JP2004207436A - ウエハのプリアライメント方法とその装置ならびにウエハの貼り合わせ方法とその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウエハの貼り合わせに先立つプリアライメントおよび貼り合わせを一連の工程においてウエハ同志の位置ずれを生ずることなく、貼り合わせ後にウエハ間に発生する恐れのあるボイドを少なくし、かつ高精度で行うことができる方法と装置を提供することを目的とする。
【解決手段】チャック機構と回転機構とを有する回転テーブル上にチャックし、対向縁をウエハガイドでチャックしたウエハａのオリフラ面の位置および回転角度を角度検出手段にて算出し、ウエハをその所定角度まで回転させることでプリアライメントした２枚のウエハａ、ｂを、貼り合わせ装置Ｃ内でオリフラ合わせ機構８０によってオリフラ合わせしたのち、押動ピン６０で中心を押さえつつ重ね合わせ、その後加重を加えつつ加熱することにより貼り合わせる。
【選択図】 図４
【解決手段】チャック機構と回転機構とを有する回転テーブル上にチャックし、対向縁をウエハガイドでチャックしたウエハａのオリフラ面の位置および回転角度を角度検出手段にて算出し、ウエハをその所定角度まで回転させることでプリアライメントした２枚のウエハａ、ｂを、貼り合わせ装置Ｃ内でオリフラ合わせ機構８０によってオリフラ合わせしたのち、押動ピン６０で中心を押さえつつ重ね合わせ、その後加重を加えつつ加熱することにより貼り合わせる。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ウエハのプリアライメント方法とその装置ならびにウエハの貼り合わせ方法とその装置に係り、ウエハの貼り合わせに際して、オリエンテーションフラット（以下、オリフラという）の位置決めを短時間のうちに高精度で行うことができるとともに、位置ずれのない高精度な貼り合わせを可能とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ウエハなどの半導体基板の貼り合わせにおいては、貼り合わせに先立ってウエハの位置合わせを行う必要があり、オリフラ合わせが行われている。また、このオリフラ合わせの前にウエハのプリアライメント（事前位置決め）も行われている。
【０００３】
このようなウエハのプリアライメントやオリフラの位置合わせの方法としては、センサによるものが多く提案されている。その一例として、発光体と受光センサからなる光学的エッジ検出手段によるプリアライメント方法（特許文献１）、発光部と受光部とよりなるセンサを用いてウエハの周縁を検出し、その結果に基づいてウエハのオリフラを所定の向きに合わせる位置合わせ方法（特許文献２）などが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２５２２４８号公報
【特許文献１】
特開平６−８５０３８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらのプリアライメント方法や位置合わせ方法は、何れも光センサにより行うものであって、操作が複雑であるだけでなく、正確な位置合わせが難しいという問題がある。
【０００６】
この発明は、上記したセンサによる従来技術の問題点を解消して、オリフラのプリアライメントおよびウエハの貼り合わせを一連の工程において位置ずれを生ずることなく、かつ高精度で行うことができる方法とその装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明の請求項１に係るウエハのプリアライメント方法は、チャック機構と回転機構とを有する回転テーブル上にチャックしたウエハの対向する両縁をウエハガイドでチャックする工程、このウエハのオリフラ面の位置を角度検出手段にて測定し、ウエハの回転角度を算出する工程、回転テーブルの回転によってウエハのオリフラ面を上記角度検出手段にて算出した所定角度まで回転させる工程、基準位置まで回転させて位置調整した後、プリアライメント位置まで回転させて位置調整する工程、とからなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係るウエハのプリアライメント装置は、ウエハを吸着して回転する回転テーブルと、該ウエハの対向する両縁をチャックするウエハガイドと、回転テーブル上に吸着したウエハのオリフラ面の位置を測定し、かつウエハの回転角度を算出する角度検出手段と、を具備したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係るウエハのプリアライメント装置は、ウエハを吸着して回転する回転テーブルと、該ウエハの対向する両縁をチャックするウエハガイドと、回転テーブル上に吸着したウエハのオリフラ面の位置を測定し、かつウエハの回転角度を算出する角度検出手段と、を具備したウエハのプリアライメント装置を用いて、回転テーブル上にチャックしたウエハの対向する両縁をウエハガイドでチャックする工程、このウエハのオリフラ面の位置を角度検出手段にて測定し、ウエハの回転角度を算出する工程、回転テーブルの回転によってウエハのオリフラ面を上記角度検出手段にて算出した所定角度まで回転させる工程、基準位置まで回転させて位置調整した後、プリアライメント位置まで回転させて位置調整する工程、とからウエハのプリアライメントを行うことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に係るウエハの貼り合わせ方法は、プリアライメントを行ったウエハを貼り合わせ室に配置したオリフラ合わせ機構にてオリフラ合わせを行う工程、オリフラ合わせを行った２枚のウエハを重ね合わせたのち、加重を加えつつ加熱して貼り合わせる工程、とからなることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項４において、２枚のウエハのうち、上側のウエハはプリアライメント後のオリフラ合わせ工程に先立って、その表裏を反転させることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項４において、オリフラ合わせ機構が、オリフラ位置調整用治具とオリフラ角度調整用治具とからなることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に係るウエハの貼り合わせ装置は、ヒータを内蔵し、上面にウエハを載置する固定テーブルと、上記固定テーブルと所要の間隙を有して対向するように配置され、その下面にウエハを吸着できるようにチャック機能を備え、かつヒータを内蔵し、昇降機構を備えた可動定盤に取り付けられて昇降可能な可動テーブルと、上記固定テーブルと可動テーブルとの間の間隙に配置したオリフラ合わせ機構と、上記可動テーブル下面に吸着したウエハの中心を抑える押動ピンを備えるとともに、上記可動定盤を加重機構により押圧する加重付与装置と、を具備していることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に係る発明は、請求項７の発明において、オリフラ合わせ機構が、オリフラ位置調整用治具とオリフラ角度調整用治具とからなることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に係る発明は、オリフラ合わせ機構における、オリフラ角度調整用治具は、ウエハのオリフラ面の一端面を中心に、該ウエハのオリフラ面がオリフラ角度調整用治具と同一平面上に備えたガイドブロックと一致する方向にウエハが回転できる位置に配置され、オリフラット位置調整用治具は、上記オリフラ角度調整用治具で回転したウエハの位置を移動させる位置に配置されることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に係るウエハの貼り合わせ方法は、プリアライメントを行ったウエハを貼り合わせ室内に配置したオリフラ合わせ機構にてオリフラ合わせを行う工程、オリフラ合わせを行った２枚のウエハをスペーサを介して対向させたのち、該ウエハの中心上方に位置する押動ピンを下降させて該２枚のウエハの中心を抑える工程、上記スペーサを引き抜きながら加重を加えつつ加熱して２枚のウエハを貼り合わせる工程、とからなることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１に係る発明は、ヒータを内蔵し、上面にウエハを載置する固定テーブルと、上記固定テーブルと所要の間隙を有して対向するように配置され、その下面にウエハを吸着できるようにチャック機能を備え、かつヒータを内蔵し、昇降機構を備えた可動定盤に取り付けられて昇降可能な可動テーブルと、上記固定テーブルと可動テーブルとの間の間隙に配置したオリフラ合わせ機構およびスペーサと、上記可動テーブル下面に吸着するウエハの中心を抑える押動ピンを備えるとともに、上記可動定盤を加重機構により押圧する加重付与装置と、を具備し、プリアライメントを行ったウエハを貼り合わせ室内に配置したオリフラ合わせ機構にてオリフラ合わせを行う工程、オリフラ合わせを行った２枚のウエハをスペーサを介して対向させたのち、該ウエハの中心上方に位置する押動ピンを下降させて該２枚のウエハの中心を抑える工程、上記スペーサを引き抜きながら加重機構により２枚のウエハ全体に加重を加えつつ加熱して貼り合わせる工程、とからウエハの貼り合わせを行うことを特徴とするウエハの貼り合わせ装置である。
【００１８】
請求項１２に係る発明は、請求項１１の発明において、オリフラ合わせ機構が、オリフラ位置調整用治具とオリフラ角度調整用治具とからなることを特徴とする。
【００１９】
請求項１３に係る発明は、請求項７または１１の発明の装置において、オリフラ合わせ機構における、オリフラ角度調整用治具は、ウエハのオリフラ面の一端面を中心に、該ウエハのオリフラ面がオリフラ角度調整用治具と同一平面上に備えたガイドブロックと一致する方向にウエハが回転できる位置に配置され、オリフラット位置調整用治具は、上記オリフラ角度調整用治具で回転したウエハの位置を移動させる位置に配置されることを特徴とする。
【００２０】
上記請求項１〜３に記載の発明によれば、回転テーブルにチャックし、その周縁をウエハガイドでチャックしたウエハのオリフラ面の位置を、回転テーブルの上方に設けた角度検出手段、例えば角度測定用カメラで測定してウエハの回転角度を決めたのち、その角度だけ回転テーブルを回転させることによって、簡単にウエハのプリアライメントを行うことができる。
【００２１】
上記請求項４〜９に記載の発明によれば、プリアライメントを行った２枚のウエハを対向させた状態で、その周縁近くに配置してあるオリフラ位置調整用治具、オリフラ角度調整用治具、ガイドブロックなどのオリフラ合わせ機構によって、ウエハの回転を繰り返しつつ２枚のウエハのオリフラ面を簡単に一致させることができ、またオリフラ面を一致させたウエハ同志をその中心部を押さえながら重ね合わせたのちに、加重をかけつつ加熱によって貼り合わせるので、重ね合わせの際にウエハ同志の位置ずれがなく、貼り合わせ後にウエハ間にボイドを生じることなく高精度な貼り合わせを行うことができる。
【００２２】
さらに、上記請求項１０乃至１３に記載の発明によれば、オリフラ合わせを行った２枚のウエハを、その周縁２ケ所にスペーサを介して対向させたのち、ウエハの中心上方に配置されている押動ピンを下降させて、２枚のウエハ中心を上から抑え、それと同時に２枚のウエハの周縁に介在するスペーサを引き抜きながら、加重機構によって２枚のウエハ全体に加重を加えつつ加熱によって貼り合わせることにより、ウエハ同志の位置ずれを生ずることなく、貼り合わせ後にウエハ間にボイドを生じることなく瞬時にして高精度な貼り合わせを行うことができるのである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明のウエハのプリアライメントおよび貼り合わせを一連の工程で実施する装置、機構の全体配置状態を示す説明図であって、プリアライメント装置Ａ、反転機構Ｂ、貼り合わせ装置Ｃ、上ウエハ用カセットＤ、下ウエハ用カセットＥ、貼り合わせを終了したウエハの収納カセットＦが、中央の伸縮、回動、上下動の３次元作動をする搬送ロボットＧを囲むように配置されている。そして、貼り合わせ装置Ｃはその操作を真空雰囲気下で行うことから他の装置や機構との間はゲートバルブＸで仕切られている。
【００２４】
プリアライメント装置Ａは、図２（ａ）のように、昇降機構４により上下動する基板受け枠２、この基板受け枠２内に配置されていて、チャック機構８と回転機構１０を備えたテーブル６、該テーブル６の両サイドにウエハガイド１２、１４、上方にウエハの回転角度を測定するための角度測定手段２０（例えば、カメラ）を配置して構成されている。そして、テーブル６の両サイドに設けられているウエハガイド１２、１４は、図２（ａ）のＹ−Ｙ断面を拡大して示す図３に見られるように、ウエハガイド１２は水平動機構１８を備え、ウエハａの接触面がＶ字形状を呈している。ウエハガイド１４は、その内部にバネ機構１６を有し、水平動機構１８による押動時に接触圧力を調整できる仕組みになっており、このウエハガイド１４でウエハａを押動することによって、ウエハａがウエハガイド１２のＶ字形状面に接触するようになっている。
【００２５】
反転機構Ｂは、貼り合わせる２枚のウエハのうち、上側のウエハａが、プリアライメント装置Ａにおいてその清浄面を上側にしてプリアライメントされるため、プリアライメント処理後にウエハａの清浄面を下側に反転させるために用いられる。
【００２６】
Ｃは、プリアライメント処理した２枚のウエハ、即ち上ウエハａ、下ウエハｂの貼り合わせ装置であるが、真空雰囲気下で行われることが多いため、他の装置や機構、カセット等との間は仕切りバルブ、例えばゲートバルブＸで仕切られて配置されている。
【００２７】
この貼り合わせ装置Ｃは、図４に示すように、両端脚部４２、４２の昇降機構４４、４４によって昇降可能な可動定盤４０の下面に上ウエハａを取り付ける可動テーブル４６が固着されている。この可動テーブル４６には図示していないが、静電または真空のチャック機構が付与されていて、上ウエハａが着脱できるようになっている。また、可動テーブル４６にはヒータ４８が内蔵されている。
【００２８】
上記上ウエハａが取り付けられている可動テーブル４６の下方には、所要の間隔を有して対向する位置に下ウエハｂが載置される固定テーブル５０が支持台５４に固着されて配置されている。この固定テーブル５０にもヒータ５２が内蔵されている。また、可動テーブル４６が固着されている可動定盤４０の上方には、バネ機構６２にて作動する押動ピン６０が加重機構７２にて昇降する加重付与装置７０内に組み込まれている。この加重機構７２は、ロードセル７４によって圧力を調整して加重付与装置７０を下降させ、可動定盤４０に加重を付与するが、ロードセル７４を動作しないときは、その下降によって押動ピン６０が作動する２段ストロークの構造になっている。
【００２９】
上記の可動テーブル４６と固定テーブル５０との間には、オリフラ位置調整用治具８０、スペーサ８４などを示しているが、これらは上述した図２においてプリアライメントした上ウエハａおよび下ウエハｂを、貼り合わせ装置Ｃ（図４）にて貼り合わせるに先立って、この貼り合わせ装置にて両者のオリフラ位置合わせ（外形合わせ）を行うための治具および貼り合わせに用いる治具であり、図５に概略を示すように、下ウエハｂを載置した固定テーブル５０の周縁に、ガイドブロック（Ｉ）８６、ガイドブロック（ＩＩ）８８、オリフラ位置調整用治具８０、オリフラ角度調整用治具８２およびスペーサ８４などが配置されている。
【００３０】
図６は、上記貼り合わせ装置Ｃ内でウエハａ、ｂのオリフラ位置合わせ（外形合わせ）を行う際の、ウエハａ、ｂと、位置調整用治具８０、スペーサ８４との位置関係を説明するものである。即ち、位置調整用治具８０はバネ８０４により前後動する押動ピン８０２と、バネ８１４により前後動する押動ピン８１２とを備えている。そして、押動ピン８０２の中心は上ウエハａの厚さの中心線上の周縁に、押動ピン８１２の中心は上ウエハｂの厚さの中心線上の周縁に、それぞれ当接するようになっており（図６（ａ））、かつこの押動ピン８０２と８１２は、位置調整用治具８０において、図６（ｂ）のように傾斜した位置に設けて操作し易いようにしてある。なお、角度調整用治具８２の機構も、この位置調整用治具８０の機構と同様であるので、その説明は省略する。スペーサ８４は、上記ウエハａ、ｂのオリフラ位置合わせ（外形合わせ）や、貼り合わせを行う際に上ウエハａをその周縁で支持する部材であり、図５のように３方向に回転、前後動可能な駆動機構９０を備えて設けられている。
【００３１】
次に、この発明のウエハのプリアライメント方法およびウエハの貼り合わせ方法について、順をおって説明する。
【００３２】
図２（ａ）のプリアライメント装置Ａによるウエハのプリアライメント方法を、その手順を示す図２（ｂ）〜（ｆ）によって説明すると、まず搬送ロボットＧにより、上ウエハ用カセットＤからウエハａ１枚を装置Ａに搬送し、基板受け枠２上に載置する（図２（ｂ））。次に、基板受け枠２を昇降機構４により下降させてウエハａをテーブル６上に当接させ、真空チャック機構８にてテーブル６上にチャックする。基板受け枠２はさらに下降させてウエハａから離反させる（図２（ｃ））。次いで、ウエハａに対するテーブル６のチャックを解除し、テーブル６の左サイドに設けられている内部にバネ機構１６を有し、水平動機構１８により押動するウエハガイド１４でウエハａの周縁を押動して、その対向する周縁をウエハガイド１２のＶ字形状面に接触させる（図２（ｄ））。
【００３３】
次に、テーブル６上のウエハａをチャックし、両サイドのウエハガイド１２、１４をウエハａから離し、この状態で、ウエハａのオリフラ面を、テーブル６の上方に設置してあるウエハの回転角度を測定するための角度測定手段２０（例えば、カメラ）によって測定してウエハの回転角度を決定したのち、その基準位置まで回転テーブルを回転させる（図２（ｅ））。そして、テーブル６のチャックを解除し、ウエハガイド１４でウエハａを押動して、その周縁をウエハガイド１２のＶ字形状面に接触させ、その後テーブル６にウエハａをチャックして、両サイドのウエハガイド１２、１４をウエハａから離し、再びウエハの回転角度を測定し、予め定めた角度の範囲内であれば、次にこの基準位置からプリアライメントする所定位置までウエハを回転させる。これでプリアライメント操作を終了する（図２（ｆ））。もし、予め定めた角度の範囲内にない場合は、範囲内になるまで上記の操作（図２（ｃ）〜（ｅ））を繰り返して行う。
【００３４】
これによって、１回でプリアライメントするよりもその精度を上げることができる。その理由を以下に説明する。通常、ウエハをプリアライメントする場合、本発明と異なり、ウエハを回転テーブルにチャックしたあと、すぐにアライメント位置までウエハを回転させる。その場合のウエハの位置が本発明の場合と比較して大きく動いて位置精度が悪化するするということを図８（ａ）〜（ｃ）の拡大図にて説明する。図において、Ｏ1 はテーブルの回転中心、Ｏ4 はウエハの中心である。ウエハはアライメント時に最大１８０度回転する。従って、ウエハの中心は半径ｂ上を移動し、Ｘ方向に最大で２ｂだけ移動することになる（図８（ａ）の点Ａ）。一方、本発明の場合、ウエハをテーブルにチャックした後、一度基準位置まで回転させて再び外形合わせブロックを挿入するため、たとえ１８０度回転してウエハの中心が２ｂ離れた位置に移動しても、基準位置で再び外形合わせブロックが挿入されるため、中心は元の位置（Ｏ4 の位置）に戻ってくる。その後アライメント位置までθだけ回転するため、図８（ａ）の点Ｂに示すように位置ずれは少なくてすむ。ウエハは同じ大きさで作られているとはいえ、多少のバラツキがある。従って、アライメント後のウエハ中心位置もばらつく。その範囲はウエハの最大径と最小径の差に依存する。図において、Ｏ2 、Ｏ3 はそれぞれ最小径、最大径のウエハ中心である。とすると、上記と同じ理由により、通常のアライメント方式においては、図８（ｂ）の斜線で示すような範囲の大きなウエハ中心の位置ずれがみられるが、本発明の場合には図８（ｃ）の斜線に示すようにウエハ中心の位置ずれは非常に少なくなる。このことから、本発明の方法を採用した場合に、位置精度が大きく向上するのである。
【００３５】
かくして、プリアライメント操作を終了したウエハａは、搬送ロボットによって反転装置Ｂに運ばれ、その清浄面を下にする反転操作を行ったのち、貼り合わせ装置Ｃに移送され、図４に示す該装置の可動定盤４０の下面に固着されている可動テーブル４６下面にチャック機構（図示せず）により取り付けられる。
【００３６】
次に、搬送ロボットＧにより、下ウエハ用カセットＥからウエハｂ１枚を装置Ａに搬送し、上記したウエハａについて行ったと同様の図２（ｂ）〜（ｆ））の手順にてプリアライメント操作を実施し、終了後ウエハｂは、搬送ロボットによって貼り合わせ装置に移送し、支持台５４に固着されて配置されている固定テーブル５０上に載置される。
【００３７】
次に、上記でプリアライメント処理され、図４の貼り合わせ装置Ｃのテーブル４６、５０にセットされたウエハａ、ｂの貼り合わせについて、その手順を図４の主要概略図を用いた図７の工程図を参照して説明する。
【００３８】
図７（ａ）は上記したように、プリアライメント処理したウエハａが可動テーブル４６に、ウエハｂが固定テーブル５０にセットされた状態を示し、８４は両者の間に配置されているスペーサである。この状態から、可動テーブル４６の下面にチャックされているウエハａの周縁がスペーサ８４上に当接するまでテーブル４６を固着している可動定盤４０を昇降機構４４により下降させる。そして、当接したことを確認してから可動テーブル４６のチャック機構（図示せず）を解除するとともに、可動定盤４０を上昇させる（図７（ｂ））。
【００３９】
次に、図５に見られるように、上記のスペーサ８４と同一面上に配置されているオリフラ位置調整用治具８０、オリフラ角度調整用治具８２によってウエハａ、ｂのオリフラ位置合わせ（外形合わせ）を行う。なお、位置合わせはウエハａ、ｂの２枚について同時に行うことができるが、その操作は同じであるので、便宜上ウエハａについて説明する。
【００４０】
まず、オリフラ位置調整用治具８０、オリフラ角度調整用治具８２それぞれの押動ピン８０２、８２２を駆動機構９２によって作動させてウエハａの周縁を押し、ウエハａの角度を変えながら回転させる。そして、この動作を繰り返し行ってウエハａのオリフラ部の一端面Ｗがガイドブロック（Ｉ）８６に接するようになる。その後も両治具の作動を続けると、ガイドブロック（Ｉ）８６に接したオリフラ面の一端面Ｗを中心にガイドブロック（Ｉ）８６とオリフラ面Ｍが一致する方向にウエハａが回転する。そして、ガイドブロック（Ｉ）８６とオリフラ面Ｍが一致すると、ガイドブロック（ＩＩ）８８がこれを感知してウエハａの回転は停止し、オリフラ合わせは終了する。
【００４１】
上記の操作を行うに際して、オリフラ角度調整用治具８２は、ガイドブロック（Ｉ）８６とウエハａが接する点、即ちオリフラ面の一端面Ｗを中心に、ガイドブロック（Ｉ）８６とウエハａのオリフラ面が一致する方向にウエハａが回転するような力が働く位置に配置される。また、オリフラ位置調整用治具８０は、オリフラ角度調整用治具８２で回転し、ガイドブロック（ＩＩ）８８から離れたウエハａの位置を移動させる位置に配置される。即ち、オリフラ角度調整用治具８２がウエハａを押動することで、ウエハａがガイドブロック（Ｉ）８６上を一端面Ｗで働く摩擦力に打ち勝って移動できる位置に配置される。
【００４２】
この位置合わせで使用されるオリフラ位置調整用治具８０、オリフラ角度調整用治具８２の構造については、さきに図６に基づいて説明したので省略するが、ａ、ｂの２枚のウエハを同時に操作することができるのである。
【００４３】
上記のようにして、オリフラ合わせを終了したウエハａ、ｂは、次いで上ウエハａをスペーサ８４、８４で支持させままの状態で、加重付与装置７０内に組み込まれているバネ機構６２を備えた押動ピン６０を加重機構７２により下降させて上ウエハａの中心部分を押し、該部分を下ウエハｂに接触させる（図７（ｃ））。その後、上ウエハａを支持しているスペーサ８４、８４を後退させて上ウエハａの全面を下ウエハｂに接触させる（図７（ｄ））。
【００４４】
次に、可動定盤４０を昇降機構４４によって下降させて、該定盤４０に固着している可動テーブル４６を上記で全面を下ウエハｂに接触させた上ウエハａに当接させ、同時にロードセル７４で加圧力を調整した加重付与装置７０を加圧機構７２で下降させて、可動定盤４０を押圧するとともに、テーブル４６、５０に内蔵しているヒータ４８、５２に通電して、ウエハａ、ｂを加熱することで図７（ｅ）のように、ウエハａ、ｂの貼り合わせが行われるのである。
【００４５】
かくして貼り合わせを完了したウエハは、加重付与装置７０による押圧を解除したのち、搬送ロボットＧで貼り合わせ装置Ｃから貼り合わせウエハ収納カセットＦに運ばれる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜３に記載の発明によれば、回転テーブルにチャックし、その周縁をウエハガイドでチャックしたウエハのオリフラ面の位置を、角度検出手段、例えば角度検出カメラで測定することでウエハの回転角度を決定したのち、ウエハガイドを離反させて決定した角度になるように回転テーブルを回転させることによって、簡単にウエハのプリアライメントを行うことができる。
【００４７】
請求項４〜９に記載の発明によれば、プリアライメントを行った２枚のウエハを、オリフラ位置調整用治具、オリフラ角度調整用治具、ガイドブロック、スペーサなどのオリフラ合わせ機構を介して対向するように配置し、これらのオリフラ合わせ機構によって、ウエハの回転を繰り返しつつ２枚のウエハのオリフラ面を一致させたのちに、ウエハ同志を接触させ、その中心を押動ピンで押さえつつ両者を重ね合わせ、その後加重をかけるとともに加熱することによって貼り合わせるので、重ね合わせの際にウエハ同志の位置ずれを防止し、かつ高精度な貼り合わせを行うことができるのである。
【００４８】
さらに、請求項１０乃至１３に記載の発明によれば、オリフラ合わせを行った２枚のウエハを、その周縁２ケ所にスペーサを介して対向させたのち、ウエハの中心上方に配置されている押動ピンを下降させて、２枚のウエハ中心を上から抑え、それと同時に２枚のウエハの周縁に介在するスペーサを引き抜きながら両ウエハを重ね合わせ、その後加重機構によって２枚のウエハ全体に加重を加えつつ加熱によって貼り合わせるものであり、ウエハ間に発生する恐れのあるボイドを少なくすることができ、ウエハ同志の位置ずれを全く生ずることなく、瞬時にして高精度な貼り合わせを行うことができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を実施する装置、機構の全体配置を示す説明図である。
【図２】（ａ）はプリアライメント装置Ａの構成を示し、（ｂ）〜（ｆ）は（ａ）によるプリアライメントの手順を示す説明図である。
【図３】図２（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【図４】この発明の貼り合わせ装置Ｃの構成を示す断面図である。
【図５】貼り合わせ装置Ｃ内でのオリフラ合わせ（外形合わせ）機構の配置構成を示す説明図である。
【図６】貼り合わせ装置Ｃ内でのウエハとオリフラ合わせ（外形合わせ）機構との配置説明図である。
【図７】貼り合わせ装置Ｃ内でのウエハの貼り合わせの手順を示す説明図である。
【図８】この発明のプリアライメント方法の特徴を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ プリアライメント装置
Ｂ 反転機構
Ｃ 貼り合わせ装置
Ｄ 上ウエハ用カセット
Ｅ 下ウエハ用カセット
Ｆ 貼り合わせウエハ収納カセット
Ｇ 搬送ロボット
Ｍ オリフラ面
Ｘ ゲートバルブ
ａ、ｂ ウエハ
６ テーブル
１２、１４ ウエハガイド
２０ 角度測定手段（カメラ）
４０ 可動定盤
４６ 可動テーブル
４８、５２ ヒータ
５０ 固定テーブル
６０ 押動ピン
７０ 加重付与装置
８０ オリフラ位置調整用治具
８２ オリフラ角度調整用治具
８４ スペーサ
８６ ガイドブロック（Ｉ）
８８ ガイドブロック（ＩＩ）
【発明の属する技術分野】
この発明は、ウエハのプリアライメント方法とその装置ならびにウエハの貼り合わせ方法とその装置に係り、ウエハの貼り合わせに際して、オリエンテーションフラット（以下、オリフラという）の位置決めを短時間のうちに高精度で行うことができるとともに、位置ずれのない高精度な貼り合わせを可能とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ウエハなどの半導体基板の貼り合わせにおいては、貼り合わせに先立ってウエハの位置合わせを行う必要があり、オリフラ合わせが行われている。また、このオリフラ合わせの前にウエハのプリアライメント（事前位置決め）も行われている。
【０００３】
このようなウエハのプリアライメントやオリフラの位置合わせの方法としては、センサによるものが多く提案されている。その一例として、発光体と受光センサからなる光学的エッジ検出手段によるプリアライメント方法（特許文献１）、発光部と受光部とよりなるセンサを用いてウエハの周縁を検出し、その結果に基づいてウエハのオリフラを所定の向きに合わせる位置合わせ方法（特許文献２）などが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２５２２４８号公報
【特許文献１】
特開平６−８５０３８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらのプリアライメント方法や位置合わせ方法は、何れも光センサにより行うものであって、操作が複雑であるだけでなく、正確な位置合わせが難しいという問題がある。
【０００６】
この発明は、上記したセンサによる従来技術の問題点を解消して、オリフラのプリアライメントおよびウエハの貼り合わせを一連の工程において位置ずれを生ずることなく、かつ高精度で行うことができる方法とその装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明の請求項１に係るウエハのプリアライメント方法は、チャック機構と回転機構とを有する回転テーブル上にチャックしたウエハの対向する両縁をウエハガイドでチャックする工程、このウエハのオリフラ面の位置を角度検出手段にて測定し、ウエハの回転角度を算出する工程、回転テーブルの回転によってウエハのオリフラ面を上記角度検出手段にて算出した所定角度まで回転させる工程、基準位置まで回転させて位置調整した後、プリアライメント位置まで回転させて位置調整する工程、とからなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係るウエハのプリアライメント装置は、ウエハを吸着して回転する回転テーブルと、該ウエハの対向する両縁をチャックするウエハガイドと、回転テーブル上に吸着したウエハのオリフラ面の位置を測定し、かつウエハの回転角度を算出する角度検出手段と、を具備したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係るウエハのプリアライメント装置は、ウエハを吸着して回転する回転テーブルと、該ウエハの対向する両縁をチャックするウエハガイドと、回転テーブル上に吸着したウエハのオリフラ面の位置を測定し、かつウエハの回転角度を算出する角度検出手段と、を具備したウエハのプリアライメント装置を用いて、回転テーブル上にチャックしたウエハの対向する両縁をウエハガイドでチャックする工程、このウエハのオリフラ面の位置を角度検出手段にて測定し、ウエハの回転角度を算出する工程、回転テーブルの回転によってウエハのオリフラ面を上記角度検出手段にて算出した所定角度まで回転させる工程、基準位置まで回転させて位置調整した後、プリアライメント位置まで回転させて位置調整する工程、とからウエハのプリアライメントを行うことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に係るウエハの貼り合わせ方法は、プリアライメントを行ったウエハを貼り合わせ室に配置したオリフラ合わせ機構にてオリフラ合わせを行う工程、オリフラ合わせを行った２枚のウエハを重ね合わせたのち、加重を加えつつ加熱して貼り合わせる工程、とからなることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項４において、２枚のウエハのうち、上側のウエハはプリアライメント後のオリフラ合わせ工程に先立って、その表裏を反転させることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項４において、オリフラ合わせ機構が、オリフラ位置調整用治具とオリフラ角度調整用治具とからなることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に係るウエハの貼り合わせ装置は、ヒータを内蔵し、上面にウエハを載置する固定テーブルと、上記固定テーブルと所要の間隙を有して対向するように配置され、その下面にウエハを吸着できるようにチャック機能を備え、かつヒータを内蔵し、昇降機構を備えた可動定盤に取り付けられて昇降可能な可動テーブルと、上記固定テーブルと可動テーブルとの間の間隙に配置したオリフラ合わせ機構と、上記可動テーブル下面に吸着したウエハの中心を抑える押動ピンを備えるとともに、上記可動定盤を加重機構により押圧する加重付与装置と、を具備していることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に係る発明は、請求項７の発明において、オリフラ合わせ機構が、オリフラ位置調整用治具とオリフラ角度調整用治具とからなることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に係る発明は、オリフラ合わせ機構における、オリフラ角度調整用治具は、ウエハのオリフラ面の一端面を中心に、該ウエハのオリフラ面がオリフラ角度調整用治具と同一平面上に備えたガイドブロックと一致する方向にウエハが回転できる位置に配置され、オリフラット位置調整用治具は、上記オリフラ角度調整用治具で回転したウエハの位置を移動させる位置に配置されることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に係るウエハの貼り合わせ方法は、プリアライメントを行ったウエハを貼り合わせ室内に配置したオリフラ合わせ機構にてオリフラ合わせを行う工程、オリフラ合わせを行った２枚のウエハをスペーサを介して対向させたのち、該ウエハの中心上方に位置する押動ピンを下降させて該２枚のウエハの中心を抑える工程、上記スペーサを引き抜きながら加重を加えつつ加熱して２枚のウエハを貼り合わせる工程、とからなることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１に係る発明は、ヒータを内蔵し、上面にウエハを載置する固定テーブルと、上記固定テーブルと所要の間隙を有して対向するように配置され、その下面にウエハを吸着できるようにチャック機能を備え、かつヒータを内蔵し、昇降機構を備えた可動定盤に取り付けられて昇降可能な可動テーブルと、上記固定テーブルと可動テーブルとの間の間隙に配置したオリフラ合わせ機構およびスペーサと、上記可動テーブル下面に吸着するウエハの中心を抑える押動ピンを備えるとともに、上記可動定盤を加重機構により押圧する加重付与装置と、を具備し、プリアライメントを行ったウエハを貼り合わせ室内に配置したオリフラ合わせ機構にてオリフラ合わせを行う工程、オリフラ合わせを行った２枚のウエハをスペーサを介して対向させたのち、該ウエハの中心上方に位置する押動ピンを下降させて該２枚のウエハの中心を抑える工程、上記スペーサを引き抜きながら加重機構により２枚のウエハ全体に加重を加えつつ加熱して貼り合わせる工程、とからウエハの貼り合わせを行うことを特徴とするウエハの貼り合わせ装置である。
【００１８】
請求項１２に係る発明は、請求項１１の発明において、オリフラ合わせ機構が、オリフラ位置調整用治具とオリフラ角度調整用治具とからなることを特徴とする。
【００１９】
請求項１３に係る発明は、請求項７または１１の発明の装置において、オリフラ合わせ機構における、オリフラ角度調整用治具は、ウエハのオリフラ面の一端面を中心に、該ウエハのオリフラ面がオリフラ角度調整用治具と同一平面上に備えたガイドブロックと一致する方向にウエハが回転できる位置に配置され、オリフラット位置調整用治具は、上記オリフラ角度調整用治具で回転したウエハの位置を移動させる位置に配置されることを特徴とする。
【００２０】
上記請求項１〜３に記載の発明によれば、回転テーブルにチャックし、その周縁をウエハガイドでチャックしたウエハのオリフラ面の位置を、回転テーブルの上方に設けた角度検出手段、例えば角度測定用カメラで測定してウエハの回転角度を決めたのち、その角度だけ回転テーブルを回転させることによって、簡単にウエハのプリアライメントを行うことができる。
【００２１】
上記請求項４〜９に記載の発明によれば、プリアライメントを行った２枚のウエハを対向させた状態で、その周縁近くに配置してあるオリフラ位置調整用治具、オリフラ角度調整用治具、ガイドブロックなどのオリフラ合わせ機構によって、ウエハの回転を繰り返しつつ２枚のウエハのオリフラ面を簡単に一致させることができ、またオリフラ面を一致させたウエハ同志をその中心部を押さえながら重ね合わせたのちに、加重をかけつつ加熱によって貼り合わせるので、重ね合わせの際にウエハ同志の位置ずれがなく、貼り合わせ後にウエハ間にボイドを生じることなく高精度な貼り合わせを行うことができる。
【００２２】
さらに、上記請求項１０乃至１３に記載の発明によれば、オリフラ合わせを行った２枚のウエハを、その周縁２ケ所にスペーサを介して対向させたのち、ウエハの中心上方に配置されている押動ピンを下降させて、２枚のウエハ中心を上から抑え、それと同時に２枚のウエハの周縁に介在するスペーサを引き抜きながら、加重機構によって２枚のウエハ全体に加重を加えつつ加熱によって貼り合わせることにより、ウエハ同志の位置ずれを生ずることなく、貼り合わせ後にウエハ間にボイドを生じることなく瞬時にして高精度な貼り合わせを行うことができるのである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明のウエハのプリアライメントおよび貼り合わせを一連の工程で実施する装置、機構の全体配置状態を示す説明図であって、プリアライメント装置Ａ、反転機構Ｂ、貼り合わせ装置Ｃ、上ウエハ用カセットＤ、下ウエハ用カセットＥ、貼り合わせを終了したウエハの収納カセットＦが、中央の伸縮、回動、上下動の３次元作動をする搬送ロボットＧを囲むように配置されている。そして、貼り合わせ装置Ｃはその操作を真空雰囲気下で行うことから他の装置や機構との間はゲートバルブＸで仕切られている。
【００２４】
プリアライメント装置Ａは、図２（ａ）のように、昇降機構４により上下動する基板受け枠２、この基板受け枠２内に配置されていて、チャック機構８と回転機構１０を備えたテーブル６、該テーブル６の両サイドにウエハガイド１２、１４、上方にウエハの回転角度を測定するための角度測定手段２０（例えば、カメラ）を配置して構成されている。そして、テーブル６の両サイドに設けられているウエハガイド１２、１４は、図２（ａ）のＹ−Ｙ断面を拡大して示す図３に見られるように、ウエハガイド１２は水平動機構１８を備え、ウエハａの接触面がＶ字形状を呈している。ウエハガイド１４は、その内部にバネ機構１６を有し、水平動機構１８による押動時に接触圧力を調整できる仕組みになっており、このウエハガイド１４でウエハａを押動することによって、ウエハａがウエハガイド１２のＶ字形状面に接触するようになっている。
【００２５】
反転機構Ｂは、貼り合わせる２枚のウエハのうち、上側のウエハａが、プリアライメント装置Ａにおいてその清浄面を上側にしてプリアライメントされるため、プリアライメント処理後にウエハａの清浄面を下側に反転させるために用いられる。
【００２６】
Ｃは、プリアライメント処理した２枚のウエハ、即ち上ウエハａ、下ウエハｂの貼り合わせ装置であるが、真空雰囲気下で行われることが多いため、他の装置や機構、カセット等との間は仕切りバルブ、例えばゲートバルブＸで仕切られて配置されている。
【００２７】
この貼り合わせ装置Ｃは、図４に示すように、両端脚部４２、４２の昇降機構４４、４４によって昇降可能な可動定盤４０の下面に上ウエハａを取り付ける可動テーブル４６が固着されている。この可動テーブル４６には図示していないが、静電または真空のチャック機構が付与されていて、上ウエハａが着脱できるようになっている。また、可動テーブル４６にはヒータ４８が内蔵されている。
【００２８】
上記上ウエハａが取り付けられている可動テーブル４６の下方には、所要の間隔を有して対向する位置に下ウエハｂが載置される固定テーブル５０が支持台５４に固着されて配置されている。この固定テーブル５０にもヒータ５２が内蔵されている。また、可動テーブル４６が固着されている可動定盤４０の上方には、バネ機構６２にて作動する押動ピン６０が加重機構７２にて昇降する加重付与装置７０内に組み込まれている。この加重機構７２は、ロードセル７４によって圧力を調整して加重付与装置７０を下降させ、可動定盤４０に加重を付与するが、ロードセル７４を動作しないときは、その下降によって押動ピン６０が作動する２段ストロークの構造になっている。
【００２９】
上記の可動テーブル４６と固定テーブル５０との間には、オリフラ位置調整用治具８０、スペーサ８４などを示しているが、これらは上述した図２においてプリアライメントした上ウエハａおよび下ウエハｂを、貼り合わせ装置Ｃ（図４）にて貼り合わせるに先立って、この貼り合わせ装置にて両者のオリフラ位置合わせ（外形合わせ）を行うための治具および貼り合わせに用いる治具であり、図５に概略を示すように、下ウエハｂを載置した固定テーブル５０の周縁に、ガイドブロック（Ｉ）８６、ガイドブロック（ＩＩ）８８、オリフラ位置調整用治具８０、オリフラ角度調整用治具８２およびスペーサ８４などが配置されている。
【００３０】
図６は、上記貼り合わせ装置Ｃ内でウエハａ、ｂのオリフラ位置合わせ（外形合わせ）を行う際の、ウエハａ、ｂと、位置調整用治具８０、スペーサ８４との位置関係を説明するものである。即ち、位置調整用治具８０はバネ８０４により前後動する押動ピン８０２と、バネ８１４により前後動する押動ピン８１２とを備えている。そして、押動ピン８０２の中心は上ウエハａの厚さの中心線上の周縁に、押動ピン８１２の中心は上ウエハｂの厚さの中心線上の周縁に、それぞれ当接するようになっており（図６（ａ））、かつこの押動ピン８０２と８１２は、位置調整用治具８０において、図６（ｂ）のように傾斜した位置に設けて操作し易いようにしてある。なお、角度調整用治具８２の機構も、この位置調整用治具８０の機構と同様であるので、その説明は省略する。スペーサ８４は、上記ウエハａ、ｂのオリフラ位置合わせ（外形合わせ）や、貼り合わせを行う際に上ウエハａをその周縁で支持する部材であり、図５のように３方向に回転、前後動可能な駆動機構９０を備えて設けられている。
【００３１】
次に、この発明のウエハのプリアライメント方法およびウエハの貼り合わせ方法について、順をおって説明する。
【００３２】
図２（ａ）のプリアライメント装置Ａによるウエハのプリアライメント方法を、その手順を示す図２（ｂ）〜（ｆ）によって説明すると、まず搬送ロボットＧにより、上ウエハ用カセットＤからウエハａ１枚を装置Ａに搬送し、基板受け枠２上に載置する（図２（ｂ））。次に、基板受け枠２を昇降機構４により下降させてウエハａをテーブル６上に当接させ、真空チャック機構８にてテーブル６上にチャックする。基板受け枠２はさらに下降させてウエハａから離反させる（図２（ｃ））。次いで、ウエハａに対するテーブル６のチャックを解除し、テーブル６の左サイドに設けられている内部にバネ機構１６を有し、水平動機構１８により押動するウエハガイド１４でウエハａの周縁を押動して、その対向する周縁をウエハガイド１２のＶ字形状面に接触させる（図２（ｄ））。
【００３３】
次に、テーブル６上のウエハａをチャックし、両サイドのウエハガイド１２、１４をウエハａから離し、この状態で、ウエハａのオリフラ面を、テーブル６の上方に設置してあるウエハの回転角度を測定するための角度測定手段２０（例えば、カメラ）によって測定してウエハの回転角度を決定したのち、その基準位置まで回転テーブルを回転させる（図２（ｅ））。そして、テーブル６のチャックを解除し、ウエハガイド１４でウエハａを押動して、その周縁をウエハガイド１２のＶ字形状面に接触させ、その後テーブル６にウエハａをチャックして、両サイドのウエハガイド１２、１４をウエハａから離し、再びウエハの回転角度を測定し、予め定めた角度の範囲内であれば、次にこの基準位置からプリアライメントする所定位置までウエハを回転させる。これでプリアライメント操作を終了する（図２（ｆ））。もし、予め定めた角度の範囲内にない場合は、範囲内になるまで上記の操作（図２（ｃ）〜（ｅ））を繰り返して行う。
【００３４】
これによって、１回でプリアライメントするよりもその精度を上げることができる。その理由を以下に説明する。通常、ウエハをプリアライメントする場合、本発明と異なり、ウエハを回転テーブルにチャックしたあと、すぐにアライメント位置までウエハを回転させる。その場合のウエハの位置が本発明の場合と比較して大きく動いて位置精度が悪化するするということを図８（ａ）〜（ｃ）の拡大図にて説明する。図において、Ｏ1 はテーブルの回転中心、Ｏ4 はウエハの中心である。ウエハはアライメント時に最大１８０度回転する。従って、ウエハの中心は半径ｂ上を移動し、Ｘ方向に最大で２ｂだけ移動することになる（図８（ａ）の点Ａ）。一方、本発明の場合、ウエハをテーブルにチャックした後、一度基準位置まで回転させて再び外形合わせブロックを挿入するため、たとえ１８０度回転してウエハの中心が２ｂ離れた位置に移動しても、基準位置で再び外形合わせブロックが挿入されるため、中心は元の位置（Ｏ4 の位置）に戻ってくる。その後アライメント位置までθだけ回転するため、図８（ａ）の点Ｂに示すように位置ずれは少なくてすむ。ウエハは同じ大きさで作られているとはいえ、多少のバラツキがある。従って、アライメント後のウエハ中心位置もばらつく。その範囲はウエハの最大径と最小径の差に依存する。図において、Ｏ2 、Ｏ3 はそれぞれ最小径、最大径のウエハ中心である。とすると、上記と同じ理由により、通常のアライメント方式においては、図８（ｂ）の斜線で示すような範囲の大きなウエハ中心の位置ずれがみられるが、本発明の場合には図８（ｃ）の斜線に示すようにウエハ中心の位置ずれは非常に少なくなる。このことから、本発明の方法を採用した場合に、位置精度が大きく向上するのである。
【００３５】
かくして、プリアライメント操作を終了したウエハａは、搬送ロボットによって反転装置Ｂに運ばれ、その清浄面を下にする反転操作を行ったのち、貼り合わせ装置Ｃに移送され、図４に示す該装置の可動定盤４０の下面に固着されている可動テーブル４６下面にチャック機構（図示せず）により取り付けられる。
【００３６】
次に、搬送ロボットＧにより、下ウエハ用カセットＥからウエハｂ１枚を装置Ａに搬送し、上記したウエハａについて行ったと同様の図２（ｂ）〜（ｆ））の手順にてプリアライメント操作を実施し、終了後ウエハｂは、搬送ロボットによって貼り合わせ装置に移送し、支持台５４に固着されて配置されている固定テーブル５０上に載置される。
【００３７】
次に、上記でプリアライメント処理され、図４の貼り合わせ装置Ｃのテーブル４６、５０にセットされたウエハａ、ｂの貼り合わせについて、その手順を図４の主要概略図を用いた図７の工程図を参照して説明する。
【００３８】
図７（ａ）は上記したように、プリアライメント処理したウエハａが可動テーブル４６に、ウエハｂが固定テーブル５０にセットされた状態を示し、８４は両者の間に配置されているスペーサである。この状態から、可動テーブル４６の下面にチャックされているウエハａの周縁がスペーサ８４上に当接するまでテーブル４６を固着している可動定盤４０を昇降機構４４により下降させる。そして、当接したことを確認してから可動テーブル４６のチャック機構（図示せず）を解除するとともに、可動定盤４０を上昇させる（図７（ｂ））。
【００３９】
次に、図５に見られるように、上記のスペーサ８４と同一面上に配置されているオリフラ位置調整用治具８０、オリフラ角度調整用治具８２によってウエハａ、ｂのオリフラ位置合わせ（外形合わせ）を行う。なお、位置合わせはウエハａ、ｂの２枚について同時に行うことができるが、その操作は同じであるので、便宜上ウエハａについて説明する。
【００４０】
まず、オリフラ位置調整用治具８０、オリフラ角度調整用治具８２それぞれの押動ピン８０２、８２２を駆動機構９２によって作動させてウエハａの周縁を押し、ウエハａの角度を変えながら回転させる。そして、この動作を繰り返し行ってウエハａのオリフラ部の一端面Ｗがガイドブロック（Ｉ）８６に接するようになる。その後も両治具の作動を続けると、ガイドブロック（Ｉ）８６に接したオリフラ面の一端面Ｗを中心にガイドブロック（Ｉ）８６とオリフラ面Ｍが一致する方向にウエハａが回転する。そして、ガイドブロック（Ｉ）８６とオリフラ面Ｍが一致すると、ガイドブロック（ＩＩ）８８がこれを感知してウエハａの回転は停止し、オリフラ合わせは終了する。
【００４１】
上記の操作を行うに際して、オリフラ角度調整用治具８２は、ガイドブロック（Ｉ）８６とウエハａが接する点、即ちオリフラ面の一端面Ｗを中心に、ガイドブロック（Ｉ）８６とウエハａのオリフラ面が一致する方向にウエハａが回転するような力が働く位置に配置される。また、オリフラ位置調整用治具８０は、オリフラ角度調整用治具８２で回転し、ガイドブロック（ＩＩ）８８から離れたウエハａの位置を移動させる位置に配置される。即ち、オリフラ角度調整用治具８２がウエハａを押動することで、ウエハａがガイドブロック（Ｉ）８６上を一端面Ｗで働く摩擦力に打ち勝って移動できる位置に配置される。
【００４２】
この位置合わせで使用されるオリフラ位置調整用治具８０、オリフラ角度調整用治具８２の構造については、さきに図６に基づいて説明したので省略するが、ａ、ｂの２枚のウエハを同時に操作することができるのである。
【００４３】
上記のようにして、オリフラ合わせを終了したウエハａ、ｂは、次いで上ウエハａをスペーサ８４、８４で支持させままの状態で、加重付与装置７０内に組み込まれているバネ機構６２を備えた押動ピン６０を加重機構７２により下降させて上ウエハａの中心部分を押し、該部分を下ウエハｂに接触させる（図７（ｃ））。その後、上ウエハａを支持しているスペーサ８４、８４を後退させて上ウエハａの全面を下ウエハｂに接触させる（図７（ｄ））。
【００４４】
次に、可動定盤４０を昇降機構４４によって下降させて、該定盤４０に固着している可動テーブル４６を上記で全面を下ウエハｂに接触させた上ウエハａに当接させ、同時にロードセル７４で加圧力を調整した加重付与装置７０を加圧機構７２で下降させて、可動定盤４０を押圧するとともに、テーブル４６、５０に内蔵しているヒータ４８、５２に通電して、ウエハａ、ｂを加熱することで図７（ｅ）のように、ウエハａ、ｂの貼り合わせが行われるのである。
【００４５】
かくして貼り合わせを完了したウエハは、加重付与装置７０による押圧を解除したのち、搬送ロボットＧで貼り合わせ装置Ｃから貼り合わせウエハ収納カセットＦに運ばれる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜３に記載の発明によれば、回転テーブルにチャックし、その周縁をウエハガイドでチャックしたウエハのオリフラ面の位置を、角度検出手段、例えば角度検出カメラで測定することでウエハの回転角度を決定したのち、ウエハガイドを離反させて決定した角度になるように回転テーブルを回転させることによって、簡単にウエハのプリアライメントを行うことができる。
【００４７】
請求項４〜９に記載の発明によれば、プリアライメントを行った２枚のウエハを、オリフラ位置調整用治具、オリフラ角度調整用治具、ガイドブロック、スペーサなどのオリフラ合わせ機構を介して対向するように配置し、これらのオリフラ合わせ機構によって、ウエハの回転を繰り返しつつ２枚のウエハのオリフラ面を一致させたのちに、ウエハ同志を接触させ、その中心を押動ピンで押さえつつ両者を重ね合わせ、その後加重をかけるとともに加熱することによって貼り合わせるので、重ね合わせの際にウエハ同志の位置ずれを防止し、かつ高精度な貼り合わせを行うことができるのである。
【００４８】
さらに、請求項１０乃至１３に記載の発明によれば、オリフラ合わせを行った２枚のウエハを、その周縁２ケ所にスペーサを介して対向させたのち、ウエハの中心上方に配置されている押動ピンを下降させて、２枚のウエハ中心を上から抑え、それと同時に２枚のウエハの周縁に介在するスペーサを引き抜きながら両ウエハを重ね合わせ、その後加重機構によって２枚のウエハ全体に加重を加えつつ加熱によって貼り合わせるものであり、ウエハ間に発生する恐れのあるボイドを少なくすることができ、ウエハ同志の位置ずれを全く生ずることなく、瞬時にして高精度な貼り合わせを行うことができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を実施する装置、機構の全体配置を示す説明図である。
【図２】（ａ）はプリアライメント装置Ａの構成を示し、（ｂ）〜（ｆ）は（ａ）によるプリアライメントの手順を示す説明図である。
【図３】図２（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【図４】この発明の貼り合わせ装置Ｃの構成を示す断面図である。
【図５】貼り合わせ装置Ｃ内でのオリフラ合わせ（外形合わせ）機構の配置構成を示す説明図である。
【図６】貼り合わせ装置Ｃ内でのウエハとオリフラ合わせ（外形合わせ）機構との配置説明図である。
【図７】貼り合わせ装置Ｃ内でのウエハの貼り合わせの手順を示す説明図である。
【図８】この発明のプリアライメント方法の特徴を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ プリアライメント装置
Ｂ 反転機構
Ｃ 貼り合わせ装置
Ｄ 上ウエハ用カセット
Ｅ 下ウエハ用カセット
Ｆ 貼り合わせウエハ収納カセット
Ｇ 搬送ロボット
Ｍ オリフラ面
Ｘ ゲートバルブ
ａ、ｂ ウエハ
６ テーブル
１２、１４ ウエハガイド
２０ 角度測定手段（カメラ）
４０ 可動定盤
４６ 可動テーブル
４８、５２ ヒータ
５０ 固定テーブル
６０ 押動ピン
７０ 加重付与装置
８０ オリフラ位置調整用治具
８２ オリフラ角度調整用治具
８４ スペーサ
８６ ガイドブロック（Ｉ）
８８ ガイドブロック（ＩＩ）
Claims (13)
- チャック機構と回転機構とを有する回転テーブル上にチャックしたウエハの対向する両縁をウエハガイドでチャックする工程、
このウエハのオリエンテーションフラット面の位置を角度検出手段にて測定し、ウエハの回転角度を算出する工程、
回転テーブルの回転によってウエハのオリエンテーションフラット面を上記角度検出手段にて算出した所定角度まで回転させる工程、
基準位置まで回転させて位置調整した後、プリアライメント位置まで回転させて位置調整する工程、
とからなることを特徴とするウエハのプリアライメント方法。 - ウエハを吸着して回転する回転テーブルと、
該ウエハの対向する両縁をチャックするウエハガイドと、
回転テーブル上に吸着したウエハのオリエンテーションフラット面の位置を測定し、かつウエハの回転角度を算出する角度検出手段と、
を具備したことを特徴とするウエハのプリアライメント装置。 - ウエハを吸着して回転する回転テーブルと、
該ウエハの対向する両縁をチャックするウエハガイドと、
回転テーブル上に吸着したウエハのオリエンテーションフラット面の位置を測定し、かつウエハの回転角度を算出する角度検出手段と、
を具備したウエハのプリアライメント装置を用いて、回転テーブル上にチャックしたウエハの対向する両縁をウエハガイドでチャックする工程、
このウエハのオリエンテーションフラット面の位置を角度検出手段にて測定し、ウエハの回転角度を算出する工程、
回転テーブルの回転によってウエハのオリエンテーションフラット面を上記角度検出手段にて算出した所定角度まで回転させる工程、
基準位置まで回転させて位置調整した後、プリアライメント位置まで回転させて位置調整する工程、とからウエハのプリアライメントを行うことを特徴とするウエハのプリアライメント装置。 - プリアライメントを行ったウエハを貼り合わせ室内に配置したオリエンテーションフラット合わせ機構にてオリエンテーションフラット合わせを行う工程、
オリエンテーションフラット合わせを行った２枚のウエハを重ね合わせたのち、加重を加えつつ加熱して貼り合わせる工程、
とからなることを特徴とするウエハの貼り合わせ方法。 - ２枚のウエハのうち、上側のウエハはプリアライメント後のオリエンテーションフラット合わせを行う工程に先だって、その表裏を反転させることを特徴とする請求項４に記載のウエハの貼り合わせ方法。
- オリエンテーションフラット合わせ機構が、オリエンテーションフラット位置調整用治具とオリエンテーションフラット角度調整用治具とからなることを特徴とする請求項４または５に記載のウエハの貼り合わせ方法。
- ヒータを内蔵し、上面にウエハを載置する固定テーブルと、上記固定テーブルと所要の間隙を有して対向するように配置され、その下面にウエハを吸着できるようにチャック機能を備え、かつヒータを内蔵し、昇降機構を備えた可動定盤に取付けらられて昇降可能な可動テーブルと、
上記固定テーブルと可動テーブルとの間の間隙に配置したオリエンテーションフラット合わせ機構と、
上記可動テーブル下面に吸着するウエハの中心を抑える押動ピンを備えるとともに、上記可動定盤を加重機構により押圧する加重付与装置と、
を具備していることを特徴とするウエハの貼り合わせ装置。 - オリエンテーションフラット合わせ機構が、オリエンテーションフラット位置調整用治具とオリエンテーションフラット角度調整用治具とからなることを特徴とする請求項７に記載のウエハの貼り合わせ装置。
- オリエンテーションフラット合わせ機構における、オリエンテーションフラット角度調整用治具は、ウエハのオリエンテーションフラット面の一端面を中心に、該ウエハのオリエンテーションフラット面がオリエンテーションフラット角度調整用治具とともに備えたガイドブロックと一致する方向にウエハが回転できる位置に配置され、オリエンテーションフラット位置調整用治具は、上記オリエンテーションフラット角度調整用治具で回転したウエハの位置を移動させる位置に配置されることを特徴とするウエハの貼り合わせ装置。
- プリアライメントを行ったウエハを貼り合わせ室内に配置したオリエンテーションフラット合わせ機構にてオリエンテーションフラット合わせを行う工程、
オリエンテーションフラット合わせを行った２枚のウエハをスペーサを介して対向させたのち、該ウエハの中心上方に位置する押動ピンを下降させて該２枚のウエハの中心を抑える工程、
上記スペーサを引き抜きながら加重を加えつつ加熱して該２枚のウエハを貼り合わせる工程、
とからなることを特徴とするウエハの貼り合わせ方法。 - ヒータを内蔵し、上面にウエハを載置する固定テーブルと、上記固定テーブルと所要の間隙を有して対向するように配置され、その下面にウエハを吸着できるようにチャック機能を備え、かつヒータを内蔵し、昇降機構を備えた可動定盤に取り付けられて昇降可能な可動テーブルと、
上記固定テーブルと可動テーブルとの間の間隙に配置したオリエンテーションフラット合わせ機構およびスペーサと、
上記可動テーブル下面に吸着するウエハの中心を抑える押動ピンを備えるとともに、上記可動定盤を加重機構により押圧する加重付与装置と、
を具備し、プリアライメントを行ったウエハを貼り合わせ室内に配置したオリエンテーションフラット合わせ機構にてオリエンテーションフラット合わせを行う工程、
オリエンテーションフラット合わせを行った２枚のウエハをスペーサを介して対向させたのち、該ウエハの中心上方に位置する押動ピンを下降させて該２枚のウエハの中心を抑える工程、
上記スペーサを引き抜きながら加重機構により２枚のウエハ全体に加重を加えつつ加熱して貼り合わせる工程、とからウエハの貼り合わせを行うことを特徴とするウエハの貼り合わせ装置。 - オリエンテーションフラット合わせ機構が、オリエンテーションフラット位置調整用治具とオリエンテーションフラット角度調整用治具とからなることを特徴とする請求項１１に記載のウエハの貼り合わせ装置。
- オリエンテーションフラット合わせ機構における、オリエンテーションフラット角度調整用治具は、ウエハのオリエンテーションフラット面の一端面を中心に、該ウエハのオリエンテーションフラット面がオリエンテーションフラット角度調整用治具とともに備えたガイドブロックと一致する方向にウエハが回転できる位置に配置され、オリエンテーションフラット位置調整用治具は、上記オリエンテーションフラット角度調整用治具で回転したウエハの位置を移動させる位置に配置されることを特徴とする請求項７または１１に記載のウエハの貼り合わせ装置。
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