JP2011029241A

JP2011029241A - 基板搬送装置および基板貼り合わせ装置

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Publication number: JP2011029241A
Application number: JP2009170570A
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Inventors: Keiichi Tanaka; 慶一田中
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Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2011-02-10
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Abstract

【課題】基板搬送装置には、搬送時の振動等による半導体基板およびこれを保持する基板ホルダの脱落を防止する機構が必要となる。しかし、脱落防止機構の駆動は発塵の原因となる。
【解決手段】基板を保持する基板ホルダを搬送する基板搬送装置は、基板ホルダを載置する載置部と、載置部に載置された基板ホルダが保持する基板に対して、載置部と同じ側に配置された回転軸と、回転軸の軸周りに回動して、基板ホルダの脱落を防止する防止位置と、基板ホルダを開放するための開放位置を取り得る開閉ロック機構と、載置部、回転軸および開閉ロック機構を一体的に上下反転させる反転部とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板搬送装置および基板貼り合わせ装置に関する。

各々に素子、回路等が形成された半導体基板を積層して製造された積層型半導体装置がある（特許文献１参照）。半導体基板を積層する場合には、基板ホルダに保持された一対の半導体基板を、精密に位置決めして積層した後、基板全体を加熱、加圧して接合させる。このとき、一対の半導体基板を位置決めする位置決め装置（特許文献２参照）と、加熱加圧して恒久的な接合を実現する加熱加圧装置（特許文献３参照）が用いられる。

特開平１１−２６１０００号公報

特開２００５−２５１９７２号公報

特開２００７−１１５９７８号公報

２枚の半導体基板を積層する場合、互いに対向する半導体回路領域間に塵埃を挟み込んでしまうと、たとえ僅かであっても回路動作に不良をきたす。また、加熱加圧が局所的に不十分となり、接合強度不足を招くこともある。半導体処理工程は、原則としてクリーンルーム内で行われるものの、半導体基板を取り扱う装置、器具には、駆動、摺動、流動等の発塵原因となる動作部が所々に存在する。そのうちの一つの装置として、基板搬送装置が挙げられる。基板搬送装置は、例えば、位置決め装置へ半導体基板を搬入する。このとき、搬送時の振動等による半導体基板およびこれを保持する基板ホルダの脱落を防止する機構が必要となる。脱落防止機構は多くの場合に基板ホルダに対する動作を伴うので、この脱落機構の動作は発塵原因となり得る。したがって、発塵の抑制に対する考慮が基板搬送装置にも求められていた。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様における基板搬送装置は、基板を保持する基板ホルダを搬送する基板搬送装置であって、基板ホルダを載置する載置部と、載置部に載置された基板ホルダが保持する基板に対して、載置部と同じ側に配置された回転軸と、回転軸の軸周りに回動して、基板ホルダの脱落を防止する防止位置と、基板ホルダを開放するための開放位置を取り得る開閉ロック機構と、載置部、回転軸および開閉ロック機構を一体的に上下反転させる反転部とを備える。

上記課題を解決するために、本発明の第２の態様における基板貼り合わせ装置は、上記の基板搬送装置を備える。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

基板重ね合わせシステムにおいて、基板搬送の様子を示す概略図である。基板重ね合わせシステムにおいて、基板搬送の様子を示す概略図である。把持部の概略構成図である。把持部の概略構成図である。ホルダ体を上方から見下ろした様子を示す斜視図である。ホルダ体を下方から見上げた様子を示す斜視図である。ホルダ体が載置部に載置される前の状態を表す断面図である。基板ホルダの裏面がロック機構と接する様子を表す断面図である。ホルダ体の把持部への載置の様子を示す断面図である。ロックアーム、基板および基板ホルダの関係を示す断面図である。ロックアーム、基板および基板ホルダの関係を示す断面図である。ロックアーム、基板および基板ホルダの関係を示す断面図である。ロックアーム、基板および基板ホルダの関係を示す断面図である。ロックアームが緩衝部を備える様子を示す断面図である。ロックアームが緩衝部を備える様子を示す断面図である。ロックアームが基板検出部を備える様子を示す断面図である。別の例の把持部の概略構成図である。別の例の把持部の概略構成図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る基板重ね合わせシステムにおいて、基板搬送装置１０が基板４０と基板ホルダ５０を搬送する、基板搬送の様子を示す概略図である。特に、予備位置合わせ装置２０から、基板重ね合わせ装置３０の下ステージ３０１へ、基板４０と基板ホルダ５０を搬送する様子を示す。

まず、基板重ね合わせシステムの構成の概略について説明する。基板重ね合わせシステムは、複数の基板を互いの実装面において位置合わせをして重ね合わせるシステムであり、特に半導体基板であるウェハ同士を重ね合わせて３次元実装を行う処理システムのサブシステムとして好適である。本実施形態において基板重ね合わせシステムは、基板搬送装置１０、予備位置合わせ装置２０および基板重ね合わせ装置３０包含する。各装置の各要素は、基板重ね合わせシステム全体の制御および演算を司る制御演算部、または要素ごとに設けられた制御演算部が、統合制御、協調制御を行うことにより動作する。

基板搬送装置１０は、半導体ウェハである基板４０および基板ホルダ５０を把持することができる把持部１０５を備える。基板４０は、基板ホルダ５０に保持固定されて基板ホルダ５０と一体的に搬送され得るが、詳細については後述する。なお、以下において基板４０と基板ホルダ５０が一体化された状態をホルダ体６０とする。

基板搬送装置１０は、把持したホルダ体６０を所定の位置へ所定の姿勢で搬送すべく、駆動機構を備える。駆動機構は、把持部１０５を重力方向であるＺ軸方向に移動させる昇降部１０１、Ｚ軸に直交するＸＹ平面内で回転させる回転部１０２、ＸＹ平面内で伸縮させる伸縮部１０３および上下反転させる反転部１０４から構成される。特に、反転部１０４は、把持部１０５を反転させることにより、把持する基板４０の回路形成面の向きを上向きと下向きに切り替えることができる。

予備位置合わせ装置２０は、プリステージ２０１と複数のリフトピン２０２を備える。リフトピン２０２は、例えば、プリステージ２０１の中心に対して１２０度ごとに３本配設される。基板搬送装置１０は、ホルダ体６０をプリステージ２０１上に搬入する。搬入動作としてはまず、プリステージ２０１に設置されている複数のリフトピン２０２がプリステージ２０１の載置面より突出して受渡面を形成する。次に、基板搬送装置１０は、把持部１０５が把持するホルダ体６０をこの受渡面に仮置きし、把持部１０５を引き抜く。そして、リフトピン２０２がプリステージ２０１の内部に退避することにより、ホルダ体６０がプリステージ２０１に載置される。プリステージ２０１は真空吸着機構を備えており、表面に設けられた複数の吸気孔の作用により基板ホルダ５０の裏面が吸引され、ホルダ体６０はプリステージ２０１に固定される。なお、プリステージ２０１へのホルダ体６０の載置は、基板ホルダ５０の裏面がプリステージ２０１の表面と接し、基板４０の回路面が上方へ向く姿勢となるように行われる。また、把持部１０５がプリステージ２０１に載置されたホルダ体６０を把持するまでの動作は、上記の逆順により行われる。

上記においては、基板搬送装置１０を用いて予備位置合わせ装置２０へホルダ体６０を搬入する動作について説明したが、基板４０と基板ホルダ５０の搬入動作はこれに限らない。たとえば、図示しない別の搬送装置が、基板ホルダ５０と基板４０を順次予備位置合わせ装置２０に搬入することにより、プリステージ２０１上でホルダ体６０が形成されるように構成しても良い。

予備位置合わせ装置２０は、撮像素子を備える観察顕微鏡により基板４０の画像データを取得し、これに基づいてＸＹ平面内の中心座標、回転量などを含む基板４０の姿勢が検出される。予備位置合わせ装置２０で検出された基板４０の姿勢に基づいて、基板搬送装置１０の搬送パス生成、基板重ね合わせ装置３０の位置制御などが実行される。

基板重ね合わせ装置３０は、互いに対向して上顕微鏡３０５と下顕微鏡３０６を備える。上顕微鏡３０５は筐体の天井フレームに固定され、下顕微鏡３０６は下ステージ３０１に設置される。下ステージ３０１は、六軸調整部３０２に設置され、制御演算部の制御によりＸＹＺ方向およびθｘθｙθｚ方向の６軸方向に移動する。これにより、下ステージ３０１は、上ステージ３０３に対して、相対的に精密な位置決めを行うことができる。

下ステージ３０１には、複数のリフトピン３０４が設けられている。リフトピン３０４は、例えば、下ステージ３０１の中心に対して１２０度ごとに３本配設される。リフトピン３０４は、下ステージ３０１からＺ軸方向に進退する。ここで、ホルダ体６０が、予備位置合わせ装置２０から下ステージ３０１に載置固定されるまでの動作について説明する。予備位置合わせ装置２０でホルダ体６０を受け取った基板搬送装置１０は、予備位置合わせ装置２０で基板４０の姿勢に基づいて生成された搬送パスに沿って、昇降部１０１、回転部１０２および伸縮部１０３を協調動作させ、ホルダ体６０を搬送する。ホルダ体６０は、把持部１０５が予備位置合わせ装置２０で把持する時点で基板４０の回路形成面が上を向いており、また、下ステージ３０１には同じく基板４０の回路形成面を上に向けて載置されるので、反転部１０４が反転動作を行うことなく、水平を保ったまま搬送される。

次に、複数のリフトピン３０４が下ステージ３０１の載置面より突出して受渡面を形成する。基板搬送装置１０は、把持部１０５が把持するホルダ体６０をこの受渡面に仮置きし、把持部１０５を引き抜く。そして、リフトピン３０４が下ステージ３０１の内部に退避することにより、ホルダ体６０が下ステージ３０１に載置される。下ステージ３０１は真空吸着機構を備えており、表面に設けられた複数の吸気孔の作用により基板ホルダ５０の裏面が吸引され、ホルダ体６０は下ステージ３０１に固定される。

続いて、ホルダ体６０が、予備位置合わせ装置２０から上ステージ３０３に載置固定されるまでの動作について説明する。図２は、図１と同様に本実施形態に係る基板重ね合わせシステムの概略図であるが、特に、予備位置合わせ装置２０から、基板重ね合わせ装置３０の上ステージ３０３へ、ホルダ体６０を搬送する様子を示す。

予備位置合わせ装置２０でホルダ体６０を受け取った基板搬送装置１０は、予備位置合わせ装置２０で基板４０の姿勢に基づいて生成された搬送パスに沿って、昇降部１０１、回転部１０２および伸縮部１０３を協調動作させ、ホルダ体６０を搬送する。ホルダ体６０は、把持部１０５が予備位置合わせ装置２０で把持する時点で基板４０の回路形成面が上を向いており、一方で、上ステージ３０３には基板４０の回路形成面を下に向けて載置される。したがって、生成された搬送パスには、ホルダ体６０を反転させる部分が含まれる。把持部１０５は、このパスに従い、途中で反転部１０４による反転動作を受けて上下逆の姿勢になる。

次に、複数のリフトピン３０４が下ステージ３０１の載置面より突出して受渡面を形成する。基板搬送装置１０は、把持部１０５が把持するホルダ体６０をこの受渡面に仮置きし、把持部１０５を引き抜く。そして、リフトピン３０４が更に上ステージ３０３に対して伸び、ホルダ体６０の裏面を上ステージ３０３の表面に接触させる。上ステージ３０３は真空吸着機構を備えており、表面に設けられた複数の吸気孔の作用により基板ホルダ５０の裏面が吸引され、ホルダ体６０は上ステージ３０３に固定される。そして、リフトピン３０４は、下ステージ３０１の内部に退避する。

なお、上記においては、都合上、下ステージ３０１への載置の後に上ステージへの載置を説明した。しかし、上下のステージのそれぞれに下ステージ３０１のリフトピン３０４を共用してホルダ体６０を載置固定する場合には、まず上ステージ３０３への載置を優先して行う。そして、上ステージ３０３への載置が完了した後に、下ステージ３０１への載置を行う。また、上ステージ３０３専用のリフトピン３０４と、下ステージ３０１専用のリフトピン３０４がそれぞれ用意されている場合には、逆の順序であっても良い。ただしこの場合は、下ステージ３０１に載置されたホルダ体６０が、上ステージ３０３用のリフトピンの動作を阻害しないように、例えば、下ステージ３０１を上ステージ３０３に対してＸＹ方向に大きく退避するなどの動作が必要となる。

上顕微鏡３０５は、図示されない制御演算部に接続された撮像素子と、下ステージ３０１に載置された基板４０の一部分の像を撮像素子に結像させる光学系とを備える。同様に、下顕微鏡３０６は、図示されない制御演算部に接続された撮像素子と、上ステージ３０３に載置された基板４０の一部分の像を撮像素子に結像させる光学系とを備える。上顕微鏡３０５により下ステージ３０１に載置された基板４０の所定の部分を観察するときには、制御演算部は、その観察部分が上顕微鏡３０５の視野内に位置するように、六軸調整部３０２を駆動して下ステージ３０１を移動させる。下顕微鏡３０６により上ステージ３０３に載置された基板４０の所定の部分を観察するときには、制御演算部は、その観察部分が下顕微鏡３０６の視野内に位置するように、六軸調整部３０２を駆動して下ステージ３０１を移動させる。なお、上顕微鏡３０５と下顕微鏡３０６のそれぞれの光軸は、互いに対向したときに一致するよう予め調整されている。

制御演算部は、上顕微鏡３０５を用いて下ステージ３０１に載置された基板４０に設けられた指標を観察し、下顕微鏡３０６を用いて上ステージ３０３に載置された基板４０に設けられた指標を観察する。そしてそれぞれの基板４０の精確な姿勢を把握する。

互いの精確な姿勢を把握すると、これに基づいて下ステージ３０１を移動することにより、回路形成面である向かい合う面同士を接触させる。そして、向かい合うそれぞれの基板ホルダ５０の固定機構を作用させることで、２枚の基板４０を挟持した状態で、２つの基板ホルダ５０を一体化する。つまり、向かい合う２つのホルダ体６０が一体化され、基板ホルダ対を形成する。形成された基板ホルダ対は、基板搬送装置１０とは別の基板搬送装置により、基板重ね合わせ装置３０から次工程を担う装置へ向けて搬出される。

次に、把持部１０５の構成について説明する。図３は、把持部１０５の概略構成図である。図示するように、把持部１０５は、ホルダ体６０を載置する載置部、反転部１０４の反転軸と並行な軸周りに回転する２本の回転軸１０７を備える。また、２本の回転軸１０７は、回転軸支持部１０８に片持ちで支持されて、回転軸支持部１０８内に設けられたアクチュエータ１０９により回動される。回転軸１０７には、回転軸１０７と一体的に回動するように固定された複数のロック機構１１０が設けられている。

また、載置部１０６には、ホルダ体６０が載置された時に基板ホルダ５０の裏面と接触する箇所に、複数の吸気孔１１１が設けられており、基板ホルダ５０の裏面が真空引きされてホルダ体６０が載置部１０６に固定される。同じく載置部１０６には、電圧供給ピン１１２が設けられており、基板ホルダ５０に電圧を供給することにより、基板ホルダ５０は静電力を発生させて基板４０を静電吸着する。

載置部１０６および回転軸支持部１０８は、把持部基台１１３に一体的に支持されており、把持部基台１１３から先端に向かって配置される各要素が把持部１０５を構成する。把持部１０５は、反転部１０４の反転動作により全体が１８０度回転し、把持するホルダ体６０の基板４０と基板ホルダ５０の上下関係を逆転させる。

図は、４つのロック機構１１０が、載置されたホルダ体６０の外周部の一部を覆った状態を示す。ロック機構１１０のこの状態は、ホルダ体６０の脱落を防止する防止位置の状態である。また、回転軸１０７が、載置部１０６が保持するホルダ体６０の基板４０に対して載置部１０６と同じ側に配設されている様子を示す。上述のように、予備位置合わせ装置２０で把持部１０５がホルダ体６０を把持する動作は、基板４０の回路形成面を上にした状態で行われる。この把持動作は、後述のロック機構１１０による脱落防止動作を伴うが、ロック機構１１０の動作は部材間の摺動を伴うので、削りかすなどの塵埃が発生し、飛散することがある。このとき、摺動箇所が基板４０の回路形成面よりも上部に存在すると、塵埃の飛散を受け、回路形成面に塵埃が付着する恐れがある。しかし、本実施形態のように、摺動箇所である回転軸１０７と回転軸支持部１０８の接触部が、載置部１０６が保持するホルダ体６０の基板４０に対して載置部１０６と同じ側に存在すると、回路形成面よりも下部に摺動箇所が存在することになる。このような位置関係であれば、たとえ塵埃が発生したとしても、大半の塵埃は重力の作用により下方に飛散するので、回路形成面に対する付着を大幅に抑制することができる。したがって、ロック機構１１０が回路形成面の上部に移動して覆うような構成であっても、回路形成面への塵埃付着を少なくすることができる。

さらに、回転軸１０７が基板ホルダ５０の基板４０を載置、保持する保持面よりも更に下方に配設されていれば、保持面のうち基板４０を保持する外側である周縁部に対する塵埃付着も抑制することができる。基板ホルダ５０の周縁部に塵埃が付着すると、後に別の基板４０を載置するときに、基板４０と基板ホルダ５０の間に挟みこむ恐れが生じる。基板４０と基板ホルダ５０の間に塵埃を挟みこむと、保持面に段差が生じて基板４０の平面性が保てなくなり、また不均一な加圧加熱を招くので、結果として回路動作の不良を招く。したがって、このような問題を回避する観点から、基板ホルダ５０の保持面に対する塵埃付着を抑制することが望ましい。

図４は、図３の状態から回転軸１０７を回動して、４つのロック機構１１０が、載置されたホルダ体６０の取り出しを阻害しない位置に移動した状態を示す。ロック機構１１０のこの状態は、ホルダ体６０を取り出しまたは載置を許容する開放位置の状態である。

図５は、ホルダ体６０を上方から見下ろした様子を示す斜視図である。図では、基板ホルダ５０の上面に基板４０が保持されている。また、図６は、ホルダ体６０を下方から見上げた様子を示す斜視図である。

基板ホルダ５０は、ホルダ本体５１、吸着子５２および電圧印加端子５４を有して、全体としては基板４０よりも径がひとまわり大きな円板状をなす。ホルダ本体５１は、セラミックス、金属等の高剛性材料により一体成形される。吸着子５２は、強磁性体により形成され、基板４０を保持する保持面において、保持した基板４０よりも外側である外周領域に複数配される。図の場合、２個を一組として１２０度毎に合計６個の吸着子５２が配されている。電圧印加端子５４は、基板４０を保持する面の裏面に埋設される。

ホルダ本体５１は、その保持面において高い平面性を有する。また、ホルダ本体５１は、保持した基板４０を静電吸着する領域の外側に、ホルダ本体５１を表裏に貫通して形成された、それぞれ複数の位置決め穴５３を有する。更に、ホルダ本体５１は、保持した基板４０を静電吸着する領域の内側に、ホルダ本体５１を表裏に貫通して形成された、複数の挿通孔５５を有する。挿通孔５５にはプッシュアップピンが挿通され、基板４０を基板ホルダ５０から離脱させることができる。

位置決め穴５３は、プリステージ２０１等に設けられている位置決めピンに嵌合して、基板ホルダ５０の位置決めに利用される。吸着子５２は、保持面と略同じ平面内に上面が位置するように、ホルダ本体５１に形成された陥没領域に配設される。電圧印加端子５４は、ホルダ本体５１の裏面に埋め込まれる。電圧印加端子５４を介して電圧を供給することにより、基板ホルダ５０と基板４０との間に電位差を生じさせて、基板４０を基板ホルダ５０に静電吸着する。ホルダ体６０が基板搬送装置１０の把持部１０５に載置されているときには、電圧供給ピン１１２から電圧の供給を受ける。また、予備位置合わせ装置２０のプリステージ２０１、基板重ね合わせ装置３０の下ステージ３０１および上ステージ３０３にもそれぞれ電圧供給端子が設けられており、基板４０と基板ホルダ５０の静電吸着を維持できる。

下ステージ３０１に載置するホルダ体６０に用いる基板ホルダ５０と、上ステージ３０３に載置するホルダ体６０に用いる基板ホルダ５０は、若干構成が異なる。具体的には、吸着子５２に替えて、吸着子５２に対向するように複数のマグネットが配されている。吸着子５２とマグネットが結合することにより、２つのホルダ体６０が対向して一体化され、基板ホルダ対を形成する。

次に、ホルダ体６０が把持部１０５の載置部１０６に載置されるまでの動作について説明する。図７は、ホルダ体６０が載置部１０６に載置される前の状態を表す断面図である。具体的には、図４で示すＡ−Ａ断面図であり、把持部１０５の先端方向から見た図である。

回転軸１０７は、その支持体である回転軸支持部１０８に設けられた付勢バネによって、ロック機構１１０が防止位置となるように所定の回転角に付勢されている。なお、図示するように、ロック機構１１０は、回転軸１０７に嵌合して固定する嵌合部１１４と、ホルダ体６０の脱落を防止するロックアーム１１５から構成される。そして、ロックアーム１１５の上面は、載置部１０６側に向かって下る傾斜面１１６により構成される。

ホルダ体６０と把持部１０５が相対的に近づくと、やがて基板ホルダ５０の裏面が傾斜面１１６と接する。図８は、基板ホルダ５０の裏面がロック機構１１０の傾斜面１１６と接する様子を表す断面図である。付勢バネによる付勢力は、把持部１０５とホルダ体６０の相対的な移動が妨げられない程度に弱く設定されている。したがって、ロックアーム１１５は、傾斜面１１６に働くカム作用により、付勢力に抗して押し広げられる。そして、傾斜面の端部を通過し、図９に示すように、載置部１０６にホルダ体６０が載置されるときには、再び付勢力によりロック機構１１０は防止位置に復帰する。なお、図９は、ホルダ体６０が載置部１０６に載置、固定された状態を示す。このとき、電圧供給ピン１１２は、突出方向に付勢された状態から載置部１０６の内部方向に押し下げられて、適当な接触圧をもって基板ホルダ５０の電圧印加端子５４に接する。

次に、ロックアーム１１５、基板４０および基板ホルダ５０の相対的な位置関係について説明する。図１０は、ロックアーム１１５、基板４０および基板ホルダ５０の相対的な位置関係を示す断面図である。上述のように、基板ホルダ５０の外形は略円形をなし、基板４０よりも径がひとまわり大きい。したがって、ホルダ体６０の外周部分を断面で見ると、基板ホルダ５０の厚み分が若干外側へせり出す形状となる。そこで、脱落防止部としての役割を担うロックアーム１１５のうち、ホルダ体６０の外周部分に対向する部分の形状は、このせり出し形状に対応して２段の階段状であることが好ましい。

そもそもロック機構１１０を設ける意義について説明する。上述のように、把持部１０５がプリステージ２０１で把持するホルダ体６０は、載置される場所として少なくとも下ステージ３０１と上ステージ３０３の２つの行き先を持つ。そして、下ステージ３０１へ載置される場合には、ホルダ体６０は水平の姿勢を保ったまま搬送されるが、上ステージ３０３へ載置される場合には、途中で反転され下向きの姿勢となって搬送される。したがって、ホルダ体６０に対して反転動作が開始され、上ステージ３０３に吸着固定されるまでの間は、重力に抗して、把持部１０５による真空吸着と静電吸着によってのみホルダ体６０が支えられる。

具体的には、基板ホルダ５０の裏面が吸気孔１１１によって吸引されることで基板ホルダ５０が載置部１０６に固定され、電圧供給ピン１１２を介して電圧が供給されることで基板４０が基板ホルダ５０に固定される。よって、何らかの原因により電圧供給ピン１１２からの電圧供給が停止されると、基板４０は基板ホルダ５０から脱落、落下してしまう。また、同様に吸気孔１１１からの吸引が停止されると、基板ホルダ５０は、載置部１０６から脱落、落下してしまう。基板ホルダ５０が載置部１０６から脱落すると、電圧供給ピン１１２と電圧印加端子５４の接触も解除されるので、基板４０も基板ホルダ５０から脱落する。したがって、停電などの予期しない不具合に対して、基板ホルダ５０および基板４０の落下を防ぐことを目的としてロック機構１１０を設けている。

一方で、基板４０の回路形成面は非常に繊細であり、他の構造物の直接的な接触を極力避けたいという要請がある。よって、回路形成面と、ロックアーム１１５のうち回路形成面に対向する面とのギャップであるａは０より大きい。つまり、隙間がある状態を保つ。また、吸気孔１１１による吸引が停止して基板ホルダ５０と基板４０が一体的に載置部１０６から離脱した場合、同じ理由により、基板４０の回路形成面がロックアーム１１５の対向面に接触するより先に、基板ホルダ５０の周縁部がロックアーム１１５の対向面に接触するようにしたい。よって、基板ホルダ５０の周縁部とロックアーム１１５の対向面とのギャップであるｂは、ａより小さい。

基板４０は、回路形成面に限らず、できるだけ他の構造物との接触を避けたい。そこで、吸気孔１１１による吸引が停止してホルダ体６０が横方向に移動したとしても、基板４０の外周部がロックアーム１１５の対向面に接触するより先に、基板ホルダ５０の外周部がロックアーム１１５の対向面に接触するようにしたい。よって、基板ホルダ５０の外周部とロックアーム１１５の対向面とのギャップｄは、基板４０の外周部とロックアーム１１５の対向面とのギャップｃよりも小さい。

図１１は、電圧供給ピン１１２を含めた、ロックアーム１１５、基板４０および基板ホルダ５０の相対的な位置関係を示す断面図である。上述のように、電圧供給ピン１１２は、突出方向に弾性部材の作用により付勢されており、基板ホルダ５０の載置に伴って押し下げられ、基板ホルダ５０の電圧印加端子５４に接触する。このとき、電圧供給ピン１１２の押し下げ量をｅとすると、ａはｅより小さいことが望ましい。なぜなら、吸気孔１１１による吸引が停止して基板ホルダ５０が載置部１０６から離脱した場合であっても、電圧の供給を維持することができるので、基板４０が基板ホルダ５０から離脱することがないからである。

また、上記の関係を満たしていれば、基板ホルダ５０とロックアーム１１５が接しても良い。図１２は、基板ホルダ５０の外周部がロックアーム１１５の対向面と接している場合を示す。このように外周方向でロックアームと接していれば、吸気孔１１１による吸引が停止しても横方向のぶれを防ぐことができる。

図１３は、基板ホルダ５０の周縁部がロックアーム１１５の対向面と接している場合を示す。このように重力方向でロックアームと接していれば、吸気孔１１１による吸引が停止しても基板ホルダ５０の載置部１０６からの脱落を防ぐことができる。また、ロックアーム１１５により基板ホルダ５０を確実に載置部１０６方向へ押し付けることができれば、吸気孔１１１そのものを廃止することもできる。

なお、基板４０および基板ホルダ５０の外周部に対するロックアーム１１５の対向面は、上から見たときに基板４０および基板ホルダ５０と同心の円弧となるように形成しても良いし、接線方向に平行な平面として形成しても良い。接線方向に平行な面として形成するような、ギャップが一定でない場合には、その最小となる箇所におけるギャップが上述の関係を満たせばよい。

図１４および図１５は、基板４０、基板ホルダ５０と接触する可能性がある箇所に対して、ロックアーム１１５側に緩衝部を設けた様子を示す断面図である。例えば、基板４０の回路形成面に対向して緩衝部１１７を、基板ホルダ５０の周縁部に対向して緩衝部１１８を設ける。同様に、基板４０の外周部に対向して緩衝部１１９を、基板ホルダ５０の外周部に対向して緩衝部１２０を設ける。このように緩衝部をそれぞれ設けると、予期しない不具合が発生しても、基板４０および基板ホルダ５０のロックアーム１１５に対する衝突の衝撃を和らげることができ、破損を回避することが期待できる。緩衝部には、例えばフッ素系ゴム等が用いられる。

図１６は、ロックアーム１１５が基板検出部１２１を備える様子を示す断面図である。図示するように、基板４０の回路形成面に対向する位置に、たとえば近接赤外線センサである基板検出部１２１を配置すれば、載置部１０６にホルダ体６０が載置されているのか、または、基板４０が基板ホルダ５０に保持されているのかを検出することができる。基板検出部１２１は、たとえば対象物までの距離を計測することで、基板４０と基板ホルダ５０の存在を検出する。

図１７は、別の実施例における把持部１０５の概略構成図である。上述の実施例と同一の構成については同一の符番を付して、その説明を省略する。上述の実施例と大きく異なるのは、回転軸の動作である。

上述の実施例においては、ロック機構１１０の嵌合部１１４が嵌合する軸は、反転部の反転軸と並行に回動動作する回転軸１０７であった。しかし本実施例では、ロック機構１１０の嵌合部１１４が嵌合する軸は、反転部の反転軸に直交する回転軸１２３周りであって、載置される基板４０の回路形成面と平行な面内で回動する開閉軸１２２である。このような回動動作を実現すべく、回転軸支持部１０８の内部には、出力軸変換機構を備えたアクチュエータ１２４が設けられている。回転軸１２３は、回転軸支持部１０８の内部に設けられており、開閉軸１２２の端部に設けられた貫通孔は、回転軸１２３に緩挿される。

図示するように、開閉軸１２２が、回転軸１２３を回転中心とし、基板４０から離れる方向に回動して開いた状態が、ホルダ体６０の着脱を許す開放位置をとる状態である。そして、図１８に示すように、ホルダ体６０側に回動して閉じた状態が、ホルダ体６０の脱落を防止する防止位置をとる状態である。このとき、開閉軸１２２の端部に設けられた貫通孔は回転軸１２３と摺動するが、この摺動箇所は基板４０の回路形成面よりも下部に存在する。したがって、ロック機構１１０が回路形成面の上部に移動して覆うような構成であっても、回路形成面への塵埃付着を抑制することができる。

なお、上述の実施形態においては、基板搬送装置１０と基板重ね合わせ装置３０を組み合わせたシステムの例を説明した。基板重ね合わせ装置３０は、複数の基板の位置合わせを行って重ね合わせる装置であるが、重ね合わせ時には若干の圧力を加えて仮接合を行う。また、基板重ね合わせ装置３０自体に本加圧を行う機構を組み込めば、本接合を行うこともできる。その意味において、基板重ね合わせ装置３０は基板貼り合わせ装置としても機能し得る。したがって、基板搬送装置１０を基板貼り合わせ装置に組み込んだ形態であっても上述の実施形態を実現することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０基板搬送装置、２０予備位置合わせ装置、３０基板重ね合わせ装置、４０基板、５０基板ホルダ、５１ホルダ本体、５２吸着子、５３位置決め穴、５４電圧印加端子、５５挿通孔、６０ホルダ体、１０１昇降部、１０２回転部、１０３伸縮部、１０４反転部、１０５把持部、１０６載置部、１０７回転軸、１０８回転軸支持部、１０９アクチュエータ、１１０ロック機構、１１１吸気孔、１１２電圧供給ピン、１１３把持部基台、１１４嵌合部、１１５ロックアーム、１１６斜面、１１７、１１８、１１９、１２０緩衝部、１２１基板検出部、１２２開閉軸、１２３回転軸、１２４アクチュエータ、２０１プリステージ、２０２リフトピン、３０１下ステージ、３０２六軸調整部、３０３上ステージ、３０４リフトピン、３０５上顕微鏡、３０６下顕微鏡

Claims

基板を保持する基板ホルダを搬送する基板搬送装置であって、
前記基板ホルダを載置する載置部と、
前記載置部に載置された前記基板ホルダが保持する前記基板に対して、前記載置部と同じ側に配置された回転軸と、
前記回転軸の軸周りに回動して、前記基板ホルダの脱落を防止する防止位置と、前記基板ホルダを開放するための開放位置を取り得る開閉ロック機構と、
前記載置部、前記回転軸および前記開閉ロック機構を一体的に上下反転させる反転部と
を備える基板搬送装置。
前記開閉ロック機構は、一つの前記回転軸に対して複数設けられる請求項１に記載の基板搬送装置。
前記開閉ロック機構は、付勢部材により前記防止位置に付勢されている請求項１または２に記載の基板搬送装置。
前記基板ホルダを前記載置部に載置する動作において、前記開閉ロック機構は、前記基板ホルダの周縁部との接触により前記開放位置方向に押し広げられ、前記基板ホルダが前記載置部に載置された時に前記防止位置に復帰する請求項３に記載の基板搬送装置。
前記開閉ロック機構は、前記防止位置において、前記基板ホルダの外周部とのギャップが前記基板の外周部とのギャップよりも小さい請求項１から４のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
前記開閉ロック機構は、前記防止位置において、前記基板ホルダの外周部と接する請求項１から５のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
前記開閉ロック機構は、前記防止位置において、前記基板ホルダの外周部と対向する部分および前記基板の外周部と対向する部分の少なくとも一方に緩衝部材を有する請求項１から６のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
前記開閉ロック機構は、前記防止位置において、前記基板ホルダの上面とのギャップが前記基板の上面とのギャップよりも小さい請求項１から７のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
弾性部材の作用により上下方向に進退でき、前記基板ホルダの下面に設けられた端子に電力を供給する電圧供給ピンを有し、
前記開閉ロック機構は、前記防止位置において、前記基板ホルダの上面とのギャップが前記基板ホルダによる前記電圧供給ピンの押し下げ量よりも小さい請求項１から８のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
前記開閉ロック機構は、前記防止位置において、前記基板ホルダの上面と接する請求項１から９のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
前記開閉ロック機構は、前記防止位置において、前記基板ホルダの上面と対向する部分および前記基板の上面と対向する部分の少なくとも一方に緩衝部材を有する請求項１から１０のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
前記開閉ロック機構は、前記防止位置において、前記基板ホルダの有無および前記基板の有無の少なくとも一方を検出する検出部を備える請求項１から１１のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
請求項１から１２のいずれか１項に記載の基板搬送装置を備える基板貼り合わせ装置。