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JP2024036204A - Substrate processing equipment and position measurement method - Google Patents

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JP2024036204A
JP2024036204A JP2022140993A JP2022140993A JP2024036204A JP 2024036204 A JP2024036204 A JP 2024036204A JP 2022140993 A JP2022140993 A JP 2022140993A JP 2022140993 A JP2022140993 A JP 2022140993A JP 2024036204 A JP2024036204 A JP 2024036204A
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substrate
measuring device
wafer
reflected light
relative
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JP2022140993A
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Japanese (ja)
Inventor
祐平 松尾
Yuhei Matsuo
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Publication date
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Priority to KR1020230115289A priority patent/KR20240033656A/en
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Abstract

To provide a technique for measurement by a measuring instrument, enabling stable detection of a location of a substrate.SOLUTION: A substrate processing system comprises a holder for holding a substrate, a measuring instrument for measuring a relative distance with the substrate, the measuring instrument being provided in a posture facing the substrate held by the holder, a mover for changing a relative position of the measuring instrument and the substrate, and a controller for controlling the mover, the measuring instrument being connected thereto. The measuring instrument detects light reflected on a surface of the substrate with a white confocal method in which a different focal distance is set for each of a plurality of wavelengths. The controller compares a reflected-light receiving quantity with a threshold held in advance, and when the light receiving quantity is less than the threshold, causes the mover to change the relative position and calculates then a position of the substrate using the relative distance measured by the measuring instrument.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本開示は、基板処理装置、および位置測定方法に関する。 The present disclosure relates to a substrate processing apparatus and a position measurement method.

特許文献1には、上側の基板を上方から吸着する上チャックと、下側の基板を下方から吸着する下チャックとを備え、2枚の基板を向い合せて接合する接合装置が開示されている。基板の接合において、接合装置は、上チャックの基板の中心を押し下げて、下チャックの基板の中心と接触させ、2枚の基板の中心同士を分子間力により接合させ、この接合領域を中心から外縁に広げていく。 Patent Document 1 discloses a bonding device that includes an upper chuck that sucks an upper substrate from above and a lower chuck that sucks a lower substrate from below, and that bonds two substrates facing each other. . When bonding substrates, the bonding device pushes down the center of the substrate on the upper chuck so that it comes into contact with the center of the substrate on the lower chuck, bonds the centers of the two substrates together by intermolecular force, and moves this bonding area away from the center. Spread it to the outer edge.

この種の接合装置は、基板の位置を計測する複数の測定器を上チャックに備え、上チャックから離れる際の基板の位置を測定することで、接合の進展を認識している。 This type of bonding apparatus includes a plurality of measuring devices on the upper chuck to measure the position of the substrate, and recognizes the progress of bonding by measuring the position of the substrate when it is separated from the upper chuck.

特開2015-095579号公報Japanese Patent Application Publication No. 2015-095579

本開示は、測定器の計測において基板の位置をより安定的に検出できる技術を提供する。 The present disclosure provides a technique that can more stably detect the position of a substrate in measurement using a measuring instrument.

本開示の一態様によれば、基板を保持する保持部と、前記保持部に保持される前記基板の対向位置に設けられ、前記基板との相対距離を計測する測定器と、前記測定器と前記基板との相対位置を変位させる移動部と、前記測定器が接続されると共に、前記移動部を制御する制御部と、を備え、前記測定器は、複数の波長毎に異なる焦点距離に設定された白色共焦点方式により前記基板の表面を反射した反射光を検出し、前記制御部は、予め保有する閾値と前記反射光の受光量とを比較し、前記反射光の受光量が前記閾値未満の場合に、前記移動部により前記相対位置を変位させ、その後に前記測定器が計測した前記相対距離を用いて前記基板の位置を算出する、基板処理装置が提供される。 According to one aspect of the present disclosure, a holding part that holds a substrate, a measuring device provided at a position facing the substrate held by the holding part and measuring a relative distance with the substrate, and the measuring device A moving part that displaces the relative position with respect to the substrate, and a control part to which the measuring instrument is connected and controlling the moving part, the measuring instrument being set to different focal lengths for each of the plurality of wavelengths. The control section detects the reflected light reflected from the surface of the substrate using a white confocal method, and compares the received amount of the reflected light with a threshold value held in advance, and the control unit compares the received amount of the reflected light with the threshold value. Provided is a substrate processing apparatus that displaces the relative position by the moving unit and then calculates the position of the substrate using the relative distance measured by the measuring device.

一態様によれば、測定器の計測において基板の位置をより安定的に検出できる。 According to one aspect, the position of the substrate can be detected more stably in measurement using a measuring device.

第1基板および第2基板の一例を示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing an example of a first substrate and a second substrate. 一実施形態に係る接合モジュールの一例を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an example of a joining module according to an embodiment. 図3の接合モジュールの側面図である。FIG. 4 is a side view of the joining module of FIG. 3; 上チャックおよび下チャックの一例を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of an upper chuck and a lower chuck. 基板処理方法の一例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of a substrate processing method. 図6(A)は、図5のステップS102における動作の一例を示す側面図である。図6(B)は、図6(A)に続く動作を示す側面図である。図6(C)は、図6(B)に続く動作を示す側面図である。FIG. 6(A) is a side view showing an example of the operation in step S102 of FIG. FIG. 6(B) is a side view showing the operation following FIG. 6(A). FIG. 6(C) is a side view showing the operation following FIG. 6(B). 図7(A)は、図5のステップS103における動作の一例を示す断面図である。図7(B)は、図5のステップS104における動作の一例を示す断面図である。図7(C)は、図7(B)に続く動作を示す断面図である。FIG. 7(A) is a cross-sectional view showing an example of the operation in step S103 of FIG. FIG. 7(B) is a cross-sectional view showing an example of the operation in step S104 of FIG. FIG. 7(C) is a cross-sectional view showing the operation following FIG. 7(B). 上チャックに設けられる複数の変位センサを示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a plurality of displacement sensors provided on the upper chuck. 図9(A)は、変位センサの赤色の検出時を示す図および赤色の反射率が低い状態を示すグラフである。図9(B)は、変位センサの緑色の検出時を示す図および緑色の反射率が低い状態を示すグラフである。図9(C)は、変位センサの青色の検出時を示す図および青色の反射率が低い状態を示すグラフである。FIG. 9A is a diagram showing when the displacement sensor detects red color and a graph showing a state where the reflectance of red color is low. FIG. 9(B) is a diagram showing when the displacement sensor detects green color and a graph showing a state where the green reflectance is low. FIG. 9C is a diagram showing when the displacement sensor detects blue color and a graph showing a state where the blue reflectance is low. 図10(A)は、変位センサと上ウェハの相対位置を変位させる構成を示す図である。図10(B)は、変位センサと上ウェハの相対位置を変位させる別の構成を示す図である。FIG. 10A is a diagram showing a configuration for displacing the relative positions of the displacement sensor and the upper wafer. FIG. 10(B) is a diagram showing another configuration for displacing the relative positions of the displacement sensor and the upper wafer. 基板処理方法における測定処理を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing measurement processing in a substrate processing method. 図12(A)は、変位センサと上ウェハの初期の相対位置と反射光の受光量との関係を示すグラフである。図12(B)は、変位センサと上ウェハの相対位置の変位時と反射光の受光量との関係を示すグラフである。図12(C)は、変位センサと上ウェハの相対位置の変位後と反射光の受光量との関係を示すグラフである。FIG. 12(A) is a graph showing the relationship between the initial relative position of the displacement sensor and the upper wafer and the amount of received reflected light. FIG. 12(B) is a graph showing the relationship between the displacement of the relative position of the displacement sensor and the upper wafer and the amount of received reflected light. FIG. 12C is a graph showing the relationship between the relative position of the displacement sensor and the upper wafer after the displacement and the amount of reflected light received. 第1変形例に係る基板処理方法の測定処理を示すフローチャートである。7 is a flowchart illustrating measurement processing of a substrate processing method according to a first modification. 第2変形例に係る基板処理方法の測定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the measurement process of the substrate processing method based on the 2nd modification. 図15(A)は、第2実施形態に係る剥離装置を示す概略図である。図15(B)は、第3実施形態に係る厚さ測定装置を示す概略図である。FIG. 15(A) is a schematic diagram showing a peeling device according to the second embodiment. FIG. 15(B) is a schematic diagram showing a thickness measuring device according to the third embodiment.

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。なお、以下の説明において使用するX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向は、互いに垂直に交わる軸方向であり、X軸方向およびY軸方向は水平方向であり、Z軸方向は鉛直方向である。 Hereinafter, embodiments for implementing the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components are given the same reference numerals, and redundant explanations may be omitted. Note that the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction used in the following description are axes that intersect perpendicularly to each other, the X-axis direction and the Y-axis direction are horizontal directions, and the Z-axis direction is a vertical direction. be.

第1実施形態に係る基板処理装置として、2つの基板同士を接合して接合基板を作製する接合装置を例にあげて説明する。図1に示すように、2つの基板(第1基板W1、第2基板W2)のうち少なくとも1つは、例えば、シリコンウェハや化合物半導体ウェハ等の半導体基板に複数の電子回路が形成された基板である。第1基板W1および第2基板W2のうち1つは、電子回路が形成されていないベアウェハであってもよい。化合物半導体ウェハは、特に限定されないが、例えば、GaAsウェハ、SiCウェハ、GaNウェハ、またはInPウェハである。 As the substrate processing apparatus according to the first embodiment, a bonding apparatus for bonding two substrates to produce a bonded substrate will be described as an example. As shown in FIG. 1, at least one of the two substrates (first substrate W1, second substrate W2) is a substrate in which a plurality of electronic circuits are formed on a semiconductor substrate such as a silicon wafer or a compound semiconductor wafer. It is. One of the first substrate W1 and the second substrate W2 may be a bare wafer on which no electronic circuit is formed. The compound semiconductor wafer is, for example, a GaAs wafer, a SiC wafer, a GaN wafer, or an InP wafer, although it is not particularly limited.

第1基板W1と第2基板W2とは、略同形状(同径)の円板に形成されている。図3に示すように、接合装置1は、第1基板W1のZ軸負方向側(鉛直方向下側)に第2基板W2を配置して、第1基板W1と第2基板W2を接合する。よって以下、第1基板W1を「上ウェハW1」、第2基板W2を「下ウェハW2」、接合基板Tを「接合ウェハT」という場合がある。また以下では、上ウェハW1の板面のうち、下ウェハW2と接合される側の板面を「接合面W1j」といい、接合面W1jとは反対側の板面を「非接合面W1n」という。さらに、下ウェハW2の板面のうち、上ウェハW1と接合される側の板面を「接合面W2j」といい、接合面W2jとは反対側の板面を「非接合面W2n」という。 The first substrate W1 and the second substrate W2 are formed into disks having substantially the same shape (same diameter). As shown in FIG. 3, the bonding apparatus 1 places the second substrate W2 on the Z-axis negative direction side (vertical direction lower side) of the first substrate W1, and bonds the first substrate W1 and the second substrate W2. . Therefore, hereinafter, the first substrate W1 may be referred to as "upper wafer W1," the second substrate W2 may be referred to as "lower wafer W2," and the bonded substrate T may be referred to as "bonded wafer T." In addition, among the plate surfaces of the upper wafer W1, the plate surface on the side to be bonded to the lower wafer W2 is referred to as a "bonded surface W1j", and the plate surface on the opposite side to the bonded surface W1j is referred to as a "non-bonded surface W1n". That's what it means. Further, among the plate surfaces of the lower wafer W2, the plate surface on the side to be bonded to the upper wafer W1 is referred to as a "bonded surface W2j", and the plate surface on the opposite side to the bonded surface W2j is referred to as a "non-bonded surface W2n".

図2に示すように、接合装置1は、内部を密閉可能な処理容器210を有する。処理容器210の側面には搬入出口211が形成され、当該搬入出口211には開閉シャッタ212が設けられる。上ウェハW1、下ウェハW2および接合ウェハTは、搬入出口211を介して搬入出される。 As shown in FIG. 2, the bonding apparatus 1 includes a processing container 210 whose interior can be sealed. A loading/unloading port 211 is formed on the side surface of the processing container 210, and an opening/closing shutter 212 is provided at the loading/unloading port 211. The upper wafer W1, the lower wafer W2, and the bonded wafer T are carried in and out through the carry-in/out port 211.

図3に示すように、処理容器210の内部には、上チャック(第1保持部)230と下チャック(第2保持部)231とが設けられる。上チャック230は、上ウェハW1の接合面W1jを下に向けて、上ウェハW1を上方から保持する。また、下チャック231は、上チャック230の下方に設けられ、下ウェハW2の接合面W2jを上に向けて、下ウェハW2を下方から保持する。 As shown in FIG. 3, inside the processing container 210, an upper chuck (first holding section) 230 and a lower chuck (second holding section) 231 are provided. The upper chuck 230 holds the upper wafer W1 from above with the bonding surface W1j of the upper wafer W1 facing downward. Further, the lower chuck 231 is provided below the upper chuck 230, and holds the lower wafer W2 from below with the bonding surface W2j of the lower wafer W2 facing upward.

上チャック230は、処理容器210の天井面に設けられた支持部材280に支持される。一方、下チャック231は、当該下チャック231の下方に設けられた第1下チャック移動部291に支持され、上チャック230の対向位置に配置可能となっている。 The upper chuck 230 is supported by a support member 280 provided on the ceiling surface of the processing container 210. On the other hand, the lower chuck 231 is supported by a first lower chuck moving section 291 provided below the lower chuck 231, and can be placed at a position opposite the upper chuck 230.

第1下チャック移動部291は、後述するように下チャック231を水平方向(Y軸方向)に移動させる。また、第1下チャック移動部291は、下チャック231を鉛直方向に移動自在、かつ鉛直軸回りに回転可能に構成される。 The first lower chuck moving unit 291 moves the lower chuck 231 in the horizontal direction (Y-axis direction) as described later. Further, the first lower chuck moving unit 291 is configured to be able to move the lower chuck 231 in the vertical direction and rotate around the vertical axis.

第1下チャック移動部291は、当該第1下チャック移動部291の下面側に設けられ、水平方向(Y軸方向)に延在する一対のレール295に取り付けられる。第1下チャック移動部291は、レール295に沿って移動自在に構成される。レール295は、第2下チャック移動部296に設けられる。 The first lower chuck moving section 291 is provided on the lower surface side of the first lower chuck moving section 291 and attached to a pair of rails 295 extending in the horizontal direction (Y-axis direction). The first lower chuck moving section 291 is configured to be movable along the rail 295. The rail 295 is provided on the second lower chuck moving section 296.

第2下チャック移動部296は、当該第2下チャック移動部296の下面側に設けられ、水平方向(X軸方向)に延在する一対のレール297に取り付けられる。第2下チャック移動部296は、レール297に沿って移動自在に構成される。一対のレール297は、処理容器210の底面に設けられた載置台298上に設けられる。 The second lower chuck moving section 296 is provided on the lower surface side of the second lower chuck moving section 296 and is attached to a pair of rails 297 extending in the horizontal direction (X-axis direction). The second lower chuck moving section 296 is configured to be movable along the rail 297. A pair of rails 297 are provided on a mounting table 298 provided on the bottom surface of the processing container 210.

第1下チャック移動部291と、第2下チャック移動部296とによって、移動機構290が構成される。移動機構290は、上チャック230に対して下チャック231を相対移動させる。また、移動機構290は、基板受渡位置と、接合位置との間で下チャック231を移動させる。 A moving mechanism 290 is configured by the first lower chuck moving section 291 and the second lower chuck moving section 296. The moving mechanism 290 moves the lower chuck 231 relative to the upper chuck 230. Furthermore, the moving mechanism 290 moves the lower chuck 231 between the substrate transfer position and the bonding position.

基板受渡位置は、上チャック230が上ウェハW1を搬送装置61(図2参照)から受け取り、また、下チャック231が下ウェハW2を搬送装置61から受け取り、下チャック231が接合ウェハTを搬送装置61に受け渡す位置である。基板受渡位置は、n(nは1以上の自然数)回目の接合で作製された接合ウェハTの搬出と、n+1回目の接合で接合される上ウェハW1および下ウェハW2の搬入とが連続して行われる位置である。基板受渡位置は、例えば図2および図3に示す位置である。 The substrate transfer positions are such that the upper chuck 230 receives the upper wafer W1 from the transfer device 61 (see FIG. 2), the lower chuck 231 receives the lower wafer W2 from the transfer device 61, and the lower chuck 231 transfers the bonded wafer T to the transfer device. This is the position where it is handed over to 61. The substrate delivery position is such that the unloading of the bonded wafer T produced in the n-th bonding (n is a natural number of 1 or more) and the loading of the upper wafer W1 and lower wafer W2 to be bonded in the n+1-th bonding are carried out in succession. This is the position where it is performed. The substrate delivery position is, for example, the position shown in FIGS. 2 and 3.

搬送装置61は、上ウェハW1を上チャック230に渡す際に、上チャック230の真下に進入する。また、搬送装置61は、接合ウェハTを下チャック231から受け取り、下ウェハW2を下チャック231に渡す際に、下チャック231の真上に進入する。搬送装置61が進入しやすいように、上チャック230と下チャック231とは横にずらされており、上チャック230と下チャック231の鉛直方向の間隔も大きい。 The transport device 61 enters directly below the upper chuck 230 when transferring the upper wafer W1 to the upper chuck 230. Further, the transfer device 61 enters directly above the lower chuck 231 when receiving the bonded wafer T from the lower chuck 231 and transferring the lower wafer W2 to the lower chuck 231. The upper chuck 230 and the lower chuck 231 are shifted laterally so that the transport device 61 can easily enter, and the vertical distance between the upper chuck 230 and the lower chuck 231 is also large.

一方、接合位置は、上ウェハW1と下ウェハW2とを所定の間隔をおいて向かい合わせた位置である。接合位置は、例えば図4に示す位置である。接合位置では、基板受渡位置に比べて、鉛直方向における上ウェハW1と下ウェハW2との間隔が狭い。また、接合位置では、基板受渡位置とは異なり、鉛直方向視にて上ウェハW1と下ウェハW2とが重なっている。 On the other hand, the bonding position is a position where the upper wafer W1 and the lower wafer W2 face each other with a predetermined interval. The joining position is, for example, the position shown in FIG. At the bonding position, the distance between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 in the vertical direction is narrower than at the substrate transfer position. Further, at the bonding position, unlike the substrate transfer position, the upper wafer W1 and the lower wafer W2 overlap when viewed in the vertical direction.

移動機構290は、上チャック230と下チャック231の相対位置を、水平方向(X軸方向およびY軸方向の両方向)と、鉛直方向とに移動させる。なお、移動機構290は、本実施形態では下チャック231を移動させるが、下チャック231と上チャック230のいずれを移動させてもよく、両者を移動させてもよい。また、移動機構290は、上チャック230または下チャック231を鉛直軸回りに回転させてもよい。 The moving mechanism 290 moves the relative positions of the upper chuck 230 and the lower chuck 231 in the horizontal direction (both the X-axis direction and the Y-axis direction) and the vertical direction. Although the moving mechanism 290 moves the lower chuck 231 in this embodiment, it may move either the lower chuck 231 or the upper chuck 230, or it may move both. Further, the moving mechanism 290 may rotate the upper chuck 230 or the lower chuck 231 around a vertical axis.

図4に示すように、上チャック230は、当該上チャック230の径方向に沿って複数(例えば3つ)の領域230a、230b、230cに区画される。これら領域230a、230b、230cは、上チャック230の中心から外縁に向けてこの順で設けられる。領域230aは、平面視で正円状に形成されており、領域230b、230cは、平面視で円環状に形成されている。領域230b、230cは、周方向に沿って複数の円弧状のゾーン(小領域)を有してもよい。 As shown in FIG. 4, the upper chuck 230 is divided into a plurality of (eg, three) regions 230a, 230b, and 230c along the radial direction of the upper chuck 230. These regions 230a, 230b, and 230c are provided in this order from the center of the upper chuck 230 toward the outer edge. The region 230a is formed in a perfect circular shape when viewed from above, and the regions 230b and 230c are formed into an annular shape when viewed from above. The regions 230b and 230c may have a plurality of arcuate zones (small regions) along the circumferential direction.

各領域230a、230b、230cには、吸引管240a、240b、240cがそれぞれ独立して設けられる。各吸引管240a、240b、240cには、異なる真空ポンプ241a、241b、241cがそれぞれ接続される。これにより、上チャック230は、各領域230a、230b、230c毎に、上ウェハW1を真空吸着できる。 Suction tubes 240a, 240b, 240c are independently provided in each region 230a, 230b, 230c. Different vacuum pumps 241a, 241b, 241c are connected to each suction pipe 240a, 240b, 240c, respectively. Thereby, the upper chuck 230 can vacuum-hold the upper wafer W1 in each region 230a, 230b, and 230c.

上チャック230には、鉛直方向に昇降自在な複数の保持ピン245が設けられる。複数の保持ピン245は、真空ポンプ246に接続され、真空ポンプ246の作動によって上ウェハW1を真空吸着する。上ウェハW1は、複数の保持ピン245の下端に真空吸着される。複数の保持ピン245の代わりに、リング状の吸着パッドが用いられてもよい。 The upper chuck 230 is provided with a plurality of holding pins 245 that are vertically movable. The plurality of holding pins 245 are connected to a vacuum pump 246, and the upper wafer W1 is vacuum-adsorbed by the operation of the vacuum pump 246. The upper wafer W1 is vacuum-adsorbed to the lower ends of the plurality of holding pins 245. A ring-shaped suction pad may be used instead of the plurality of holding pins 245.

複数の保持ピン245は、図示しない駆動部により下降することで、上チャック230の吸着面から突出する。その状態で、複数の保持ピン245は、上ウェハW1を真空吸着し、搬送装置61から受け取る。その後、複数の保持ピン245が上昇して、上ウェハW1が上チャック230の吸着面に接触する。続いて、上チャック230は、真空ポンプ241a、241b、241cの作動によって、各領域230a、230b、230cにおいて上ウェハW1を水平に真空吸着する。 The plurality of holding pins 245 protrude from the suction surface of the upper chuck 230 by being lowered by a drive unit (not shown). In this state, the plurality of holding pins 245 vacuum adsorb the upper wafer W1 and receive it from the transfer device 61. Thereafter, the plurality of holding pins 245 rise, and the upper wafer W1 comes into contact with the suction surface of the upper chuck 230. Subsequently, the upper chuck 230 horizontally vacuum-chucks the upper wafer W1 in each region 230a, 230b, 230c by operating the vacuum pumps 241a, 241b, 241c.

また、上チャック230は、当該上チャック230を鉛直方向に貫通する貫通孔243を中心部に備える。貫通孔243には、押動部250が挿通される。押動部250は、下ウェハW2と間隔をあけて配置された上ウェハW1の中心を押圧することで、上ウェハW1を下ウェハW2に接触させる。 Further, the upper chuck 230 includes a through hole 243 in the center thereof that vertically passes through the upper chuck 230. The pushing portion 250 is inserted into the through hole 243 . The pushing unit 250 presses the center of the upper wafer W1, which is spaced apart from the lower wafer W2, thereby bringing the upper wafer W1 into contact with the lower wafer W2.

押動部250は、押動ピン251と、当該押動ピン251の昇降ガイドである外筒252とを有する。押動ピン251は、例えばモータを内蔵した駆動部(図示せず)によって、貫通孔243に挿通され、上チャック230の吸着面から突出し、上ウェハW1の中心を押し下げる。 The pushing part 250 includes a pushing pin 251 and an outer cylinder 252 that is a guide for raising and lowering the pushing pin 251. The push pin 251 is inserted into the through hole 243 by, for example, a drive unit (not shown) having a built-in motor, projects from the suction surface of the upper chuck 230, and presses down the center of the upper wafer W1.

また、下チャック231も、当該下チャック231の径方向に沿って複数(例えば3つ)の領域231a、231b、231cに区画される。これら領域231a、231b、231cは、下チャック231の中心から外縁に向けてこの順で設けられる。領域231aは、平面視で正円状に形成されており、領域231b、231cは、平面視で円環状に形成されている。領域230b、230cは、周方向に沿って複数の円弧状のゾーン(小領域)を有してもよい。 Further, the lower chuck 231 is also divided into a plurality of (for example, three) regions 231a, 231b, and 231c along the radial direction of the lower chuck 231. These regions 231a, 231b, and 231c are provided in this order from the center of the lower chuck 231 toward the outer edge. The region 231a is formed in a perfect circular shape when viewed from above, and the regions 231b and 231c are formed into an annular shape when viewed from above. The regions 230b and 230c may have a plurality of arcuate zones (small regions) along the circumferential direction.

各領域231a、231b、231cには、吸引管260a、260b、260cがそれぞれ独立して設けられる。各吸引管260a、260b、260cには、異なる真空ポンプ261a、261b、261cがそれぞれ接続される。これにより、下チャック231は、各領域231a、231b、231c毎に、下ウェハW2を真空吸着できる。 Suction tubes 260a, 260b, 260c are independently provided in each region 231a, 231b, 231c. Different vacuum pumps 261a, 261b, 261c are connected to each suction pipe 260a, 260b, 260c, respectively. Thereby, the lower chuck 231 can vacuum suck the lower wafer W2 in each region 231a, 231b, and 231c.

この下チャック231には、鉛直方向に昇降自在な複数(例えば、3つ)の保持ピン265が設けられる。下ウェハW2は、複数の保持ピン265の上端に載置される。なお、下ウェハW2は、複数の保持ピン265の上端に真空吸着されてもよい。 This lower chuck 231 is provided with a plurality of (for example, three) holding pins 265 that are vertically movable up and down. The lower wafer W2 is placed on the upper ends of the plurality of holding pins 265. Note that the lower wafer W2 may be vacuum-adsorbed to the upper ends of the plurality of holding pins 265.

複数の保持ピン265は、上昇することで、下チャック231の吸着面から突出する。その状態で、複数の保持ピン265は、下ウェハW2を搬送装置61から受け取る。その後、複数の保持ピン265が下降することで、下ウェハW2が下チャック231の吸着面300に接触する。続いて、下チャック231は、吸着面300の複数の領域において下ウェハW2を水平に真空吸着する。 The plurality of holding pins 265 protrude from the suction surface of the lower chuck 231 by rising. In this state, the plurality of holding pins 265 receive the lower wafer W2 from the transport device 61. Thereafter, the plurality of holding pins 265 descend, so that the lower wafer W2 comes into contact with the suction surface 300 of the lower chuck 231. Subsequently, the lower chuck 231 horizontally vacuum-chucks the lower wafer W2 in multiple regions of the suction surface 300.

図2に戻り、接合装置1は、各構成を制御する制御装置(制御部)90を備える。制御装置90は、1以上のプロセッサ91、メモリ92、図示しない入出力インタフェースおよび電子回路を有する制御用コンピュータである。1以上のプロセッサ91は、CPU、ASIC、FPGA、複数のディスクリート半導体からなる回路等のうち1つまたは複数を組み合わせたものであり、メモリ92に記憶されたプログラムを実行処理する。メモリ92は、不揮発性メモリおよび揮発性メモリを含み、制御装置90の記憶部を形成している。 Returning to FIG. 2, the bonding apparatus 1 includes a control device (control unit) 90 that controls each component. The control device 90 is a control computer having one or more processors 91, a memory 92, an input/output interface (not shown), and an electronic circuit. One or more processors 91 are a combination of one or more of a CPU, an ASIC, an FPGA, a circuit made of a plurality of discrete semiconductors, etc., and execute programs stored in the memory 92. Memory 92 includes nonvolatile memory and volatile memory, and forms the storage section of control device 90.

次に、図5~図7を参照して、接合装置1における接合ウェハTを作製する工程について詳述する。図5に示すように、制御装置90は、搬送装置61により接合装置1に対して上ウェハW1と下ウェハW2を搬入する(ステップS101)。搬入後の上チャック230と下チャック231の相対位置は、図6および図7に示す基板受渡位置である。 Next, with reference to FIGS. 5 to 7, the process of manufacturing the bonded wafer T in the bonding apparatus 1 will be described in detail. As shown in FIG. 5, the control device 90 carries the upper wafer W1 and the lower wafer W2 into the bonding device 1 using the transport device 61 (step S101). The relative positions of the upper chuck 230 and the lower chuck 231 after loading are the substrate transfer positions shown in FIGS. 6 and 7.

搬入後に、制御装置90は、移動機構290により、上チャック230と下チャック231の相対位置を基板受渡位置から図7に示す接合位置に移動させる(ステップS102)。このステップS112において、制御装置90は、図6に示すように上側カメラS1と下側カメラS2とを用いて、上ウェハW1と下ウェハW2の位置合わせを行う。 After the loading, the control device 90 causes the moving mechanism 290 to move the relative positions of the upper chuck 230 and the lower chuck 231 from the substrate transfer position to the bonding position shown in FIG. 7 (step S102). In this step S112, the control device 90 aligns the upper wafer W1 and the lower wafer W2 using the upper camera S1 and the lower camera S2, as shown in FIG.

上側カメラS1は、上チャック230に固定されており、下チャック231に保持された下ウェハW2を撮像する。下ウェハW2の接合面W2jには、予め複数の基準点P21~P23が形成される。基準点P21~P23としては、電子回路等のパターンが用いられる。基準点の数は、任意に設定可能である。 The upper camera S1 is fixed to the upper chuck 230 and images the lower wafer W2 held by the lower chuck 231. A plurality of reference points P21 to P23 are formed in advance on the bonding surface W2j of the lower wafer W2. Patterns such as electronic circuits are used as the reference points P21 to P23. The number of reference points can be set arbitrarily.

一方、下側カメラS2は、下チャック231に固定されており、上チャック230に保持された上ウェハW1を撮像する。上ウェハW1の接合面W1jには、予め複数の基準点P11~P13が形成されている。基準点P11~P13としては、電子回路等のパターンが用いられる。基準点の数は、任意に設定可能である。 On the other hand, the lower camera S2 is fixed to the lower chuck 231 and images the upper wafer W1 held by the upper chuck 230. A plurality of reference points P11 to P13 are formed in advance on the bonding surface W1j of the upper wafer W1. Patterns such as electronic circuits are used as the reference points P11 to P13. The number of reference points can be set arbitrarily.

図6(A)に示すように、接合装置1は、移動機構290により、上側カメラS1と下側カメラS2の相対的な水平方向位置を調整する。具体的には、下側カメラS2が上側カメラS1の略真下に位置するように、移動機構290が下チャック231を水平方向に移動させる。そして、上側カメラS1と下側カメラS2とが共通のターゲットXを撮像し、上側カメラS1と下側カメラS2の水平方向位置が一致するように、移動機構290が下側カメラS2の水平方向位置を微調整する。 As shown in FIG. 6(A), the bonding device 1 uses the moving mechanism 290 to adjust the relative horizontal position of the upper camera S1 and the lower camera S2. Specifically, the moving mechanism 290 moves the lower chuck 231 in the horizontal direction so that the lower camera S2 is located substantially directly below the upper camera S1. Then, the moving mechanism 290 moves the horizontal position of the lower camera S2 so that the upper camera S1 and the lower camera S2 image a common target X, and the horizontal positions of the upper camera S1 and the lower camera S2 match. Fine-tune.

次に、図6(B)に示すように、移動機構290は、下チャック231を鉛直上方に移動させて、上チャック230と下チャック231の水平方向位置を調整する。具体的には、移動機構290が下チャック231を水平方向に移動させながら、上側カメラS1が下ウェハW2の基準点P21~P23を順次撮像すると共に、下側カメラS2が上ウェハW1の基準点P11~P13を順次撮像する。なお、図6(B)は、上側カメラS1が下ウェハW2の基準点P21を撮像すると共に、下側カメラS2が上ウェハW1の基準点P11を撮像する様子を示している。 Next, as shown in FIG. 6(B), the moving mechanism 290 moves the lower chuck 231 vertically upward to adjust the horizontal positions of the upper chuck 230 and the lower chuck 231. Specifically, while the moving mechanism 290 moves the lower chuck 231 in the horizontal direction, the upper camera S1 sequentially images the reference points P21 to P23 of the lower wafer W2, and the lower camera S2 images the reference points P21 to P23 of the upper wafer W1. Images of P11 to P13 are sequentially captured. Note that FIG. 6B shows how the upper camera S1 images the reference point P21 of the lower wafer W2, and the lower camera S2 images the reference point P11 of the upper wafer W1.

上側カメラS1および下側カメラS2は、撮像した画像データを制御装置90に送信する。制御装置90は、上側カメラS1で撮像した画像データと下側カメラS2で撮像した画像データとに基づいて移動機構290を制御し、鉛直方向視にて上ウェハW1の基準点P11~P13と下ウェハW2の基準点P21~P23とが合致するように下チャック231の水平方向位置を調整する。 The upper camera S1 and the lower camera S2 transmit captured image data to the control device 90. The control device 90 controls the moving mechanism 290 based on the image data captured by the upper camera S1 and the image data captured by the lower camera S2, and moves the reference points P11 to P13 of the upper wafer W1 and the lower one in the vertical direction. The horizontal position of the lower chuck 231 is adjusted so that the reference points P21 to P23 of the wafer W2 coincide with each other.

次に、図6(C)に示すように、移動機構290は、下チャック231を鉛直上方に移動させる。その結果、下ウェハW2の接合面W2jと上ウェハW1の接合面W1jとの間隔G(図7参照)は、予め定められた距離、例えば80μm~200μmになる。間隔Gの調整は、第1変位計S3と、第2変位計S4とが用いられる。 Next, as shown in FIG. 6(C), the moving mechanism 290 moves the lower chuck 231 vertically upward. As a result, the distance G (see FIG. 7) between the bonding surface W2j of the lower wafer W2 and the bonding surface W1j of the upper wafer W1 becomes a predetermined distance, for example, 80 μm to 200 μm. To adjust the distance G, a first displacement meter S3 and a second displacement meter S4 are used.

第1変位計S3は、上側カメラS1と同様に、上チャック230に対して固定されており、下チャック231に保持された下ウェハW2の厚みを測定する。第1変位計S3は、例えば下ウェハW2に対して光を照射し、下ウェハW2の上下両面で反射された反射光を受光し、下ウェハW2の厚みを測定する。この厚みの測定は、例えば移動機構290が下チャック231を水平方向に移動させる際に実施される。第1変位計S3の測定方式は、例えば共焦点方式、分光干渉方式、または三角測距方式等である。第1変位計S3の光源は、LEDまたはレーザーである。 Like the upper camera S1, the first displacement meter S3 is fixed to the upper chuck 230, and measures the thickness of the lower wafer W2 held by the lower chuck 231. The first displacement meter S3 measures the thickness of the lower wafer W2 by emitting light onto the lower wafer W2, for example, and receiving reflected light reflected from both the upper and lower surfaces of the lower wafer W2. This thickness measurement is performed, for example, when the moving mechanism 290 moves the lower chuck 231 in the horizontal direction. The measurement method of the first displacement meter S3 is, for example, a confocal method, a spectral interference method, or a triangulation method. The light source of the first displacement meter S3 is an LED or a laser.

一方、第2変位計S4は、下側カメラS2と同様に、下チャック231に対して固定されており、上チャック230に保持された上ウェハW1の厚みを測定する。第2変位計S4は、例えば上ウェハW1に対して光を照射し、上ウェハW1の上下両面で反射された反射光を受光し、上ウェハW1の厚みを測定する。この厚みの測定は、例えば移動機構290が下チャック231を水平方向に移動させる際に実施される。第2変位計S4の測定方式は、例えば共焦点方式、分光干渉方式、または三角測距方式等である。第2変位計S4の光源は、LEDまたはレーザーである。 On the other hand, the second displacement meter S4 is fixed to the lower chuck 231 like the lower camera S2, and measures the thickness of the upper wafer W1 held by the upper chuck 230. The second displacement meter S4 measures the thickness of the upper wafer W1 by emitting light onto the upper wafer W1, for example, and receiving reflected light reflected from both the upper and lower surfaces of the upper wafer W1. This thickness measurement is performed, for example, when the moving mechanism 290 moves the lower chuck 231 in the horizontal direction. The measurement method of the second displacement meter S4 is, for example, a confocal method, a spectral interference method, or a triangulation method. The light source of the second displacement meter S4 is an LED or a laser.

第1変位計S3および第2変位計S4は、測定したデータを、制御装置90に送信する。制御装置90は、第1変位計S3で測定したデータと第2変位計S4で測定したデータとに基づいて移動機構290を制御し、間隔Gが設定値になるように下チャック231の鉛直方向位置を調整する。 The first displacement meter S3 and the second displacement meter S4 transmit measured data to the control device 90. The control device 90 controls the moving mechanism 290 based on the data measured by the first displacement meter S3 and the data measured by the second displacement meter S4, and moves the lower chuck 231 in the vertical direction so that the interval G becomes the set value. Adjust the position.

次に、真空ポンプ241aの作動が停止され、図7(A)に示すように、領域230aにおける上ウェハW1の真空吸着が解除される。その後、押動部250の押動ピン251が下降して上ウェハW1の中心を押し下げることで、上ウェハW1を下ウェハW2に接触させる(図5のステップS103)。その結果、上ウェハW1と下ウェハW2の中心同士が接合される。 Next, the operation of the vacuum pump 241a is stopped, and as shown in FIG. 7(A), the vacuum suction of the upper wafer W1 in the area 230a is released. Thereafter, the pushing pin 251 of the pushing part 250 descends to push down the center of the upper wafer W1, thereby bringing the upper wafer W1 into contact with the lower wafer W2 (step S103 in FIG. 5). As a result, the centers of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are joined together.

上ウェハW1の接合面W1jと下ウェハW2の接合面W2jはそれぞれ改質されており、まず、接合面W1j、W2j間にファンデルワールス力(分子間力)が生じ、当該接合面W1j、W2j同士が接合される。さらに、上ウェハW1の接合面W1jと下ウェハW2の接合面W2jはそれぞれ親水化されているため、親水基(例えばOH基)が水素結合し、接合面W1j、W2j同士が強固に接合される。 The bonding surface W1j of the upper wafer W1 and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 are each modified, and first, van der Waals force (intermolecular force) is generated between the bonding surfaces W1j and W2j, and the bonding surfaces W1j and W2j are are joined together. Furthermore, since the bonding surface W1j of the upper wafer W1 and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 are each made hydrophilic, the hydrophilic groups (for example, OH groups) form hydrogen bonds, and the bonding surfaces W1j and W2j are firmly bonded to each other. .

次に、制御装置90は、真空ポンプ241bの作動を停止し、図7(B)に示すように、領域230bにおける上ウェハW1の真空吸着を解除する。続いて、制御装置90は、真空ポンプ241cの作動を停止し、図7(C)に示すように、領域230cにおける上ウェハW1の真空吸着を解除する。 Next, the control device 90 stops the operation of the vacuum pump 241b, and releases the vacuum suction of the upper wafer W1 in the area 230b, as shown in FIG. 7(B). Subsequently, the control device 90 stops the operation of the vacuum pump 241c, and releases the vacuum suction of the upper wafer W1 in the area 230c, as shown in FIG. 7(C).

このように、上ウェハW1の中心から周縁に向けて、上ウェハW1の真空吸着が段階的に解除され、上ウェハW1が下ウェハW2に段階的に落下して当接する。そして、上ウェハW1と下ウェハW2の接合は、中心の接合後に周縁に向けて順次進行する(ステップS104)。これより、上ウェハW1の接合面W1jと下ウェハW2の接合面W2jとが全面で当接し、上ウェハW1と下ウェハW2とが接合され、接合ウェハTが得られる。その後、制御装置90は、押動ピン251を元の位置まで上昇させる。 In this way, the vacuum suction of the upper wafer W1 is released in stages from the center to the periphery of the upper wafer W1, and the upper wafer W1 falls in stages to come into contact with the lower wafer W2. Then, the bonding of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 progresses sequentially toward the periphery after bonding at the center (step S104). As a result, the bonding surface W1j of the upper wafer W1 and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 come into contact with each other on their entire surface, and the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are bonded, and a bonded wafer T is obtained. Thereafter, the control device 90 raises the push pin 251 to its original position.

接合ウェハTの形成後、制御装置90は、移動機構290により、上チャック230と下チャック231の相対位置を、図4に示す接合位置から図2および図3に示す基板受渡位置に移動する(ステップS105)。例えば、移動機構290は、先に下チャック231を下降させ、下チャック231と上チャック230の鉛直方向の間隔を広げる。続いて、移動機構290は、下チャック231を横に移動させ、下チャック231と上チャック230を横にずらす。 After forming the bonded wafer T, the control device 90 uses the moving mechanism 290 to move the relative positions of the upper chuck 230 and the lower chuck 231 from the bonding position shown in FIG. 4 to the substrate transfer position shown in FIGS. 2 and 3 ( Step S105). For example, the moving mechanism 290 first lowers the lower chuck 231 to widen the distance between the lower chuck 231 and the upper chuck 230 in the vertical direction. Subsequently, the moving mechanism 290 moves the lower chuck 231 laterally, and shifts the lower chuck 231 and the upper chuck 230 laterally.

その後、制御装置90は、搬送装置61により、接合装置1から接合ウェハTを搬出する(ステップS106)。具体的には、まず下チャック231による接合ウェハTの保持を解除する。続いて、制御装置90は、複数の保持ピン265を上昇させて、接合ウェハTを搬送装置61に渡す。その後、複数の保持ピン265は元の位置まで下降する。 After that, the control device 90 transports the bonded wafer T from the bonding device 1 using the transport device 61 (step S106). Specifically, first, the holding of the bonded wafer T by the lower chuck 231 is released. Subsequently, the control device 90 raises the plurality of holding pins 265 and transfers the bonded wafer T to the transfer device 61. Thereafter, the plurality of holding pins 265 are lowered to their original positions.

以上の接合装置1は、図8に示すように、上ウェハW1と下ウェハW2との接合の進展を認識するために、上ウェハW1との相対距離を測定する複数の変位センサ10(測定器)を上チャック230(保持部)の内部に有する。例えば、複数の変位センサ10としては、上チャック230の領域230aに設けられる内側変位センサ10a、領域230bに設けられる中間変位センサ10b、領域230cに設けられる外側変位センサ10cがあげられる。なお、接合装置1は、下チャック231にも下ウェハW2との相対距離を測定する複数の変位センサ10を備えてよい(図6(A)参照)。 As shown in FIG. 8, the bonding apparatus 1 described above includes a plurality of displacement sensors 10 (measuring devices) that measure the relative distance to the upper wafer W1 in order to recognize the progress of bonding between the upper wafer W1 and the lower wafer W2. ) inside the upper chuck 230 (holding part). For example, the plurality of displacement sensors 10 include an inner displacement sensor 10a provided in a region 230a of the upper chuck 230, an intermediate displacement sensor 10b provided in a region 230b, and an outer displacement sensor 10c provided in a region 230c. Note that the bonding apparatus 1 may also include a plurality of displacement sensors 10 on the lower chuck 231 to measure the relative distance to the lower wafer W2 (see FIG. 6(A)).

各変位センサ10(内側変位センサ10a、中間変位センサ10bおよび外側変位センサ10c)は、上チャック230の内部において、当該上チャック230に保持された上ウェハW1の対向位置に配置される。各変位センサ10は、それぞれの設置位置から対向する上ウェハW1の表面(非接合面W1n)までの距離を計測する。この結果、変位センサ10は、当該変位センサ10と上ウェハW1との相対距離を得ることができる。 Each displacement sensor 10 (inner displacement sensor 10a, intermediate displacement sensor 10b, and outer displacement sensor 10c) is arranged inside the upper chuck 230 at a position facing the upper wafer W1 held by the upper chuck 230. Each displacement sensor 10 measures the distance from its installation position to the opposing surface (non-bonding surface W1n) of the upper wafer W1. As a result, the displacement sensor 10 can obtain the relative distance between the displacement sensor 10 and the upper wafer W1.

また、本実施形態に係る各変位センサ10には、白色(マルチカラー)の測定光を上ウェハW1に発光し、上ウェハW1の表面(非接合面W1n)から反射された色の情報を利用して距離を測定する白色共焦点方式のセンサが適用される。白色共焦点方式の変位センサ10は、図示しない白色LEDと、白色LEDから出射した測定光について光軸上の異なった位置で色毎(複数の波長毎)に焦点を結ぶ図示しないレンズモジュールとを内部に有する。また、白色共焦点方式の変位センサ10は、反射光を分光して反射スペクトルを検出する図示しない検出器を有する。 In addition, each displacement sensor 10 according to the present embodiment emits white (multicolor) measurement light to the upper wafer W1, and utilizes information on the color reflected from the surface (non-bonding surface W1n) of the upper wafer W1. A white confocal sensor is used to measure distance. The white confocal displacement sensor 10 includes a white LED (not shown) and a lens module (not shown) that focuses measurement light emitted from the white LED for each color (each of a plurality of wavelengths) at different positions on the optical axis. Has it inside. Further, the white confocal displacement sensor 10 includes a detector (not shown) that separates reflected light and detects a reflection spectrum.

例えば図9(A)に示すように、変位センサ10は、青色光BLの焦点距離を最も遠くに設定し、赤色光RLの焦点距離を最も近くに設定し、その間に緑色光GLの焦点距離を設定する。上ウェハW1の上面に焦点が一致した色(波長)の光が最も強く反射される。従って、変位センサ10は、反射スペクトルのピークの波長から変位センサ10と上ウェハW1の相対距離を計測できる。なお、赤色光RL、緑色光GL、青色光BLの焦点位置の順番や距離については、特に限定されず、適用する装置等に応じて任意に設定してよい。このように、白色共焦点方式の変位センサ10を適用することで、接合装置1は、測定時において上ウェハW1との接触を不要とし、また高い測定精度を得ることが可能となる。 For example, as shown in FIG. 9A, the displacement sensor 10 sets the focal length of the blue light BL to the farthest distance, sets the focal length of the red light RL to the closest distance, and sets the focal length of the green light GL to the furthest distance. Set. Light of a color (wavelength) that is focused on the upper surface of the upper wafer W1 is most strongly reflected. Therefore, the displacement sensor 10 can measure the relative distance between the displacement sensor 10 and the upper wafer W1 from the wavelength of the peak of the reflection spectrum. Note that the order and distances of the focal positions of the red light RL, green light GL, and blue light BL are not particularly limited, and may be arbitrarily set depending on the device to which they are applied. In this way, by applying the white confocal displacement sensor 10, the bonding apparatus 1 does not require contact with the upper wafer W1 during measurement, and it becomes possible to obtain high measurement accuracy.

ただし、白色共焦点方式の変位センサ10は、上ウェハW1との相対距離を計測する際に、上ウェハW1の上面(非接合面W1n)に成膜された膜の影響によって測定できないケースが発生する。これはウェハWの膜の膜種や膜厚に応じて、複数の波長のうち特定の波長で反射しない薄膜干渉が生じるためである。特に、上ウェハW1の膜として窒化ケイ素膜WBが成膜される場合は、わずかな膜厚の変化によって、波長毎の反射率が大幅に変わってしまう。なお、上ウェハW1の上面(非接合面W1n)に成膜された膜は、上ウェハW1の下面(接合面W1j)に膜を成膜する際に意図せずに成膜されたものであってもよい。この場合、上ウェハW1の上面に成膜された膜の膜厚がばらつきやすい。以下、図9を参照して、上ウェハW1の膜厚と変位センサ10の計測不能な波長との関係について説明する。 However, when the white confocal displacement sensor 10 measures the relative distance to the upper wafer W1, there are cases where measurement cannot be performed due to the influence of a film formed on the upper surface of the upper wafer W1 (non-bonding surface W1n). do. This is because, depending on the film type and film thickness of the film on the wafer W, thin film interference occurs in which a specific wavelength out of a plurality of wavelengths is not reflected. In particular, when the silicon nitride film WB is formed as the film on the upper wafer W1, a slight change in film thickness will significantly change the reflectance for each wavelength. Note that the film formed on the upper surface of upper wafer W1 (non-bonding surface W1n) was unintentionally formed when forming a film on the lower surface of upper wafer W1 (bonding surface W1j). It's okay. In this case, the thickness of the film formed on the upper surface of the upper wafer W1 tends to vary. Hereinafter, with reference to FIG. 9, the relationship between the film thickness of the upper wafer W1 and the wavelength that cannot be measured by the displacement sensor 10 will be described.

図9(A)に示すように、上ウェハW1に成膜された窒化ケイ素膜WBが80nmの場合には、赤色光RLの波長領域(650nm程度)の反射率が低下している。この場合に、変位センサ10から上ウェハW1に照射される赤色光RLの焦点が上ウェハW1の上面に一致してしまうと、反射スペクトルのピークの高さ(受光量)が大幅に低下し、変位センサ10と上ウェハW1の相対距離の計測精度が低下する。 As shown in FIG. 9A, when the silicon nitride film WB formed on the upper wafer W1 has a thickness of 80 nm, the reflectance in the wavelength region of the red light RL (about 650 nm) is reduced. In this case, if the focus of the red light RL irradiated from the displacement sensor 10 to the upper wafer W1 coincides with the upper surface of the upper wafer W1, the height of the peak of the reflection spectrum (the amount of light received) will decrease significantly, The measurement accuracy of the relative distance between the displacement sensor 10 and the upper wafer W1 decreases.

図9(B)に示すように、上ウェハW1に成膜された窒化ケイ素膜WBが70nmの場合には、緑色光GLの波長領域(550nm程度)の反射率が低下している。この場合に、変位センサ10から上ウェハW1に照射される緑色光GLの焦点が上ウェハW1の上面に一致してしまうと、反射スペクトルのピークの高さ(受光量)が大幅に低下し、変位センサ10と上ウェハW1の相対距離の計測精度が低下する。 As shown in FIG. 9B, when the silicon nitride film WB formed on the upper wafer W1 has a thickness of 70 nm, the reflectance in the wavelength region of green light GL (about 550 nm) is reduced. In this case, if the focus of the green light GL irradiated from the displacement sensor 10 to the upper wafer W1 coincides with the upper surface of the upper wafer W1, the height of the peak of the reflection spectrum (the amount of received light) will decrease significantly, The measurement accuracy of the relative distance between the displacement sensor 10 and the upper wafer W1 decreases.

図9(C)に示すように、上ウェハW1に成膜された窒化ケイ素膜WBが60nmの場合には、青色光BLの波長領域(500nm程度)の反射率が低下している。この場合に、変位センサ10から上ウェハW1に照射される青色光BLの焦点が上ウェハW1の上面に一致してしまうと、反射スペクトルのピークの高さ(受光量)が大幅に低下し、変位センサ10と上ウェハW1の相対距離の計測精度が低下する。 As shown in FIG. 9C, when the silicon nitride film WB formed on the upper wafer W1 has a thickness of 60 nm, the reflectance in the wavelength region of blue light BL (about 500 nm) is reduced. In this case, if the focus of the blue light BL irradiated from the displacement sensor 10 to the upper wafer W1 coincides with the upper surface of the upper wafer W1, the height of the peak of the reflection spectrum (the amount of received light) will decrease significantly, The measurement accuracy of the relative distance between the displacement sensor 10 and the upper wafer W1 decreases.

上記のことから、本実施形態に係る接合装置1は、変位センサ10の受光量に応じて変位センサ10と上ウェハW1の相対位置(相対距離)を変位させることで、相対距離を精度よく計測し、上ウェハW1の位置を精度よく監視可能としている。上ウェハW1の位置とは、例えば、上チャック230の吸着面に対する上ウェハW1の位置である。 From the above, the bonding apparatus 1 according to the present embodiment accurately measures the relative distance by displacing the relative position (relative distance) between the displacement sensor 10 and the upper wafer W1 according to the amount of light received by the displacement sensor 10. This makes it possible to monitor the position of the upper wafer W1 with high accuracy. The position of the upper wafer W1 is, for example, the position of the upper wafer W1 with respect to the suction surface of the upper chuck 230.

接合装置1は、図10(A)に示すように、測定対象である上ウェハW1と変位センサ10のZ軸方向の相対位置(光軸に沿った方向の位置)を移動させる移動部11を備える。本実施形態において、移動部11は、上チャック230に吸着されている上ウェハW1を固定とする一方で、変位センサ10を移動させるセンサ移動部11Aを適用している。 As shown in FIG. 10(A), the bonding apparatus 1 includes a moving unit 11 that moves the relative position in the Z-axis direction (position along the optical axis) of the upper wafer W1 to be measured and the displacement sensor 10. Be prepared. In this embodiment, the moving unit 11 uses a sensor moving unit 11A that moves the displacement sensor 10 while fixing the upper wafer W1 that is attracted to the upper chuck 230.

例えば、センサ移動部11Aは、変位センサ10を保持する可動体、可動体をZ軸方向にガイドするレール、駆動力を発生させる駆動アクチュエータ、および駆動アクチュエータの駆動力を可動体に伝達する駆動伝達部等を有する(共に不図示)。また、センサ移動部11Aは、制御装置90に接続され、制御装置90の制御下に駆動アクチュエータが駆動することで、上チャック230と相対的に変位センサ10を移動させる。変位センサ10の移動時に、制御装置90は、フィードバック制御またはフィードフォワード制御等により変位センサ10の移動量(移動距離)を取得して、メモリ92に記憶していく。これにより、変位センサ10の基準位置に対して変位センサ10が移動した移動距離、すなわち変位センサ10の位置を継続的に認識できる。 For example, the sensor moving unit 11A includes a movable body that holds the displacement sensor 10, a rail that guides the movable body in the Z-axis direction, a drive actuator that generates a driving force, and a drive transmission that transmits the driving force of the drive actuator to the movable body. (both not shown). Further, the sensor moving unit 11A is connected to the control device 90, and the drive actuator is driven under the control of the control device 90 to move the displacement sensor 10 relative to the upper chuck 230. When the displacement sensor 10 moves, the control device 90 acquires the amount of movement (movement distance) of the displacement sensor 10 through feedback control, feedforward control, etc., and stores it in the memory 92. Thereby, the distance traveled by the displacement sensor 10 with respect to the reference position of the displacement sensor 10, that is, the position of the displacement sensor 10 can be continuously recognized.

なお、移動部11は、変位センサ10を移動させる構成に限定されず、測定対象(上ウェハW1)を保持している保持部(上チャック230)を、変位センサ10と相対移動させる構成でもよい。例えば、図10(B)に示すように、接合装置1は、上チャック230を移動させるチャック移動部11Bを備え、チャック移動部11Bにより上チャック230をZ軸方向に移動させる。この場合、変位センサ10は、接合装置1内の図示しない固定体により、移動不能に固定されていればよい。なお、下ウェハW2の位置を測定する変位センサ10の場合、移動部11は、移動機構290を適用してよい。また、移動部11は、変位センサ10と測定対象である上ウェハW1や下ウェハW2の両方を移動させる構成でもよい。 Note that the moving unit 11 is not limited to a configuration in which the displacement sensor 10 is moved, but may be configured to move a holding unit (upper chuck 230) that holds the measurement target (upper wafer W1) relative to the displacement sensor 10. . For example, as shown in FIG. 10(B), the bonding apparatus 1 includes a chuck moving section 11B that moves the upper chuck 230, and the chuck moving section 11B moves the upper chuck 230 in the Z-axis direction. In this case, the displacement sensor 10 only needs to be immovably fixed by a fixed body (not shown) within the joining device 1. Note that in the case of the displacement sensor 10 that measures the position of the lower wafer W2, the moving mechanism 290 may be applied to the moving unit 11. Further, the moving unit 11 may be configured to move both the displacement sensor 10 and the upper wafer W1 and the lower wafer W2 that are the measurement targets.

制御装置90は、各変位センサ10と上ウェハW1の相対距離の測定において、各変位センサ10が反射光を受光した際に、その反射スペクトルのピークの受光量の情報(例えば、フォトダイオードの電流値)を取得する。そして例えば、制御装置90は、予め設定した閾値と受光量とを比較して、受光量が閾値を下回る場合には、移動部11による変位センサ10と測定対象との相対位置を変位させる処理を行う。閾値は、変位センサ10の測定光の発光強度やセンサ自体の仕様に応じて適宜の値が設定されればよい。 In measuring the relative distance between each displacement sensor 10 and the upper wafer W1, when each displacement sensor 10 receives reflected light, the control device 90 provides information on the amount of light received at the peak of the reflection spectrum (for example, the current of a photodiode). value). For example, the control device 90 compares the amount of received light with a preset threshold, and if the amount of received light is less than the threshold, the control device 90 causes the moving unit 11 to perform a process of displacing the relative position between the displacement sensor 10 and the measurement target. conduct. The threshold value may be set to an appropriate value depending on the emission intensity of the measurement light of the displacement sensor 10 and the specifications of the sensor itself.

一例として、制御装置90は、センサ移動部11Aにより変位センサ10をZ軸方向に移動させながら、反射スペクトルのピークの受光量を監視する。ピークの受光量とピークの波長とが徐々に変化する。そして、変位センサ10の受光量が閾値以上となった場合に、その位置で変位センサ10と上ウェハW1の相対距離を計測する。制御装置90は、変位センサ10と上ウェハW1の相対距離と、センサ移動部11Aの移動距離とから、上チャック230の吸着面に対する上ウェハW1の位置を算出する。これにより、接合装置1は、変位センサ10によって上ウェハW1の位置を安定して検出することができる。 As an example, the control device 90 monitors the amount of light received at the peak of the reflection spectrum while moving the displacement sensor 10 in the Z-axis direction using the sensor moving unit 11A. The peak amount of light received and the peak wavelength gradually change. Then, when the amount of light received by the displacement sensor 10 exceeds a threshold value, the relative distance between the displacement sensor 10 and the upper wafer W1 is measured at that position. The control device 90 calculates the position of the upper wafer W1 with respect to the suction surface of the upper chuck 230 from the relative distance between the displacement sensor 10 and the upper wafer W1 and the moving distance of the sensor moving unit 11A. Thereby, the bonding apparatus 1 can stably detect the position of the upper wafer W1 using the displacement sensor 10.

本実施形態に係る接合装置1は、基本的には以上のように構成され、以下、その動作(位置測定方法)について、図11を参照しながら詳述していく。 The bonding device 1 according to this embodiment is basically configured as described above, and its operation (position measuring method) will be described in detail below with reference to FIG. 11.

接合装置1の制御装置90は、図5に示す基板処理方法のステップS103およびS104において、各変位センサ10により上ウェハW1の位置を計測する位置測定方法を行う。図11に示すように、制御装置90は、位置測定方法において、各変位センサ10が検出した反射スペクトルのピークの受光量の情報を取得し、予め保有する閾値と受光量とを比較する(ステップS11)。以下、最初の比較を初期比較ともいう。 The control device 90 of the bonding apparatus 1 performs a position measuring method in which the position of the upper wafer W1 is measured by each displacement sensor 10 in steps S103 and S104 of the substrate processing method shown in FIG. As shown in FIG. 11, in the position measurement method, the control device 90 acquires information on the amount of light received at the peak of the reflection spectrum detected by each displacement sensor 10, and compares the amount of received light with a threshold held in advance (step S11). Hereinafter, the first comparison will also be referred to as initial comparison.

図12(A)に示すように、受光量が閾値未満の場合(ステップS11:NO)には、変位センサ10と上ウェハW1の現在の相対位置において、上ウェハW1の膜種および膜厚のために、所定の波長の反射率が弱まっていることになる。この場合、変位センサ10による上ウェハW1の相対距離の計測精度が低下する。そのため、制御装置90は、変位センサ10と上ウェハW1の相対位置の変位の実施を判定して、ステップS12に進む。 As shown in FIG. 12A, when the amount of received light is less than the threshold (step S11: NO), the film type and thickness of the upper wafer W1 are determined at the current relative position between the displacement sensor 10 and the upper wafer W1. Therefore, the reflectance of a predetermined wavelength is weakened. In this case, the measurement accuracy of the relative distance of the upper wafer W1 by the displacement sensor 10 decreases. Therefore, the control device 90 determines whether the relative positions of the displacement sensor 10 and the upper wafer W1 should be displaced, and the process proceeds to step S12.

逆に、受光量が閾値以上の場合には、変位センサ10と上ウェハW1の現在の相対位置において、変位センサ10により上ウェハW1の相対距離を正確に計測できることになる。そのため、受光量が閾値以上の場合(ステップS11:YES)には、ステップS12、S13を飛ばして、ステップS14に進む。 Conversely, when the amount of received light is equal to or greater than the threshold value, the displacement sensor 10 can accurately measure the relative distance of the upper wafer W1 at the current relative position of the displacement sensor 10 and the upper wafer W1. Therefore, if the amount of received light is equal to or greater than the threshold (step S11: YES), steps S12 and S13 are skipped and the process proceeds to step S14.

ステップS12において、制御装置90は、センサ移動部11Aにより変位センサ10をZ軸方向に移動させる。変位センサ10は、変位センサ10と上ウェハW1の相対位置の変位に伴って、図12(B)に示すように、受光量が増加した反射光を検出することになる。また、制御装置90は、センサ移動部11Aによる移動時に、上記したように、変位センサ10の基準位置に対する移動距離を合わせて取得していく。 In step S12, the control device 90 causes the sensor moving unit 11A to move the displacement sensor 10 in the Z-axis direction. The displacement sensor 10 detects reflected light whose received amount increases as the relative position between the displacement sensor 10 and the upper wafer W1 changes, as shown in FIG. 12(B). Furthermore, when the sensor moving unit 11A moves, the control device 90 also acquires the moving distance of the displacement sensor 10 with respect to the reference position, as described above.

制御装置90は、上記の変位センサ10と上ウェハW1を変位させながら、変位センサ10の反射光の受光量を取得して、受光量と閾値とを比較する(ステップS13)。以下、相対位置の変位時に伴って行う比較を移動時比較ともいう。初期比較の閾値と移動時比較の閾値とは、相互に同じでもよく、異なっていてもよい。例えば、移動時比較において、変位センサ10の反射光を確実に捉えるために、移動時比較の閾値を初期比較の閾値より高く設定してもよい。移動時比較において、反射光の受光量が閾値未満の場合(ステップS13:NO)には、ステップS12に戻り同様の処理を繰り返す。 While displacing the displacement sensor 10 and the upper wafer W1, the control device 90 obtains the amount of reflected light received by the displacement sensor 10, and compares the amount of received light with a threshold value (step S13). Hereinafter, the comparison performed when the relative position changes is also referred to as the comparison during movement. The threshold value for initial comparison and the threshold value for comparison during movement may be the same or different. For example, in order to reliably capture the reflected light from the displacement sensor 10 in the moving comparison, the threshold for the moving comparison may be set higher than the threshold for the initial comparison. In the moving comparison, if the amount of received reflected light is less than the threshold (step S13: NO), the process returns to step S12 and the same process is repeated.

一方、図12(C)に示すように、移動時比較において反射光の受光量が閾値以上になった場合(ステップS13:YES)には、変位センサ10により上ウェハW1の相対距離を正確に測定できるようになる。よって、制御装置90は、センサ移動部11Aによる変位センサ10の移動を停止して、ステップS14に進む。またこの際、制御装置90は、移動後の移動距離(基準位置と変位センサ10の移動停止位置との差)を算出しておく。 On the other hand, as shown in FIG. 12C, if the amount of reflected light received is equal to or greater than the threshold value in the moving comparison (step S13: YES), the displacement sensor 10 accurately measures the relative distance of the upper wafer W1. Be able to measure. Therefore, the control device 90 stops the movement of the displacement sensor 10 by the sensor moving unit 11A, and proceeds to step S14. At this time, the control device 90 calculates the moving distance after the movement (the difference between the reference position and the movement stop position of the displacement sensor 10).

ステップS14において、制御装置90は、変位センサ10により上ウェハW1の相対距離を測定する。この際、制御装置90は、変位センサ10の測定情報(反射光の受光量が閾値以上となっているピーク波長)に基づき、その波長(色)に対応する相対距離をスムーズに導出することができる。 In step S14, the control device 90 measures the relative distance of the upper wafer W1 using the displacement sensor 10. At this time, the control device 90 can smoothly derive the relative distance corresponding to the wavelength (color) based on the measurement information of the displacement sensor 10 (the peak wavelength at which the amount of received reflected light is equal to or higher than the threshold value). can.

最後に、制御装置90は、上ウェハW1の位置(例えば、上チャック230の吸着面に対する上ウェハW1の相対位置)を算出する(ステップS15)。ステップS12、S13を経由して変位センサ10と上ウェハW1の相対位置と変位させている場合には、変位センサ10が計測した相対距離に対して移動距離を加算する。一例として、上ウェハW1から離れる方向に変位センサ10を移動させた場合、制御装置90は、相対距離と負の移動距離とを加算する。その一方で、上ウェハW1に近づく方向に変位センサ10を移動させた場合、制御装置90は、相対距離と正の移動距離とを加算する。なお、ステップS11から上ウェハW1の相対距離を直接(ステップS12、S13を経由せずに)算出する場合、制御装置90は、変位センサ10が計測した相対距離を、そのまま上ウェハW1の位置に換算できる。 Finally, the control device 90 calculates the position of the upper wafer W1 (for example, the relative position of the upper wafer W1 with respect to the suction surface of the upper chuck 230) (step S15). When the relative positions of the displacement sensor 10 and the upper wafer W1 are displaced via steps S12 and S13, the moving distance is added to the relative distance measured by the displacement sensor 10. As an example, when the displacement sensor 10 is moved in a direction away from the upper wafer W1, the control device 90 adds the relative distance and the negative movement distance. On the other hand, when the displacement sensor 10 is moved in a direction approaching the upper wafer W1, the control device 90 adds the relative distance and the positive movement distance. Note that when calculating the relative distance of the upper wafer W1 directly from step S11 (without going through steps S12 and S13), the control device 90 directly applies the relative distance measured by the displacement sensor 10 to the position of the upper wafer W1. Can be converted.

以上のように、本実施形態に係る基板処理装置(接合装置1)は、白色共焦点方式の測定器(変位センサ10)の受光量に応じて、測定器と基板(上ウェハW1)の相対位置を適切に調整することができる。これにより、基板に成膜されている膜によって白色共焦点方式の測定器の受光量が影響を受けても、計測精度の低下を回避して測定器と基板の相対距離を安定的に計測できる。その結果、基板処理装置は、基板の位置を正確に認識することが可能となり、基板処理の監視や基板処理自体を一層精度よく行うことができる。なお、基板処理装置は、測定器の受光量が閾値以上で充分に高い場合には、測定器が計測した相対距離を用いることで、直ちに基板の位置を認識することができる。 As described above, the substrate processing apparatus (bonding apparatus 1) according to the present embodiment determines the relative relationship between the measuring instrument and the substrate (upper wafer W1) depending on the amount of light received by the white confocal measuring instrument (displacement sensor 10). The position can be adjusted appropriately. As a result, even if the amount of light received by the white confocal measuring device is affected by the film formed on the substrate, the relative distance between the measuring device and the substrate can be stably measured without reducing measurement accuracy. . As a result, the substrate processing apparatus can accurately recognize the position of the substrate, and can monitor the substrate processing and perform the substrate processing itself with higher precision. Note that, if the amount of light received by the measuring device is sufficiently high and equal to or higher than the threshold value, the substrate processing apparatus can immediately recognize the position of the substrate by using the relative distance measured by the measuring device.

また、基板処理装置(接合装置1)は、移動部11による測定器(変位センサ10)と基板(上ウェハW1)との相対位置の変位時に、反射光の受光量を監視することで、充分な受光量が得られる相対位置において相対距離を確実に計測することが可能となる。そして、このような変位センサ10および制御装置90を適用した接合装置1は、上ウェハW1と下ウェハW2の接合を一層精度よく監視することが可能となる。 In addition, the substrate processing apparatus (bonding apparatus 1) monitors the amount of reflected light received when the moving unit 11 shifts the relative position between the measuring device (displacement sensor 10) and the substrate (upper wafer W1). It becomes possible to reliably measure the relative distance at a relative position where a suitable amount of received light can be obtained. The bonding apparatus 1 to which such a displacement sensor 10 and control device 90 are applied can monitor the bonding of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 with higher accuracy.

なお、接合装置1は、変位センサ10を用いた位置測定方法について、上記の処理に限定されず種々の変形例をとり得る。 Note that the bonding apparatus 1 is not limited to the above-mentioned process for the position measuring method using the displacement sensor 10, and may take various modifications.

例えば、図13に示す第1変形例に示す位置測定方法は、初期比較において変位センサ10の受光量が閾値未満の場合に、センサ移動部11Aにより変位センサ10と上ウェハW1の相対位置を規定移動距離だけ移動させる点で、上記の位置測定方法と異なる。 For example, in the position measuring method shown in the first modification shown in FIG. 13, when the amount of light received by the displacement sensor 10 is less than the threshold value in the initial comparison, the relative position between the displacement sensor 10 and the upper wafer W1 is determined by the sensor moving unit 11A. This method differs from the above position measurement method in that it moves by the distance of movement.

具体的には、第1変形例に係る位置測定方法において、制御装置90は、各変位センサ10が検出した反射光の受光量の情報を取得し、初期比較としてこの受光量と閾値とを比較する(ステップS21)。受光量が閾値未満の場合(ステップS21:NO)には、ステップS22に進む一方で、受光量が閾値以上の場合(ステップS21:YES)には、ステップS22を飛ばしてステップS23に進む。 Specifically, in the position measurement method according to the first modification, the control device 90 acquires information on the amount of reflected light detected by each displacement sensor 10, and compares this amount of received light with a threshold value as an initial comparison. (Step S21). If the amount of received light is less than the threshold (step S21: NO), the process proceeds to step S22, while if the amount of received light is greater than or equal to the threshold (step S21: YES), step S22 is skipped and the process proceeds to step S23.

ステップS22において、制御装置90は、センサ移動部11Aにより変位センサ10を規定移動距離だけZ軸方向に移動させる。この規定移動距離は、焦点距離に設定された反射光の色(波長)が確実に変わる値に設定されることが好ましい。例えば、規定移動距離は、焦点距離に設定された反射光の波長が50nm~200nmの範囲で変化する距離とすることがあげられる。これにより、制御装置90は、規定移動距離の変位後に、変位センサ10による計測をスムーズに行うことができる。また、センサ移動部11Aの移動において変位センサ10の受光量を監視しないことで、制御装置90は、変位センサ10を規定移動距離まで短時間に移動させることができる。そして、センサ移動部11Aにより規定移動距離だけ移動して停止した変位センサ10は、その後の計測において、閾値以上の反射光の受光量を安定的に検出することが可能となる。 In step S22, the control device 90 causes the sensor moving unit 11A to move the displacement sensor 10 by a specified moving distance in the Z-axis direction. This specified moving distance is preferably set to a value that reliably changes the color (wavelength) of the reflected light set to the focal length. For example, the specified moving distance may be a distance at which the wavelength of the reflected light set as the focal length changes within a range of 50 nm to 200 nm. Thereby, the control device 90 can smoothly perform measurement by the displacement sensor 10 after the displacement of the specified moving distance. Further, by not monitoring the amount of light received by the displacement sensor 10 during movement of the sensor moving unit 11A, the control device 90 can move the displacement sensor 10 to the specified movement distance in a short time. Then, the displacement sensor 10 that has been moved by the predetermined moving distance and stopped by the sensor moving unit 11A can stably detect the amount of received reflected light that is equal to or greater than the threshold value in subsequent measurements.

ステップS23において、制御装置90は、変位センサ10により上ウェハW1までの相対距離を計測する。この際、制御装置90は、変位センサ10の測定情報(反射光の受光量が閾値以上となっているピーク波長)に基づき、その波長(色)に対応する相対距離をスムーズに導出することができる。 In step S23, the control device 90 measures the relative distance to the upper wafer W1 using the displacement sensor 10. At this time, the control device 90 can smoothly derive the relative distance corresponding to the wavelength (color) based on the measurement information of the displacement sensor 10 (the peak wavelength at which the amount of received reflected light is equal to or higher than the threshold value). can.

そして、制御装置90は、上ウェハW1のZ軸方向の位置(例えば、上チャック230の吸着面に対する上ウェハW1の相対位置)を算出する(ステップS24)。ステップS22を経由して変位センサ10を上ウェハW1と相対移動させている場合には、変位センサ10の相対距離に対して規定移動距離を加算すればよいことになる。したがって、制御装置90は、上ウェハW1の位置を迅速に算出することができる。なお、ステップS21から上ウェハW1の位置を直接算出する場合、制御装置90は、変位センサ10の相対距離を、そのまま上ウェハW1の位置に換算できる。 Then, the control device 90 calculates the position of the upper wafer W1 in the Z-axis direction (for example, the relative position of the upper wafer W1 with respect to the suction surface of the upper chuck 230) (step S24). If the displacement sensor 10 is moved relative to the upper wafer W1 via step S22, the specified moving distance may be added to the relative distance of the displacement sensor 10. Therefore, the control device 90 can quickly calculate the position of the upper wafer W1. Note that when directly calculating the position of the upper wafer W1 from step S21, the control device 90 can directly convert the relative distance of the displacement sensor 10 into the position of the upper wafer W1.

このように、基板処理装置(接合装置1)は、位置測定方法において規定移動距離だけ相対位置を変位させても、変位センサ10により上ウェハW1の位置を安定的に検出できる。しかも、変位センサ10の受光量が少ない場合に、変位センサ10と基板の相対位置を規定移動距離だけ単純に移動させる処理を行うため、変位センサ10の受光量を監視する負荷を減らすことができる。その結果、上記の基板処理装置は、上ウェハW1の位置の監視による遅れを抑制して、基板処理全体としての効率化を図ることが可能となる。 In this manner, the substrate processing apparatus (bonding apparatus 1) can stably detect the position of the upper wafer W1 using the displacement sensor 10 even if the relative position is displaced by a prescribed movement distance in the position measuring method. Furthermore, when the amount of light received by the displacement sensor 10 is small, the relative position of the displacement sensor 10 and the board is simply moved by a specified moving distance, so the load of monitoring the amount of light received by the displacement sensor 10 can be reduced. . As a result, the above-described substrate processing apparatus can suppress delays caused by monitoring the position of the upper wafer W1 and improve the efficiency of the substrate processing as a whole.

また、図14に示す第2変形例に示す位置測定方法は、上ウェハW1の膜の状態(膜種、膜厚)を認識して、当該上ウェハW1の膜の状態に応じて変位センサ10と上ウェハW1の相対位置を変位させる点で、上記の位置測定方法とは異なる。 Further, in the position measuring method shown in the second modification shown in FIG. 14, the state of the film of the upper wafer W1 (film type, film thickness) is recognized, and the displacement sensor 10 is adjusted according to the state of the film of the upper wafer W1. This method differs from the above position measuring method in that the relative position of the upper wafer W1 is displaced.

この場合、接合装置1の制御装置90は、上ウェハW1に成膜された膜の膜種および膜厚の情報と、変位センサ10と上ウェハW1の相対距離の目標位置とを対応付けたマップ情報をメモリ92に記憶している。また、制御装置90は、基板処理の開始前に、図示しない膜厚測定装置またはユーザの入力から、上ウェハW1の膜の膜種および膜厚の情報を取得して、メモリ92に記憶する。 In this case, the control device 90 of the bonding apparatus 1 generates a map that associates the information on the film type and film thickness of the film formed on the upper wafer W1 with the target position of the relative distance between the displacement sensor 10 and the upper wafer W1. Information is stored in memory 92. Furthermore, before starting substrate processing, the control device 90 acquires information on the film type and film thickness of the film on the upper wafer W1 from a film thickness measuring device (not shown) or input from a user, and stores the information in the memory 92.

第2変形例に係る位置測定方法において、制御装置90は、基板処理の開始前に、膜種および膜厚の情報をメモリ92から読み出して、これらの情報を基にマップ情報から変位センサ10の相対距離の目標位置を抽出する(ステップS31)。さらに、制御装置90は、マップ情報から抽出した目標位置に基づいて、変位センサ10による計測前に、センサ移動部11Aにより変位センサ10と上ウェハW1の相対位置を基準位置から予め変位させる(ステップS32)。これにより、接合装置1は、変位センサ10の計測前に、変位センサ10を適切な位置に配置できる。 In the position measuring method according to the second modification, the control device 90 reads information on the film type and film thickness from the memory 92 before starting substrate processing, and determines the position of the displacement sensor 10 from the map information based on this information. A target position of relative distance is extracted (step S31). Further, the control device 90 causes the sensor moving unit 11A to displace the relative position of the displacement sensor 10 and the upper wafer W1 from the reference position in advance before the measurement by the displacement sensor 10, based on the target position extracted from the map information (step S32). Thereby, the bonding apparatus 1 can arrange the displacement sensor 10 at an appropriate position before the displacement sensor 10 performs measurement.

その後、制御装置90は、変位センサ10の反射光の受光量を取得して、受光量と閾値とを比較する(ステップS33:初期比較)。反射光の受光量が閾値未満の場合(ステップS33:NO)には、膜種および膜厚に応じて変位センサ10を移動させても受光量が閾値以上とならなかったことになる。この場合、この処理フローでは対応しきれないことになるため、例えば図11の位置測定方法の処理フロー(ステップS12)に移行する。これにより、制御装置90は、変位センサ10を移動しながら、受光量を監視する処理を行うことができる。一方、反射光の受光量が閾値以上の場合(ステップS33:YES)には、変位センサ10により上ウェハW1の相対距離を正確に測定できることになる。よって、制御装置90は、ステップS34に進む。 Thereafter, the control device 90 acquires the amount of reflected light received by the displacement sensor 10, and compares the amount of received light with a threshold value (step S33: initial comparison). If the amount of received reflected light is less than the threshold (step S33: NO), this means that the amount of received light does not exceed the threshold even if the displacement sensor 10 is moved according to the film type and thickness. In this case, this processing flow cannot fully handle the situation, so the process moves to, for example, the processing flow of the position measuring method shown in FIG. 11 (step S12). Thereby, the control device 90 can monitor the amount of received light while moving the displacement sensor 10. On the other hand, if the amount of received reflected light is equal to or greater than the threshold (step S33: YES), the displacement sensor 10 can accurately measure the relative distance of the upper wafer W1. Therefore, the control device 90 proceeds to step S34.

ステップS34において、制御装置90は、変位センサ10により上ウェハW1の相対距離を計測する。この際、制御装置90は、変位センサ10の測定情報(反射光の受光量が閾値以上となっているピーク波長)に基づき、その波長(色)に対応する相対距離をスムーズに導出することができる。 In step S34, the control device 90 measures the relative distance of the upper wafer W1 using the displacement sensor 10. At this time, the control device 90 can smoothly derive the relative distance corresponding to the wavelength (color) based on the measurement information of the displacement sensor 10 (the peak wavelength at which the amount of received reflected light is equal to or higher than the threshold value). can.

そして、制御装置90は、上ウェハW1のZ軸方向の位置を算出する(ステップS35)。制御装置90は、変位センサ10が計測した相対距離に対して、抽出した目標位置の移動距離を加算すればよいことになる。したがって、制御装置90は、上ウェハW1の位置を迅速に算出することができる。 Then, the control device 90 calculates the position of the upper wafer W1 in the Z-axis direction (step S35). The control device 90 only needs to add the extracted movement distance of the target position to the relative distance measured by the displacement sensor 10. Therefore, the control device 90 can quickly calculate the position of the upper wafer W1.

以上のように膜の膜種および膜厚が予め分かっている場合に、基板処理装置(接合装置1)は、膜種および膜厚に応じて相対位置を変位させることで、測定器(変位センサ10)が計測可能な目標位置に一層スムーズに調整することができる。しかも、変位センサ10の受光量が少ない場合には、相対位置の移動に伴う受光量の監視に切り替えることで、変位センサ10による上ウェハW1の位置の計測を安定的に行うことができる。 As described above, when the film type and film thickness of the film are known in advance, the substrate processing apparatus (bonding apparatus 1) displaces the relative position according to the film type and film thickness. 10) can be more smoothly adjusted to a measurable target position. Moreover, when the amount of light received by the displacement sensor 10 is small, the position of the upper wafer W1 can be stably measured by the displacement sensor 10 by switching to monitoring the amount of light received as the relative position moves.

また、変位センサ10による上記の位置測定方法を行う基板処理装置は、接合装置1に限定されず、種々の装置に対して適用することができる。 Furthermore, the substrate processing apparatus that performs the above position measuring method using the displacement sensor 10 is not limited to the bonding apparatus 1, but can be applied to various apparatuses.

例えば、図15(A)に示す第2実施形態に係る基板処理装置は、接着層WGを介してウェハWと一時的に接合されたサポートウェハWSを、ウェハWから剥離する剥離装置2であり、この剥離装置2に白色共焦点方式の変位センサ10および位置測定方法を適用している。剥離装置2は、変位センサ10とサポートウェハWSの相対距離を計測することで、サポートウェハWSの上面の位置を算出する。剥離装置2は、サポートウェハWSの上面の位置と、サポートウェハWSの厚みとに基づき、ブレード20の高さを調整する。その後、剥離装置2は、ブレード20をサポートウェハWSと接着層WGの界面に挿し込むことで、サポートウェハWSをウェハWから剥離する基板処理を行う。 For example, the substrate processing apparatus according to the second embodiment shown in FIG. 15(A) is a peeling device 2 that peels off a support wafer WS, which is temporarily bonded to the wafer W via the adhesive layer WG, from the wafer W. A white confocal displacement sensor 10 and a position measuring method are applied to this peeling device 2. The peeling device 2 calculates the position of the upper surface of the support wafer WS by measuring the relative distance between the displacement sensor 10 and the support wafer WS. The peeling device 2 adjusts the height of the blade 20 based on the position of the upper surface of the support wafer WS and the thickness of the support wafer WS. Thereafter, the peeling device 2 performs substrate processing to peel the support wafer WS from the wafer W by inserting the blade 20 into the interface between the support wafer WS and the adhesive layer WG.

剥離装置2により基板処理を行う前に、ウェハWの下面側は、テープ部材81を介して図示しない保持部に固定される。一方、ウェハWの上面(表面)は、接着層WGを介してサポートウェハWSが積層される。ウェハWの上面にはデバイスが形成されていてもよい。デバイスは電子回路を含む。デバイスの上に接着層WGが設けられる。サポートウェハWSはベアウェハであって、サポートウェハWSの下面にはデバイスが形成されない。 Before substrate processing is performed by the peeling device 2, the lower surface side of the wafer W is fixed to a holding section (not shown) via a tape member 81. On the other hand, a support wafer WS is stacked on the upper surface (front surface) of the wafer W via an adhesive layer WG. Devices may be formed on the upper surface of the wafer W. The device includes electronic circuitry. An adhesive layer WG is provided on top of the device. The support wafer WS is a bare wafer, and no devices are formed on the lower surface of the support wafer WS.

そして、剥離装置2は、変位センサ10によりサポートウェハWSの位置を測定する位置測定方法において、変位センサ10とサポートウェハWSの相対位置を変位させて、反射光の受光量を高める。これにより、剥離装置2は、変位センサ10による位置の測定を精度よく行うことが可能となり、ブレード20の高さを接着層WGに正確に合わせることができる。 Then, in a position measurement method in which the position of the support wafer WS is measured by the displacement sensor 10, the peeling device 2 displaces the relative position of the displacement sensor 10 and the support wafer WS to increase the amount of received reflected light. Thereby, the peeling device 2 can accurately measure the position using the displacement sensor 10, and can accurately adjust the height of the blade 20 to the adhesive layer WG.

また、図15(B)に示す第3実施形態に係る基板処理装置は、ウェハWの一対の平面(表面)に対向する位置に変位センサ10をそれぞれ設置した厚み測定装置3である。厚み測定装置3は、一対の変位センサ10により計測した測定結果であるウェハWの位置に基づき、ウェハWの厚みを算出する。この厚み測定装置3でも、各変位センサ10によるウェハWの位置の計測において、上記した位置測定方法を行うことで、ウェハWの位置を精度よく取得することができ、ウェハWの厚みを正確に認識することが可能となる。 Further, the substrate processing apparatus according to the third embodiment shown in FIG. 15(B) is a thickness measuring apparatus 3 in which displacement sensors 10 are respectively installed at positions facing a pair of planes (surfaces) of a wafer W. The thickness measuring device 3 calculates the thickness of the wafer W based on the position of the wafer W, which is the measurement result measured by the pair of displacement sensors 10. In this thickness measuring device 3 as well, by performing the above-described position measuring method when measuring the position of the wafer W by each displacement sensor 10, the position of the wafer W can be obtained with high precision, and the thickness of the wafer W can be accurately measured. It becomes possible to recognize it.

今回開示された実施形態に係る基板処理装置および位置測定方法は、すべての点において例示であって制限的なものではない。実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形および改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。 The substrate processing apparatus and position measuring method according to the embodiment disclosed herein are illustrative in all respects and are not restrictive. The embodiments can be modified and improved in various ways without departing from the scope and spirit of the appended claims. The matters described in the plurality of embodiments described above may be configured in other ways without being inconsistent, and may be combined without being inconsistent.

1 接合装置(基板処理装置)
10 変位センサ(測定器)
11 移動部
90 制御装置(制御部)
230 上チャック
上ウェハ W1
1 Bonding equipment (substrate processing equipment)
10 Displacement sensor (measuring device)
11 Moving unit 90 Control device (control unit)
230 Upper chuck upper wafer W1

Claims (11)

基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持される前記基板の対向位置に設けられ、前記基板との相対距離を計測する測定器と、
前記測定器と前記基板との相対位置を変位させる移動部と、
前記測定器が接続されると共に、前記移動部を制御する制御部と、を備え、
前記測定器は、複数の波長毎に異なる焦点距離に設定された白色共焦点方式により前記基板の表面を反射した反射光を検出し、
前記制御部は、予め保有する閾値と前記反射光の受光量とを比較し、前記反射光の受光量が前記閾値未満の場合に、前記移動部により前記相対位置を変位させ、その後に前記測定器が計測した前記相対距離を用いて前記基板の位置を算出する、
基板処理装置。
a holding part that holds the board;
a measuring device that is provided at a position facing the substrate held by the holding section and measures a relative distance with the substrate;
a moving unit that displaces the relative position of the measuring device and the substrate;
a control unit to which the measuring device is connected and which controls the moving unit;
The measuring device detects the reflected light reflected from the surface of the substrate using a white confocal method set to different focal lengths for each of a plurality of wavelengths,
The control section compares the received amount of the reflected light with a threshold value held in advance, and when the received amount of the reflected light is less than the threshold value, causes the moving section to displace the relative position, and then performs the measurement. calculating the position of the substrate using the relative distance measured by the device;
Substrate processing equipment.
前記制御部は、前記比較において前記反射光の受光量が前記閾値以上の場合に、前記移動部を動作させずに前記測定器が計測した前記相対距離を用いて前記基板の位置を算出する、
請求項1に記載の基板処理装置。
The control unit calculates the position of the substrate using the relative distance measured by the measuring device without operating the moving unit if the amount of the reflected light received is equal to or greater than the threshold value in the comparison.
The substrate processing apparatus according to claim 1.
前記制御部は、
前記比較において前記反射光の受光量が前記閾値未満の場合に、前記移動部により前記相対位置を変位させながら前記反射光の受光量を監視し、
前記反射光の受光量が前記閾値以上となった場合に移動を停止して、移動に要した距離と、移動後に前記測定器が計測した前記相対距離とを用いて前記基板の位置を算出する、
請求項1に記載の基板処理装置。
The control unit includes:
In the comparison, if the received amount of the reflected light is less than the threshold value, monitor the received amount of the reflected light while displacing the relative position by the moving unit,
When the amount of received reflected light exceeds the threshold value, the movement is stopped, and the position of the substrate is calculated using the distance required for movement and the relative distance measured by the measuring device after movement. ,
The substrate processing apparatus according to claim 1.
前記制御部は、前記比較において前記反射光の受光量が前記閾値未満の場合に、前記移動部により前記相対位置を規定移動距離だけ移動させ、当該規定移動距離と、移動後に前記測定器が計測した前記相対距離とを用いて前記基板の位置を算出する、
請求項1に記載の基板処理装置。
When the received amount of the reflected light is less than the threshold value in the comparison, the control unit causes the moving unit to move the relative position by a predetermined moving distance, and the measuring device measures the predetermined moving distance and the measuring device after the movement. calculating the position of the substrate using the relative distance obtained;
The substrate processing apparatus according to claim 1.
前記規定移動距離は、前記焦点距離に設定された前記反射光の波長が50nm~200nmの範囲で変化する距離である、
請求項4に記載の基板処理装置。
The specified moving distance is a distance at which the wavelength of the reflected light set at the focal length changes within a range of 50 nm to 200 nm.
The substrate processing apparatus according to claim 4.
基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持される前記基板の対向位置に設けられ、前記基板との相対距離を計測する測定器と、
前記測定器と前記基板との相対位置を変位させる移動部と、
前記測定器が接続されると共に、前記移動部を制御する制御部と、を備え、
前記測定器は、複数の波長毎に異なる焦点距離に設定された白色共焦点方式により前記基板の表面を反射した反射光を検出し、
前記制御部は、前記基板に成膜された膜の膜種および膜厚と、前記相対距離の目標位置とを対応付けたマップ情報を有しており、
前記膜種および前記膜厚の情報を用いて前記マップ情報から前記目標位置を抽出し、抽出した前記目標位置に従って前記移動部により前記相対位置を変位させ、その後に前記測定器が計測した前記相対距離を用いて前記基板の位置を算出する、
基板処理装置。
a holding part that holds the board;
a measuring device that is provided at a position facing the substrate held by the holding section and measures a relative distance with the substrate;
a moving unit that displaces the relative position of the measuring device and the substrate;
a control unit to which the measuring device is connected and which controls the moving unit;
The measuring device detects the reflected light reflected from the surface of the substrate using a white confocal method set to different focal lengths for each of a plurality of wavelengths,
The control unit has map information that associates the film type and film thickness of the film formed on the substrate with the target position of the relative distance,
The target position is extracted from the map information using the information on the film type and the film thickness, the relative position is displaced by the moving unit according to the extracted target position, and then the relative position measured by the measuring device is calculating the position of the substrate using the distance;
Substrate processing equipment.
前記保持部は、
前記基板である第1基板を保持する第1保持部と、
前記第1保持部の対向位置に配置可能であり、第2基板を吸着する複数の領域に区画された吸着面を有する第2保持部と、を含み、
前記第1基板を前記第2基板に接合させるために前記第1基板の中心部を前記第2基板に向けて押圧する押動部を有し、
前記制御部は、前記押動部による前記第1基板の押圧時に、前記測定器が計測する前記測定器と前記第1基板との前記相対距離を用いて前記第1基板の位置を算出する、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の基板処理装置。
The holding part is
a first holding part that holds the first substrate, which is the substrate;
a second holding part that can be disposed at a position opposite to the first holding part and has a suction surface divided into a plurality of areas for suctioning a second substrate;
a pressing portion that presses a center portion of the first substrate toward the second substrate in order to bond the first substrate to the second substrate;
The control unit calculates the position of the first substrate using the relative distance between the measuring device and the first substrate measured by the measuring device when the first substrate is pressed by the pushing unit.
A substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 6.
前記測定器は、前記基板の両面に対向する位置にそれぞれ設けられ、
前記制御部は、前記測定器の測定結果に基づき前記基板の厚みを算出する、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の基板処理装置。
The measuring devices are provided at positions facing each other on both sides of the substrate,
The control unit calculates the thickness of the substrate based on the measurement result of the measuring device.
A substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 6.
前記基板に成膜されている膜は、窒化ケイ素膜である、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の基板処理装置。
The film formed on the substrate is a silicon nitride film,
A substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 6.
保持部に保持される基板の対向位置に設けられた測定器により前記測定器と前記基板の相対距離を計測することで、前記基板の位置を計測する位置測定方法であって、
複数の波長毎に異なる焦点距離に設定された白色共焦点方式の前記測定器により、前記基板の表面を反射した反射光を検出する工程と、
予め保有する閾値と前記反射光の受光量とを比較する工程と、
前記比較において前記反射光の受光量が前記閾値未満の場合に、移動部により相対位置を変位させる工程と、
前記相対位置を変位させた後に、前記測定器が計測した前記相対距離を用いて前記基板の位置を算出する工程と、を有する、
位置測定方法。
A position measuring method for measuring the position of the substrate by measuring a relative distance between the measuring device and the substrate using a measuring device provided at a position opposite to the substrate held in a holding part,
Detecting the reflected light reflected from the surface of the substrate using the white confocal measuring device set to different focal lengths for each of a plurality of wavelengths;
a step of comparing a previously held threshold value and the amount of received reflected light;
When the amount of received reflected light is less than the threshold value in the comparison, displacing the relative position by a moving unit;
after displacing the relative position, calculating the position of the substrate using the relative distance measured by the measuring device;
Location measurement method.
保持部に保持される基板の対向位置に設けられた測定器により前記測定器と前記基板の相対距離を計測することで、前記基板の位置を計測する位置測定方法であって、
複数の波長毎に異なる焦点距離に設定された白色共焦点方式の前記測定器により、前記基板の表面を反射した反射光を検出する工程と、
前記基板に成膜された膜の膜種および膜厚と、前記測定器と前記基板の相対位置の目標位置とを対応付けたマップ情報から、前記膜種および前記膜厚の情報を用いて前記目標位置を抽出する工程と、
抽出した前記目標位置に従って移動部により前記相対位置を変位させる工程と、
前記相対位置を変位させた後に、前記測定器が計測した前記相対距離を用いて前記基板の位置を算出する工程と、を有する、
位置測定方法。
A position measuring method for measuring the position of the substrate by measuring a relative distance between the measuring device and the substrate using a measuring device provided at a position opposite to the substrate held in a holding part,
Detecting the reflected light reflected from the surface of the substrate using the white confocal measuring device set to different focal lengths for each of a plurality of wavelengths;
From map information that associates the film type and film thickness of the film formed on the substrate with the target position of the relative position of the measuring device and the substrate, the film type and film thickness information is used to determine the a step of extracting a target position;
Displacing the relative position by a moving unit according to the extracted target position;
after displacing the relative position, calculating the position of the substrate using the relative distance measured by the measuring device;
Location measurement method.
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