CN104756227B - 基板对位装置、基板贴合装置、基板对位方法、层叠半导体装置的制造方法、以及基板贴合方法 - Google Patents

基板对位装置、基板贴合装置、基板对位方法、层叠半导体装置的制造方法、以及基板贴合方法 Download PDF

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Abstract

即便以较高的精度使基板彼此进行对位，也会因对位后的主要因素而基板彼此产生位置偏移。本发明提供一种基板贴合装置，其使第一基板与第二基板相互接合，所述基板贴合装置具备：对位部，其通过对位装置使上述第一基板与上述第二基板相互对位；搬运部，其将对位后的上述第一基板以及上述第二基板从对位部搬出；贴合部，其使由上述搬运部搬运来的上述第一基板与上述第二基板相互贴合；以及判断部，在上述对位部的对位之后、且被上述搬运部搬出之前，该判断部对上述第一基板与上述第二基板的位置偏移的有无进行判断。

Description

基板对位装置、基板贴合装置、基板对位方法、层叠半导体装 置的制造方法、以及基板贴合方法
技术领域
本发明涉及基板贴合装置、对位装置、基板贴合方法、对位方法、以及层叠半导体装置的制造方法。
背景技术
公知有通过对准标记等来对一对基板进行对位的对位装置(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2005-251972号公报
然而，即便以较高的精度将基板彼此进行对位，也存在因对位后的主要原因而导致基板彼此发生位置偏移之类的课题。
发明内容
在本发明的第一实施方式中，提供一种基板贴合装置，其使第一基板与第二基板相互接合，所述基板贴合装置的特征在于，具备：对位部，其通过对位装置使上述第一基板与上述第二基板相互对位；搬运部，其将对位后的上述第一基板以及上述第二基板从对位部搬出；贴合部，其使由上述搬运部搬运来的上述第一基板与上述第二基板相互贴合；以及判断部，在上述对位部进行对位后、且在被上述搬运部搬出之前，上述判断部对上述第一基板与上述第二基板的位置偏移的有无进行判断。
在本发明的第二实施方式中，提供一种对位装置，该对位装置具备：对位部，其对一对基板进行对位；判断部，其根据上述对位装置内的上述一对基板的信息来对由上述对位部对位后的上述一对基板的位置偏移的有无进行判断。
在本发明的第三实施方式中，提供一种基板贴合方法，其使第一基板与第二基板相互接合，所述基板贴合方法的特征在于，包括如下工序：对位工序，其通过对位部使上述第一基板与上述第二基板相互对位；搬运工序，其将对位后的上述第一基板以及上述第二基板从对位部搬出；贴合工序，其使由上述搬运工序搬运来的上述第一基板与上述第二基板相互贴合；以及判断工序，在上述对位部进行对位后、且在被上述搬运工序搬出之前，对上述第一基板与上述第二基板的位置偏移的有无进行判断。
在本发明的第四实施方式中，提供一种对位方法，该对位方法具备如下阶段：对位阶段，其通过对位部对一对基板进行对位；以及判断阶段，其根据上述对位部内的上述一对基板的信息来对在上述对位阶段对位后的上述一对基板的位置偏移的有无进行判断。
在本发明的第五实施方式中，提供一种层叠半导体装置的制造方法，该制造方法包括上述基板贴合方法。
此外，上述发明的概要并未列举出本发明所需要的特征的全部。另外，上述特征群的部分组合也能够作为发明。
附图说明
图1是基板贴合装置10的整体结构图。
图2是对包括利用基板贴合装置10进行的贴合基板95的贴合工序在内的层叠半导体装置96的制造方法进行说明的图。
图3是对包括利用基板贴合装置10进行的贴合基板95的贴合工序在内的层叠半导体装置96的制造方法进行说明的图。
图4是对包括利用基板贴合装置10进行的贴合基板95的贴合工序在内的层叠半导体装置96的制造方法进行说明的图。
图5是对包括利用基板贴合装置10进行的贴合基板95的贴合工序在内的层叠半导体装置96的制造方法进行说明的图。
图6是对准装置28的侧视图。
图7是位置检测部100附近的整体立体图。
图8是从下方观察作为一方的基板托(holder)94的上基板托200的立体图。
图9是从上方观察作为另一方的基板托94的下基板托210的立体图。
图10是对准装置28的控制系统的框图。
图11是说明利用对准装置28进行的对位处理的流程图。
图12是表示位置信息的一个例子的图。
具体实施方式
以下，通过发明的实施方式对本发明进行说明，但以下的实施方式并不限定权利要求书所涉及的发明。另外，在实施方式之中说明的特征的组合的全部并不都是发明的解决方法所必需的。
图1是基板贴合装置10的整体结构图。基板贴合装置10通过贴合2片基板90、90来制造贴合基板95。此外，基板贴合装置10也可以贴合3片以上的基板90来制造贴合基板95。
如图1所示，基板贴合装置10具备大气环境部14、真空环境部16、控制部18、以及多个基板盒20。控制部18对基板贴合装置10的整体的动作进行控制。
基板盒20收纳基板90以及贴合基板95。由基板贴合装置10贴合的基板90除单体的硅晶片、化合物半导体晶片、以及玻璃基板等之外，还可以在基板90形成有元件、电路、端子等。
大气环境部14具备：环境腔室12；基板托台座22；机械手臂24、30、31；预对准器26；作为对位装置的一个例子的对准装置28；轨道32；以及分离工作台39。环境腔室12以包围大气环境部14的方式形成。被环境腔室12包围的区域与空气调节机等连通，对该区域进行温度管理。
基板托台座22收纳从上下方向对重叠的基板90以及贴合基板95进行保持的多对基板托94。基板托94通过静电吸附来保持基板90。此外，基板托94也可以通过真空吸附来保持基板90。
机械手臂24将装填于基板盒20的基板90与装填于基板托台座22的基板托94搬运至预对准器26。机械手臂24将在预对准器26内被保持于基板托94的基板90向对准装置28搬运。此外，机械手臂24将连续搬运的2组基板托94以及基板90中的1组基板托94以及基板90翻过来进行搬运。贴合后，机械手臂24将被搬运至基板托台座22的贴合基板95向基板盒20中的任一个搬运。
预对准器26相对于基板托94对基板90进行定位，并将该基板90搭载于该基板托94上。对准装置28由于高精度而较窄，为了将各基板90装填于对准装置28的调整范围，预对准器26调配基板90与基板托94的相对位置。由此，对准装置28能够迅速且准确地进行基板90彼此的定位。
对准装置28根据形成于一方的基板90的多个对准标记的位置和形成于另一方的基板90的多个对准标记的位置来对一对基板90进行对位并使它们重叠。对准装置28配置在机械手臂24与机械手臂30之间。对准装置28具备框体34、固定工作台36、以及作为移动部的一个例子的移动工作台38。固定工作台36以及移动工作台38则作为对一对基板进行对位的对位部的一个例子。
框体34以包围固定工作台36以及移动工作台38的方式形成。在框体34的靠基板盒20侧的面与靠真空环境部16侧的面形成有开口。由此，包括从两侧夹着重叠状态的一对基板90的一对基板托94在内的基板层叠体93通过开口搬入以及搬出。
固定工作台36以与移动工作台38的上方对置的方式设置。固定工作台36的下表面以真空吸附的方式对由机械手臂24翻过来进行搬运的保持基板90的基板托94进行保持。
移动工作台38的上表面以真空吸附的方式对由机械手臂24未翻过来进行搬运的保持基板90的基板托94进行保持。移动工作台38在XY方向上移动，从而使一对基板90的一方的基板90在水平面内移动。由此，移动工作台38对固定工作台36的基板90与移动工作台38的基板90进行对位。移动工作台38上升，使保持在基板托94的一对基板90重叠。然后，一对基板90被基板托94夹着。由此，形成重叠状态的一对基板90被一对基板托94夹着的基板层叠体93。基板90与基板90可以通过粘合剂临时接合，也可以通过等离子临时接合，还可以单纯地重叠。
机械手臂30真空吸附基板层叠体93，并将其向真空环境部16搬运。机械手臂30将包括贴合基板95的基板层叠体93从真空环境部16向分离工作台39搬运。分离工作台39对贴合基板95与基板托94进行分离。机械手臂31将由分离工作台39分离后的贴合基板95与基板托94沿着导轨32向基板托台座22搬运。
真空环境部16在基板贴合装置10的贴合工序中被设定为真空状态。真空环境部16具备加载互锁真空室48、通道门(access door)50、闸阀(gate valve)52、机器人腔室53、机械手臂54、3个收纳室55、3个加热加压装置56、机械手臂58、以及冷却室60。此外，加热加压装置56的个数并不限定于3个，其可以适当变更。
加载互锁真空室48将大气环境部14与真空环境部16连结起来。加载互锁真空室48可以设定为真空状态以及大气压。在加载互锁真空室48的靠大气环境部14侧以及靠真空环境部16侧形成有开口，该开口能够供包括贴合前的一对基板90的基板层叠体93与包括贴合基板95的基板层叠体93搬入以及搬出。
通道门50对加载互锁真空室48的靠大气环境部14侧的开口进行开闭。闸阀52对加载互锁真空室48的靠真空环境部16侧的开口进行开闭。机械手臂54可转动地配置于机器人腔室53的中心。机械手臂54将由机械手臂30搬入到加载互锁真空室48的基板层叠体93向任一个加热加压装置56搬入。
收纳室55具有闸阀57，并经由闸阀57与机器人腔室53连结。收纳室55具有在搬入以及搬出基板层叠体93时进行开闭的闸阀57。
3个加热加压装置56以机器人腔室53为中心呈放射状地配置。加热加压装置56经由闸阀57与机器人腔室53连结。加热加压装置56边夹着基板层叠体93边进行加热以及加压，从而使一对基板90贴合。
机械手臂58可转动地配置于机器人腔室53的中心。由此，机械手臂58将基板层叠体93从加热加压装置56向冷却室60搬运。另外，机械手臂58将基板层叠体93从冷却室60向加载互锁真空室48搬运。
冷却室60具有冷却功能。由此，冷却室60对搬运来的基板层叠体93进行冷却。冷却室60经由闸阀57与机器人腔室53连结。
图2～图5是对包括利用基板贴合装置10进行的贴合基板95的贴合工序在内的层叠半导体装置96的制造方法进行说明的图。在贴合工序中，机械手臂24将基板托94从基板托台座22取出，并向预对准器26搬运。接下来，机械手臂24从基板盒20中任一个取出基板90，并向预对准器26搬运。预对准器26通过观察基板90以及基板托94的外形来进行对位，并如图2所示，将基板90载置于基板托94上。基板托94对载置的基板90进行吸附保持。
如图3所示，机械手臂24将基板90以及基板托94翻过来，并向固定工作台36的下表面搬运。固定工作台36通过真空吸附来保持基板90和基板托94。
机械手臂24将下一个基板90以及基板托94向预对准器26搬运。机械手臂24将由预对准器26对位后的基板90以及基板托94以不将它们翻过来的方式向移动工作台38搬运。移动工作台38保持基板90以及基板托94。移动工作台38向固定工作台36的下方移动。由此，移动工作台38的基板90与固定工作台36的基板90通过对准装置28进行对位。
接下来，如图4所示，移动工作台38向上方移动，从而移动工作台38的基板90的上表面与固定工作台36的基板90的下表面重叠，基板托94彼此通过磁力吸附。由此，形成基板层叠体93。在固定工作台36解除对基板层叠体93的吸附之后，机械手臂30将移动工作台38上的基板层叠体93向加载互锁真空室48搬运。机械手臂54将基板层叠体93从加载互锁真空室48搬入到加热加压装置56。
加热加压装置56在将基板层叠体93加热至结合温度之后，维持结合温度同时从上下方向对基板层叠体93加压。由此，基板层叠体93的一对基板90被贴合而成为贴合基板95。然后，若基板层叠体93降温至一定的温度，机械手臂58则将基板层叠体93搬入到冷却室60。冷却室60对基板层叠体93进一步进行冷却。机械手臂58将冷却后的基板层叠体93从冷却室60向加载互锁真空室48搬运。
接下来，机械手臂30将基板层叠体93从加载互锁真空室48向分离工作台39搬运。分离工作台39将基板层叠体93的贴合基板95从基板托94分离开。机械手臂31将基板托94以及贴合基板95向基板托台座22搬运。基板托台座22回收基板托94。机械手臂24将贴合基板95搬出至基板盒20。由此，利用基板贴合装置10的贴合工序结束，贴合基板95完成。然后，沿着图5所示的虚线，将贴合基板95单个化，从而层叠半导体装置96完成。
图6是对准装置28的侧视图。设图6中箭头所示的XYZ为对准装置28的XYZ方向。对准装置28除具有上述框体34、固定工作台36、以及移动工作台38之外，还具有上显微镜70、下显微镜72、以及位置检测部100。
框体34以包围固定工作台36以及移动工作台38的方式形成。框体34具有顶板74、底板75以及侧壁76。顶板74以及底板75以互相平行的方式水平配置。侧壁76将顶板74以及底板75结合起来。侧壁76的靠基板盒20侧的面与侧壁76的靠真空环境部16侧的面以能够搬入以及搬出基板90以及贴合基板95的方式开口。
固定工作台36固定于顶板74的下表面。固定工作台36设置在比移动工作台38更高的位置。固定工作台36的下表面真空吸附在保持基板90的状态下由机械手臂24翻过来的基板托94。此外，固定工作台36的下表面也可以静电吸附基板托94。
移动工作台38载置于底板75的上表面。移动工作台38具有导轨78、X工作台80、Y工作台82、升降部84、以及微调工作台85。
导轨78固定于底板75。导轨78沿X方向延伸。X工作台80配置于导轨78上。X工作台80被导轨78引导同时沿X方向移动。Y工作台82配置于X工作台80上。Y工作台82沿着X工作台80上的导轨在Y方向上移动。升降部84固定于Y工作台82的上表面。升降部84使微调工作台85上下升降。
微调工作台85固定于升降部84的上表面。微调工作台85的上表面真空吸附保持有基板90的基板托94。此外，微调工作台85的上表面也可以静电吸附基板托94。配置于吸附在了微调工作台85的基板90的凸块Ba同配置于吸附在了固定工作台36的基板90的凸块Ba电接合。微调工作台85借助X工作台80、Y工作台82、以及升降部84而沿XYZ方向移动。微调工作台85使吸附的基板托94以及基板90沿XY方向移动，并使基板托94以及基板90绕铅垂轴旋转。此外，微调工作台85的XY方向的移动与X工作台80以及Y工作台82的移动相比，间距微小且可动范围也小。由此，移动工作台38相对于固定工作台36的基板90对吸附的基板90进行对位，从而能够使它们彼此重叠。
上显微镜70固定于顶板74。上显微镜70与固定工作台36以空开间隔的方式配置。上显微镜70对形成于吸附在了移动工作台38的微调工作台85的基板90的对准标记M进行观察并拍摄。配置于吸附在了微调工作台85的基板90的对准标记M用于通过计算基板90的位置来与固定工作台36的基板90贴合的位置进行对位。对准标记M形成于能够通过上显微镜70观察的基板90的上表面。上显微镜70输出拍摄到的对准标记M的图像。
下显微镜72固定于移动工作台38的Y工作台82上。下显微镜72与升降部84以空开间隔的方式配置。因此，下显微镜72与升降部84以及微调工作台85一起在XY方向上移动。下显微镜72对形成于吸附在了固定工作台36的基板90的对准标记M进行观察并拍摄。对准标记M形成于能够通过下显微镜72观察的基板90的下表面。下显微镜72输出拍摄到的对准标记M的图像。
位置检测部100输出固定工作台36与移动工作台38的位置所涉及的信息、即位置信息。换言之，位置检测部100输出保持在固定工作台36的基板90与保持在移动工作台38的基板90的位置所涉及的信息、即位置信息。该位置信息是对位装置内的一对基板的信息的一个例子。一对基板90的相对位置信息包括重叠的一对基板90的位置信息。位置检测部100具备：干涉计102；上侧固定镜104、106；以及下侧固定镜108、110。上侧固定镜104、106以及下侧固定镜108、110是反射部件的一个例子。
图7是位置检测部100周边的整体立体图。如图7所示，位置检测部100还具备干涉计112、114。
上侧固定镜104、106固定于固定工作台36。下侧固定镜108、110固定于移动工作台38。上侧固定镜104以及下侧固定镜108具有以X方向为垂线且与YZ平面平行的反射面。上侧固定镜106以及下侧固定镜110具有以Y方向为垂线且与XZ平面平行的反射面。
干涉计102以与上侧固定镜104以及下侧固定镜108对置的方式配置。干涉计102将平行于X方向的激光向上侧固定镜104以及下侧固定镜108出射。上侧固定镜104以及下侧固定镜108所反射的激光发生干涉，干涉计102将表示由于该干涉而形成的激光的强度的信号的振幅作为固定工作台36与移动工作台38绕铅垂轴的旋转方向的位置信息进行检测并输出。
干涉计112以与上侧固定镜104以及下侧固定镜108对置的方式配置。干涉计112将平行于X方向的激光朝上侧固定镜104以及下侧固定镜108出射。上侧固定镜104以及下侧固定镜108所反射的激光发生干涉，干涉计112将表示由于该干涉而形成的激光的强度的信号的振幅作为固定工作台36与移动工作台38的X方向的位置的时间变化的位置信息进行检测并输出。该位置信息是一对基板的位置经时变化的一个例子。
干涉计114以与上侧固定镜106以及下侧固定镜110对置的方式配置。干涉计114将平行于Y方向的激光朝上侧固定镜106以及下侧固定镜110出射。上侧固定镜106以及下侧固定镜110所反射的激光发生干涉，干涉计114将表示由于该干涉而形成的激光的强度的信号的振幅作为固定工作台36与移动工作台38的Y方向的位置经时变化的位置信息进行检测并输出。该位置信息是一对基板的位置经时变化的一个例子。
图8是从下方观察作为一方的基板托94的上基板托200的立体图。将图8中箭头所示的上下设为上下方向。如图8所示，上基板托200具有：上载置部202；一对上静电垫206、207；以及作为夹紧部的一个例子的三对结合部件208。
上载置部202由AlN等陶瓷构成。上载置部202形成为比基板90大一圈的近似圆板状。上载置部202的中央部的下表面形成为平面状。上载置部202的中央部的下表面相比外周部向下侧突出。上载置部202的中央部的下表面作为载置基板90的载置面而发挥功能。
上静电垫206、207形成为半圆形状。上静电垫206、207被埋入在上载置部202的内部。一方的上静电垫206以隔着上载置部202的中心与另一方的上静电垫207线对称的方式配置。向一方的上静电垫206充电正电荷。向另一方的上静电垫207充电负电荷。由此，上静电垫206、207产生静电力，从而静电吸附基板90。
三对结合部件208配置于上载置部202的外周侧。三对结合部件208在周向上大致按照120°间隔配置。结合部件208具有结合用的永磁铁。
图9是从上方观察作为另一方的基板托94的下基板托210的立体图。将图9中箭头所示的上下设为上下方向。如图9所示，下基板托210具有：下载置部212；一对下静电垫214、216；下弹性部件218；以及作为夹紧部的一个例子的被结合部件220。
下载置部212形成为比基板90大一圈的近似圆板状。下载置部212的上表面形成为平面状。下载置部212的中央部的上表面相比外周部更向上侧突出。下载置部212的中央部的上表面作为载置基板90的载置面而发挥功能。下载置部212在其与上载置部202之间夹持一对基板90。
下静电垫214、216形成为半圆形状。下静电垫214、216被埋入到下载置部212的内部。一方的下静电垫214以隔着下载置部212的中心与另一方的下静电垫216线对称的方式配置。向一方的下静电垫214充电负电荷。向另一方的下静电垫216充电正电荷。由此，下静电垫214、216产生静电力，从而静电吸附基板90。
3个下弹性部件218配置于下载置部212的外周侧。3个下弹性部件218在周向上大致按照120°间隔配置。下弹性部件218由可弹性变形的板簧构成。下弹性部件218形成为沿周向长度较长的长方形。
这里，即便夹入在上基板托200与下基板托210之间的基板90的厚度发生变化，下弹性部件218也能够使结合部件208与被结合部件220相互结合。而且，下弹性部件218将因弹性变形而产生的反作用力作为夹紧力而作用于上基板托200与下基板托210之间的一对基板90。
被结合部件220包括供磁铁吸附的材料，例如强磁性体材料。被结合部件220设置于下弹性部件218的端部。被结合部件220经由下弹性部件218而设置于下载置部212。一对被结合部件220配置于与结合部件208对置的位置。由此，若上基板托200的下表面与下基板托210的上表面以对置的状态接近，则被结合部件220因磁力而被结合部件208吸附，从而实现相互结合。其结果是，基板90被上基板托200以及下基板托210夹着。在该基板保持状态下，下弹性部件218发生弹性变形，从而适当地调整从上基板托200以及下基板托210作用于基板90的按压力。
图10是对准装置28的控制系统的框图。如图10所示，对准装置28还具备控制部300和储存部302。控制部300的一个例子是计算机。控制部300通过读入储存在储存部302的对位程序来作为取得部310、驱动控制部312、判断部314来发挥功能。
取得部310从上显微镜70以及下显微镜72取得对准标记M的图像，并向驱动控制部312输出。取得部310从干涉计102、112、114取得位置信息，并向判断部314输出。
驱动控制部312从取得部310取得由上显微镜70以及下显微镜72所拍摄的对准标记M的图像。驱动控制部312根据对准标记M的图像来检测对准标记M的位置。驱动控制部312对固定工作台36的基板90的对准标记M的位置与移动工作台38的基板90的对准标记M的位置处于相同的位置时所对应的吸附于移动工作台38的基板90的移动量进行计算。移动量根据移动工作台38在XY方向的并进移动以及绕铅垂轴的旋转移动而通过(Sx、Sy、θ)来进行显示。Sx是基板90在X方向上的移动量。Sy是基板90在Y方向上的移动量。θ是基板90绕铅垂轴的旋转量。驱动控制部312根据计算出的移动量来驱动移动工作台38的X工作台80、Y工作台82以及微调工作台85，从而对一对基板90进行对位。驱动控制部312在使基板90彼此对位后，驱动升降部84使移动工作台38的基板90向上方移动，从而使基板90彼此重叠。
在由固定工作台36以及移动工作台38进行的对位之后、且在被机械手臂30搬出之前，判断部314对一对基板90的位置偏移的有无进行判断。判断部314根据在对准装置28内的一对基板90的信息来对一对基板90的位置偏移的有无进行判断。判断部314从取得部310取得作为对准装置28内的信息的一个例子的位置信息，亦即位置检测部100的干涉计102、112、114所输出的位置信息。判断部314根据取得的位置信息来对该位置信息检测后的一对基板90间的位置偏移进行判断。具体而言，判断部314对从位置检测部100取得的光的振幅与作为判断位置偏移的产生的阈值的判断阈值进行比较，从而判断位置偏移的产生。判断阈值根据振幅与位置偏移之间的既往的相关关系来进行设定。此外，也可以是干涉计102、112、114对一对基板90中的一方的基板90的位置信息进行检测，从而判断部314根据一方的基板90的位置信息来对位置偏移的有无进行判断。由判断部314进行的位置偏移的有无的判断包括根据取得的位置信息来推测在检测出位置信息后是否会产生位置偏移的情况。判断阈值也可以根据位置信息的检测时机来进行设定。
图11是说明由对准装置28进行的对位处理的流程图。图12是表示判断部314从位置检测部100取得的位置信息的一个例子的图。对准装置28的控制部300通过读入储存在储存部302的对位程序来执行对位处理。此外，通过将基板90、上基板托200以及下基板托210分别搬运至固定工作台36以及移动工作台38来开始对位处理。被搬运至移动工作台38的下基板托210的被结合部件220被移动工作台38约束。由此，被结合部件220的XY方向以及铅垂方向的移动被限制。
如图11所示，若对位处理开始，则取得部310控制上显微镜70以及下显微镜72来拍摄对准标记M，从而取得图像(S10)。取得部310将对准标记M的图像向驱动控制部312输出。
驱动控制部312若取得对准标记M的图像，则对基板90的对应于使固定工作台36的对准标记M与移动工作台38的对准标记在XY面内处于相同的位置的移动量进行计算(S12)。驱动控制部312若计算出移动量，则将开始信号向判断部314输出。
判断部314若从驱动控制部312取得开始信号，则开始经由取得部310取得从位置检测部100的干涉计102、112、114输出的位置信息(S14)。判断部314将取得的位置信息储存在储存部302。
驱动控制部312若计算出移动量，则根据移动量使移动工作台38的X工作台80、Y工作台82以及微调工作台85与基板90一起移动。由此，驱动控制部312在XY面内使基板90彼此对位(S16)。
驱动控制部312驱动升降部84来使微调工作台85与基板90一起上升。由此，驱动控制部312使固定工作台36的基板90与移动工作台38的基板90重叠(S18)。被结合部件220被移动工作台38约束，因此在基板90彼此重叠的状态下，被结合部件220未与结合部件208结合。
驱动控制部312解除移动工作台38对被结合部件220的约束。由此，驱动控制部312通过成对的上基板托200以及下基板托210来夹着基板90(S20)。驱动控制部312控制升降部84来使移动工作台38下降(S21)。若移动工作台38下降完毕，则驱动控制部312将结束信号向判断部314输出。判断部314结束对位置信息的取得(S22)。
接下来，判断部314对储存在储存部302的图12所示的位置信息进行解析，从而判断位置信息检测后是否发生位置偏移(S24)。在图12中，时刻T1是表示驱动控制部312通过使微调工作台85上升来使固定工作台36的基板90与移动工作台38的基板90接触的时刻。换言之，时刻T1以后的位置信息是一对基板90相互已接触时的位置信息。时刻T2表示驱动控制部312解除移动工作台38对被结合部件220的约束且一对基板90被夹在上基板托200以及下基板托210的时刻。时刻T3是驱动控制部312开始使移动工作台38下降的时刻，也是上基板托200从固定工作台36脱离的时刻。从图12可知在时刻T1、T2、T3振幅变大。此外，在时刻T3以后，也可以将机械手臂30与一对基板90的至少一方接触时刻的振幅包含在判断位置偏移的有无的位置信息中。
判断部314通过位置信息的振幅的大小来判断位置偏移的产生。例如，判断部314对时刻T1、T2、T3的振幅的最大值是否为判断阈值以上进行判定。在判定为时刻T1、T2、T3等附近的振幅的最大值不足位置偏移判断用的阈值，亦即不足判断阈值的情况下，判断部314判断为未产生位置偏移(S24：否)，从而向控制部18输出搬运指示(S26)。由此，机械手臂30将对位后的基板层叠体93向加载互锁真空室48搬运，由此对位处理结束。
另一方面，若判断部314判定为振幅的最大值为判断阈值以上的情况下，则判断为即将产生位置偏移(S24：是)，从而执行位置偏移应对处理(S28)，并结束对位处理。作为位置偏移应对处理的一个例子，是判断部314向控制部18输出产生信号。由此，控制部18以使机械手臂30、54等对基板层叠体93的搬运速度比通常慢的方式向加热加压装置56搬运基板层叠体93，由此来抑制位置偏移。
如上所述，在对准装置28中，根据判断部314从位置检测部100取得的位置信息来判断位置信息检测后的位置偏移的产生。由此，对准装置28例如能够执行减慢从对准装置28的搬运等抑制位置偏移的处理。其结果是，基板贴合装置10能够提高基板90的贴合精度。
接下来，对上述实施方式的位置偏移的判断方法的其他的方式进行说明。
判断部314计算位置信息的振幅的移动平均值，若该移动平均值为判断阈值以上，则也可以判定为即将产生位置偏移。此外，移动平均值可以是简单移动平均值，也可以是加权移动平均值。
判断部314也可以通过多个判断阈值来判定位置偏移的产生。例如，判断部314可以根据在检测位置信息、亦即振幅时而综合设定的多个判断阈值来判定位置偏移的产生。具体而言，针对从时刻T1开始预先确定的时间的振幅，判断部314可以通过第一判断阈值来判定位置偏移的产生。同样，针对从时刻T2、T3开始预先确定的时间的振幅，判断部31可以分别根据第二判断阈值以及第三判断阈值来判定位置偏移的产生。预先确定的时间是直到时刻T1、T2、T3的振幅的增加变得稳定为止的平均时间，根据经验来设定。在该形态下，第一～第三判断阈值被设定为根据既往的光的振幅与位置偏移之间的相关关系而分别计算出的不同值。例如，在时刻T2，由于夹紧的开始，因此应力蓄积在下弹性部件218的可能性高。若该应力在搬运中释放，则在基板90间产生位置偏移的可能性高。因此，时刻T2的第二判断阈值设定得比第一以及第三判断阈值小。
而且，在XY方向以及周向上也可以设定不同的判断阈值。例如，在上述时刻T2，蓄积有成为位置偏移的原因的可能性高的应力的下弹性部件218沿基板托94的大致周向延伸。因此，在应力作用概率高的周向上产生位置偏移的可能性高，因此将θ方向的判断阈值设定得比XY方向的判断阈值小。也可以针对每个不同的方向来根据位置偏移的产生概率对判断阈值进行加权。
若振幅变大，则判断部314也可以根据仅仅是预先预测的时间段的振幅来判定位置偏移的产生。例如，判断部314可以根据在从时刻T1、T2、T3开始预先确定的时间之内检测到的振幅来判定位置偏移的产生。
判断部314也可以在取得位置信息的同时判断位置偏移的产生。由此，判断部314能够在紧接着时刻T1、T2、T3之后等对位置偏移的产生进行判断。其结果是，对准装置28能够应对位置偏移。例如，在判断有位置偏移的产生的时刻，驱动控制部312通过使移动工作台38下降再次进行对位，从而能够使基板90重叠。由此，对准装置28能够抑制对位后的位置偏移。
判断部314也可以对在取得位置信息的时刻的位置偏移的产生进行检测。例如，在位置信息的振动中心偏离此前的振动中心的情况下，判断部314判定为基板90之间产生位置偏移。判断部314在对位后检测出位置偏移的情况下，对准装置28再次进行一对基板90的对位。
接下来，对上述实施方式的位置偏移应对处理的其他的方式进行说明。
在位置偏移应对处理中，判断部314也可以向控制部18输出将基板层叠体93向外部搬出的搬出信号。由此，机械手臂24将包括未贴合的基板90的基板层叠体93从对准装置28向基板盒20搬出。而且，在其他的位置偏移应对处理中，在进行夹紧时，驱动控制部312也可以使被结合部件220以低速接近结合部件208，并与结合部件208接触之后再离开。在其他的位置偏移应对处理中，在进行夹紧时，驱动控制部312也可以使被结合部件220接近结合部件208之后再离开。即，在进行夹紧时，以缓和被结合部件220与结合部件208之间的冲击的方式来控制被结合部件220的位置以及速度的至少一方。这样，判断部314在推测为即将产生位置偏移的情况下，进行输出来变更基于控制部18的控制，其中，控制部18对位置信息检测后的工序进行控制。
上述实施方式中的结构的功能、连接关系、形状、数值等也可以适当地变更。另外，也可以对各实施方式进行组合。
例如，在上述实施方式中，示出了干涉计102、112、114检测基板90的位置信息的例子，但位置检测部100也可以通过线性编码器、旋转编码器等来检测位置信息。
另外，在上述实施方式中，干涉计102、112、114通过检测固定工作台36以及移动工作台38的位置的变化来取得基板90的位置信息，但位置检测部100也可以通过直接照射于基板90之后而反射的激光的干涉来检测基板90的位置信息。
判断部314也可以组合多个振幅来判断位置偏移。例如，可以通过将对XY方向的振幅求和的值与判断阈值进行比较来判断位置偏移。
判断部314也可以通过作为位置信息的信号的形状、亦即波形来推断并判断产生位置偏移的主要因素。例如，判断部314根据既往的产生位置偏移的主要因素与波形的相关关系，并通过波形来推断并判断搬运时产生位置偏移的主要因素，或是在加热加压装置56产生位置偏移等的主要因素。
另外，也可以预先存储以往测量过的产生位置偏移时的波形的数据。在该情况下，判断部314通过将检测出的波形与产生位置偏移时的波形进行比较来判断是否产生位置偏移。
而且，当判断产生位置偏移的、超过预先确定的阈值的大小的振幅在超过预先确定的阈值期间连续产生的情况下，判断部314可以判断为即将产生位置偏移。在该情况下，阈值设定为振幅的大小以及预先确定的大小的振幅所连续产生的期间。另外，振幅的阈值也可以比图11以及12所示例子中的阈值小。在该情况下，预先存储既往测量过的振幅以及期间与位置偏移的相关关系，判断部314根据该存储的数据与测量的振幅以及期间的比较来判断是否即将产生位置偏移。
在上述实施方式中，示出了通过一对基板托94来保持一对基板90的例子，但对一对基板90进行保持的方式并不局限于此。例如，一对基板90也可以由一个基板托和设置于该基板托的夹子等保持部件保持。在该情况下，例如，基板托配置在一对基板90的下侧，且保持部件从上方按压并保持一对基板。在这种方式的情况下，优选保持部件例如在基板托的外周等间隔地设置有多个，例如3个左右。位置检测部100也可以将保持部件的位置作为基板90的位置信息。在该情况下，干涉计对保持部件照射激光并取得位置信息即可。另外，基板托也可以保持一对基板中的至少一个基板。
在上述实施方式中，作为基板90的位置信息，而采用与一对基板90的面平行的方向上的基板90的位置信息，即，采用在X方向、Y方向以及θ方向上的基板90的位置信息，但基板90的位置信息并不局限于此。例如，作为基板90的位置信息，也可以采用与一对基板的面垂直的方向、即Z方向上的一对基板90的位置信息。Z方向的位置信息能够通过安装于固定工作台36的测压元件、安装于移动工作台38的线性编码器、以及进行Z方向的位置检测的Z干涉计等来检测以及取得。在该情况下，对于判断部314而言，即便在无法根据XYθ方向的位置信息检测位置偏移的有无的情况下，在Z方向的位置信息发生变化的情况下，也能够检测Z方向上振动的情况。判断部314在Z方向的位置信息为Z方向用的判断阈值以上的情况下，判断为产生位置偏移即可。由此，判断部314例如可以推测为在夹紧装置的板簧残留有应力，且在之后的搬运中等释放应力，从而在一对基板90产生位置偏移。另外，当Z方向的位置发生变化的状态持续的情况下，判断部314可以判断为在基板90产生破裂。而且，判断部314可以通过组合XYθ方向以及Z方向的位置信息来取得三维位置信息，由此在重新进行对位时准确地修正对位。
在对准装置28也可以设置将位置偏移所涉及的信息显示给用户的显示部。作为显示部的一个例子是液晶显示装置、有机EL显示装置等。作为显示部所显示的信息的一个例子是一对基板已产生的位置偏移的偏移量、已产生位置偏移的时刻、能否贴合、对位后工序变更的需要与否、以及对该工序变更内容的提示等。
以上，使用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术的范围并不限定于上述实施方式所记载的范围。对上述实施方式可实施多种变更或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。根据权利要求书的记载，这样的实施了变更或改进的方式也能够包含在本发明的技术范围内，这是显而易见的。
值得注意的是，在权利要求书、说明书以及附图中示出的装置、系统、程序以及方法的动作、次序、步骤以及阶段等各处理的执行顺序并未用“之前”、“首先”等来明确表示，另外，只要不是后续处理使用前序处理的输出，就可以以任意的顺序实现。关于权利要求书、说明书、以及附图中的动作流程，即便为了方便而使用了“首先”、“接下来”等来进行了说明，但并不意味着必须以该顺序来实施。
附图标记说明：
10…基板贴合装置；12…环境腔室；14…大气环境部；16…真空环境部；18…控制部；20…基板盒；22…基板托台座；24…机械手臂；26…预对准器；28…对准装置；30…机械手臂；31…机械手臂；32…轨道；34…框体；36…固定工作台；38…移动工作台；39…分离工作台；48…加载互锁真空室；50…通道门；52…闸阀；53…机器人腔室；54…机械手臂；55…收纳室；56…加热加压装置；57…闸阀；58…机械手臂；60…冷却室；70…上显微镜；72…下显微镜；74…顶板；75…底板；76…侧壁；78…导轨；80…X工作台；82…Y工作台；84…升降部；85…微调工作台；90…基板；93…基板层叠体；94…基板托；95…贴合基板；96…层叠半导体装置；100…位置检测部；102…干涉计；104…上侧固定镜；106…上侧固定镜；108…下侧固定镜；110…下侧固定镜；112…干涉计；114…干涉计；200…上基板托；202…上载置部；206…上静电垫；207…上静电垫；208…结合部件；210…下基板托；212…下载置部；214…下静电垫；216…下静电垫；218…下弹性部件；220…被结合部件；300…控制部；302…储存部；310…取得部；312…驱动控制部；314…判断部。

Claims (47)

1.一种基板对位装置，其特征在于，具备：
对位部，其使第一基板与第二基板相互对位；
取得部，该取得部取得关于所述第一基板以及所述第二基板的至少一方的位置信息；以及
判断部，其根据所述取得部所取得的所述位置信息来进行有关于所述第一基板与所述第二基板的位置偏移的判断，
所述位置信息包括关于所述第一基板以及所述第二基板的至少一方的位置的信号的振幅或形状，
所述判断部根据所述振幅是否为阈值以上，或者通过将所述取得部所取得的所述形状与产生位置偏移时的形状进行比较，来进行有关于所述位置偏移的判断。
2.根据权利要求1所述的基板对位装置，其特征在于，
所述阈值根据所述振幅与位置偏移之间的既往的相关关系来进行设定。
3.根据权利要求1所述的基板对位装置，其特征在于，
所述阈值是根据检测所述位置信息的时刻来进行设定的。
4.根据权利要求1所述的基板对位装置，其特征在于，
所述阈值根据产生位置偏移的概率来进行加权。
5.根据权利要求2所述的基板对位装置，其特征在于，
还具备对所述第一基板以及所述第二基板的至少一方进行保持的保持部，
所述位置信息包括关于所述保持部的位置的信息。
6.根据权利要求5所述的基板对位装置，其特征在于，
所述位置信息包括表示光的强度的信号的信息，所述光是由固定于所述保持部的反射部件或所述基板所反射的光发生干涉而形成的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的基板对位装置，其特征在于，
所述判断部对所述振幅的最大值是否为所述阈值以上进行判断，在所述最大值为所述阈值以上的情况下判断为即将产生位置偏移。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的基板对位装置，其特征在于，
所述阈值设定为所述振幅的大小以及预先确定了大小的所述振幅连续产生的期间，
当大小超过所述阈值的振幅在超过所述阈值的期间连续产生的情况下，所述判断部判断为即将产生位置偏移。
9.根据权利要求1所述的基板对位装置，其特征在于，
所述判断部根据所述位置信息来推测如下情况，即：在检测所述位置信息之后，在所述第一基板以及所述第二基板是否即将产生位置偏移。
10.根据权利要求9所述的基板对位装置，其特征在于，
在推测为即将产生所述位置偏移的情况下，变更由控制部进行的控制，其中，该控制部对所述位置信息检测后的工序进行控制。
11.根据权利要求1所述的基板对位装置，其特征在于，
所述判断部根据所述位置信息来推断产生所述位置偏移的主要因素。
12.根据权利要求1所述的基板对位装置，其特征在于，
所述位置信息包括与所述第一基板以及所述第二基板的面平行的方向上的关于所述第一基板以及所述第二基板的位置信息。
13.根据权利要求1所述的基板对位装置，其特征在于，
所述位置信息包括与所述第一基板以及所述第二基板的面垂直的方向上的关于所述第一基板以及所述第二基板的位置信息。
14.根据权利要求13所述的基板对位装置，其特征在于，
所述判断部通过将所述位置信息与判断产生位置偏移的阈值进行比较来判断有无产生位置偏移，所述阈值是针对每个所述方向来进行设定的。
15.根据权利要求1所述的基板对位装置，其特征在于，
所述判断部根据对位后的所述第一基板以及所述第二基板相互接触时的所述位置信息来判断位置偏移。
16.根据权利要求1所述的基板对位装置，其特征在于，
所述判断部根据在将所述第一基板以及所述第二基板进行对位后将所述第一基板以及所述第二基板从所述对位部搬出的搬运部与所述第一基板以及所述第二基板的至少一方接触时的所述位置信息来判断位置偏移。
17.根据权利要求1所述的基板对位装置，其特征在于，
具备将对位并重叠的所述第一基板以及所述第二基板进行夹紧的夹紧部，
所述判断部根据由所述夹紧部进行夹紧时的所述位置信息来判断位置偏移。
18.根据权利要求1所述的基板对位装置，其特征在于，具备：
移动部，其使所述第一基板以及所述第二基板的至少某一方移动；以及
驱动控制部，其驱动所述移动部来使所述第一基板以及所述第二基板进行对位，
在所述判断部判断为产生了位置偏移的情况下，或判断为即将产生所述位置偏移的情况下，所述驱动控制部再次使所述第一基板以及所述第二基板进行对位。
19.根据权利要求1所述的基板对位装置，其特征在于，
所述位置信息包括关于所述第一基板以及所述第二基板的位置经时变化的信息。
20.一种基板对位装置，其特征在于，具备：
对位部，其对第一基板以及第二基板进行对位；
保持部，其对所述第一基板以及所述第二基板的至少一方进行保持；以及
判断部，其根据关于所述保持部的位置的信号的振幅是否为阈值以上，或者通过将所述信号的形状与产生位置偏移时的形状进行比较，对有关于由所述对位部对位后的所述第一基板以及所述第二基板的位置偏移的情况进行判断。
21.根据权利要求1所述的基板对位装置，其特征在于，
所述对位部将所述第一基板以及所述第二基板临时接合在一起。
22.根据权利要求1所述的基板对位装置，其特征在于，
所述对位部将设置于所述第一基板的第一电路与设置于所述第二基板的第二电路电接合。
23.一种基板贴合装置，其特征在于，具备：
权利要求1所述的基板对位装置；以及
接合部，其使在所述对位装置对位后的所述第一基板以及所述第二基板相互接合。
24.一种基板对位方法，其特征在于，包括如下工序：
对位工序，在对位部使第一基板与第二基板相互对位；
取得工序，取得有关所述第一基板以及所述第二基板的至少一方的位置信息；以及
判断工序，根据所述取得工序中取得的所述位置信息来对有关于所述第一基板与所述第二基板的位置偏移的情况进行判断，
所述位置信息包括关于所述第一基板以及所述第二基板的至少一方的位置的信号的振幅或形状，
所述判断工序根据所述振幅是否为阈值以上，或者通过将所述取得工序所取得的所述形状与产生位置偏移时的形状进行比较，来进行有关于所述位置偏移的判断。
25.根据权利要求24所述的基板对位方法，其特征在于，
所述阈值根据所述振幅与位置偏移之间的既往的相关关系来进行设定。
26.根据权利要求24所述的基板对位方法，其特征在于，
根据检测所述位置信息的时刻来设定所述阈值。
27.根据权利要求26所述的基板对位方法，其特征在于，
所述阈值根据产生位置偏移的概率来进行加权。
28.根据权利要求24所述的基板对位方法，其特征在于，
所述位置信息包括关于对所述第一基板以及所述第二基板的至少一方进行保持的保持部的位置的信息。
29.根据权利要求28所述的基板对位方法，其特征在于，
所述位置信息包括表示光的强度的信号的信息，所述光是由固定于所述保持部的反射部件或所述基板所反射的光发生干涉而形成的。
30.根据权利要求24至28中任一项所述的基板对位方法，其特征在于，
所述判断工序对所述振幅的最大值是否为所述阈值以上进行判断，在所述最大值为所述阈值以上的情况下判断为即将产生位置偏移。
31.根据权利要求24至28中任一项所述的基板对位方法，其特征在于，
所述阈值设定为所述振幅的大小以及预先确定了大小的所述振幅连续产生的期间，
当大小超过所述阈值的振幅在超过所述阈值的期间连续产生的情况下，所述判断工序判断为即将产生位置偏移。
32.根据权利要求24所述的基板对位方法，其特征在于，
所述判断工序根据所述位置信息来推测如下情况，即：在检测所述位置信息之后，在所述第一基板以及所述第二基板是否即将产生位置偏移。
33.根据权利要求31所述的基板对位方法，其特征在于，
包括推测为即将产生所述位置偏移的情况下变更由控制部进行的控制的工序，其中，该控制部对所述位置信息检测后的工序进行控制。
34.根据权利要求24所述的基板对位方法，其特征在于，
所述判断工序根据所述位置信息来推断产生所述位置偏移的主要因素。
35.根据权利要求24所述的基板对位方法，其特征在于，
所述位置信息包括与所述第一基板以及所述第二基板的面平行的方向上的有关所述第一基板以及所述第二基板的位置信息。
36.根据权利要求24所述的基板对位方法，其特征在于，
所述位置信息包括与所述第一基板以及所述第二基板的面垂直的方向上的有关所述第一基板以及所述第二基板的位置信息。
37.根据权利要求35或36所述的基板对位方法，其特征在于，
所述判断工序通过对所述位置信息与判断产生位置偏移的阈值进行比较来判断有无产生位置偏移，所述阈值是针对每个所述方向来进行设定的。
38.根据权利要求24所述的基板对位方法，其特征在于，
所述判断工序根据对位后的所述第一基板以及所述第二基板相互接触时的所述位置信息来判断位置偏移。
39.根据权利要求24所述的基板对位方法，其特征在于，
所述判断工序根据在将所述第一基板以及所述第二基板进行对位后将所述第一基板以及所述第二基板从对位部搬出的搬运工序中与所述第一基板以及所述第二基板的至少一方接触时的所述位置信息来判断位置偏移。
40.根据权利要求24所述的基板对位方法，其特征在于，
具备将对位并重叠的所述第一基板以及所述第二基板夹紧的夹紧工序，
所述判断工序根据由所述夹紧工序进行夹紧时的所述位置信息来判断位置偏移。
41.根据权利要求24所述的基板对位方法，其特征在于，
具备驱动控制工序，驱动使所述第一基板以及所述第二基板的至少某一方移动的移动部来使所述第一基板以及所述第二基板进行对位，
在所述判断工序判断为产生了位置偏移的情况下，或者判断为即将产生所述位置偏移的情况下，再次通过所述驱动控制工序来使所述第一基板以及所述第二基板进行对位。
42.根据权利要求24所述的基板对位方法，其特征在于，
所述位置信息包括有关于所述第一基板以及所述第二基板的位置经时变化的信息。
43.根据权利要求24所述的基板对位方法，其特征在于，
所述对位工序包括将所述第一基板以及第二基板临时接合在一起的工序。
44.根据权利要求24所述的基板对位方法，其特征在于，
所述对位工序包括将设置于所述第一基板的第一电路与设置于所述第二基板的第二电路电接合的工序。
45.一种基板对位方法，其特征在于，具备如下阶段：
对位工序，通过对位部对第一基板以及第二基板进行对位；以及
判断工序，根据关于对所述第一基板以及所述第二基板的至少一方进行保持的保持部的位置的信号的振幅是否为阈值以上，或者通过将所述信号的形状与产生位置偏移时的形状进行比较，来对有关于在所述对位工序对位后的所述第一基板以及所述第二基板的位置偏移的情况进行判断。
46.一种层叠半导体装置的制造方法，其特征在于，
包括权利要求24所述的基板对位方法。
47.一种基板贴合方法，其特征在于，具备：
权利24所述的基板对位方法；以及
将通过所述对位方法对位后的所述第一基板以及第二基板相互接合的接合工序。
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