, 배기구(43)에 대하여 X 부방향측에 인접해서 배치된다.
접합 장치(41)는, 친수화된 상부 웨이퍼(W1)와 하부 웨이퍼(W2)를 분자간력에 의해 접합한다. 또한, 이러한 접합 장치(41)의 상세한 구성에 대해서는, 도 10 내지 도 16h를 사용해서 후술한다.
기판 온도 조절 장치(42)는, 접합 전의 상부 웨이퍼(W1) 및 접합 전의 하부 웨이퍼(W2)를 각각 온도 조절한다. 또한, 기판 온도 조절 장치(42)의 자세한 구성에 대해서는, 도 7을 사용해서 후술한다.
배기구(43)는, 온도 조절된 기체(이하, 「온도 조절 에어」라고 함)를 배출한다. 즉, 처리 스테이션(3)은, 도시는 생략하지만, 예를 들어 반출입 스테이션(2)측의 천장부 등의 적절한 위치에 배치되어 온도 조절 에어를 공급하는 급기구를 구비하고, 배기구(43)는, 이러한 급기구로부터 공급되어 처리 스테이션(3) 내를 통과한 온도 조절 에어를 처리 스테이션(3)의 외부로 배출한다.
따라서, 처리 스테이션(3)에서는, 온도 조절 에어의 흐름 방향(X축 정방향)에 있어서, 접합 장치(41), 기판 온도 조절 장치(42), 배기구의 순서로 배치된다. 바꾸어 말하면, 기판 온도 조절 장치(42)는, 온도 조절 에어의 흐름 방향에 있어서 접합 장치(41)의 하류측에 배치된다.
또한, 배기구(43)의 배치 위치는, 도시한 예에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 로드 로크 실(31) 부근이나 반송 영역(60) 부근 등 기타 위치에 배치되어도 된다. 또한, 급기구의 위치도, 상기에 한정되지 않고, 처리 스테이션(3)의 바닥부나 벽부 등 기타 위치에 배치되어도 된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제3 처리 블록(G3)에는, 상방에서부터 순서대로, 위치 조절 장치(51), 트랜지션(53, 54) 및 반전용 트랜지션(55)이 적층되어 배치된다. 또한, 제3 처리 블록(G3)에서의 각 장치의 배치 장소는, 어디까지나 예시이며 한정되는 것은 아니다.
도 4는, 위치 조절 장치(51)의 구성을 나타내는 모식 측면도이다. 위치 조절 장치(51)는, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 수평 방향의 배향을 조절한다. 위치 조절 장치(51)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 베이스(51a)와, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를 흡착 유지해서 회전시키는 유지부(51b)와, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 노치부의 위치를 검출하는 검출부(51c)와, 베이스(51a)를 반전시키는 베이스 반전부(51d)를 갖는다.
이러한 위치 조절 장치(51)에서는, 유지부(51b)에 흡착 유지된 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를 회전시키면서 검출부(51c)에서 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 노치부의 위치를 검출함으로써, 당해 노치부의 위치를 조절해서 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 수평 방향의 배향을 조절한다.
또한, 검출부(51c)에는, 예를 들어 도시하지 않은 카메라가 설치되어, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 주연을 촬상하도록 해도 된다. 검출부(51c)는, 예를 들어 유지부(51b)에 유지된 상부 웨이퍼(W1) 등을 1회전시키면서, 상부 웨이퍼(W1) 등의 주연을 촬상하고, 촬상한 화상에 기초하여 상부 웨이퍼(W1) 등의 주연을 플롯한다. 그리고, 검출부(51c)는, 플롯한 상부 웨이퍼(W1) 등의 주연의 정보에 기초하여, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 반경을 검출하도록 해도 된다.
이와 같이, 위치 조절 장치(51)는, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 반경을 검출하는 반경 검출 장치로서도 기능한다. 또한, 상기에서는, 위치 조절 장치(51)에 있어서, 상부 웨이퍼(W1) 등의 반경을 검출하도록 했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 상부 웨이퍼(W1)등에 반경 등을 나타내는 식별 정보(ID)를 부여해 두고, 이러한 식별 정보를 판독함으로써, 반경을 검출하거나 해도 된다.
베이스 반전부(51d)는, 예를 들어 모터 등을 구비함과 함께, 베이스(51a)에 접속되어, 베이스(51a)를 유지부(51b)에 유지된 상부 웨이퍼(W1)마다 반전시킨다. 이에 의해, 유지부(51b)에 유지된 상부 웨이퍼(W1)는, 표리면이 반전하게 된다. 따라서, 예를 들어 수평 방향의 배향이 조절된 상부 웨이퍼(W1)는, 상기한 반전에 의해 접합면(W1j)을 하면으로 한 상태(도 2 참조)가 되고, 이러한 상태에서, 위치 조절 장치(51)로부터 반출된다. 또한, 위치 조절 장치(51)로부터 반출된 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)는, 기판 온도 조절 장치(42)에 반송되어 온도 조절된다.
도 2의 설명으로 돌아가면, 트랜지션(53)에는, 반송 장치(22)나 반송 장치(61)에 의해 반송된 상부 웨이퍼(W1)가 일시적으로 적재된다. 또한, 트랜지션(54)에는, 반송 장치(22)나 반송 장치(61)에 의해 반송된 하부 웨이퍼(W2)나 중합 웨이퍼(T)가 일시적으로 적재된다.
반전용 트랜지션(55)은, 어떠한 이유로 접합 장치(41)에 있어서 접합이 행하여지지 않고, 예를 들어 접합면(W1j, W2j)을 하면으로 한 상태에서 접합 장치(41)로부터 되돌아 온 상부 웨이퍼(W1)나 하부 웨이퍼(W2)를 일시적으로 유지하는 장치이다. 또한, 반전용 트랜지션(55)은, 기판 수수 장치의 일례이다.
도 5a는, 반전용 트랜지션(55)의 구성을 나타내는 모식 평면도이며, 도 5b는, 반전용 트랜지션(55)의 구성을 나타내는 모식 측면도이다. 도 5b에 도시한 바와 같이, 반전용 트랜지션(55)은, 유지부(56)와, 반전 기구(57)를 구비한다. 유지부(56)는, 하면(56a1)측에서, 접합면(W1j, W2j)을 하면으로 한 상부 웨이퍼(W1)나 하부 웨이퍼(W2)를 유지한다.
구체적으로는, 유지부(56)는, 하면(56a1)측에 흡착부(56a2)가 설치된다. 흡착부(56a2)에는, 흡인 관(56a3)을 통해서 진공 펌프(56a4)가 접속된다. 따라서, 유지부(56)의 하면(56a1)은, 진공 펌프(56a4)의 작동에 의해 상부 웨이퍼(W1)나 하부 웨이퍼(W2)를 진공 흡착에 의해 유지한다. 이에 의해, 유지부(56)는, 상부 웨이퍼(W1) 등을 확실하게 유지할 수 있다.
또한, 유지부(56)는, 상면(56b1)측에도 흡착부(56b2)가 설치된다. 흡착부(56b2)에는, 흡인 관(56b3)을 통해서 진공 펌프(56b4)가 접속된다. 따라서, 유지부(56)의 상면(56b1)은, 진공 펌프(56b4)의 작동에 의해 상부 웨이퍼(W1) 등을 흡착 가능하게 구성된다.
반전 기구(57)는, 예를 들어 모터 등을 구비함과 함께, 유지부(56)에 접속되어, 유지부(56)에 의해 유지된 상부 웨이퍼(W1) 등의 표리면을 반전시킨다. 여기서, 반전용 트랜지션(55)의 반전 기구(57)는, 예를 들어 접합 장치(41)에 의해 접합되지 않은 상부 웨이퍼(W1)를 반전시킨다.
구체적으로는, 예를 들어 어떠한 이유로 접합 장치(41)에 있어서 상부 웨이퍼(W1)와 하부 웨이퍼(W2)가 접합되지 않고, 접합면(W1j)을 하면으로 한 상태의 상부 웨이퍼(W1)가, 제3 처리 블록(G3)으로 되돌아 오는 경우가 있다. 이러한 경우, 접합면(W1j)을 하면으로 한 상부 웨이퍼(W1)는, 반송 장치(61)에 의해 반전용 트랜지션(55)에 반송되어, 흡착부(56a2)에 의해 비접합면(W1n)측으로부터 유지된다. 이어서, 반전 기구(57)는, 유지부(56)를 반전시키고, 따라서 상부 웨이퍼(W1)는, 접합면(W1j)을 상면으로 한 상태가 된다. 이러한 상태의 상부 웨이퍼(W1)를, 도 5a, 5b에서 상상선으로 나타냈다.
이에 의해, 예를 들어 접합 장치(41)에 있어서 접합되지 않고 돌아온 상부 웨이퍼(W1)를, 카세트(C1)에 수용될 때와 동일한 상태, 즉, 도 5b에 상상선으로 나타내는 바와 같이, 접합면(W1j)을 상면으로 한 상태로 할 수 있다. 이와 같이, 반전용 트랜지션(55)에서는, 예를 들어 접합면(W1j)을 하면으로 한 상태의 상부 웨이퍼(W1)의 표리면을 용이하게 반전시킬 수 있다. 그리고, 접합면(W1j)을 상면으로 한 상부 웨이퍼(W1)에서는, 반송 장치(22)에 의해 카세트(C1)에 반송되어, 그대로 수용할 수 있다.
이어서, 반송 장치(61)의 구성에 대해서 도 6a, 6b를 참조하면서 설명한다. 도 6a는, 반송 장치(61)의 구성을 나타내는 모식 평면도이며, 도 6b는, 반송 장치(61)의 구성을 나타내는 모식 측면도이다.
도 6b에 도시한 바와 같이, 반송 장치(61)는, 제1 유지부(62a)와, 제1 유지부(62a)의 하방에 대향해서 설치되는 제2 유지부(62b)와, 제1 구동부(64)를 구비한다. 또한, 제1 유지부(62a) 및 제2 유지부(62b)로서는, 상부 웨이퍼(W1) 등의 직경보다도 가로 폭이 작은 두 갈래 형상의 포크를 사용할 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
본 실시 형태에서, 제1 유지부(62a)는, 접합면(W1j)을 하면으로 한 상부 웨이퍼(W1)의 유지에 사용된다. 한편, 제2 유지부(62b)는, 접합면(W2j)을 상면으로 한 하부 웨이퍼(W2), 접합면(W1j)을 상면으로 한 상부 웨이퍼(W1), 및 중합 웨이퍼(T) 등의 유지에 사용된다. 또한, 상기한 제1 유지부(62a) 및 제2 유지부(62b)에 의해 유지되는 각 웨이퍼의 종류는, 예시이며 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 제1 유지부(62a)가 중합 웨이퍼(T)를 유지해도 된다.
제1 유지부(62a)는, 하면(62a1)측에 흡착부(62a2)(도 6a에서 파선으로 나타냄)가 복수 설치된다. 흡착부(62a2)에는, 흡인 관(62a3)을 통해서 진공 펌프(62a4)가 접속된다. 따라서, 제1 유지부(62a)는, 진공 펌프(62a4)의 작동에 의해 상부 웨이퍼(W1)를 진공 흡착에 의해 유지한다. 상세하게는, 제1 유지부(62a)는, 접합면(W1j)을 하면으로 한 상부 웨이퍼(W1)를 비접합면(W1n)측(상면측)으로부터 진공 흡착에 의해 유지한다.
제2 유지부(62b)는, 상면(62b1)측에 흡착부(도 6a, 6b에서 보이지 않음)가 복수 설치된다. 이러한 흡착부에는, 흡인 관(62b3)(도 6b 참조)을 통해서 진공 펌프(62b4)가 접속된다. 따라서, 제2 유지부(62b)는, 진공 펌프(62b4)의 작동에 의해 하부 웨이퍼(W2) 등을 진공 흡착에 의해 유지한다.
상세하게는, 제2 유지부(62b)는, 접합면(W2j)을 상면으로 한 하부 웨이퍼(W2)를 상부 웨이퍼(W1)에 대향시켜서 비접합면(W2n)측(하면측)으로부터 진공 흡착에 의해 유지한다. 또한, 도시는 생략하지만, 제2 유지부(62b)는, 상기한 바와 같이 중합 웨이퍼(T)도 진공 흡착에 의해 유지한다.
이와 같이, 제1 유지부(62a)는, 상부 웨이퍼(W1)를 진공 흡착에 의해 유지하고, 제2 유지부(62b)는, 하부 웨이퍼(W2)를 진공 흡착에 의해 유지한다. 이에 의해, 제1, 제2 유지부(62a, 62b)는, 상부 웨이퍼(W1)나 하부 웨이퍼(W2)를 확실하게 유지할 수 있다.
제1 구동부(64)는, 제1 유지부(62a) 및 제2 유지부(62b)에 접속된다. 제1 구동부(64)는, 제1 유지부(62a) 및 제2 유지부(62b)를 함께 구동하여, 베이스(65)에 대하여 연직 방향, 수평 방향 및 연직축을 중심으로 일체적으로 이동시킨다. 또한, 제1 구동부(64)는, 도시는 생략하지만, 모터 등의 구동원이나 벨트 등의 동력 전달 기구를 포함하고 있다.
반송 장치(61)는, 상기와 같이 구성됨으로써, 소형화할 수 있다. 즉, 예를 들어 제1 유지부(62a) 및 제2 유지부(62b)에 대하여 각각 구동부가 접속되면, 구동부가 2개로 되어, 반송 장치(61)가 대형화된다. 그러나, 본 실시 형태에 따른 반송 장치(61)에서는, 제1, 제2 유지부(62a, 62b)가 1개의 제1 구동부(64)로 모두 구동되므로, 반송 장치(61)를 소형화할 수 있다.
또한, 반송 장치(61)는, 접합 장치(41)에 대하여 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를 반송하는 경우, 제1 유지부(62a)에 의해 상부 웨이퍼(W1)를 유지하고, 제2 유지부(62b)에 의해 하부 웨이퍼(W2)를 유지하여, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를 2매 함께 반송한다.
상세하게는, 제1 유지부(62a)는, 접합면(W1j)을 하면으로 한 상부 웨이퍼(W1)를 상면측으로부터 유지함과 함께, 제2 유지부(62b)는, 접합면(W2j)을 상면으로 한 하부 웨이퍼(W2)를 상부 웨이퍼(W1)에 대향시켜서 하면측으로부터 유지한다.
이에 의해, 접합 장치(41)에 있어서는, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)가 접합 처리를 행할 때와 동일한 방향으로 반송되게 된다. 그 때문에, 접합 장치(41)에서는, 예를 들어 상부 웨이퍼(W1)의 방향을 반전시키는 처리를 요하지 않으므로, 결과로서 접합 장치(41)에서의 접합 처리의 시간을 단축할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제2 유지부(62b)는, 하부 웨이퍼(W2)를 상부 웨이퍼(W1)에 대하여 중심이 어긋난 상태로 유지하면서, 접합 장치(41)에 반송하는데, 이것에 대해서는, 도 8a 내지 도 9를 사용해서 후술한다.
또한, 반송 장치(61)는, 복수(여기서는 4개)의 위치 검출부(70a 내지 70d)를 구비한다. 위치 검출부(70a 내지 70d)는, 예를 들어 베이스(65)에 고정되는 것으로 한다. 위치 검출부(70a 내지 70d)는, 제1 유지부(62a)나 제2 유지부(62b)에 유지된 상부 웨이퍼(W1)나 하부 웨이퍼(W2)의 주연의 위치를 각각 상이한 위치에서 검출한다.
구체적으로는, 위치 검출부(70a 내지 70d)는, 투광부(71)와 수광부(72)를 각각 구비한다. 투광부(71) 및 수광부(72)는, 제1 유지부(62a)나 제2 유지부(62b)에 유지된 상부 웨이퍼(W1)나 하부 웨이퍼(W2)를 상하로 사이에 두는 위치에 배치된다. 즉, 위치 검출부(70a 내지 70d)는, 제1 유지부(62a)나 제2 유지부(62b)에 유지된 상부 웨이퍼(W1)나 하부 웨이퍼(W2)의 면(예를 들어, 접합면(W1j, W2j)이나 비접합면(W1n, W2n))에 대하여 수직인 방향으로 배치된다.
또한, 투광부(71) 및 수광부(72)의 배치는, 상기의 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 투광부(71)가 상부 웨이퍼(W1) 등의 상방에 배치되고, 수광부(72)가 상부 웨이퍼(W1) 등의 하방에 배치되어도 된다. 또한, 수광부(72)로서는, 복수의 수광 소자가 직선 형상으로 배열된 라인 센서를 사용할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
수광부(72)는, 투광부(71)로부터 조사되는 광을 수광 소자에 의해 수광하는데, 투광부(71)와 수광부(72)와의 사이에 상부 웨이퍼(W1) 등이 존재하면, 광이 상부 웨이퍼(W1) 등에 의해 부분적으로 차단된다.
이에 의해, 수광부(72)에서는, 수광하는 수광 소자와 수광하지 않는 수광 소자에서 수광량에 차가 발생한다. 위치 검출부(70a 내지 70d)는, 이러한 수광량의 차에 기초하여 상부 웨이퍼(W1) 등의 주연의 위치를 검출한다. 위치 검출부(70a 내지 70d)는, 검출 결과를 나타내는 신호를, 후술하는 제어 장치(100)(도 1 참조)에 송출한다. 또한, 상부 웨이퍼(W1) 등의 주연의 위치를, 위치 검출부(70a 내지 70d)에 의해 검출하는 처리에 대해서는 후술한다.
도 1의 설명으로 돌아가면, 접합 시스템(1)은, 제어 장치(100)를 구비한다. 제어 장치(100)는, 접합 시스템(1)의 동작을 제어한다. 이러한 제어 장치(100)는, 예를 들어 컴퓨터이며, 도시하지 않은 제어부 및 기억부를 구비한다. 기억부에는, 접합 처리 등의 각종 처리를 제어하는 프로그램이나 각종 처리에서 사용되는 데이터 등이 저장된다. 제어부는, 기억부에 기억된 프로그램 등을 판독해서 실행함으로써 접합 시스템(1)의 동작을 제어한다.
또한, 이러한 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기록 매체로부터 제어 장치(100)의 기억부에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체로서는, 예를 들어 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그네트 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
여기서, 상기한 기판 온도 조절 장치(42)에 대해서, 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 7은, 기판 온도 조절 장치(42)의 구성을 나타내는 모식 측면도이다.
기판 온도 조절 장치(42)에는, 반송 장치(61)에 의해, 접합면(W1j)을 하면으로 한 상부 웨이퍼(W1) 및 접합면(W2j)을 상면으로 한 하부 웨이퍼(W2)가 반송되어, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를 각각 온도 조절한다. 구체적으로는, 도 7에 도시한 바와 같이, 기판 온도 조절 장치(42)는, 제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)와, 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)를 구비한다. 또한, 제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)는, 제1 유지 플레이트의 일례이며, 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)는, 제2 유지 플레이트의 일례이다.
제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)는, 접합 전의 상부 웨이퍼(W1), 상세하게는, 친수화 후이고 접합되기 전의 상부 웨이퍼(W1)를 유지한다. 구체적으로는, 제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)는, 상부 웨이퍼(W1)를 유지하는 유지면(42a1)에, 복수의 유지 핀(42a2)이 설치된다. 유지 핀(42a2)은, 제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)의 유지면(42a1)에 대하여 승강 가능하게 구성된다.
또한, 유지 핀(42a2)에는, 흡인 관(42a3)을 통해서 진공 펌프(42a4)가 접속된다. 따라서, 제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)는, 진공 펌프(42a4)의 작동에 의해 상부 웨이퍼(W1)를 진공 흡착에 의해 유지한다. 또한, 상부 웨이퍼(W1)는, 제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)의 유지 핀(42a2)에 그 비접합면(W1n)이 흡착 유지되는 것으로 한다.
또한, 제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)에는, 제1 온도 조절 기구(42a5)가 내장된다. 제1 온도 조절 기구(42a5)에는, 예를 들어 온도 조절된 냉각수 등의 냉매가 유통하고 있다. 따라서, 제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)는, 제1 온도 조절 기구(42a5)의 냉각 온도를 조절하거나, 유지 핀(42a2)을 승강시켜서 상부 웨이퍼(W1)와의 이격 거리를 조절하거나 함으로써, 상부 웨이퍼(W1)의 온도를 조절한다.
제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 하부 웨이퍼(W2)를 제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)에 유지된 상부 웨이퍼(W1)에 대하여 중심이 어긋난 상태로 유지하도록 배치된다.
구체적으로, 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)는, 유지면(42b1)이 제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)의 유지면(42a1)에 대향하도록 배치되고, 접합 전의 하부 웨이퍼(W2), 상세하게는, 친수화 후이고 접합되기 전의 하부 웨이퍼(W2)를 상부 웨이퍼(W1)에 대향시켜서 하면측으로부터 유지한다.
이때, 도 7에 도시한 바와 같이, 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)에 유지된 하부 웨이퍼(W2)에 있어서는, 중심(W2c)이 상부 웨이퍼(W1)의 중심(W1c)에 대하여 Y축 정방향으로 소정 거리(E)만큼 어긋난 상태가 된다.
또한, 이러한 소정 거리(E)는, 예를 들어 수 mm 내지 수십 mm 정도인데, 이것에 한정되지 않는다. 또한, 도시한 예에서는, 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)에 유지된 하부 웨이퍼(W2)는, 상부 웨이퍼(W1)에 대하여 Y축 방향으로 어긋나도록 위치되는데, 이것은 예시이며 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 X축 방향이나 기타 방향으로 어긋나도록 위치되어도 된다.
또한, 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)는, 하부 웨이퍼(W2)를 유지하는 유지면(42b1)에, 복수의 유지 핀(42b2)이 설치된다. 유지 핀(42b2)은, 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)의 유지면(42b1)에 대하여 승강 가능하게 구성된다.
또한, 유지 핀(42b2)에는, 흡인 관(42b3)을 통해서 진공 펌프(42b4)가 접속된다. 따라서, 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)는, 진공 펌프(42b4)의 작동에 의해 하부 웨이퍼(W2)를 진공 흡착에 의해 유지한다.
이에 의해, 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)는, 하부 웨이퍼(W2)를 확실하게 유지할 수 있다. 즉, 예를 들어 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)에 있어서, 유지 핀(42b2)이 진공 흡착이 아니라, 적재에 의한 유지인 경우, 유지면(42b1)에, 하부 웨이퍼(W2)의 미끄러져 떨어짐 방지용의 스토퍼 부재를, 하부 웨이퍼(W2)의 직경 방향의 크기에 따른 위치에 설치하게 된다. 이에 반해, 본 실시 형태에 따른 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)에 있어서는, 상기와 같이 진공 흡착으로 했으므로, 미끄러져 떨어짐 방지용의 스토퍼 부재를 사용하지 않음과 함께, 하부 웨이퍼(W2)를 직경 방향의 크기에 관계없이 확실하게 유지할 수 있다.
또한, 하부 웨이퍼(W2)는, 유지 핀(42b2)에 그 비접합면(W2n)이 흡착 유지되는 것으로 한다. 또한, 상기에서는, 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)는, 하부 웨이퍼(W2)를 흡착에 의해 유지하도록 했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 진공 펌프(42b4)나 흡인 관(42b3)을 제거하여, 적재에 의해 하부 웨이퍼(W2)를 유지하도록 해도 된다.
제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)에는, 제2 온도 조절 기구(42b5)가 내장된다. 제2 온도 조절 기구(42b5)에는, 예를 들어 냉매가 유통하고 있다. 또한, 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)의 유지면(42b1)에는, 하부 웨이퍼(W2)를 지지 가능한 복수의 프록시미티 핀(42b7)이 설치된다.
상기와 같이 구성된 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)에 있어서는, 반송된 하부 웨이퍼(W2)를 유지 핀(42b2)으로 유지하고, 계속해서 유지 핀(42b2)의 선단이 프록시미티 핀(42b7)보다도 낮아질 때까지, 유지 핀(42b2)을 하강시킨다. 이에 의해, 하부 웨이퍼(W2)가 프록시미티 핀(42b7)에 지지되어, 하부 웨이퍼(W2)와 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)의 유지면(42b1)과의 사이에 적절한 공극이 확보된다. 이와 같이, 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)는, 하부 웨이퍼(W2)와 적당한 이격 거리를 유지한 상태에서, 하부 웨이퍼(W2)의 온도를 조절한다.
또한, 상기한 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)에서는, 프록시미티 핀(42b7)을 사용했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 프록시미티 핀(42b7)을 제거하고, 유지 핀(42b2)을 하부 웨이퍼(W2)와 적당한 이격 거리가 되는 위치까지 하강시켜서 유지함으로써, 하부 웨이퍼(W2)의 온도를 조절해도 된다.
또한, 상기한 제1, 제2 온도 조절 기구(42a5, 42b5)로서는, 냉각 재킷 등을 사용할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 히터 등 기타 종류의 온도 조절 기구이어도 된다.
상기와 같이 구성된 기판 온도 조절 장치(42)는, 접합 전의 하부 웨이퍼(W2)가 접합 전의 상부 웨이퍼(W1)의 온도보다도 높은 온도가 되도록 온도 조절한다. 이에 의해, 스케일링을 억제할 수 있다.
스케일링이란, 예를 들어 접합된 중합 웨이퍼(T)에 있어서, 상부 웨이퍼(W1)와 하부 웨이퍼(W2)의 중심부가 합치하고 있어도, 그 주연부에서는 수평 방향으로 위치 어긋남이 발생하는 현상이다. 이러한 현상은, 후술하는 바와 같이, 상부 웨이퍼(W1)와 하부 웨이퍼(W2)를 접합할 때, 압동 부재(250)(도 16d 참조)에 의해 상부 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)를 하부 웨이퍼(W2)의 중심부(W2a)측으로 하강시키므로, 상부 웨이퍼(W1)가 하방으로 볼록 형상으로 휘어서 신장되기 때문에 발생한다.
따라서, 본 실시 형태에 따른 기판 온도 조절 장치(42)에서는, 접합 전의 하부 웨이퍼(W2)가 접합 전의 상부 웨이퍼(W1)의 온도보다도 높은 온도가 되도록 온도 조절하여, 하부 웨이퍼(W2)를 팽창시킨다. 이에 의해, 상부 웨이퍼(W1)와 하부 웨이퍼(W2)의 주연부의 수평 방향의 위치 어긋남(스케일링)을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 상기에서는, 기판 온도 조절 장치(42)는, 접합 전의 하부 웨이퍼(W2)가 접합 전의 상부 웨이퍼(W1)의 온도보다도 높은 온도가 되도록 온도 조절했지만, 이것은 예시이며 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 하부 웨이퍼(W2)와 상부 웨이퍼(W1)를 동일한 온도가 되도록 해도 된다.
또한, 상기에서는, 기판 온도 조절 장치(42)는, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 양쪽을 온도 조절하도록 했지만, 이것에 한정되지 않고, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2) 중 어느 한쪽을 온도 조절하도록 해도 된다.
또한, 상기한 바와 같이, 기판 온도 조절 장치(42)는, 온도 조절 에어의 흐름 방향에 있어서 접합 장치(41)의 하류측에 배치된다(도 1 참조). 따라서, 기판 온도 조절 장치(42) 및 접합 장치(41)의 주변의 온도 환경은, 마찬가지의 것이 된다. 이에 의해, 기판 온도 조절 장치(42)에 의해 온도 조절된 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)가 접합 장치(41)에 반송될 때, 온도 환경에 따라 웨이퍼 온도가 내려가는 등의 영향을 가급적으로 억제할 수 있고, 따라서 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 온도 관리를 용이하게 행하는 것이 가능하게 된다.
그런데, 종래의 반송 장치에서는, 예를 들어 기판 온도 조절 장치로부터 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를 1매씩 수취하여, 접합 장치에 반송하도록 구성되어 있었다. 그 때문에, 1조의 제1, 제2 기판을 접합 장치에 반송하는 처리에 시간이 걸리고 있었다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 기판 온도 조절 장치(42) 및 반송 장치(61)를 상기와 같이 구성했으므로, 반송 장치(61)는, 기판 온도 조절 장치(42)로부터 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를 2매 함께 수취하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 접합 시스템(1)에서는, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를 접합 장치(41)에 반송하는 처리 시간을, 1매씩 기판 온도 조절 장치(42)로부터 수취하는 경우에 비해 단축할 수 있다.
여기서, 상기한 반송 장치(61)가 기판 온도 조절 장치(42)로부터 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를 2매 함께 수취하는 동작에 대해서, 도 8a 내지 도 8f를 참조하여 설명한다. 도 8a 내지 도 8f는, 반송 장치(61) 및 기판 온도 조절 장치(42)의 동작 설명도이다. 또한, 도 8a 내지 도 8f에서는, 설명에 필요한 구성 요소 이외의 도시를 생략하는 경우가 있다.
도 8a에 도시한 바와 같이, 먼저 기판 온도 조절 장치(42)에는, 온도 조절되기 전의 하부 웨이퍼(W2)가 반송된다. 구체적으로는, 반송 장치(61)의 제2 유지부(62b)에 의해 흡착 유지된 하부 웨이퍼(W2)가, 기판 온도 조절 장치(42)의 제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)와 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)와의 사이에 반송된다.
기판 온도 조절 장치(42)에서는, 유지 핀(42b2)을 상승시킨 후, 진공 펌프(42b4)(도 7 참조)를 작동시킴으로써, 하부 웨이퍼(W2)가 유지 핀(42b2)에 흡착 유지된다. 계속해서, 반송 장치(61)는, 진공 펌프(62b4)(도 6b 참조)를 정지시켜서 흡착에 의한 유지를 종료하고, 기판 온도 조절 장치(42)로부터 퇴출한다.
그 후, 도 8b에 도시한 바와 같이, 기판 온도 조절 장치(42)는, 유지 핀(42b2)을 하강시켜, 하부 웨이퍼(W2)가 프록시미티 핀(42b7)에 맞닿으면, 진공 펌프(42b4)를 정지시켜서 흡착에 의한 유지를 종료하고, 계속해서 유지 핀(42b2)의 선단이 프록시미티 핀(42b7)보다도 낮아질 때까지, 유지 핀(42b2)을 하강시킨다. 이에 의해, 하부 웨이퍼(W2)가 프록시미티 핀(42b7)에 지지된다. 이에 의해, 하부 웨이퍼(W2)는, 제2 온도 조절 기구(42b5)에 의해 온도 조절된다.
이어서, 도 8c에 도시한 바와 같이, 기판 온도 조절 장치(42)에는, 온도 조절되기 전의 상부 웨이퍼(W1)가 반송된다. 구체적으로는, 반송 장치(61)의 제1 유지부(62a)에 의해 흡착 유지된 상부 웨이퍼(W1)가, 기판 온도 조절 장치(42)의 제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)와 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)와의 사이에 반송된다.
기판 온도 조절 장치(42)에서는, 유지 핀(42a2)을 하강시킨 후, 진공 펌프(42a4)(도 7 참조)를 작동시킴으로써, 상부 웨이퍼(W1)가 유지 핀(42a2)에 흡착 유지된다. 그리고, 반송 장치(61)는, 진공 펌프(62a4)(도 6b 참조)를 정지시켜서 흡착에 의한 유지를 종료하고, 기판 온도 조절 장치(42)로부터 퇴출한다. 그 후, 기판 온도 조절 장치(42)는, 도 8d에 도시한 바와 같이, 유지 핀(42a2)을 상승시켜, 상부 웨이퍼(W1)를 제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)에 근접시킴으로써, 상부 웨이퍼(W1)는, 제1 온도 조절 기구(42a5)에 의해 온도 조절된다.
또한, 도 8d에 나타내는 상태에 있어서, 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)에 유지된 하부 웨이퍼(W2)의 중심(W2c)과, 제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)에 유지된 상부 웨이퍼(W1)의 중심(W1c)은, 어긋난 상태가 된다.
또한, 기판 온도 조절 장치(42)에서는, 상기한 바와 같이, 하부 웨이퍼(W2)가 상부 웨이퍼(W1)의 온도보다도 높은 온도가 되도록 온도 조절되기 때문에, 하부 웨이퍼(W2), 상부 웨이퍼(W1)의 순서로 반송되도록 하여, 하부 웨이퍼(W2)의 온도를 상승시키는 시간을 확보하도록 하였다. 또한, 기판 온도 조절 장치(42)에 반송되는 순서는, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 상부 웨이퍼(W1), 하부 웨이퍼(W2)의 순서이어도, 상부 웨이퍼(W1)와 하부 웨이퍼(W2)가 동일한 타이밍이어도 된다.
이어서, 반송 장치(61)의 제1, 제2 유지부(62a, 62b)는, 제1, 제2 온도 조절 유지 플레이트(42a, 42b)에 의해 유지되어 온도 조절된 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를, 동일한 타이밍에서 제1, 제2 온도 조절 유지 플레이트(42a, 42b)로부터 수취해서 유지한다.
구체적으로는, 도 8e에 도시한 바와 같이, 기판 온도 조절 장치(42)에서는, 유지 핀(42a2)을 하강시켜서, 상부 웨이퍼(W1)를 제1 유지부(62a)가 수취할 수 있는 위치까지 내린다. 또한, 기판 온도 조절 장치(42)에서는, 유지 핀(42b2)을 상승시키면서 진공 펌프(42b4)(도 7 참조)를 작동시켜, 프록시미티 핀(42b7)에 지지된 하부 웨이퍼(W2)를 흡착 유지하고, 그 후, 유지 핀(42b2)을 또한 상승시켜, 하부 웨이퍼(W2)를 제2 유지부(62b)가 수취할 수 있는 위치까지 올린다.
그리고, 반송 장치(61)의 제1, 제2 유지부(62a, 62b)는, 제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)와 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)와의 사이에 이동하여, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를 2매 함께 수취한다. 상세하게는, 제1 유지부(62a)는, 진공 펌프(62a4)(도 6b 참조)를 작동시켜서 상부 웨이퍼(W1)를, 제2 유지부(62b)는, 진공 펌프(62b4)(도 6b 참조)를 작동시켜서 하부 웨이퍼(W2)를 흡착하면서 2매 함께 수취한다. 이때, 제2 유지부(62b)는, 하부 웨이퍼(W2)를 상부 웨이퍼(W1)에 대하여 중심(W2c)이 어긋난 상태로 유지하게 된다.
계속해서, 기판 온도 조절 장치(42)는, 진공 펌프(42a4, 42b4)(도 7 참조)를 정지시켜서 흡착에 의한 유지를 종료한다. 그 후, 도 8f에 도시한 바와 같이, 반송 장치(61)의 제1, 제2 유지부(62a, 62b)는, 기판 온도 조절 장치(42)로부터 퇴출하고, 유지한 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를 접합 장치(41)에 반송한다. 또한, 기판 온도 조절 장치(42)에서는, 유지 핀(42a2)을 상승시킴과 함께, 유지 핀(42b2)을 하강시켜, 각각을 초기 위치로 복귀시킨다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 반송 장치(61)가, 기판 온도 조절 장치(42)로부터 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를, 동일한 타이밍에서 함께 수취하도록 하였으므로, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를 접합 장치(41)에 반송하는 처리 시간을, 1매씩 기판 온도 조절 장치(42)로부터 수취하는 경우에 비해 단축할 수 있다.
접합 시스템(1)에서는 계속해서, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)가 2매 모두, 반송 장치(61)에 의해 접합 장치(41)에 반송되어 수수된다. 이때, 반송 장치(61)가, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를 접합 장치(41)의 적절한 위치에 수수하기 위해서, 위치 검출부(70a 내지 70d)는, 유지하고 있는 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 위치를 검출해 둔다.
여기서, 위치 검출부(70a 내지 70d)는, 상기한 바와 같이, 유지된 상부 웨이퍼(W1)나 하부 웨이퍼(W2)의 면에 대하여 수직인 방향으로 배치된다(도 6b 참조). 그 때문에, 예를 들어 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 중심(W1c, W2c)이 평면에서 볼 때 동일한 위치에 있는 경우, 하부 웨이퍼(W2)가 상부 웨이퍼(W1)에 가려져버려, 위치 검출부(70a 내지 70d)는, 하부 웨이퍼(W2)의 위치를 검출할 수 없다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 상기한 바와 같이, 제2 유지부(62b)는, 하부 웨이퍼(W2)를 상부 웨이퍼(W1)에 대하여 중심(W2c)이 어긋난 상태로 유지하도록 하였다. 이에 의해, 위치 검출부(70a 내지 70d)는, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 위치를 검출할 수 있다.
도 9는, 위치 검출부(70a 내지 70d)에 의한 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 위치의 검출을 설명하는 도면이다. 또한, 도 9는, 반송 장치(61)의 모식 평면도이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 하부 웨이퍼(W2)는, 중심(W2c)이 상부 웨이퍼(W1)의 중심(W1c)에 대하여 어긋난 상태로 유지된다. 그 때문에, 하부 웨이퍼(W2)에서는, 평면에서 볼 때 상부 웨이퍼(W1)로부터 주연이 노출되게 된다.
여기서, 하부 웨이퍼(W2)의 중심(W2c)이, 상부 웨이퍼(W1)의 중심(W1c)에 대하여 Y축 정방향으로 어긋나는 것은, 기판 온도 조절 장치(42)의 제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)와 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)와의 위치 관계로부터 알 수 있다. 그 때문에, 위치 검출부(70a 내지 70d) 중, Y축 정방향에 배치되는 위치 검출부(70a, 70c)는, 하부 웨이퍼(W2)의 주연의 위치(점(Pa2, Pb2))를 검출하고, Y축 부방향에 배치되는 위치 검출부(70b, 70d)는, 상부 웨이퍼(W1)의 주연의 위치(점(Pa1, Pb1))를 검출하게 된다.
그리고, 위치 검출부(70a, 70c)에 있어서는, 하부 웨이퍼(W2)에 대해서 점(Pa2, Pb2)의 주연의 위치가 취득되기 때문에, 이러한 주연의 위치 정보와, 이미 검출되어 있는 하부 웨이퍼(W2)의 반경에 기초하여, 유지되어 있는 하부 웨이퍼(W2)의 위치를 검출한다. 마찬가지로, 위치 검출부(70b, 70d)에 있어서는, 상부 웨이퍼(W1)에 대해서 점(Pa1, Pb1)의 주연의 위치가 취득되기 때문에, 이러한 주연의 위치 정보와, 이미 검출되어 있는 상부 웨이퍼(W1)의 반경에 기초하여, 유지되어 있는 상부 웨이퍼(W1)의 위치를 검출한다.
이와 같이, 위치 검출부(70a 내지 70d)는, 상부 웨이퍼(W1)의 주연을 검출함과 함께, 상부 웨이퍼(W1)에 대하여 중심(W2c)이 어긋남으로써 평면에서 볼 때 상부 웨이퍼(W1)로부터 노출된 하부 웨이퍼(W2)의 주연을 검출한다. 그리고, 위치 검출부(70a 내지 70d)는, 검출된 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 주연에 기초하여, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 위치를 검출한다.
이에 의해, 본 실시 형태에서는, 반송 장치(61)가, 기판 온도 조절 장치(42)로부터 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를 2매 수취한 경우에도, 유지되어 있는 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 위치를 정확하게 검출할 수 있고, 따라서 접합 장치(41)에 대하여 적절한 위치에서 수수하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상술한 바와 같이, 기판 온도 조절 장치(42)에서 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)는, 하부 웨이퍼(W2)를 제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)에 유지된 상부 웨이퍼(W1)에 대하여 중심(W2c)이 어긋난 상태로 유지하도록 배치된다. 이에 의해, 반송 장치(61)는, 중심(W1c, W2c)이 어긋난 상태의 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를, 기판 온도 조절 장치(42)로부터 용이하게 수취할 수 있다.
<2. 접합 장치의 구성>
이어서, 접합 장치(41)의 구성에 대해서 도 10 내지 도 15를 참조하여 설명한다. 도 10은, 접합 장치(41)의 구성을 나타내는 모식 평면도이며, 도 11은, 그의 모식 측면도이다. 또한, 도 12는, 접합 장치(41)의 내부 구성을 나타내는 모식 측면도이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 접합 장치(41)는, 내부를 밀폐 가능한 처리 용기(190)를 갖는다. 처리 용기(190)의 반송 영역(60)측의 측면에는, 상부 웨이퍼(W1), 하부 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)의 반입출구(191)가 형성되고, 당해 반입출구(191)에는 개폐 셔터(192)가 설치된다.
도 11에 도시한 바와 같이, 처리 용기(190)의 내부에는, 상부 척(230)과 하부 척(231)이 설치된다. 상부 척(230)은, 상부 웨이퍼(W1)를 상방으로부터 흡착 유지한다. 또한, 하부 척(231)은, 상부 척(230)의 하방에 설치되어, 하부 웨이퍼(W2)를 하방으로부터 흡착 유지한다.
상부 척(230)은, 도 11에 도시한 바와 같이, 처리 용기(190)의 천장면에 설치된 지지 부재(280)에 지지된다.
지지 부재(280)에는, 하부 척(231)에 유지된 하부 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)을 촬상하는 상부 촬상부(281)(도 12 참조)가 설치된다. 상부 촬상부(281)는, 상부 척(230)에 인접해서 설치된다.
도 10, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 하부 척(231)은, 당해 하부 척(231)의 하방에 설치된 제1 하부 척 이동부(290)에 지지된다. 제1 하부 척 이동부(290)는, 후술하는 바와 같이 하부 척(231)을 수평 방향(Y축 방향)으로 이동시킨다. 또한, 제1 하부 척 이동부(290)는, 하부 척(231)을 연직 방향으로 이동 가능하면서, 또한 연직축을 중심으로 회전 가능하게 구성된다.
제1 하부 척 이동부(290)에는, 상부 척(230)에 유지된 상부 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)을 촬상하는 하부 촬상부(291)가 설치되어 있다. 하부 촬상부(291)는, 하부 척(231)에 인접해서 설치된다.
도 10, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 제1 하부 척 이동부(290)는, 당해 제1 하부 척 이동부(290)의 하면측에 설치되고, 수평 방향(Y축 방향)으로 연신되는 한 쌍의 레일(295, 295)에 설치된다. 제1 하부 척 이동부(290)는, 레일(295)을 따라 이동 가능하게 구성된다.
한 쌍의 레일(295, 295)은, 제2 하부 척 이동부(296)에 설치된다. 제2 하부 척 이동부(296)는, 당해 제2 하부 척 이동부(296)의 하면측에 설치되고, 수평 방향(X축 방향)으로 연신되는 한 쌍의 레일(297, 297)에 설치된다. 그리고, 제2 하부 척 이동부(296)는, 레일(297)을 따라 이동 가능하게, 즉, 하부 척(231)을 수평 방향(X축 방향)으로 이동시키도록 구성된다. 또한, 한 쌍의 레일(297, 297)은, 처리 용기(190)의 저면에 설치된 적재대(298) 상에 설치된다.
이어서, 상부 척(230)과 하부 척(231)의 구성에 대해서 도 13 내지 도 15를 참조하여 설명한다. 도 13은, 상부 척(230) 및 하부 척(231)의 구성을 나타내는 모식 측면도이다. 또한, 도 14는, 상부 척(230)을 하방에서 본 경우의 모식 평면도이며, 도 15는, 하부 척(231)을 상방에서 본 경우의 모식 평면도이다.
도 13에 도시한 바와 같이, 상부 척(230)은, 복수, 예를 들어 3개의 영역(230a, 230b, 230c)으로 구획된다. 이들 영역(230a, 230b, 230c)은, 도 14에 도시한 바와 같이, 상부 척(230)의 중심부로부터 주연부(외주부)를 향해서 이 순서대로 설치된다. 영역(230a)은 평면에서 볼 때 원 형상을 갖고, 영역(230b, 230c)은 평면에서 볼 때 환상 형상을 갖는다.
각 영역(230a, 230b, 230c)에는, 도 13에 도시하는 바와 같이 상부 웨이퍼(W1)를 흡착 유지하기 위한 흡인 관(240a, 240b, 240c)이 각각 독립해서 설치된다. 각 흡인 관(240a, 240b, 240c)에는, 서로 다른 진공 펌프(241a, 241b, 241c)가 각각 접속된다. 이와 같이, 상부 척(230)은, 각 영역(230a, 230b, 230c)마다 상부 웨이퍼(W1)의 진공화를 설정 가능하게 구성되어 있다.
또한, 상부 척(230)은, 연직 방향으로 승강 가능한 복수의 유지 핀(245)을 구비한다. 유지 핀(245)에는, 진공 펌프(246)가 접속된다. 즉, 유지 핀(245)은, 진공 펌프(246)의 작동에 의해 상부 웨이퍼(W1)를 진공 흡착에 의해 유지할 수 있다.
따라서, 상부 척(230)에 있어서는, 예를 들어 유지 핀(245)이 유지면으로부터 돌출된 상태에서 상부 웨이퍼(W1)를 흡착해서 수취하고, 그 후 유지 핀(245)이 상승해서 상부 웨이퍼(W1)를 유지면에 접촉시킨다. 계속해서 상부 척(230)에 있어서는, 진공 펌프(241a, 241b, 241c)가 작동하여, 도 13에 도시한 바와 같이, 각 영역(230a, 230b, 230c)에서 상부 웨이퍼(W1)를 흡착 유지한다.
또한, 상부 척(230)의 중심부에는, 당해 상부 척(230)을 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(243)이 형성된다. 이 상부 척(230)의 중심부는, 당해 상부 척(230)에 흡착 유지되는 상부 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)에 대응하고 있다. 그리고, 관통 구멍(243)에는, 후술하는 압동 부재(250)의 압동 핀(251)이 삽입 관통하도록 되어 있다.
상부 척(230)의 상면에는, 상부 웨이퍼(W1)의 중심부를 가압하는 압동 부재(250)가 설치된다. 압동 부재(250)는, 실린더 구조를 갖고, 압동 핀(251)과 당해 압동 핀(251)이 승강할 때의 가이드가 되는 외통(252)을 갖는다. 압동 핀(251)은, 예를 들어 모터를 내장한 구동부(도시하지 않음)에 의해, 관통 구멍(243)을 삽입 관통해서 연직 방향으로 승강 가능하게 되어 있다. 그리고, 압동 부재(250)는, 후술하는 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 접합 시에, 상부 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)와 하부 웨이퍼(W2)의 중심부(W2a)를 맞닿게 해서 가압할 수 있다.
하부 척(231)은, 도 15에 도시한 바와 같이, 복수, 예를 들어 2개의 영역(231a, 231b)으로 구획된다. 이들 영역(231a, 231b)은, 하부 척(231)의 중심부로부터 주연부를 향해서 이 순서대로 설치된다. 그리고, 영역(231a)은, 평면에서 볼 때 원 형상을 갖고, 영역(231b)은 평면에서 볼 때 환상 형상을 갖는다.
각 영역(231a, 231b)에는, 도 13에 도시하는 바와 같이 하부 웨이퍼(W2)를 흡착 유지하기 위한 흡인 관(260a, 260b)이 각각 독립해서 설치된다. 각 흡인 관(260a, 260b)에는, 서로 다른 진공 펌프(261a, 261b)가 각각 접속된다. 이와 같이, 하부 척(231)은, 각 영역(231a, 231b)마다 하부 웨이퍼(W2)의 진공화를 설정 가능하게 구성되어 있다.
또한, 하부 척(231)은, 연직 방향으로 승강 가능한 복수의 유지 핀(265)을 구비한다. 하부 척(231)에 있어서는, 예를 들어 유지 핀(265)이 유지면으로부터 돌출된 상태에서 하부 웨이퍼(W2)를 적재해서 수취하고, 그 후 유지 핀(265)이 하강해서 하부 웨이퍼(W2)를 유지면에 접촉시킨다. 계속해서 하부 척(231)에 있어서는, 진공 펌프(261a, 261b)가 작동하여, 도 13에 도시한 바와 같이, 각 영역(231a, 231b)에서 하부 웨이퍼(W2)를 흡착 유지한다. 또한, 상기에서는, 유지 핀(265)은, 적재에 의해 하부 웨이퍼(W2)를 유지하도록 했지만, 이것에 한정되지 않고, 상부 척(230)의 유지 핀(245)과 마찬가지로, 흡착에 의해 하부 웨이퍼(W2)를 유지해도 된다.
또한, 하부 척(231)의 주연부에는, 상부 웨이퍼(W1), 하부 웨이퍼(W2) 및 중합 웨이퍼(T)가 당해 하부 척(231)으로부터 튀어나오거나, 미끄러워 떨어지거나 하는 것을 방지하는 스토퍼 부재(263)가 복수 개소, 예를 들어 5군데에 설치된다.
<3. 접합 장치에서의 웨이퍼의 위치 조절 및 접합 동작>
이어서, 상술한 바와 같이 구성된 접합 장치(41)에서의 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 위치 조절, 및, 상부 웨이퍼(W1)와 하부 웨이퍼(W2)와의 접합 동작에 대해서, 구체적으로 설명한다. 도 16a 내지 도 16h는, 접합 장치(41)의 동작 설명도이다.
여기서, 도 16a 내지 도 16h에 나타내는 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)는, 접합면(W1j, W2j)에 대하여 각각 개질 처리 및 친수화 처리가 실시되어 있는 것으로 한다. 또한, 상부 웨이퍼(W1)는, 상부 척(230)에 그 비접합면(W1n)이 흡착 유지되고, 하부 웨이퍼(W2)는, 하부 척(231)에 그 비접합면(W2n)이 흡착 유지되어 있는 것으로 한다.
그리고, 상부 척(230)에 유지된 상부 웨이퍼(W1)와 하부 척(231)에 유지된 하부 웨이퍼(W2)와의 수평 방향의 위치 조절이 행하여진다.
도 16a에 도시한 바와 같이, 상부 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)에는 미리 정해진 복수, 예를 들어 3점의 기준점(A1 내지 A3)이 형성되고, 마찬가지로 하부 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)에는 미리 정해진 복수, 예를 들어 3점의 기준점(B1 내지 B3)이 형성된다. 이들 기준점(A1 내지 A3, B1 내지 B3)으로서는, 예를 들어 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2) 상에 형성된 소정의 패턴이 각각 사용된다. 또한, 기준점의 수는 임의로 설정 가능하다.
먼저, 도 16a에 도시한 바와 같이, 상부 촬상부(281) 및 하부 촬상부(291)의 수평 방향 위치의 조절을 행한다. 구체적으로는, 하부 촬상부(291)가 상부 촬상부(281)의 대략 하방에 위치하도록, 제1 하부 척 이동부(290)와 제2 하부 척 이동부(296)에 의해 하부 척(231)을 수평 방향으로 이동시킨다. 그리고, 상부 촬상부(281)와 하부 촬상부(291)에서 공통의 타깃(X)을 확인하고, 상부 촬상부(281)와 하부 촬상부(291)의 수평 방향 위치가 일치하도록, 하부 촬상부(291)의 수평 방향 위치가 미세 조절된다.
이어서, 도 16b에 도시한 바와 같이, 제1 하부 척 이동부(290)에 의해 하부 척(231)을 연직 상방으로 이동시킨 후, 상부 척(230)과 하부 척(231)의 수평 방향 위치의 조절이 행하여진다.
구체적으로는, 제1 하부 척 이동부(290)와 제2 하부 척 이동부(296)에 의해 하부 척(231)을 수평 방향으로 이동시키면서, 상부 촬상부(281)를 사용해서 하부 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)의 기준점(B1 내지 B3)을 순차적으로 촬상한다. 동시에, 하부 척(231)을 수평 방향으로 이동시키면서, 하부 촬상부(291)를 사용해서 상부 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)의 기준점(A1 내지 A3)을 순차적으로 촬상한다. 또한, 도 16b는 상부 촬상부(281)에 의해 하부 웨이퍼(W2)의 기준점(B1)을 촬상함과 함께, 하부 촬상부(291)에 의해 상부 웨이퍼(W1)의 기준점(A1)을 촬상하는 모습을 나타내고 있다.
촬상된 화상 데이터는, 제어 장치(100)에 출력된다. 제어 장치(100)에서는, 상부 촬상부(281)에서 촬상된 화상 데이터와 하부 촬상부(291)에서 촬상된 화상 데이터에 기초하여, 상부 웨이퍼(W1)의 기준점(A1 내지 A3)과 하부 웨이퍼(W2)의 기준점(B1 내지 B3)이 각각 합치하도록, 제1, 제2 하부 척 이동부(290, 296)에 의해 하부 척(231)의 수평 방향 위치를 조절시킨다. 이렇게 해서 상부 척(230)과 하부 척(231)의 수평 방향 위치가 조절되어, 상부 웨이퍼(W1)와 하부 웨이퍼(W2)의 수평 방향 위치가 조절된다.
이어서, 도 16c에 도시한 바와 같이, 제1 하부 척 이동부(290)에 의해 하부 척(231)을 연직 상방으로 이동시켜, 상부 척(230)과 하부 척(231)의 연직 방향 위치의 조절이 행하여져, 당해 상부 척(230)에 유지된 상부 웨이퍼(W1)와 하부 척(231)에 유지된 하부 웨이퍼(W2)와의 연직 방향 위치의 조절이 행하여진다. 이때, 하부 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)과 상부 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과의 간격은 소정의 거리, 예를 들어 80㎛ 내지 200㎛로 되어 있다.
이렇게 구성함으로써, 상부 웨이퍼(W1)와 하부 웨이퍼(W2)에 대하여, 수평 방향 위치 및 연직 방향 위치의 조절을 고정밀도로 행하는 것이 가능하게 된다.
도 16d는, 상술한 수평 방향 위치 및 연직 방향 위치의 조절이 끝난 후의 상부 척(230), 상부 웨이퍼(W1), 하부 척(231) 및 하부 웨이퍼(W2)의 모습을 나타내고 있다. 도 16d에 도시한 바와 같이, 상부 웨이퍼(W1)는, 상부 척(230)의 모든 영역(230a, 230b, 230c)에서 진공화되어 유지되고, 하부 웨이퍼(W2)도 하부 척(231)의 모든 영역(231a, 231b)에서 진공화되어 유지되어 있다.
이어서, 상부 웨이퍼(W1)와 하부 웨이퍼(W2)를 분자간력에 의해 접합하는 접합 처리가 행하여진다. 접합 처리에서는, 구체적으로는, 진공 펌프(241a)의 작동을 정지하고, 도 16e에 도시한 바와 같이, 영역(230a)에서의 흡인 관(240a)으로부터의 상부 웨이퍼(W1)의 진공화를 정지한다. 이때, 영역(230b, 230c)에서는, 상부 웨이퍼(W1)가 진공화되어 흡착 유지되어 있다. 그 후, 압동 부재(250)의 압동 핀(251)을 하강시킴으로써, 상부 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)를 가압하면서 당해 상부 웨이퍼(W1)를 하강시킨다. 이때, 압동 핀(251)에는, 상부 웨이퍼(W1)가 없는 상태에서 당해 압동 핀(251)이 70㎛ 이동하도록 하는 하중, 예를 들어 200g이 걸린다. 그리고, 압동 부재(250)에 의해, 상부 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)와 하부 웨이퍼(W2)의 중심부(W2a)를 맞닿게 해서 가압한다.
이에 의해, 가압된 상부 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)와 하부 웨이퍼(W2)의 중심부(W2a)와의 사이에서 접합이 개시한다(도 16e 중의 굵은 선부). 즉, 상부 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과 하부 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)은 각각 개질되어 있기 때문에, 먼저, 접합면(W1j, W2j)간에 반데르발스힘(분자간력)이 발생하여, 당해 접합면(W1j, W2j)끼리 접합된다. 또한, 상부 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과 하부 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)은 각각 친수화되어 있기 때문에, 접합면(W1j, W2j)간의 친수기가 수소 결합하여, 접합면(W1j, W2j)끼리 견고하게 접합된다.
그 후, 도 16f에 도시한 바와 같이, 압동 부재(250)에 의해 상부 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)와 하부 웨이퍼(W2)의 중심부(W2a)를 가압한 상태에서, 진공 펌프(241b)의 작동을 정지하고, 영역(230b)에서의 흡인 관(240b)으로부터 상부 웨이퍼(W1)의 진공화를 정지한다.
이에 의해, 영역(230b)에 유지되어 있던 상부 웨이퍼(W1)가 하부 웨이퍼(W2) 상에 낙하한다. 또한 그 후, 진공 펌프(241c)의 작동을 정지하고, 영역(230c)에서의 흡인 관(240c)으로부터의 상부 웨이퍼(W1)의 진공화를 정지한다. 이렇게 상부 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)로부터 주연부(W1b)를 향해서, 상부 웨이퍼(W1)의 진공화를 단계적으로 정지하고, 상부 웨이퍼(W1)가 하부 웨이퍼(W2) 상에 단계적으로 낙하해서 맞닿는다. 그리고, 상술한 접합면(W1j, W2j)간의 반데르발스힘과 수소 결합에 의한 접합이 중심부(W1a)로부터 주연부(W1b)를 향해서 순차적으로 퍼져나간다.
이렇게 해서, 도 16g에 도시하는 바와 같이, 상부 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)과 하부 웨이퍼(W2)의 접합면(W2j)이 전체면에서 맞닿아, 상부 웨이퍼(W1)와 하부 웨이퍼(W2)가 접합된다.
그 후, 도 16h에 도시한 바와 같이, 압동 부재(250)를 상부 척(230)까지 상승시킨다. 또한, 하부 척(231)에 있어서 흡인 관(260a, 260b)으로부터의 하부 웨이퍼(W2)의 진공화를 정지하고, 하부 척(231)에 의한 하부 웨이퍼(W2)의 흡착 유지를 해제한다. 이에 의해, 접합 장치(41)에서의 접합 처리가 종료된다.
<4. 접합 시스템의 구체적 동작>
이어서, 이상과 같이 구성된 접합 시스템(1)의 구체적인 동작에 대해서 도 17을 참조하여 설명한다. 도 17은, 접합 시스템(1)이 실행하는 처리의 처리 수순의 일부를 나타내는 흐름도이다. 또한, 도 17에 도시하는 각종 처리는, 제어 장치(100)에 의한 제어에 기초하여 실행된다.
먼저, 복수매의 상부 웨이퍼(W1)를 수용한 카세트(C1), 복수매의 하부 웨이퍼(W2)를 수용한 카세트(C2), 및 빈 카세트(C3)가, 반출입 스테이션(2)의 소정의 적재판(11)에 적재된다. 그 후, 반송 장치(22)에 의해 카세트(C1) 내의 상부 웨이퍼(W1)가 취출되어, 처리 스테이션(3)의 제3 처리 블록(G3)의 트랜지션(53)에 반송된다.
이어서, 상부 웨이퍼(W1)는, 반송 장치(61)에 의해 제1 처리 블록(G1)의 로드 로크 실(31)에 반송되어, 트랜지션(31a1)에 적재되어서 수수가 행하여진다(스텝 S101). 계속해서, 로드 로크 실(31)은, 게이트 밸브(36a)가 폐쇄된 후, 진공 펌프(31c)가 작동해서 감압되어 감압 분위기로 된다(스텝 S102).
이어서, 상부 웨이퍼(W1)는, 반송실(32)의 개질용 반송 장치(32a)에 의해 로드 로크 실(31)로부터 표면 개질 장치(33)에 반송된다. 표면 개질 장치(33)에서는, 감압 분위기 하에서, 처리 가스인 산소 가스가 여기되어 플라즈마화되어, 이온화된다. 이 산소 이온이 상부 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)에 조사되어, 당해 접합면(W1j)이 플라즈마 처리된다. 이에 의해, 상부 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)은 개질된다(스텝 S103).
이어서, 상부 웨이퍼(W1)는, 개질용 반송 장치(32a)에 의해 표면 개질 장치(33)로부터 로드 로크 실(31)에 반송되어, 트랜지션(31a2)에 적재된다. 그리고, 로드 로크 실(31)은, 게이트 밸브(36a)가 개방됨으로써, 감압 분위기에서 대기 분위기로 전환되고, 상부 웨이퍼(W1)의 수수가 행하여진다(스텝 S104). 또한, 로드 로크 실(31)은, 상기한 바와 같이 대기 분위기로 되지만, 반송실(32)이나 표면 개질 장치(33)는, 감압 분위기인 상태 그대로가 된다.
이어서, 상부 웨이퍼(W1)는, 반송 장치(61)에 의해 로드 로크 실(31)로부터 표면 친수화 장치(34)에 반송된다. 표면 친수화 장치(34)에서는, 스핀 척에 유지된 상부 웨이퍼(W1)를 회전시키면서, 당해 상부 웨이퍼(W1) 상에 순수를 공급한다. 그렇게 하면, 공급된 순수는 상부 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j) 상을 확산하여, 표면 개질 장치(33)에서 개질된 상부 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)에 수산기(실라놀기)가 부착되어, 당해 접합면(W1j)이 친수화된다. 또한, 당해 순수에 의해, 상부 웨이퍼(W1)의 접합면(W1j)이 세정된다(스텝 S105).
이어서, 친수화된 상부 웨이퍼(W1)는, 반송 장치(61)에 의해 위치 조절 장치(51)에 반송된다. 그리고, 위치 조절 장치(51)에 의해, 상부 웨이퍼(W1)의 수평 방향의 배향이 조절된다(스텝 S106).
그 후, 상부 웨이퍼(W1)는, 위치 조절 장치(51)의 베이스 반전부(51d)에 의해 표리면이 반전되어, 접합면(W1j)을 하면으로 한 상태가 된다(스텝 S107). 이어서, 접합면(W1j)을 하면으로 한 상부 웨이퍼(W1)는, 반송 장치(61)에 의해 기판 온도 조절 장치(42)에 반송되어, 기판 온도 조절 장치(42)의 제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)에 흡착 유지된다. 이에 의해, 상부 웨이퍼(W1)의 온도가 조절된다(스텝 S108).
상기한 스텝 S101 내지 S106, S108의 처리는, 하부 웨이퍼(W2)에 대해서도 행하여진다. 즉, 먼저, 반송 장치(22)에 의해 카세트(C2) 내의 하부 웨이퍼(W2)가 취출되어, 처리 스테이션(3)의 트랜지션(54)에 반송된다.
이어서, 하부 웨이퍼(W2)는, 반송 장치(61)에 의해 로드 로크 실(31)에 반송되어 수수가 행하여진다(스텝 S109). 계속해서, 로드 로크 실(31)은, 감압되어 감압 분위기로 된다(스텝 S110).
이어서, 하부 웨이퍼(W2)는, 개질용 반송 장치(32a)에 의해 로드 로크 실(31)로부터 표면 개질 장치(33)에 반송되어, 접합면(W2j)이 개질된다(스텝 S111). 이어서, 하부 웨이퍼(W2)는, 개질용 반송 장치(32a)에 의해 표면 개질 장치(33)로부터 로드 로크 실(31)에 반송된다. 로드 로크 실(31)은, 감압 분위기에서 대기 분위기로 전환되고, 하부 웨이퍼(W2)의 수수가 행하여진다(스텝 S112).
이어서, 하부 웨이퍼(W2)는, 반송 장치(61)에 의해 로드 로크 실(31)로부터 표면 친수화 장치(34)에 반송되어, 접합면(W2j)이 친수화됨과 함께, 세정된다(스텝 S113).
이어서, 친수화된 하부 웨이퍼(W2)는, 반송 장치(61)에 의해 위치 조절 장치(51)에 반송되어, 수평 방향의 배향이 조절된다(스텝 S114). 또한, 이때 하부 웨이퍼(W2)는, 접합면(W2j)을 상면으로 한 상태이다.
이어서, 접합면(W2j)을 상면으로 한 하부 웨이퍼(W2)는, 기판 온도 조절 장치(42)에 반송되어 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)에 흡착 유지되어, 온도가 조절된다(스텝 S115). 또한, 기판 온도 조절 장치(42)에서는, 예를 들어 하부 웨이퍼(W2)가 상부 웨이퍼(W1)보다도 높은 온도가 되도록 조절된다.
또한, 상기한 스텝 S101 내지 S106, S109 내지 S115에서, 반송 장치(61)에 의한 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 반송은, 제2 유지부(62b)에 의해 행하여지고, 스텝 S107, S108에서, 반전되어 접합면(W1j)을 하면으로 한 상부 웨이퍼(W1)의 반송은, 제1 유지부(62a)에 의해 행하여지지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
계속해서, 반송 장치(61)는, 기판 온도 조절 장치(42)로부터 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를 동일한 타이밍에, 바꿔 말하면 동시에 수취한다(스텝 S116). 그리고, 위치 검출부(70a 내지 70d)는, 반송 장치(61)에 의해 유지되어 있는 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 위치를 검출한다(스텝 S117). 이어서, 반송 장치(61)는, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)의 2매를 접합 장치(41)에 반송한다(스텝 S118).
이어서, 제1 유지부(62a)는, 먼저 검출된 상부 웨이퍼(W1)의 위치에 기초하여 상부 웨이퍼(W1)를 상부 척(230)의 하방의 적절한 위치로 이동시키고, 그리고 상부 웨이퍼(W1)를 상부 척(230)에 흡착 유지시킨다(스텝 S119).
이어서, 제2 유지부(62b)는, 검출된 하부 웨이퍼(W2)의 위치에 기초하여, 하부 웨이퍼(W2)를 하부 척(231)의 상방의 적절한 위치로 이동시키고, 그리고 하부 웨이퍼(W2)를 하부 척(231)에 흡착 유지시킨다(스텝 S120).
계속해서, 접합 장치(41) 내에서, 상부 척(230)에 유지된 상부 웨이퍼(W1)와 하부 척(231)에 유지된 하부 웨이퍼(W2)와의 수평 방향의 위치 조절이 행하여진다(스텝 S121). 이어서, 상부 척(230)에 유지된 상부 웨이퍼(W1)와 하부 척(231)에 유지된 하부 웨이퍼(W2)와의 연직 방향 위치의 조절이 행하여진다(스텝 S122).
이어서, 압동 부재(250)에 의해, 상부 웨이퍼(W1)의 중심부(W1a)와 하부 웨이퍼(W2)의 중심부(W2a)가 맞닿아져서 가압된다(스텝 S123). 그리고, 상부 웨이퍼(W1)와 하부 웨이퍼(W2)가 분자간력에 의해 접합된다(스텝 S124).
상부 웨이퍼(W1)와 하부 웨이퍼(W2)가 접합된 중합 웨이퍼(T)는, 예를 들어 반송 장치(61)의 제2 유지부(62b)에 의해 트랜지션(54)에 반송된다(스텝 S125). 그 후, 반출입 스테이션(2)의 반송 장치(22)에 의해 소정의 적재판(11)의 카세트(C3)에 반송되어, 일련의 처리가 종료된다.
상술해 온 바와 같이, 실시 형태에 따른 접합 시스템(1)은, 상부 웨이퍼(W1)와 하부 웨이퍼(W2)를 접합하는 접합 장치(41)에 대하여 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를 반송하는 반송 장치(61)를 구비한다. 또한, 접합 시스템(1)은, 상부 웨이퍼(W1)를 상면측으로부터 유지하는 제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)와, 제1 온도 조절 유지 플레이트(42a)의 하방에 설치됨과 함께, 하부 웨이퍼(W2)를 상부 웨이퍼(W1)에 대향시켜서 하면측으로부터 유지하는 제2 온도 조절 유지 플레이트(42b)를 구비한다.
반송 장치(61)는, 상부 웨이퍼(W1)를 상면측으로부터 유지 가능한 제1 유지부(62a)와, 제1 유지부(62a)의 하방에 설치되고, 하부 웨이퍼(W2)를 상부 웨이퍼(W1)에 대향시켜서 하면측으로부터 유지 가능한 제2 유지부(62b)를 구비한다. 제1, 제2 유지부(62a, 62b)는, 제1, 제2 온도 조절 유지 플레이트(42a, 42b)에 의해 유지된 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를, 동일한 타이밍에서 제1, 제2 온도 조절 유지 플레이트(42a, 42b)로부터 수취해서 유지한다. 이에 의해, 상부 웨이퍼(W1) 및 하부 웨이퍼(W2)를 접합 장치(41)에 반송하는 처리 시간을 단축할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 로드 로크 실(31)을 1개로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 2개 이상이어도 된다. 또한, 로드 로크 실(31) 내의 트랜지션(31a1, 31a2)은, 1개 또는 3개 이상이어도 된다.
또한, 상기한 접합 시스템(1)에서는, 기판 온도 조절 장치(42)가 접합 장치(41)에 인접해서 배치되도록 했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 제3 처리 블록(G3) 등 다른 장소에 배치되도록 해도 된다. 또한, 접합 시스템(1)에서는, 기판 온도 조절 장치(42)가 제거되도록 구성해도 된다.
또한, 상기에서는, 상부 웨이퍼(W1) 등은 진공 흡착이나 적재에 의해 유지되지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 기계적인 유지를 행하는 메카니컬 척이나 정전 흡착력으로 유지하는 정전 척 등으로 적절히 변경해도 된다.
한층 더한 효과나 변형예는, 당업자에 의해 용이하게 도출할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 보다 광범위한 형태는, 이상과 같이 나타내면서 또한 기술한 특정한 상세 및 대표적인 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부의 특허 청구 범위 및 그 균등물에 의해 정의되는 총괄적인 발명의 개념 정신 또는 범위로부터 일탈하지 않고, 다양한 변경이 가능하다.
1 : 접합 시스템 2 : 반출입 스테이션
3 : 처리 스테이션 31 : 로드 로크 실
31a1, 31a2 : 트랜지션 32 : 반송실
33 : 표면 개질 장치 34 : 표면 친수화 장치
41 : 접합 장치 42 : 기판 온도 조절 장치
42a : 제1 온도 조절 유지 플레이트 42b : 제2 온도 조절 유지 플레이트
55 : 반전용 트랜지션 61 : 반송 장치
62a : 제1 유지부 62b : 제2 유지부
64 : 제1 구동부 100 : 제어 장치

Claims (5)

  1. 제1 기판과 제2 기판을 접합하는 접합 장치에 대하여 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판을 반송하는 기판 반송 장치를 포함하는 접합 시스템으로서,
    상기 제1 기판을 상면측으로부터 유지하는 제1 유지 플레이트와,
    상기 제1 유지 플레이트의 하방에 설치됨과 함께, 상기 제2 기판을 상기 제1 기판에 대향시켜서 하면측으로부터 유지하는 제2 유지 플레이트
    를 포함하고,
    상기 기판 반송 장치는,
    상기 제1 기판을 상면측으로부터 유지 가능한 제1 유지부와,
    상기 제1 유지부의 하방에 설치되고, 상기 제2 기판을 상기 제1 기판에 대향시켜서 하면측으로부터 유지 가능한 제2 유지부
    를 포함하고,
    상기 제1, 제2 유지부는,
    상기 제1, 제2 유지 플레이트에 의해 유지된 상기 제1, 제2 기판을, 동일한 타이밍에서 상기 제1, 제2 유지 플레이트로부터 수취해서 유지하는, 접합 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 유지부에 의해 유지된 상기 제1, 제2 기판의 면에 대하여 수직인 방향으로 배치되어, 상기 제1, 제2 기판의 위치를 검출하는 위치 검출부
    를 더 포함하고,
    상기 제2 유지부는,
    상기 제2 기판을 상기 제1 기판에 대하여 중심이 어긋난 상태로 유지하고,
    상기 위치 검출부는,
    상기 제1 기판의 주연을 검출함과 함께, 상기 제1 기판에 대하여 중심이 어긋남으로써 평면에서 볼 때 상기 제1 기판으로부터 노출된 상기 제2 기판의 주연을 검출하고, 검출된 상기 제1, 제2 기판의 주연에 기초하여 상기 제1, 제2 기판의 위치를 검출하는, 접합 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 유지 플레이트는,
    상기 제2 유지부에 의해 유지되기 전의 상기 제2 기판을, 상기 제1 유지 플레이트에 유지된 상기 제1 기판에 대하여 중심이 어긋난 상태로 유지하도록 배치되는, 접합 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 유지 플레이트 중 적어도 어느 한쪽은,
    유지된 상기 제1, 제2 기판을 온도 조절하는 온도 조절 기구를 포함하는, 접합 시스템.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 유지 플레이트는,
    상기 제2 기판을 진공 흡착에 의해 유지하는, 접합 시스템.
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