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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-30
(45)【発行日】2023-12-08
(54)【発明の名称】研削装置、及び研削方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/304 20060101AFI20231201BHJP
   B24B 7/04 20060101ALI20231201BHJP
   B24B 49/02 20060101ALI20231201BHJP
【FI】
H01L21/304 622R
B24B7/04 A
B24B49/02 Z
H01L21/304 622S
H01L21/304 622W
H01L21/304 631
【請求項の数】 10
(21)【出願番号】P 2020011927
(22)【出願日】2020-01-28
(65)【公開番号】P2021118300
(43)【公開日】2021-08-10
【審査請求日】2022-11-30
(73)【特許権者】
【識別番号】000219967
【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】林 徳太郎
(72)【発明者】
【氏名】大塚 慶崇
(72)【発明者】
【氏名】溝本 康隆
(72)【発明者】
【氏名】児玉 宗久
(72)【発明者】
【氏名】池上 和哉
【審査官】湯川 洋介
(56)【参考文献】
【文献】特開2013-033796(JP,A)
【文献】特開2013-062431(JP,A)
【文献】国際公開第2013/084761(WO,A1)
【文献】特開2014-226749(JP,A)
【文献】特開2020-013813(JP,A)
【文献】特開2011-245610(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2015/0122412(US,A1)
【文献】特開2019-129286(JP,A)
【文献】特開平04-305924(JP,A)
【文献】特開2014-144504(JP,A)
【文献】特開2019-206076(JP,A)
【文献】国際公開第2013/106777(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 21/304
B24B 7/04
B24B 49/02
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1基板及び前記第1基板に接合された第2基板を含む重合基板を保持する保持部と、
前記保持部を回転させる第1回転部と、
前記保持部によって保持された前記重合基板に押し当てる研削工具を回転させる第2回転部と、
前記第1基板と前記第2基板の接合装置にて測定された前記重合基板の複数点のデータを受信するデータ受信部と、を有し、
前記第1基板は、前記研削工具によって研削される下地基板と、前記下地基板の前記第2基板との対向面に形成されるデバイス層とを含み、
前記データは、前記重合基板の前記下地基板を除く残部の厚み、又は前記重合基板の総厚と前記下地基板の厚みの両方、又は前記重合基板の総厚と、前記複数点の位置とを含む、研削装置。
【請求項2】
前記研削工具の回転中心線に対する前記保持部の回転中心線の傾斜角度を調整する傾斜角度調整部と、
前記データに基づき前記傾斜角度調整部を制御し、研削後の前記下地基板の厚みが均一になるように前記傾斜角度を制御する傾斜角度制御部とを有する、請求項1に記載の研削装置。
【請求項3】
前記データは、前記残部の厚みと、前記残部の厚みを測定した前記複数点の位置とを含み、
前記傾斜角度制御部は、前記複数点で測定された前記残部の厚みに基づき前記傾斜角度調整部を制御し、研削後の前記下地基板の厚みが均一になるように前記傾斜角度を制御する、請求項2に記載の研削装置。
【請求項4】
前記データは、前記重合基板の総厚と前記下地基板の厚みの両方と、前記両方の厚みを測定した前記複数点の位置とを含み、
前記複数点のそれぞれで、前記重合基板の総厚と前記下地基板の厚みとの差分を算出し、前記残部の厚みを算出する残厚算出部を有し、
前記傾斜角度制御部は、前記複数点で測定された前記残部の厚みに基づき前記傾斜角度調整部を制御し、研削後の前記下地基板の厚みが均一になるように前記傾斜角度を制御する、請求項2に記載の研削装置。
【請求項5】
前記データは、前記重合基板の総厚と、前記総厚を測定した前記複数点の位置とを含み、
前記保持部で保持された前記重合基板の前記下地基板の厚みを、前記複数点で測定する下地厚測定制御部と、
前記複数点のそれぞれで、前記重合基板の前記総厚と前記下地基板の厚みとの差分を算出し、前記残部の厚みを算出する残厚算出部とを有し、
前記傾斜角度制御部は、前記複数点で測定された前記残部の厚みに基づき前記傾斜角度調整部を制御し、研削後の前記下地基板の厚みが均一になるように前記傾斜角度を制御する、請求項2に記載の研削装置。
【請求項6】
第1基板及び前記第1基板に接合された第2基板を含む重合基板を、保持部によって保持することと、
前記保持部を回転させることと、
前記保持部によって保持された前記重合基板に押し当てる研削工具を回転させることと、
前記第1基板と前記第2基板の接合装置にて測定された前記重合基板の複数点のデータを受信することと、を有し、
前記第1基板は、前記研削工具によって研削される下地基板と、前記下地基板の前記第2基板との対向面に形成されるデバイス層とを含み、
前記データは、前記重合基板の前記下地基板を除く残部の厚み、又は前記重合基板の総厚と前記下地基板の厚みの両方、又は前記重合基板の総厚と、前記複数点の位置とを含む、研削方法。
【請求項7】
研削後の前記下地基板の厚みが均一になるように、前記データに基づき前記研削工具の回転中心線に対する前記保持部の回転中心線の傾斜角度を制御することを有する、請求項6に記載の研削方法。
【請求項8】
前記データは、前記残部の厚みと、前記残部の厚みを測定した前記複数点の位置とを含み、
前記傾斜角度の制御は、前記複数点で測定した前記残部の厚みに基づき行われる、請求項7に記載の研削方法。
【請求項9】
前記データは、前記重合基板の総厚と前記下地基板の厚みの両方と、前記両方の厚みを測定した前記複数点の位置とを含み、
前記複数点のそれぞれで、前記重合基板の総厚と前記下地基板の厚みとの差分を算出し、前記残部の厚みを算出することを有し、
前記傾斜角度の制御は、前記複数点で測定した前記残部の厚みに基づき行われる、請求項7に記載の研削方法。
【請求項10】
前記データは、前記重合基板の総厚と、前記総厚を測定した前記複数点の位置とを含み、
前記保持部で保持された前記重合基板の前記下地基板の厚みを、前記複数点で測定することと、
前記複数点のそれぞれで、前記重合基板の前記総厚と前記下地基板の厚みとの差分を算出し、前記残部の厚みを算出することと、を有し、
前記傾斜角度の制御は、前記複数点で測定した前記残部の厚みに基づき行われる、請求項7に記載の研削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、研削装置、及び研削方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、下側の板状ワークに貼られた上側の板状ワークを研削する方法が記載されている。この方法は、下側の板状ワークの下面を保持テーブルで保持した状態で、下側の板状ワークの厚みを少なくとも3箇所の測定位置で測定する工程と、その測定結果に基づいて下側の板状ワークの上面と研削砥石の下面との平行度を調整する工程と、平行度の調整後に上側の板状ワークを研削する工程とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2014-226749号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示の一態様は、第2基板に接合された第1基板の研削に用いるデータを複数点で測定する際に、その測定する点の位置決め精度を向上できる、技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様に係る研削装置は、第1基板及び前記第1基板に接合された第2基板を含む重合基板を保持する保持部と、前記保持部を回転させる第1回転部と、前記保持部によって保持された前記重合基板に押し当てる研削工具を回転させる第2回転部と、前記第1基板と前記第2基板の接合装置にて測定された前記重合基板の複数点のデータを受信するデータ受信部と、を有する。前記第1基板は、前記研削工具によって研削される下地基板と、前記下地基板の前記第2基板との対向面に形成されるデバイス層とを含む。前記データは、前記重合基板の前記下地基板を除く残部の厚み、又は前記重合基板の総厚と前記下地基板の厚みの両方、又は前記重合基板の総厚と、前記複数点の位置とを含む。
【発明の効果】
【0006】
本開示の一態様によれば、第2基板に接合された第1基板の研削に用いるデータを複数点で測定する際に、その測定する点の位置決め精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1図1(A)は研削前の重合基板の一例を示す断面図、図1(B)は研削後の重合基板の一例を示す断面図である。
図2図2(A)は研削前の下地厚と残厚の一例を示す断面図、図2(B)は研削後の下地厚と残厚の一例を示す断面図である。
図3図3は、一実施形態に係る接合装置の制御部と研削装置の制御部の構成要素を機能ブロックで示す図である。
図4図4は、一実施形態に係る接合装置を示す側面図である。
図5図5(A)は位置合わせの一例を示す断面図、図5(B)は接合開始の一例を示す断面図、図5(C)は接合完了の一例を示す断面図である。
図6図6は、一実施形態に係る接合方法を示すフローチャートである。
図7図7(A)はターゲット撮像の一例を示す側面図、図7(B)はアライメントマーク撮像の一例を示す側面図、図7(C)は位置合わせの一例を示す側面図である。
図8図8(A)は第2保持部の上面の高さ測定の一例を示す側面図、図8(B)は重合基板の上面の高さ測定の一例を示す側面図である。
図9図9(A)は第2保持部の上面の高さ測定の変形例を示す側面図、図9(B)は重合基板の上面の高さ測定の変形例を示す側面図である。
図10図10は、総厚を測定する点の配置の一例を示す平面図である。
図11図11は、総厚を測定する点の配置の変形例を示す平面図である。
図12図12は、下地厚の測定の一例を示す側面図である。
図13図13は、一実施形態に係る研削装置を示す平面図である。
図14図14は、図13の研削ユニットの一例を示す側面図である。
図15図15は、図14の砥石の軌道の一例を示す平面図である。
図16図16は、研削装置の傾斜角度調整部の一例を示す側面図である。
図17図17(A)は重合基板の径方向に残厚が均一である場合の傾斜角度の一例を示す側面図、図17(B)は重合基板の中心から周縁に向けて残厚が厚くなる場合の傾斜角度の一例を示す側面図、図17(C)は重合基板の中心から周縁に向けて残厚が薄くなる場合の傾斜角度の一例を示す側面図である。
図18図18は、一実施形態に係る研削方法を示すフローチャートである。
図19図19は、第1変形例に係る接合装置の制御部と研削装置の制御部の構成を機能ブロックで示す図である。
図20図20は、第1変形例に係る接合方法を示すフローチャである。
図21図21(A)は第2保持部の上面の位置測定の一例を示す側面図、図21(B)は第2基板の上面の位置測定の一例を示す側面図である。
図22図22は、第2変形例に係る接合装置の制御部と研削装置の制御部の構成要素を機能ブロックで示す図である。
図23図23は、第3変形例に係る接合装置の制御部と研削装置の制御部の構成要素を機能ブロックで示す図である。
図24図24は、第3変形例に係る研削装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。本明細書において、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向は互いに垂直な方向である。X軸方向およびY軸方向は水平方向、Z軸方向は鉛直方向である。
【0009】
図1(A)に示すように第1基板W1と第2基板W2を接合して重合基板Tを作製し、その後、図1(B)に示すように第1基板W1の下地基板B1を研削して薄化する技術が開発されている。
【0010】
図1(A)に示すように、第1基板W1は、研削される予定の下地基板B1と、下地基板B1の第2基板W2との対向面に形成されるデバイス層D1とを含む。下地基板B1は、例えばシリコンウェハ若しくは化合物半導体ウェハ等の半導体基板、又はガラス基板等である。デバイス層D1は、電子回路等を含み、金属層を含む。
【0011】
第1基板W1は、更に、デバイス層D1の第2基板W2との対向面に形成される接合層F1を含んでもよい。接合層F1は、SiO、SiC、SiCN、又は接着剤などで形成される。SiOは、例えばTEOS(テトラエトキシラン)を用いて形成される。
【0012】
一方、第2基板W2は、下地基板B2と、下地基板B2における第1基板W1との対向面に形成されるデバイス層D2とを含む。下地基板B2は、例えばシリコンウェハ若しくは化合物半導体ウェハ等の半導体基板、又はガラス基板等である。デバイス層D2は、電子回路等を含み、金属層を含む。
【0013】
第2基板W2は、更に、デバイス層D2の第1基板W1との対向面に形成される接合層F2を含んでもよい。接合層F2は、SiO、SiC、SiCN、又は接着剤などで形成される。SiOは、例えばTEOS(テトラエトキシラン)を用いて形成される。
【0014】
なお、第2基板W2はデバイス層D2を含まなくてもよく、この場合、接合層F2は下地基板B2の第1基板W1との対向面に形成される。接合層F1、F2は、任意の構成であって、無くてもよい。デバイス層D1の表面を活性化すれば、接合層F1、F2が無くても第1基板W1と第2基板W2の接合が可能である。
【0015】
重合基板Tの総厚HTは、第1基板W1の下地基板B1の厚みHBと、重合基板Tの下地基板B1を除く残部Rの厚みHRの和に等しい。以下、下地基板B1の厚みHBを、下地厚HBとも呼ぶ。また、残部Rの厚みHRを残厚HRとも呼ぶ。
【0016】
残厚HRは、重合基板Tの周方向には均一で、重合基板Tの径方向にばらつく傾向にある。例えば、図2(A)に示すように、重合基板Tの中心から周縁に向かうほど、残厚HRが徐々に薄くなる。
【0017】
なお、重合基板Tの中心から周縁に向かうほど、残厚HRが徐々に厚くなることもある。また、重合基板Tの中心及び周縁の両方から、その中間地点にかけて、残厚HRが徐々に薄くなるか、厚くなることもある。
【0018】
図2(A)に示すように重合基板Tの残厚HRがばらつく場合に、図2(B)に示すように重合基板Tの上面を重合基板Tの下面に対して平行に研削してしまうと、下地厚HBの偏差(TTV:Total Thickness Variation)が大きくなってしまう。研削後の下地厚HBの偏差ができるだけ小さくなるように、下地基板B1を研削するには、残厚HRを複数点で測定すればよい。
【0019】
但し、残厚HRの測定方法として、重合基板Tの上方から光を照射し、残部Rの上面で反射した光と残部Rの下面で反射した光の位相差を測定する方法は採用できない。位相差の測定に用いられる赤外線等の光は、金属層を含むデバイス層D1を透過できないからである。これは、重合基板Tの下方から光を照射する場合も同様である。
【0020】
そこで、本実施形態では、残厚HRの測定方法として、総厚HTと下地厚HBを測定し、総厚HTと下地厚HBの差分(HT-HB=HR)を算出する方法を採用する。重合基板Tがデバイス層D1を含む場合にも、残厚HRを測定でき、研削後の下地厚HBの偏差ができるだけ小さくなるように、下地基板B1を研削できる。
【0021】
上記の通り、残厚HRの測定方法として、総厚HTと下地厚HBの差分(HT-HB=HR)を算出する方法を採用する場合、同一の点でHTとHBの両方を測定すれば、異なる点でHTとHBを測定する場合に比べて、HRを精度よく算出できる。HRは、上記の通り、場所によって異なるからである。
【0022】
同一の点で総厚HTと下地厚HBの両方を測定すれば、残厚HRの分布を精度良く算出できる。そのためには、先ず、総厚HTを測定する点の位置決め精度が重要になる。その位置決め精度は、重合基板Tを保持する保持部と、総厚HTを測定する厚み検出器との相対的な位置制御で決まる。
【0023】
そこで、本実施形態では、接合装置100にて総厚HTを測定する。接合装置100は、研削装置200に比べて、高精度の位置制御を求められる。接合装置100は、第1基板W1と第2基板W2の接合前に、第1基板W1と第2基板W2の位置合わせを実施するからである。
【0024】
接合装置100は、研削装置200に比べて、高精度の位置制御を求められるので、位置指令に対する応答性の高く、且つ位置分解能の高いモータを移動部130(図4参照)等に有する。このような高い性能のモータに代えて、又は加えて、振動を吸収する装置が接合装置100に搭載されることもある。
【0025】
本実施形態では、接合装置100にて総厚HTを測定するので、研削装置200にて総厚HTを測定する場合に比べて、総厚HTを測定する点の位置決め精度を向上できる。その結果、残厚HRの分布を精度よく算出でき、研削後の下地厚HBの偏差を確実に小さくできる。
【0026】
図3に示すように、接合装置100の制御部180と、研削装置200の制御部280とは、ネットワークNTを介してデータを送受信する。接合装置100にて測定されたデータは、研削装置200に送信され、重合基板Tの研削に用いられる。
【0027】
なお、ネットワークNTにはサーバーSが接続されており、接合装置100の制御部180と研削装置200の制御部280とは、サーバーSを介してデータを送受信してもよい。
【0028】
サーバーSに一時的にデータを保存できるので、制御部180、280の負荷を低減できる。接合装置100の制御部180は接合の合間にデータを送信でき、研削装置200の制御部280は研削の合間にデータを受信できる。
【0029】
サーバーSは、接合装置100の制御部180と、研削装置200の制御部280とに対して指令を送信する上位コンピュータであってもよい。接合装置100の制御部180と、研削装置200の制御部280とは、それぞれ、上位コンピュータからの指令に従って処理を実行する。
【0030】
図3に示す各機能ブロックは、後で説明する。なお、図3に示す各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部または一部を、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、CPUにて実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現されうる。図19図22及び図23において、同様である。
【0031】
次に、図5等を参照して接合装置100について説明する。接合装置100は、第1基板W1を保持する第1保持部110と、第2基板W2を保持する第2保持部120と、第1保持部110と第2保持部120とを相対的に移動させる移動部130と有する。
【0032】
第1保持部110は、第1基板W1の接合面W1aを下に向けて、第1基板W1を上方から水平に保持する。第1保持部110は、第1基板W1を保持する保持面111を下面に有する。第1保持部110は、例えば真空チャックであり、第1基板W1を吸引する吸引穴112を保持面111に有する。
【0033】
第1保持部110は、例えばピンチャックであり、保持面111に、リブ113と、ピン114とを含む。リブ113は、例えば環状に形成され、保持面111を径方向に複数の領域に区画する。複数の領域は、独立に真空度を制御可能であり、独立に吸引力を制御可能である。複数の領域のそれぞれには、複数のピン114が分散配置される。
【0034】
第2保持部120は、第2基板W2の接合面W2aを上に向けて、第2基板W2を下方から水平に保持する。第2保持部120は、第2基板W2を保持する保持面121を上面に有する。第2保持部120は、例えば真空チャックであり、第2基板W2を吸引する吸引穴122を保持面121に有する。
【0035】
第2保持部120は、例えばピンチャックであり、保持面121に、リブ123と、ピン124とを含む。リブ123は、例えば環状に形成され、保持面121を径方向に複数の領域に区画する。複数の領域は、独立に真空度を制御可能であり、独立に吸引力を制御可能である。複数の領域のそれぞれには、複数のピン124が分散配置される。
【0036】
移動部130は、例えばXYZステージであり、第2保持部120をX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に移動させる。なお、本実施形態の移動部130は、第2保持部120を移動させるが、第1保持部110を移動させてもよいし、第1保持部110と第2保持部120の両者を移動させてもよい。
【0037】
接合装置100は、移動部130に加えて、回転部131を有してもよい。回転部131は、鉛直な回転中心線を中心に第2保持部120を回転させる。回転部131と移動部130とでXYZθステージが構成される。なお、本実施形態の回転部131は、第2保持部120を回転させるが、第1保持部110を回転させてもよいし、第1保持部110と第2保持部120の両者を回転させてもよい。第1基板W1と第2基板W2の位置合わせを実施できればよい。
【0038】
図4に示すように、接合装置100は、第1保持部110に対して固定される第1撮像部141と、第2保持部120に対して固定される第2撮像部142とを有する。第1撮像部141は、第2保持部120に保持された第2基板W2の接合面W2aを撮像する。一方、第2撮像部142は、第1保持部110に保持された第1基板W1の接合面W1aを撮像する。
【0039】
接合装置100は、重合基板Tの総厚HTを測定する厚み検出器151を有する。第2保持部120が重合基板Tを保持する場合、厚み検出器151は第1保持部110に対して固定される。移動部130が第1保持部110と第2保持部120を相対的に移動させれば、総厚HTを測定する点の位置が変わる。また、回転部131が第1保持部110又は第2保持部120を回転させれば、総厚HTを測定する点の位置が変わる。
【0040】
厚み検出器151は、例えば対象物の上面の高さを測定するハイトセンサである。ハイトセンサは、本実施形態では非接触式であるが、接触式であってもよい。厚み検出器151の数は、本実施形態では1つであるが、複数であってもよい。総厚HTを測定する点の数は複数であるので、厚み検出器151の数が多いほど、測定にかかる時間を短縮できる。
【0041】
接合装置100は、下地厚HBを測定する厚み検出器152を有する。第2保持部120が重合基板Tを保持する場合、厚み検出器152は第1保持部110に対して固定される。移動部130が第1保持部110と第2保持部120を相対的に移動させれば、下地厚HBを測定する点の位置が変わる。また、回転部131が第1保持部110又は第2保持部120を回転させれば、下地厚HBを測定する点の位置が変わる。
【0042】
厚み検出器152は、例えば、下地基板B1の上方から光を照射し、下地基板B1の上面で反射した光と、下地基板B1の下面で反射した光との位相差から、下地厚HBを測定する。下地基板B1がシリコンウェハである場合、赤外光が用いられる。赤外光の一部は、シリコンウェハを透過し、シリコンウェハとデバイス層D1の界面で反射される。厚み検出器152の数は、本実施形態では1つであるが、複数であってもよい。下地厚HBを測定する点の数は複数であるので、厚み検出器152の数が多いほど、測定にかかる時間を短縮できる。
【0043】
接合装置100は、第1保持部110で保持された第1基板W1を変形させる押圧部160を有する。押圧部160は、図5(B)に示すように、第1基板W1の中心を上方から押圧する。第1基板W1の接合面W1aは、下に凸の曲面に変形され、中心から周縁に向けて徐々に第2基板W2の接合面W2aに接合され、最終的に平坦面に戻る。
【0044】
押圧部160は、押圧ピン161と、アクチュエータ162と、昇降機構163とを有する。押圧ピン161は、第1保持部110の中心部を鉛直方向に貫通する貫通穴に配置される。アクチュエータ162は、例えば電空レギュレータから供給される空気により、一定の力で押圧ピン161を下方に押圧する。昇降機構163は、第1保持部110に対して固定され、アクチュエータ162を昇降させる。
【0045】
図4に示すように、接合装置100は、接合装置100の動作を制御する制御部180を有する。制御部180は、例えばコンピュータであり、CPU(Central Processing Unit)181と、メモリなどの記憶媒体182とを備える。記憶媒体182には、接合装置100において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部180は、記憶媒体182に記憶されたプログラムをCPU181に実行させることにより、接合装置100の動作を制御する。
【0046】
図3に示すように、制御部180は、例えば、総厚測定制御部183と、総厚記憶部184と、下地厚測定制御部185と、下地厚記憶部186と、残厚算出部187と、残厚記憶部188と、残厚送信部189とを有する。総厚測定制御部183は、厚み検出器151を制御し、総厚HTを複数点P(図10参照)で測定する。総厚HTの測定方法については、後述する。
【0047】
総厚記憶部184は、総厚測定制御部183によって測定したデータを記憶する。例えば、総厚記憶部184は、総厚HTと、総厚HTを測定する点Pの位置とを対応付けて記憶する。総厚HT等のデータを一時的に記憶しておけば、残厚HRの算出をいつでも実施できる。
【0048】
下地厚測定制御部185は、厚み検出器152を制御し、下地厚HBを複数点Pで測定する。下地厚HBを測定する点Pと、総厚HTを測定する点Pとは、同一である。同一の点Pで測定した総厚HTと下地厚HBの差分を算出することで、残厚HRを正確に測定できる。
【0049】
下地厚記憶部186は、下地厚測定制御部185によって測定したデータを記憶する。例えば、下地厚記憶部186は、下地厚HBと、下地厚HBを測定する点Pの位置とを対応付けて記憶する。下地厚HB等のデータを一時的に記憶しておけば、残厚HRの算出をいつでも実施できる。
【0050】
残厚算出部187は、総厚測定制御部183によって測定したデータと、下地厚測定制御部185によって測定したデータとから、重合基板Tの下地基板B1を除く残部Rの厚みHRを複数点Pで算出する。残厚HRは、同一の点Pで測定した総厚HTと下地厚HBの差分を算出することで得られる。
【0051】
残厚記憶部188は、残厚算出部187によって算出したデータを記憶する。例えば、残厚記憶部188は、残厚HRと、残厚HRを測定する点Pの位置とを対応付けて記憶する。残厚HR等のデータを一時的に記憶しておけば、残厚HR等のデータをいつでも送信できる。
【0052】
残厚送信部189は、残厚算出部187によって算出したデータを、接合装置100の外部に送信する。例えば、残厚送信部189は、残厚HR及び残厚HRを測定する複数点Pの位置を含むデータを、研削装置200に送信する。残厚送信部189は、残厚HR等のデータを、サーバーSを介して研削装置200に送信してもよい。
【0053】
次に、図6を参照して、接合装置100の動作について説明する。なお、図6に示す各工程は、接合装置100の制御部180による制御下で実施される。
【0054】
先ず、図6のS101では、不図示の搬送装置が接合装置100の内部に第1基板W1を搬入し、第1保持部110に第1基板W1を渡す。第1保持部110は、第1基板W1の接合面W1aを下向きにして、第1基板W1を上方から保持する。
【0055】
次に、図6のS102では、搬送装置が接合装置100の内部に第2基板W2を搬入し、第2保持部120に第2基板W2を渡す。第2保持部120は、第2基板W2の接合面W2aを上向きにして、第2基板W2を下方から保持する。
【0056】
なお、第2保持部120は、第2基板W2を搬送装置から受け取る前に、既に接合済みの重合基板Tを搬送装置に渡してもよい。また、図6では、S101(第1基板W1の搬入)の後でS102(第2基板W2の搬入)が行われるが、S102の後でS101が行われてもよい。S101とS102の順序は特に限定されない。
【0057】
次に、図6のS103では、制御部180が移動部130を制御し、第1基板W1と第2基板W2の位置合わせを実施する。以下、図7を参照して、図6のS103について説明する。
【0058】
先ず、図7(A)に示すように、第1撮像部141と第2撮像部142の水平方向位置を合わせる。具体的には、第1撮像部141と第2撮像部142が同一の鉛直線上に位置するように、移動部130が第1保持部110と第2保持部120を相対的に水平方向に移動させる。そして、第1撮像部141と第2撮像部142が共通のターゲット143を撮像し、第1撮像部141と第2撮像部142の水平方向位置が一致するように、移動部130が第1保持部110と第2保持部120の相対的な水平方向位置を補正する。
【0059】
次に、図7(B)に示すように、移動部130が第1保持部110と第2保持部120を相対的に接近させるべく、第2保持部120を図7(B)に破線で示す位置から鉛直上方に移動させる。なお、図7(B)に破線で示す第2保持部120の位置は、図7(A)に実線で示す第2保持部120の位置である。
【0060】
その後、図7(B)に実線で示すように、移動部130が第1保持部110と第2保持部120を相対的に水平方向に移動させる。そうして、第1撮像部141が第2基板W2の接合面W2aのアライメントマークM2a、M2b、M2cを順次撮像する。同時に、第2撮像部142が第1基板W1の接合面W1aのアライメントマークM1c、M1b、M1aを順次撮像する。なお、図7(B)は第1撮像部141が第2基板W2の接合面W2aのアライメントマークM2aを撮像すると同時に、第2撮像部142が第1基板W1の接合面W1aのアライメントマークM1cを撮像する様子を示している。
【0061】
第1撮像部141及び第2撮像部142は、撮像した画像データを制御部180に送信する。制御部180は、第1撮像部141の撮像した画像データと第2撮像部142の撮像した画像データとに基づいて移動部130を制御し、第1基板W1と第2基板W2の水平方向位置を合わせる。
【0062】
図7(C)に破線で示すように、第1基板W1と第2基板W2の水平方向位置合わせは、鉛直方向視で第1基板W1のアライメントマークM1a、M1b、M1cと第2基板W2のアライメントマークM2a、M2b、M2cとが重なるように行われる。この位置合わせでは、移動部130に加えて、回転部131も用いられてもよい。
【0063】
次に、図7(C)に実線で示すように、第1基板W1と第2基板W2の鉛直方向位置合わせが行われる。具体的には、移動部130が第2保持部120を鉛直上方に移動させることによって、第2基板W2を第1基板W1に接近させる。第1基板W1の接合面W1aと第2基板W2の接合面W2aのギャップは所定の距離、例えば50μm~200μmに調整される。
【0064】
次に、図6のS104では、制御部180が押圧部160を制御し、第1基板W1と第2基板W2の接合を実施する。以下、図5を参照して、図6のS104について説明する。
【0065】
図5(A)に示すように、位置合わせ完了時に、第1基板W1と第2基板W2は、それぞれ、平坦に吸着される。第1基板W1の接合面W1aと第2基板W2の接合面W2aのギャップGは、例えば50μm~200μmである。
【0066】
次に、図5(B)に示すように、接合装置100は、第1基板W1の中央の吸着を解除すると共に、押圧部160で第1基板W1の中心を上方から押圧する。これにより、第1基板W1の中心が第2基板W2の中心に接触し、接合が始まる。その後、第1基板W1と第2基板W2とは、中心から周縁に向けて徐々に接合される。
【0067】
最後に、図5(C)に示すように、接合装置100は、押圧部160で第1基板W1の中心を第2基板W2の中心に押し付けた状態で、第1基板W1の周縁の吸着を解除する。その結果、第1基板W1の接合面W1aと第2基板W2の接合面W2aが全面で当接し、第1基板W1と第2基板W2が接合され、重合基板Tが得られる。重合基板Tは、第2保持部120によって保持される。
【0068】
次に、図6のS105では、総厚測定制御部183が、厚み検出器151を制御し、重合基板Tの総厚HTを複数点Pで測定する。また、総厚測定制御部183は、移動部130又は回転部131を制御し、厚み検出器151によって総厚HTを測定する点Pの位置を制御する。
【0069】
接合装置100は、研削装置200に比べて、高精度の位置制御を求められるので、位置指令に対する応答性の高く、且つ位置分解能の高いモータを移動部130及び回転部131に有する。このような高い性能のモータに代えて、又は加えて、振動を吸収する装置が接合装置100に搭載されることもある。接合装置100は、第1基板W1と第2基板W2の接合前に、第1基板W1と第2基板W2の位置合わせを実施するからである。
【0070】
本実施形態では、接合装置100にて総厚HTを測定するので、研削装置200にて総厚HTを測定する場合に比べて、総厚HTを測定する点Pの位置決め精度を向上できる。総厚HTを所望の点Pで測定できるので、総厚HTと下地厚HBを同一の点Pで測定できる。その結果、残厚HRの分布を精度良く算出でき、研削後の下地厚HBの偏差を確実に小さくできる。
【0071】
図8(A)に示すように、総厚測定制御部183は、予め、第2保持部120の保持面121を露出した状態で、保持面121のZ軸方向位置を複数点P(図10参照)で測定しておく。点Pは、総厚HTを測定する点である。
【0072】
なお、本実施形態では保持面121は水平に配置され、保持面121の直交方向はZ軸方向である。以下、Z軸方向位置を、高さとも呼ぶ。
【0073】
厚み検出器151は、例えばレーザー変位計である。レーザー変位計は、第2保持部120の保持面121にレーザー光線を照射し、その反射光を受光することで、レーザー変位計から保持面121までの距離を非接触で測定できる。
【0074】
保持面121の高さ測定は、第2基板W2の搬入(S102)の前に行われる。なお、保持面121の高さ測定は、重合基板Tの搬出(S109)の後に行われてもよい。保持面121が露出した状態であれば、保持面121の高さ測定が可能である。
【0075】
また、図8(B)に示すように、総厚測定制御部183は、第2保持部120の保持面121に重合基板Tを保持した状態で、重合基板Tの表面Taの高さを複数点Pで測定する。重合基板Tの表面Taは、第2保持部120に接する裏面とは反対向き(例えば上向き)である。重合基板Tの表面Taの高さと、第2保持部120の保持面121の高さとは、同一の複数点Pで測定される。
【0076】
重合基板Tの表面Taの高さ測定時と、第2保持部120の保持面121の高さ測定時とで、第2保持部120は同一のX軸方向位置、Y軸方向位置、及びZ軸方向位置に制御されてもよい。この場合、重合基板Tの表面Taの高さと第2保持部120の保持面121の高さとの差は、重合基板Tの総厚HTに等しい。但し、第2保持部120が移動する代わりに、厚み検出器151が移動してもよいし、両者が移動してもよい。それゆえ、第2保持部120と厚み検出器151との相対位置(X軸方向位置とY軸方向位置とZ軸方向位置)が同一の状態で、第2保持部120の保持面121の高さ測定と、重合基板Tの表面Taの高さ測定とが実施されればよい。この場合、重合基板Tの表面Taの高さと第2保持部120の保持面121の高さとの差は、重合基板Tの総厚HTに等しい。
【0077】
総厚測定制御部183は、重合基板Tの表面Taの高さと第2保持部120の保持面121の高さとの差を複数点Pで算出し、総厚HTを複数点Pで算出する。この算出は、重合基板Tの搬出(S109)の後で行われてもよい。
【0078】
本実施形態によれば、同一の点Pで重合基板Tの表面Taの高さと第2保持部120の保持面121の高さとの差を算出する。それゆえ、重合基板Tの総厚HTがばらつくような場合にも、総厚HTを精度良く測定できる。異なる点で重合基板Tの表面Taの高さと第2保持部120の保持面121の高さとの差を算出する場合に比べて、重合基板Tの総厚HTの分布を精度良く測定できる。
【0079】
総厚記憶部184は、総厚測定制御部183によって測定した総厚HTを、総厚HTを測定した点Pの位置と対応付けて記憶する。複数点Pの位置は、第1基板W1又は第2基板W2の結晶方位を表すノッチの位置を基準として記憶されてもよい。
【0080】
なお、重合基板Tの表面Taの高さ測定時と、第2保持部120の保持面121の高さ測定時とで、第2保持部120は同一のX軸方向位置及びY軸方向位置に制御されればよく、第2保持部120はZ軸方向に変位していてもよい。この場合、第2保持部120のZ軸方向の変位量をも考慮して、重合基板Tの総厚HTが算出される。但し、第2保持部120がX軸方向及びY軸方向に移動する代わりに、厚み検出器151がX軸方向及びY軸方向に移動してもよいし、第2保持部120及び厚み検出器151の一方がX軸方向に移動し他方がY軸方向に移動してもよい。それゆえ、Z軸方向視での第2保持部120と厚み検出器151との相対位置(X軸方向位置とY軸方向位置)が同一の状態で、第2保持部120の保持面121の高さ測定と、重合基板Tの表面Taの高さ測定とが実施されればよい。
【0081】
なお、厚み検出器151はレーザー変位計には限定されない。例えば、図9(A)及び図9(B)に示すように、厚み検出器151として第1撮像部141が用いられてもよい。つまり、厚み検出器151はカメラを含んでもよい。
【0082】
この場合、総厚測定制御部183は、カメラの焦点合わせによって重合基板Tの総厚HTを測定する。カメラの焦点合わせは、例えばカメラの撮像した画像に写る物体のエッジ強度が最大になるように、第2保持部120をZ軸方向に移動させることで行われる。エッジ強度とは、エッジを挟んだ両側での受光量の差の大きさのことである。
【0083】
図9(A)に示すように、総厚測定制御部183は、第2保持部120の保持面121を露出した状態で、保持面121にカメラの焦点を合わせる。カメラの焦点は、複数点Pのそれぞれに順番に合わされる。この焦点合わせは、第2基板W2の搬入(S102)の前に行われる。なお、この焦点合わせは、重合基板Tの搬出(S109)の後で行われてもよい。この焦点合わせ時の第2保持部120のZ軸方向位置を、総厚測定制御部183は記憶しておく。
【0084】
また、図9(B)に示すように、総厚測定制御部183は、第2保持部120の保持面121に重合基板Tを保持した状態で、重合基板Tの表面Taにカメラの焦点を合わせる。この焦点合わせ時の第2保持部120のZ軸方向位置を、総厚測定制御部183は記憶しておく。
【0085】
総厚測定制御部183は、カメラの焦点を重合基板Tの表面Taに合わせた時と、カメラの焦点を第2保持部120の保持面121に合わせた時とでの、第2保持部120のZ軸方向位置のシフト量を、複数点Pで算出する。上記シフト量は重合基板Tの総厚HTに等しい。それゆえ、総厚HTを複数点Pで算出できる。
【0086】
なお、カメラの焦点合わせは、第2保持部120をZ軸方向に移動させることの代わりに、第1保持部110をZ軸方向に移動させることを含んでもよい。第1撮像部141は、第1保持部110に対して固定されるので、第1保持部110と共にZ軸方向に移動する。
【0087】
図10に、重合基板Tの総厚HTを測定する点Pの配置を示す。複数点Pは、第2保持部120の保持面121にて、吸引穴122を避けた位置に配置される。吸引穴122を避けた位置に複数点Pを配置することで、保持面121の高さを測定できる。
【0088】
第2保持部120は、その保持面121に平坦面を形成するリブ123を有する。リブ123の平坦面に複数点Pが配置される。リブ123の平坦面の高さを測定することで、保持面121の高さを正確に測定できる。
【0089】
リブ123の平坦面の一部は、直線状に形成される。直線状のリブ123を重合基板Tの径方向に配置でき、重合基板Tの径方向複数点で保持面121の高さを測定でき、ひいては、重合基板Tの径方向複数点で総厚HTを測定できる。
【0090】
リブ123の平坦面の一部は、直線状に形成され、且つ、保持面121の中心を通るように形成されてもよい。重合基板Tの径方向中心点で保持面121の高さを測定でき、ひいては、重合基板Tの径方向中心点で総厚HTを測定できる。
【0091】
リブ123の平坦面の他の一部は、円環状に形成される。円環状のリブ123を重合基板Tの周方向に配置でき、重合基板Tの周方向複数点で保持面121の高さを測定でき、ひいては、重合基板Tの周方向複数点で総厚HTを測定できる。
【0092】
直径の異なる複数の円環状のリブ123を同心円状に配置してもよい。重合基板Tの径方向複数点で保持面121の高さを測定でき、ひいては、重合基板Tの径方向複数点で総厚HTを測定できる。
【0093】
また、円環状のリブ123の中心に、円形状のリブ123を配置してもよい。重合基板Tの径方向中心点で保持面121の高さを測定でき、ひいては、重合基板Tの径方向中心点で総厚HTを測定できる。
【0094】
第2保持部120が円環状のリブ123を有する場合、接合装置100が保持面121を回転させる回転部131を有すれば、保持面121の高さを測定する点Pの位置を重合基板Tの周方向に変位できる。
【0095】
なお、リブ123の平坦面は、図11に示すように重合基板Tと同一の直径の円環状の部分を有すればよく、その部分の内部には直線状の部分のみを有してもよい。また、図示しないがリブ123の平坦面は、直径の異なる複数の円環状の部分のみを同心円状に有してもよい。
【0096】
また、複数点Pは、保持面121にて、吸引穴122を避けた位置に配置されればよく、リブ123の先端面の代わりに、ピン124の先端面に配置されてもよい。また、複数点Pは、リブ123の先端面とピン124の先端面の両方に分けて配置されてもよい。
【0097】
なお、第2保持部120は、ピンチャックには限定されず、ポーラスチャックであってもよい。ポーラスチャックは、多孔質体を含む。多孔質体は多数の吸引穴を含むので、複数点Pは多孔質体を避けた位置に配置される。多孔質体を複数の領域に区画するリブの先端面に複数点Pが配置される。
【0098】
上記の通り、図6のS105では、総厚測定制御部183が、厚み検出器151を制御し、重合基板Tの総厚HTを複数点Pで測定する。S105では、重合基板Tの表面Taの高さ測定が行われる。なお、第2保持部120の保持面121の高さの測定は、図6のS102(第2基板W2の搬入)の前に行われてもよいし、図6のS108(重合基板の搬出)の後で行われてもよい。
【0099】
次に、図6のS106では、下地厚測定制御部185が、厚み検出器152を制御し、図12に示すように、下地基板B1の厚みHBを複数点Pで測定する。また、下地厚測定制御部185は、移動部130又は回転部131を制御し、厚み検出器152によって下地厚HBを測定する点Pの位置を制御する。
【0100】
本実施形態では、接合装置100にて下地厚HBを測定するので、研削装置200にて下地厚HBを測定する場合に比べて、下地厚HBを測定する点Pの位置決め精度を向上できる。下地厚HBを所望の点Pで測定できるので、下地厚HBと総厚HTを同一の点Pで測定できる。その結果、残厚HRの分布を精度良く算出でき、研削後の下地厚HBの偏差を確実に小さくできる。
【0101】
下地厚HBを測定する点Pと、総厚HTを測定する点Pとは、同一である。同一の点Pで測定した総厚HTと下地厚HBの差分を算出することで、残厚HRを正確に測定できる。下地厚HBは、下地厚HBを測定した点Pの位置と対応付けて記憶される。複数点Pの位置は、第1基板W1又は第2基板W2の結晶方位を表すノッチの位置を基準として記憶されてもよい。
【0102】
なお、図6では、S105(総厚HTの測定)の後でS106(下地厚HBの測定)が行われるが、S106の後でS105が行われてもよい。S105とS106の順序は特に限定されない。
【0103】
次に、図6のS107では、残厚算出部187が、総厚測定制御部183によって測定したデータと、下地厚測定制御部185によって測定したデータとから、重合基板Tの下地基板B1を除く残部Rの厚みHRを複数点Pで算出する。残厚HRは、同一の点Pで測定した総厚HTと下地厚HBの差分を算出することで得られる。
【0104】
残厚HRは、重合基板Tの周方向には均一で、重合基板Tの径方向にばらつく傾向にある。例えば、図2(A)に示すように、重合基板Tの中心から周縁に向かうほど、残厚HRが徐々に薄くなる。
【0105】
そこで、残厚算出部187は、重合基板Tの中心からの距離ごとに、残厚HRの平均値を算出してもよい。複数点Pを環状に配置する場合に、平均値の算出が可能である。重合基板Tの径方向における残厚HRの平均的な分布を知ることができる。
【0106】
次に、図6のS108では、残厚送信部189が、残厚HR、及び残厚HRを測定した複数点Pの位置のデータを、接合装置100の外部に送信する。例えば、残厚送信部189は、残厚HR等のデータを、研削装置200に送信する。残厚送信部189は、残厚HR等のデータを、サーバーSを介して研削装置200に送信してもよい。
【0107】
最後に、図6のS109では、第2保持部120が重合基板Tの保持を解除し、不図示の搬送装置が第2保持部120から重合基板Tを受け取り、受け取った重合基板Tを接合装置100の外部に搬出する。
【0108】
なお、図6のS107(残厚HRの算出)及びS108(残厚HRの送信)と、S109(重合基板Tの搬出)との順番は特に限定されない。S109の後で、S107及びS108が行われてもよい。
【0109】
なお、本実施形態の接合装置100は、図5等に示すように第1保持部110を第2保持部120の上方に有するが、下方に有してもよい。この場合、第1保持部110は、第1基板W1の接合面W1aを上方に向けて、第1基板W1を下方から保持する。また、第2保持部120は、第2基板W2の接合面W2aを下方に向けて、第2基板W2を上方から保持する。そして、押圧部160は、第2保持部120で保持された第2基板W2を変形させる。押圧部160は、第2基板W2の中心を上方から押圧する。それゆえ、重合基板Tは、第1保持部110で保持される。第1保持部110が重合基板Tを保持する場合、厚み検出器151、152は第2保持部120に対して固定される。総厚測定制御部183は、移動部130又は回転部131を制御し、総厚HTを測定する点Pの位置を制御する。また、下地厚測定制御部185は、移動部130又は回転部131を制御し、下地厚HBを測定する点Pの位置を制御する。
【0110】
次に、図13を参照して研削装置200について説明する。研削装置200は、重合基板Tの下地基板B1を研削する。研削は、研磨を含む。研削に用いる砥粒は、固定砥粒、及び遊離砥粒のいずれでもよい。研削装置200は、例えば、回転テーブル210と、4つのチャック220と、3つの研削ユニット230とを備える。
【0111】
回転テーブル210は、回転中心線R1の周りに4つのチャック220を等間隔で保持し、回転中心線R1を中心に回転する。4つのチャック220のそれぞれは、回転テーブル210と共に回転し、搬入出位置A0と、1次研削位置A1と、2次研削位置A2と、3次研削位置A3と、搬入出位置A0とにこの順番で移動する。
【0112】
搬入出位置A0は、重合基板Tの搬入が行われる搬入位置と、重合基板Tの搬出が行われる搬出位置とを兼ねる。なお、本実施形態では搬入位置と搬出位置とは同じ位置であるが、搬入位置と搬出位置とは異なる位置であってもよい。1次研削位置A1は、1次研削が行われる位置である。2次研削位置A2は、2次研削が行われる位置である。3次研削位置A3は、3次研削が行われる位置である。
【0113】
4つのチャック220は、それぞれの回転中心線R2(図14参照)を中心に回転自在に、回転テーブル210に対して取り付けられる。1次研削位置A1、2次研削位置A2および3次研削位置A3において、チャック220はそれぞれの回転中心線R2を中心に回転する。
【0114】
1つの研削ユニット230は、1次研削位置A1にて、下地基板B1を1次研削する。別の研削ユニット230は、2次研削位置A2にて、下地基板B1を2次研削する。残りの研削ユニット230は、3次研削位置A3にて、下地基板B1を3次研削する。
【0115】
なお、研削ユニット230の数は、1つ以上であればよい。また、チャック220の数は、研削ユニット230の数よりも多ければよい。但し、回転テーブル210が無くてもよい。回転テーブル210が無い場合、チャック220の数は、研削ユニット230の数と同数であってもよく、1つであってもよい。
【0116】
次に、図14を参照して研削ユニット230について説明する。研削ユニット230は、研削工具Cが装着される可動部231を含む。研削工具Cは、下地基板B1に接触させられ、下地基板B1を研削する。研削工具Cは、例えば円盤状の研削ホイールC1と、研削ホイールC1の下面にリング状に配列される複数の砥石C2とを含む。
【0117】
なお、本実施形態では研削ホイールC1の下面の外周部に、リング状に複数の砥石C2が配列されるが、本開示の技術はこれに限定されない。研削ホイールC1の下面全体に、砥石C2が固定されてもよい。
【0118】
可動部231は、研削工具Cが装着されるフランジ232と、フランジ232が下端に設けられるスピンドル軸233と、スピンドル軸233を回転させるスピンドルモータ234とを有する。フランジ232は水平に配置され、その下面に研削工具Cが装着される。スピンドル軸233は鉛直に配置される。スピンドルモータ234は、スピンドル軸233を回転し、フランジ232に装着された研削工具Cを回転させる。研削工具Cの回転中心線R3は、スピンドル軸233の回転中心線である。
【0119】
研削ユニット230は、更に、可動部231を昇降させる昇降部235を有する。昇降部235は、例えば、鉛直なZ軸ガイド236と、Z軸ガイド236に沿って移動するZ軸スライダ237と、Z軸スライダ237を移動させるZ軸モータ238とを有する。Z軸スライダ237には可動部231が固定され、Z軸スライダ237と共に可動部231及び研削工具Cが昇降する。昇降部235は、研削工具Cの位置を検出する位置検出器239を更に有する。位置検出器239は、例えばZ軸モータ238の回転を検出し、研削工具Cの位置を検出する。
【0120】
昇降部235は、研削工具Cを待機位置から下降させる。研削工具Cは、下降しながら回転し、回転する重合基板Tの上面と接触し、下地基板B1の上面全体を研削する。下地基板B1の研削中、下地基板B1の上面には、研削液が供給される。重合基板Tの総厚HT、ひいては下地基板B1の厚みHBが設定値に達すると、昇降部235は研削工具Cの下降を停止する。その後、昇降部235は、研削工具Cを待機位置まで上昇させる。
【0121】
図16に示すように、研削装置200は、チャック220の回転中心線R2の傾斜角度を調整する傾斜角度調整部250を備える。傾斜角度調整部250は、チャック220毎に設けられ、チャック220毎に傾斜角度を調整する。
【0122】
なお、傾斜角度調整部250は、研削工具Cの回転中心線R3に対するチャック220の回転中心線R2の傾斜角度を調整すればよく、チャック220の回転中心線R2の傾斜角度を調整する代わりに、研削工具Cの回転中心線R3の傾斜角度を調整してもよい。
【0123】
チャック220は、支持台222、および傾斜角度調整部250を介して、回転テーブル210に装着される。支持台222は、チャック220を回転自在に支持する。チャック220を回転させるチャックモータ223(図14参照)は、例えば支持台222の内部に内蔵される。支持台222には、フランジ224が形成される。
【0124】
傾斜角度調整部250は、チャック220の回転中心線R2の周りに等間隔(例えば120°間隔)で配置される3つの連結部251を含む。3つの連結部251は、支持台222のフランジ224と回転テーブル210とを連結する。
【0125】
2つの連結部251は、フランジ224と回転テーブル210とのギャップG1、G2を調整できるように、それぞれ、モータ252と、モータ252の回転運動をフランジ224の直線運動に変換する運動変換機構253とを含む。運動変換機構253は、例えばボールねじを含む。
【0126】
残りの1つの連結部251は、支持台222のフランジ224と回転テーブル210とのギャップを固定する。但し、残りの1つの連結部251も、支持台222のフランジ224と回転テーブル210とのギャップを調整できるように構成されてもよい。
【0127】
傾斜角度調整部250は、ギャップG1、G2を調整することにより、傾斜角度を調整する。傾斜角度の設定は、研削位置A1、A2、A3毎に行われる。研削位置A1、A2、A3毎に傾斜角度を設定するのは、研削位置A1、A2、A3毎にスピンドル軸233が設けられるからである。
【0128】
傾斜角度が変わると、図15に示す砥石C2の軌道E上での砥石C2と下地基板B1との接触圧分布が変わる。接触圧が高い位置では、接触圧が低い位置に比べて、下地基板B1の研削が進む。従って、傾斜角度の調整によって、下地基板B1の径方向における板厚分布を調整できる。
【0129】
次に、図17を参照して、傾斜角度の調整について説明する。チャック220は、重合基板Tが保持される保持面221を有する。保持面221は、下地基板B1を上に向けて、重合基板Tを下方から保持する。チャック220の保持面221は、図17等に強調して示すようにチャック220の回転中心線R2を中心に対称な円錐面である。チャック220の保持面221が円錐面であるので、傾斜角度の調整によって、多様な残厚HRの径方向分布に対応できる。
【0130】
傾斜角度は、研削後の下地厚みHBが均一になるように設定される。傾斜角度は、図17(A)に示すように重合基板Tの中心から周縁にかけて残厚HRが均一である場合を基準として補正される。基準の傾斜角度を基準値とも呼ぶ。
【0131】
例えば、図17(B)に示すように重合基板Tの中心から周縁に向かうほど残厚HRが徐々に厚くなる場合、傾斜角度は基準値よりも小さく補正される。また、図17(C)に示すように重合基板Tの中心から周縁に向かうほど残厚HRが徐々に薄くなる場合、傾斜角度は基準値よりも大きく補正される。
【0132】
なお、重合基板Tの中心及び周縁の両方から、その中間地点にかけて、残厚HRが徐々に薄くなるか、厚くなる場合にも、研削後の下地厚みHBが均一になるように傾斜角度を補正可能である。
【0133】
図13に示すように、研削装置200は、研削装置200の動作を制御する制御部280を有する。制御部280は、例えばコンピュータであり、CPU281と、メモリなどの記憶媒体282とを備える。記憶媒体282には、研削装置200において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部280は、記憶媒体282に記憶されたプログラムをCPU281に実行させることにより、研削装置200の動作を制御する。
【0134】
図3に示すように、制御部280は、例えば、データ受信部283と、データ記憶部284と、傾斜角度制御部285とを有する。データ受信部283は、接合装置100にて測定された重合基板Tの複数点Pのデータを受信する。受信するデータは、例えば残厚HRと、残厚HRを測定した複数点Pの位置とを含む。
【0135】
上記の通り、接合装置100は、研削装置200に比べて、高精度の位置制御を求められるので、位置指令に対する応答性の高く、且つ位置分解能の高いモータを移動部130及び回転部131に有する。このような高い性能のモータに代えて、又は加えて、振動を吸収する装置が接合装置100に搭載されることもある。
【0136】
本実施形態では、接合装置100にて残厚HRを測定するので、研削装置200にて残厚HRを測定する場合に比べて、残厚HRを測定する点Pの位置決め精度を向上できる。その結果、残厚HRの分布を精度良く算出でき、研削後の下地厚HBの偏差を確実に小さくできる。
【0137】
データ記憶部284は、データ受信部283によって受信したデータを記憶する。例えば、データ記憶部284は、残厚HRと、残厚HRを測定した点Pの位置とを対応付けて記憶する。残厚HRの分布を一時的に記憶しておけば、傾斜角度の補正をいつでも実施できる。
【0138】
傾斜角度制御部285は、データ受信部283によって受信したデータに基づき傾斜角度調整部250を制御し、研削後の下地厚みHBが均一になるように傾斜角度を制御する。上記の通り、研削後の下地厚HBの偏差を確実に小さくできる。
【0139】
次に、図18を参照して、研削装置200の動作について説明する。なお、図18に示す各工程は、研削装置200の制御部280による制御下で実施される。
【0140】
先ず、図18のS201では、搬送ロボット240がチャック220に重合基板Tを搬入する。チャック220は、搬入出位置A0で、搬送ロボット240から重合基板Tを受け取る。チャック220は、下地基板B1を上向きにして、重合基板Tを下方から保持する。その後、チャック220は、回転テーブル210と共に回転し、搬入出位置A0から1次研削位置A1に移動する。
【0141】
次に、図18のS202では、データ受信部283が接合装置100にて測定されたデータを受信する。受信するデータは、例えば残厚HRと、残厚HRを測定した複数点Pの位置と含む。なお、データの受信(S202)と重合基板Tの搬入(S201)とは順番が逆であってもよい。S202の後で、S201が行われてもよい。S202は、傾斜角度の調整(S203)の前に実施されればよい。
【0142】
次に、図18のS203では、傾斜角度制御部285が、複数点Pの残厚HRに基づき傾斜角度調整部250を制御し、1次研削後の下地基板B1の厚みHBが均一になるように傾斜角度を制御する。
【0143】
次に、図18のS204では、1次研削位置A1にて、研削ユニット230が下地基板B1を1次研削する。その後、チャック220は、回転テーブル210と共に回転し、1次研削位置A1から2次研削位置A2に移動する。
【0144】
次に、図18のS205では、傾斜角度制御部285が、複数点Pの残厚HRに基づき傾斜角度調整部250を制御し、2次研削後の下地基板B1の厚みHBが均一になるように傾斜角度を制御する。
【0145】
次に、図18のS206では、2次研削位置A2にて、研削ユニット230が下地基板B1を2次研削する。その後、チャック220は、回転テーブル210と共に回転し、2次研削位置A2から3次研削位置A3に移動する。
【0146】
次に、図18のS207では、傾斜角度制御部285が、複数点Pの残厚HRに基づき傾斜角度調整部250を制御し、3次研削後の下地基板B1の厚みHBが均一になるように傾斜角度を制御する。
【0147】
次に、図18のS208では、3次研削位置A3にて、研削ユニット230が下地基板B1を3次研削する。その後、チャック220は、回転テーブル210と共に回転し、3次研削位置A3から搬入出位置A0に移動する。
【0148】
最後に、図18のS209では、チャック220が重合基板Tの保持を解除し、搬送ロボット240がチャック220から重合基板Tを受け取り、受け取った重合基板Tを研削装置200の外部に搬出する。なお、搬出前に、搬入出位置A0又は3次研削位置A3にて、3次研削後の下地厚HBが複数点で測定される。3次研削後の下地厚HBの偏差が閾値以上である場合、その偏差を閾値未満にするための傾斜角度の補正値が算出される。その補正値は、次回以降の3次研削にて、傾斜角度の補正に加味される。
【0149】
次に、図19を参照して、第1変形例に係る接合装置100の制御部180と研削装置200の制御部280の構成について説明する。なお、図3に示す構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。本変形例では、残部Rの厚みHRを測定する代わりに、第2基板W2の厚みHAを測定する。
【0150】
図1(A)に示すように、残部Rの厚みHRは、第2基板W2の厚みHAと、デバイス層D1の厚みと、接合層F1の厚みとの和に等しい。デバイス層D1の厚みと接合層F1の厚みが均一である場合、残部Rの残厚HRの偏差は第2基板W2の厚みHAの偏差に等しい。この場合、第2基板W2の厚みHAを、残部Rの厚みHRの代用にできる。
【0151】
第2基板W2の厚みHAを、残部Rの厚みHRの代用にすれば、下地厚HBを測定する厚み検出器152が不要になる。但し、総厚HTと下地厚HBとの差分を算出し、残厚HRを測定する場合、残厚HRの代わりに厚みHAを測定する場合に比べ、より確実に研削後の下地厚HBの偏差を低減できる。
【0152】
本変形例の接合装置100の制御部180は、厚み測定制御部190と、厚み記憶部191と、厚み送信部192とを有する。厚み測定制御部190は、厚み検出器151を制御し、第2基板W2の厚みHAを複数点Pで測定する。厚みHAの測定方法については、後述する。
【0153】
厚み記憶部191は、厚み測定制御部190によって測定したデータを記憶する。例えば、厚み記憶部191は、厚みHAと、厚みHAを測定する点Pの位置とを対応付けて記憶する。厚みHA等のデータを一時的に記憶しておけば、厚みHA等のデータをいつでも送信できる。
【0154】
厚み送信部192は、厚み測定制御部190によって測定したデータを、接合装置100の外部に送信する。例えば、厚み送信部192は、厚みHA及び厚みHAを測定する複数点Pの位置を含むデータを、研削装置200に送信する。厚み送信部192は、厚みHA等のデータを、サーバーSを介して研削装置200に送信してもよい。
【0155】
次に、図20を参照して、第1変形例に係る接合方法について説明する。なお、図6に示す接合方法と同一の工程については、同一の符号を付して説明を省略する。
【0156】
図20のS110では、厚み測定制御部190が、厚み検出器151を制御し、第2基板W2の厚みHAを複数点Pで測定する。また、厚み測定制御部190は、移動部130又は回転部131を制御し、厚み検出器151によって厚みHAを測定する点Pの位置を制御する。第2基板W2の厚みHAは、接合(S104)の前に測定される。第2基板W2の厚みHAは、デバイス層D1の厚みと接合層F1の厚みが均一である場合に、有用である。第2基板W2の厚みHAは、例えば研削装置200にて、チャック220の回転中心線R2の傾斜角度の調整に用いられる。
【0157】
本変形例では、接合装置100にて厚みHAを測定するので、研削装置200にて厚みHAを測定する場合に比べて、厚みHAを測定する点Pの位置決め精度を向上できる。その結果、厚みHAの分布を精度良く算出でき、研削後の下地厚HBの偏差を確実に小さくできる。
【0158】
厚みHAの測定方法は、総厚HTの測定方法と同様に行われる。例えば、図21(A)に示すように、厚み測定制御部190は、予め、第2保持部120の保持面121を露出した状態で、保持面121の高さを複数点Pで測定しておく。
【0159】
保持面121の高さ測定は、第2基板W2の搬入(S102)の前に行われる。なお、保持面121の高さ測定は、重合基板Tの搬出(S109)の後に行われてもよい。保持面121が露出した状態であれば、保持面121の高さ測定が可能である。
【0160】
また、図21(B)に示すように、厚み測定制御部190は、第2保持部120の保持面121に第2基板W2を保持した状態で、第2基板W2の接合面W2aの高さを複数点Pで測定する。第2基板W2の接合面W2aは、第2保持部120に接する非接合面とは反対向き(例えば上向き)である。第2基板W2の接合面W2aの高さと、第2保持部120の保持面121の高さとは、同一の複数点Pで測定される。
【0161】
第2基板W2の接合面W2aの高さ測定時と、第2保持部120の保持面121の高さ測定時とで、第2保持部120は同一のX軸方向位置、Y軸方向位置、及びZ軸方向位置に制御されてもよい。この場合、第2基板W2の接合面W2aの高さと第2保持部120の保持面121の高さとの差は、第2基板W2の厚みHAに等しい。但し、第2保持部120が移動する代わりに、厚み検出器151が移動してもよいし、両者が移動してもよい。それゆえ、第2保持部120と厚み検出器151との相対位置(X軸方向位置とY軸方向位置とZ軸方向位置)が同一の状態で、第2保持部120の保持面121の高さ測定と、第2基板W2の接合面W2aの高さ測定とが実施されればよい。この場合、第2基板W2の接合面W2aの高さと第2保持部120の保持面121の高さとの差は、第2基板W2の厚みHAに等しい。
【0162】
厚み測定制御部190は、第2基板W2の接合面W2aの高さと第2保持部120の保持面121の高さとの差を複数点Pで算出し、第2基板W2の厚みHAを複数点で算出する。この算出は、重合基板Tの搬出(S109)の後に行われてもよい。
【0163】
本変形例によれば、同一の点Pで第2基板W2の接合面W2aの高さと第2保持部120の保持面121の高さとの差を算出する。それゆえ、第2基板W2の厚みHAがばらつくような場合にも、厚みHAを精度良く測定できる。異なる点で第2基板W2の接合面W2aの高さと第2保持部120の保持面121の高さとの差を算出する場合に比べて、第2基板W2の厚みHAの分布を精度良く測定できる。
【0164】
厚み記憶部191は、厚み測定制御部190によって測定した厚みHAを、厚みHAを測定した点Pの位置と対応付けて記憶する。複数点Pの位置は、第2基板W2の結晶方位を表すノッチの位置を基準として記憶されてもよい。
【0165】
なお、第2基板W2の接合面W2aの高さ測定時と、第2保持部120の保持面121の高さ測定時とで、第2保持部120は同一のX軸方向位置及びY軸方向位置に制御されればよく、第2保持部120はZ軸方向に変位していてもよい。この場合、第2保持部120のZ軸方向の変位量をも考慮して、第2基板W2の厚みHAが算出される。但し、第2保持部120がX軸方向及びY軸方向に移動する代わりに、厚み検出器151がX軸方向及びY軸方向に移動してもよいし、第2保持部120及び厚み検出器151の一方がX軸方向に移動し他方がY軸方向に移動してもよい。それゆえ、Z軸方向視での第2保持部120と厚み検出器151との相対位置(X軸方向位置とY軸方向位置)が同一の状態で、第2保持部120の保持面121の高さ測定と、第2基板W2の接合面W2aの高さ測定とが実施されればよい。
【0166】
なお、厚みHAの測定は、総厚HTの測定と同様に、カメラの焦点合わせを利用して実施されてもよい。
【0167】
次に、図20のS111では、厚み送信部192が、厚みHA及び厚みHAを測定した複数点Pの位置等のデータを、接合装置100の外部に送信する。例えば、厚み送信部192は、厚みHA等のデータを、研削装置200に送信する。厚み送信部192は、厚みHA等のデータを、サーバーSを介して研削装置200に送信してもよい。なお、この送信は、厚みHAの測定(S110)の後に行わればよく、重合基板Tの搬出(S109)の後に行われてもよい。
【0168】
次に、図22を参照して、第2変形例に係る接合装置100の制御部180と研削装置200の制御部280の構成について説明する。なお、図3に示す構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。本変形例では、接合装置100にて残厚HRを算出する代わりに、研削装置200にて残厚HRを算出する。
【0169】
本変形例の接合装置100の制御部180は、総厚送信部193と、下地厚送信部194とを有する。総厚送信部193は、総厚測定制御部183によって測定したデータを、接合装置100の外部に送信する。例えば、総厚送信部193は、総厚HT及び総厚HTを測定する複数点Pの位置を含むデータを、研削装置200に送信する。総厚送信部193は、総厚HT等のデータを、サーバーSを介して研削装置200に送信してもよい。
【0170】
下地厚送信部194は、下地厚測定制御部185によって測定したデータを、接合装置100の外部に送信する。例えば、下地厚送信部194は、下地厚HB及び下地厚HBを測定する複数点Pの位置を含むデータを、研削装置200に送信する。総厚送信部193は、下地厚HB等のデータを、サーバーSを介して研削装置200に送信してもよい。
【0171】
一方、本変形例の研削装置200の制御部280は、データ受信部283と、データ記憶部284と、傾斜角度制御部285の他に、残厚算出部286と、残厚記憶部287とを有する。データ受信部283によって受信するデータは、例えば総厚HTと下地厚HBの両方と、両方の厚みを測定した複数点Pの位置とを含む。総厚HTを測定する点Pと、下地厚HBを測定する点Pとは、同一である。
【0172】
残厚算出部286は、データ受信部283によって受信したデータから、残厚HRを複数点Pで算出する。残厚算出部286は、複数点Pのそれぞれで、総厚HTと下地厚HBとの差分を算出し、残厚HRを算出する。残厚算出部286は、重合基板Tの中心からの距離ごとに、残厚HRの平均値を算出してもよい。
【0173】
残厚記憶部287は、残厚算出部286によって算出したデータを記憶する。例えば、残厚記憶部287は、残厚HRと、残厚HRを測定する点Pの位置とを対応付けて記憶する。残厚HR等のデータを一時的に記憶しておけば、傾斜角度制御部285による傾斜角度の制御を適切なタイミングで実施できる。
【0174】
本変形例によれば、上記実施形態と同様に、総厚HTの分布の測定と、下地厚HBの分布の測定とを研削装置200ではなく、接合装置100にて実施する。従って、総厚HTを測定する点、及び下地厚HBを測定する点Pの位置決め精度を向上できる。その結果、残厚HRの分布を精度良く算出でき、研削後の下地厚HBの偏差を確実に小さくできる。
【0175】
次に、図23を参照して、第3変形例に係る接合装置100の制御部180と研削装置200の制御部280の構成について説明する。なお、図22に示す構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。本変形例では、接合装置100にて下地厚HBを測定する代わりに、研削装置200にて下地厚HBを測定する。
【0176】
本変形例の研削装置200の制御部280は、下地厚測定制御部288と、下地厚記憶部289とを有する。下地厚測定制御部288は、図24に示す厚み検出器261を制御し、下地厚HBを複数点Pで測定する。また、下地厚測定制御部288は、厚み検出器261を重合基板Tの径方向に移動させる移動部を制御し、下地厚HBを測定する点Pの位置を制御する。下地厚HBを測定する点Pの位置制御は、チャック220の回転制御によっても可能である。下地厚HBを測定する点Pと、総厚HTを測定する点Pとは、同一である。同一の点Pで測定した総厚HTと下地厚HBの差分を算出することで、残厚HRを正確に測定できる。
【0177】
厚み検出器261は、図24に示すように、例えば搬入出位置A0にて、下地厚HBを測定する。厚み検出器261は、上記の通り、重合基板Tの径方向に移動可能である。重合基板Tの径方向複数点で下地厚HBを測定できる。厚み検出器261の数は、本変形例では1つであるが、複数であってもよい。下地厚HBを測定する点Pの数は複数であるので、厚み検出器261の数が多いほど、測定にかかる時間を短縮できる。
【0178】
なお、厚み検出器261の設置位置は、搬入出位置A0には限定されず、例えば1次研削位置A1であってもよい。この場合も、1次研削の前に、下地厚HBを測定でき、残厚HRを算出できる。従って、1次研削後の下地基板B1の厚みHBが均一になるように傾斜角度を制御できる。
【0179】
但し、3次研削後の下地基板B1の厚みHBが均一になればよく、厚み検出器261の設置位置は、2次研削位置A2又は3次研削位置A3であってもよい。
【0180】
下地厚記憶部289は、下地厚測定制御部288によって測定したデータを記憶する。例えば、下地厚記憶部289は、下地厚HBと、下地厚HBを測定する点Pの位置とを対応付けて記憶する。下地厚HB等のデータを一時的に記憶しておけば、残厚HRの算出をいつでも実施できる。
【0181】
残厚算出部286は、データ受信部283によって受信したデータと、下地厚測定制御部288によって測定したデータとから、残厚HRを複数点Pで算出する。残厚算出部286は、複数点Pのそれぞれで、総厚HTと下地厚HBとの差分を算出し、残厚HRを算出する。残厚算出部286は、重合基板Tの中心からの距離ごとに、残厚HRの平均値を算出してもよい。
【0182】
本変形例によれば、上記実施形態と同様に、総厚HTの分布の測定を研削装置200ではなく、接合装置100にて実施する。従って、総厚HTを測定する点Pの位置決め精度を向上できる。総厚HTを所望の点Pで測定でき、総厚HTと下地厚HBを同一の点Pで測定できる。その結果、残厚HRの分布を精度良く算出でき、研削後の下地厚HBの偏差を確実に小さくできる。
【0183】
以上、本開示に係る研削装置、及び研削方法について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、および組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
【符号の説明】
【0184】
100 接合装置
200 研削装置
220 チャック(保持部)
223 チャックモータ(第1回転部)
234 スピンドルモータ(第2回転部)
283 データ受信部
C 研削工具
W1 第1基板
B1 下地基板
D1 デバイス層
W2 第2基板
T 重合基板
R 残部
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