(57)【要約】【課題】  ２枚のウエーハを効率よく、高精度に貼り合せできるようにする。【解決手段】  ２枚のウエーハ（２Ｌ）、（２Ｒ）をそれぞれ洗浄乾燥するスピン洗浄ユニット（９）、（１０）を設け、この洗浄ユニット（９）、（１０）の間に、一対の貼り合せチャック（１６）、（１７）が設けられている。この貼り合せチャック（１６）、（１７）は、受取位置と貼り合せ位置に移動可能である。洗浄乾燥後のウエーハは、上記受取位置で上記貼り合せチャック（１６）、（１７）に起立状態でそれぞれ吸着保持され、アライメントされる。アライメント後、上記貼り合せチャック（１６）、（１７）は、上記ウエーハ（２Ｌ）、（２Ｒ）が正対する貼り合せ位置に移動する。貼り合せ位置では、上記貼り合せチャック（１６）、（１７）は近接し、上記ウエーハ（２Ｌ）、（２Ｒ）は貼り合される。  【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貼り合すべき２枚のウエーハを個々に洗浄乾燥する工程と、
洗浄乾燥後のウエーハを一対の貼り合せチャックにそれぞれ保持してアライメントする工程と、
アライメントされたウエーハが正対するように上記貼り合せチャックを貼り合せ位置に移動する工程と、
上記貼り合せチャックに保持されているウエーハを重ね合すよう上記貼り合せチャックを近接する工程
を含むことを特徴とするウエーハの貼り合せ方法。
【請求項２】
上記貼り合せチャックは、ウエーハの貼り合せ面が起立した状態になるよう該ウエーハを保持する請求項１に記載のウエーハの貼り合せ方法。
【請求項３】
上記ウエーハを重ね合す際、重ね合せた該ウエーハを中心部から外周部に向かって弾性手段で押圧する工程を含む請求項１または２に記載のウエーハの貼り合せ方法。
【請求項４】
上記ウエーハを重ね合す際、該ウエーハを加熱する工程を含む請求項１ないし３に記載のウエーハの貼り合せ方法。
【請求項５】
２枚のウエーハを個々に洗浄乾燥する２つの洗浄乾燥手段と、洗浄乾燥後のウエーハをそれぞれ保持する一対の貼り合せチャックと、ウエーハを上記洗浄乾燥手段に搬入すると共に洗浄乾燥後のウエーハを該洗浄乾燥手段から取り出して上記貼り合せチャックにそれぞれ搬入する搬送手段と、上記貼り合せチャックに保持されたウエーハのアライメントを行うアライメント手段と、アライメントされたウエーハが正対するように上記貼り合せチャックを貼り合せ位置に移動する手段と、上記貼り合せチャックに保持されているウエーハを重ね合すよう上記貼り合せチャックを近接する手段を具備するウエーハの貼り合せ装置。
【請求項６】
上記貼り合せチャックは、ウエーハの貼り合せ面が起立した状態になるよう該ウエーハを保持する請求項５に記載のウエーハの貼り合せ装置。
【請求項７】
上記貼り合せチャックは、上記ウエーハを重ね合す際、重ね合せた該ウエーハを中心部から外周部に向かって押圧する弾性手段を含む請求項５または６に記載のウエーハの貼り合せ装置。
【請求項８】
上記貼り合せチャックは、ウエーハの中心部に接し該ウエーハを保持する可動部と該可動部の外周に存しウエーハの周辺部に接する圧接部を有し、上記可動部は対向する貼り合せチャック方向に進退可能に設けられている請求項５ないし７のいずれかに記載のウエーハの貼り合せ装置。
【請求項９】
一対の上記貼り合せチャックの一方の貼り合せチャックの圧接部には、ウエーハを中心部から外周部に向かって弾性的に押圧するよう押圧部材が設けられ、他方の貼り合せチャックの圧接部は硬質材料で作られている請求項８に記載のウエーハの貼り合せ装置。
【請求項１０】
上記貼り合せチャックには加熱手段が設けられている請求項５ないし９のいずれかに記載のウエーハの貼り合せ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２枚のウエーハを重ね合せて密着状態に貼り合せできるようにしたウエーハの貼り合せ方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエーハのように、２枚のウエーハを密着状態に貼り合せる場合、ウエーハ間に気泡やパーティクル等が入り込んでボイド等が発生すると、後工程で不都合を生じるので、気泡等を除去するようにウエーハを貼り合わせる貼り合せ方法や装置が種々提案されている。また、一般に、そのような貼り合せ装置は、水平に保持したウエーハの上面に他のウエーハを載せて貼り合せるよう構成されている（例えば、特許文献１参照）から、パーティクルの影響をうけやすく、フットプリントも大きくなり、その上、ウエーハを１枚づつロボット等で移動させているので、作業性も良くない。また、ウエーハのオリエンテーションフラットを下側にしてウエーハ面が斜めになるよう立てかけ、オリエンテーションフラット形成領域の１ヶ所から押圧して貼り合せることも知られているが（例えば、特許文献２参照）、ウエーハの支持が不確実なためずれて貼り合されるおそれもあった。
【特許文献１】特開２００２−１９０４３５号公報（特許請求の範囲、図１、図２）
【特許文献２】特開２００１−９３７８７号公報（特許請求の範囲、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の解決課題は、ウエーハの周辺部までずれやボイド等を生じることなく確実に密着させることができ、全自動で効率よくウエーハを貼り合せることができるようにしたウエーハの貼り合せ方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、貼り合すべき２枚のウエーハを洗浄乾燥する工程と、洗浄乾燥後のウエーハを一対の貼り合せチャックにそれぞれ保持してアライメントする工程と、アライメントされたウエーハが正対するように上記貼り合せチャックを貼り合せ位置に移動する工程と、上記貼り合せチャックに保持されているウエーハを重ね合すよう上記貼り合せチャックを近接する工程を含むことを特徴とするウエーハの貼り合せ方法が提案され、好ましくは上記貼り合せチャックはウエーハの貼り合せ面が起立した状態になるようウエーハを保持し、上記ウエーハを重ね合す際ウエーハの中心部から外周部に向かって弾性手段で押圧する工程を含んでいる。
【０００５】
また、本発明によれば、２枚のウエーハを個々に洗浄乾燥する２つの洗浄乾燥手段と、洗浄乾燥後のウエーハをそれぞれ保持する一対の貼り合せチャックと、ウエーハを上記洗浄乾燥手段に搬入すると共に洗浄乾燥後のウエーハを該洗浄乾燥手段から取り出して上記貼り合せチャックにそれぞれ搬入する搬送手段と、上記貼り合せチャックに保持されたウエーハのアライメントを行うアライメント手段と、アライメントされたウエーハが正対するように上記貼り合せチャックを貼り合せ位置に移動する手段と、上記貼り合せチャックに保持されているウエーハを重ね合すよう上記貼り合せチャックを近接する手段を具備するウエーハ貼り合せ装置が提供される。
【０００６】
上記ウエーハ貼り合せ装置において、上記貼り合せチャックは、ウエーハの中心部に接し該ウエーハを保持する可動部と該可動部の外周に存しウエーハの周辺部に接する圧接部を有し、上記可動部を対向する貼り合せチャック方向に進退可能に設けた装置が提供され、また、上記貼り合せチャックにウエーハを中心部から外周に向かって押圧するよう弾性手段を設け、該弾性手段として一方の貼り合せチャックの圧接部を硬質とし、他方の貼り
合せチャックの圧接部に弾性的な押圧部材を設けたウエーハ貼り合せ装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は上記のように構成され、貼り合すべき２枚のウエーハを個々に洗浄乾燥した後、一対の貼り合せチャックにそれぞれ保持し、該貼り合せチャックに保持した状態でウエーハのアライメントを行い、その後、２枚のウエーハが正対するように貼り合せチャックを貼り合せ位置に移動し、該貼り合せ位置で上記貼り合せチャックを近接してウエーハを重ね合せるようにしたから、作業性がよく、２枚のウエーハを周辺部までずれを生じることなく密着させることができ、洗浄乾燥後のウエーハを直ちに起立状態に保持して貼り合せることによりパーティクルの影響を受けることが少なく、またフットプリントを小さくすることができる。その上、２枚のウエーハを貼り合せチャックで保持して貼り合せているときに次の２枚のウエーハを洗浄乾燥工程に搬入することにより、洗浄、貼り合せを並行処理することができ、一層効率よくウエーハを貼り合せることができる。
【０００８】
また、貼り合せチャックを、ウエーハの中心部に接し該ウエーハを保持する可動部と該可動部の外周に存しウエーハの周辺部に接する圧接部で構成し、上記可動部を対向する貼り合せチャック方向に進退可能に設けると、上記可動部が圧接部より突出している状態で該可動部に保持されたウエーハは上記貼り合せチャックを近接したときに、中央部が可動部により最初に押圧され、さらに貼り合せチャックが接近すると該可動部が後退し上記圧接部がウエーハに接して次第に外周部に向かって押圧されるから、ウエーハ間に気泡を閉じ込めることなく、確実に密着させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明のウエーハ貼り合せ方法による装置の一実施例を示す平面図である。図において、装置本体（１）の搬入側には、貼り合すべき２枚のウエーハ、すなわち図において左側に位置するＬウエーハ（２Ｌ）を収納したＬカセット（３）、（４）を載置するＬカセットステージ（５）と、図において右側に位置するＲウエーハ（２Ｒ）を収納したＲカセット（６）、（７）を載置するＲカセットステージ（８）が設けられ、内方には上記ウエーハをそれぞれ洗浄乾燥するスピン洗浄ユニット（９）、（１０）が設けられ、ローダロボット等の搬送手段（１１）、（１２）により上記カセットから取り出した各ウエーハをそれぞれ洗浄ユニット（９）、（１０）に搬入する。
【００１０】
上記洗浄ユニット（９）、（１０）は、ウエーハ両面に付着しているパーティクル等を除去するようブラシ洗浄したり、メガソニックシャワー（１３）、（１４）を用いてスピン処理し、純水リンス洗浄を行い、スピン乾燥する。この際、処理されたウエーハ面から確実に水分を消失させるよう上記洗浄ユニットの上部やその他の適宜の位置、例えば後記する受取位置にハロゲンランプ（１５）やヒーター等の加熱手段を設けて乾燥させることができる。
【００１１】
上記洗浄ユニット（９）、（１０）間には、ウエーハを保持して貼り合せるための一対の貼り合せチャック（１６）、（１７）が設けられている。該貼り合せチャック（１６）、（１７）は受取位置と貼り合せ位置に移動するよう移動可能に設けられ、上記受取位置にあるとき、上記搬送手段（１１）、（１２）より上記洗浄ユニット（９）、（１０）から取り出されたウエーハをそれぞれ受け取って貼り合せ面が起立状態になるよう保持する。したがって、上記搬送手段（１１）、（１２）は水平状態と垂直状態にウエーハを移送できるよう４軸動作するロボットが用いられている。なお、上記貼り合せ面が水平状態になるようウエーハを保持してもよい。
【００１２】
上記受取位置では、ウエーハの外周やオリフラ、ノッチ等を検出してウエーハの中心位置と方向性をアライメントする。該アライメント手段としては、適宜の手段を用いることができ、図に示す実施例では、図２、図３に示すように受取位置にＣＣＤカメラ（１８）を設けて画像認識処理を行い、上記貼り合せチャック（１６）、（１７）に保持しているウエーハを適宜の駆動機構により回転したり、上下動したり、画像処理のために前後動させてアライメントしている。すなわち、図３〜図５を参照し、実施例に示す上記駆動機構は、パルスモーターを含み、ウエーハのノッチやオリフラを合わせるためには回転用パルスモーター（１９）を駆動してウエーハの支持軸（２０）を回転し、高さを合わせるためには上下動用パルスモーター（２１）を駆動して貼り合せチャック本体（１６）、（１７）を上下動し、画像処理位置に前後動させるには前後動用パルスモーター（２３）を駆動して貼り合せチャック（１６）、（１７）を前後動させている。
【００１３】
上記のようにアライメントした後、位置移動用のパルスモーター（２４）を駆動して、上記ウエーハ（２Ｌ）、（２Ｒ）が正対する貼り合せ位置に上記貼り合せチャック（１６）、（１７）を移動する。なお、上記のように移動する手段としては、エアシリンダ等を用いることもできる。
【００１４】
上記前後動用のパルスモーター（２３）を駆動して貼り合せチャック（１６）、（１７）を移動し、ウエーハどうしが接触する位置まで近接させると、各チャックに保持した上記ウエーハを重ね合せて貼り合せることができる。該貼り合せチャックによるウエーハの保持構造は種々に構成することができるが、図５に示す実施例において各チャック（１６）、（１７）は、各ウエーハの中心部に接し真空作用により該ウエーハを吸着保持する可動部（２５Ｌ）、（２５Ｒ）と、該可動部（２５Ｌ）、（２５Ｒ）の外周に存しウエーハの周辺部に接する圧接部（２６Ｌ）、（２６Ｒ）を有し、上記可動部（２５Ｌ）、（２５Ｒ）はそれぞれ対向する貼り合せチャック方向に進退可能に設けられている。該可動部（２５Ｌ）、（２５Ｒ）はウエーハに接する表面がフラットに形成され、上記貼り合せチャック（１６）、（１７）が離れているとき、前進するようばねで付勢されて上記圧接部（２６Ｌ）、（２６Ｒ）の中心孔（２７）の外方端から少し、例えば約５ｍｍ程度突出し、その状態でウエーハを吸着保持する。該貼り合せチャック（１６）、（１７）を近接してウエーハを重ね合せるとき上記可動部（２５Ｌ）、（２５Ｒ）は押圧され、上記ばねに抗して上記中心孔（２７）内に全体が後退し、ウエーハが接触した段階で、各可動部への真空を切ってウエーハの吸着を止める。なお、上記圧接部（２６Ｌ）、（２６Ｒ）の外径は、貼り合すべきウエーハの最大径よりも少し大きく形成され、好ましくはサイズの異なるウエーハに兼用できる適宜の大きさに形成されている。
【００１５】
上記貼り合せチャックには、重ね合せたウエーハを中心部から外周部に向かって押圧するよう適宜の弾性手段が設けられている。該弾性手段は、種々に構成することができ、図に示す実施例ではＬウエーハ（２Ｌ）を保持する貼り合せチャック（１６）側の可動部（２５Ｌ）を、Ｒウエーハ（２Ｒ）を保持する貼り合せチャック（１７）側の可動部（２５Ｒ）よりも強いばね力で付勢してあり、これらのばね力をそれぞれメモリー付ダイアル（２８）により調整できるようにしてある。そして、Ｒウエーハ（２Ｒ）側の可動部（２５Ｒ）をウエーハに接する表面までアルミ材料等の硬質材料で作ると共にＬウエーハ（２Ｌ）側の可動部（２５Ｌ）には図６に示すように、シリコンゴム材料等の耐熱性の弾性材料で作られた弾性押圧片（２９）を表面に設けてある。該弾性押圧片（２９）は、アルミ材料製の可動部本体（３０）の前面に装着されるが、該可動部本体（３０）と弾性押圧片（２９）の接触面（３１）は、説明の都合上誇張して図示してあるように、大きな球面状に形成されている。この構成により貼り合せチャック（１６）、（１７）を近接した際にウエーハの中心部が強く押圧され、その後に該弾性押圧片を介して押圧力が徐々に周辺部に伝わり、外周を押圧することができる。
【００１６】
また、上記圧接部にも弾性手段が設けられている。すなわち、実施例においてＲウエーハ（２Ｒ）に接する側の圧接部（２６Ｒ）は、セラミックス、ガラス等の熱ひずみや加工ひずみの少ない硬質の材料で作られ、内面にラバーヒーター（３２）等のヒーターを設けたり、近接して加熱ランプ等の加熱手段を設けて約０〜１５０℃程度の範囲で加熱できるように構成され、表面にはテフロン（登録商標）等をコーティングしてある。このように加熱すると、ウエーハを貼り合せるときにウエーハの貼り合せ面の水分等が揮発し、ウエーハを一層密着させることができる。
【００１７】
一方、Ｌウエーハ（２Ｌ）に接する側の圧接部（２６Ｌ）には、ウエーハを中心部から外周部に向かって徐々に押圧するよう有弾性の押圧部材（３３）が設けられている。該押圧部材（３３）は種々に構成することができ、図に示す実施例では、図７、図８に示すようにシリコンゴム材料等の耐熱性の弾性材料で細幅の羽根状部片（３４）・・・を形成し、該羽根状部片（３４）・・・を中心部側が高く外周部側がそれより少し低くなるように放射状に取り付けたり、ウエーハの外径に応じて外周部を押圧できるよう周縁部片（３４ａ）や（３４ｂ）を設けることもある。なお、羽根状部片を渦巻状に巻回して取り付けたり、外側を適宜の通気性を有する防塵カバー（３４ｃ）でくるむこともできる。このような構成により該押圧部材（３３）がウエーハに接すると、該ウエーハは中心部から外周部に向かって徐々に押圧され、ウエーハ間の空気を除去することができる。上記のような押圧機構は２枚のウエーハを水平状態で貼り合せる場合にも適用することができる。
【００１８】
上記貼り合せチャック（１６）、（１７）の後方には、貼り合せたウエーハ（２）を該チャックから取り出してカセット（３５）・・・に収納するためのアンローダロボット等の搬送手段（３６）が設けられている。該搬送手段（３６）は、上記搬送手段（１１）、（１２）と同じように４軸動作するロボットで構成されている。また、該カセット（３５）・・・に収納する前に、貼り合せたウエーハ（２）の良否を検査する検査装置を有する検査ステージ（３７）を設け、良品と不良品を別々のカセットに収納するように構成してもよい。
【００１９】
なお、上記装置本体（１）内の上記カセット部、洗浄ユニット部、貼り合せチャック部等をそれぞれ簡易壁で仕切り、湿度コントロールユニットやウルパフィルタユニット、チラーユニット等を適所に設けて仕切り毎に温度、湿度等を管理するとよく、また上記貼り合せ位置にＮ２ガスを供給してＮ２雰囲気内で貼り合せることが好ましい。
【００２０】
上記の構成により、上記カセット（３）、（４）及び（６）、（７）に収納された貼り合すべき２枚のウエーハ（２Ｌ）、（２Ｒ）は、個々に洗浄乾燥工程に搬入されて洗浄乾燥され、洗浄乾燥後それぞれ貼り合せチャック（１６）、（１７）に保持された状態でアライメントされる。そして、アライメント後、上記貼り合せチャック（１６）、（１７）はウエーハ（２Ｌ）、（２Ｒ）が正対するように貼り合せ位置に移動され、近接されるから、上記ウエーハ（２Ｌ）、（２Ｒ）は周縁までずれを生じることなく、ぴったりと重ね合わされる。
【００２１】
また、上記貼り合せ位置でウエーハを貼り合せているとき、次の２枚のウエーハを洗浄乾燥工程で並行して処理することにより、効率良く、貼り合せることができ、ウエーハを起立状態で貼り合せるので、パーティクル等の影響も少ない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例を示す概略的平面図。
【図２】画像認識処理部分の説明図。
【図３】貼り合せチャック部分の平面図。
【図４】貼り合せチャック部分の正面図。
【図５】貼り合せチャックの一部切欠拡大正面図。
【図６】一方の可動部の拡大断面図。
【図７】一方の圧接部の拡大正面図。
【図８】図７の側面図。
【符号の説明】
【００２３】
１  装置本体    ２Ｌ、２Ｒ、２  ウエーハ    ９、１０  スピン洗浄ユニット
１１、１２  搬送手段    １６、１７  貼り合せチャック    １８  ＣＣＤカメラ
１９  回転用パルスモーター    ２１  上下動用パルスモーター    ２３  前後動用パルスモーター    ２４  位置移動用のパルスモーター    ２５Ｌ、２５Ｒ  可動部
２６Ｌ、２６Ｒ  圧接部    ２９  弾性押圧片    ３２  ラバーヒーター    ３３  押圧部材    ３６  搬送手段
【図１】
2005136285.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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