JP2011134848A - 接合方法および接合装置制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接合対象をより高速に位置合わせすること。
【解決手段】第１アライメントカメラ４１−１を用いて、接合対象と異なる基準スケールに形成された第１ガイドパターンが映る第１画像を撮影し、第２アライメントカメラ４１−２を用いて、その基準スケールに形成された第２ガイドパターンが映る第２画像を撮影するステップと、その第２画像に第２ガイドパターンが映るときにその第１画像に第１ガイドパターンが映るように、第１アライメントカメラ４１−１を位置合わせするステップとを備えている。このような接合方法によれば、第１アライメントカメラ４１−１と第２アライメントカメラ４１−２とは、その接合対象に形成されるアライメントマークを用いて位置合わせされることに比較して、より高速に位置合わせされることができ、被接合基板３２と接合基板３４とは、より高速に位置合わせされることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、接合方法および接合装置制御装置に関し、特に、複数の基板を接合するときに利用される接合方法および接合装置制御装置に関する。

微細な電気部品や機械部品を集積化したＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）が知られている。そのＭＥＭＳとしては、マイクロマシン、圧力センサ、超小型モーターなどが例示される。このようなＭＥＭＳは、複数のウェハが接合されることにより作製される。その複数のウェハは、接合直前に、設計通りに接合されるように、位置合わせすることが必要である。その複数のウェハは、パターンニングされたアライメントマークが映る画像が撮影され、その画像に基づいて位置合わせされる。その複数のウェハがより高速に接合されることが望まれ、その複数のウェハを位置合わせするための画像をより高速に撮影することが望まれている。

特公平０８−２４０９９号公報には、薄膜化積層法によるデバイスの積層時の目合わせがμｍ単位で行われる目合わせ装置が開示されている。その目合わせ装置は、デバイスが作成された２枚のウェハを互いにデバイス形成面を対向させて保持する機構と、少なくとも一方のウェハを水平面内で精密移動させて互いの位置合わせを行う機構と、赤外線顕微鏡を用いた目合わせの光学系と、少なくとも一方のウェハを上下方向に移動させて２枚のウェハを加圧密着させる機構を備えることを特徴としている。

特開２００３−２４９４２５号公報には、一つのチャンバー内で小型の機構を介して少なくとも被接合物同士の所定のアライメント、加圧接合を容易に行うことができ、かつ、高加圧力が要求される場合にも容易に対応可能な、実装方法が開示されている。その実装方法は、対向する被接合物同士を接合する実装方法であって、一つのチャンバー内で、被接合物同士の相対位置をアライメントした後、チャンバー内における両接合物間空間である第１の空間とその他の空間である第２の空間との気圧差により被接合物同士を加圧接合することを特徴としている。

特開２００５−２２９００６号公報には、被接合物を高さ方向に近接した位置でアライメント、かつ、高速にアライメントできる方法及び接合装置であり、また、真空中でもアライメント出来る方法が開示されている。その方法は、対向配置した２つの被接合物をアライメントして接合する方法において、ステージが接合位置から側方へ移動する移動手段と、側方へ移動したステージで保持されている下部被接合物のアライメントマークを上方から認識する認識手段と、ヘッドで保持されている上部被接合物のアライメントマークを下方から認識する認識手段とを備え、ステージを側方の待機位置へ移動した状態で、ヘッド及びステージに保持された被接合物上のアライメントマークを各々の認識手段で認識し、ステージを接合位置へスライドさせ、両被接合物の位置をヘッドまたはステージ側の接合面に水平方向及び回転方向に移動可能な移動手段によりアライメントした後、ヘッドを下降させ接合している。

特開２００９−５４９６４号公報には、高精度なウェハ移載処理を行う装置が開示されている。そのウェハ移載装置は、ウェハを保持した状態で水平面上に回転させるウェハ回転テーブルと、前記ウェハ回転テーブル中心に対する前記ウェハのずれ量および回転原点に対するノッチ位置を検出するウェハ外形検出部と、ウェハホルダを保持しＸＹθ方向に移動可能なホルダステージと、前記ウェハを前記ウェハ回転テーブルから前記ホルダステージに搬送するウェハ搬送部と、前記ウェハ搬送部で搬送された前記ウェハを前記ウェハホルダに移載するための前記ホルダステージに設けられたリフトピン機構部と、前記ホルダステージの上方に設置され、前記ウェハのアライメントマークおよび前記ウェハホルダの基準マークを検出する画像検出部と、前記ウェハホルダ上に前記ウェハを移載後、前記アライメントマークを前記画像検出部によって検出し、得られたウェハ座標のずれ量が前記ウェハホルダに対して規定範囲内の場合、前記ウェハを前記ウェハホルダに保持した状態で前記ウェハホルダを外部に搬出させる制御部とを有することを特徴としている。

特許第４２０９４５７号公報には、単位時間あたりの製品の生産量をより多くする常温接合装置が開示されている。その常温接合装置は、第１基板を保持する第１試料台を第１ステージに、前記第１試料台の向きを変更可能に支持する角度調整機構と、前記第１ステージを第１方向に駆動する第１駆動装置と、第２基板を保持する第２試料台を前記第１方向に平行でない第２方向に駆動する第２駆動装置と、前記第２基板と前記第１基板とが圧接されるときに、前記第１方向に前記第２試料台を支持するキャリッジ支持台とを具備し、前記角度調整機構は、前記第１試料台に固定される球フランジと、前記第１ステージに固定される球座と、前記球フランジをかしめることにより前記球フランジを前記球座に固定する固定フランジとを備えている。

特公平０８−２４０９９号公報 特開２００３−２４９４２５号公報 特開２００５−２２９００６号公報 特開２００９−５４９６４号公報 特許第４２０９４５７号公報

本発明の課題は、接合対象をより高速に接合する接合方法および接合装置制御装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、接合対象をより高速に位置合わせする接合方法および接合装置制御装置を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、接合対象を位置合わせするときに利用される画像を撮影するカメラをより高速に位置合わせする接合方法および接合装置制御装置を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、接合対象を位置合わせするときに利用される画像を撮影するカメラをより高精度に位置合わせする接合方法および接合装置制御装置を提供することにある。

以下に、発明を実施するための形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明による接合方法は、第１アライメントカメラ（４１−１）を用いて、基準スケール（４８）（９１）（１０１）に形成された第１ガイドパターン（４９−１）（９３−１）（１０３−１）が映る第１画像を撮影するステップと、第２アライメントカメラ（４１−２）を用いて、基準スケール（４８）（９１）（１０１）に形成された第２ガイドパターン（４９−２）（９３−２）（１０３−２）が映る第２画像を撮影するステップと、その第２画像の所定位置に第２ガイドパターン（４９−２）（９３−２）（１０３−２）が映るときにその第１画像の所定位置に第１ガイドパターン（４９−１）（９３−１）（１０３−１）が映るように、第１アライメントカメラ（４１−１）を位置合わせするステップと、第１アライメントカメラ（４１−１）が位置合わせされた後に、第１アライメントカメラ（４１−１）を用いて撮影された第１アライメント用画像と第２アライメントカメラ（４１−２）を用いて撮影された第２アライメント用画像とに基づいて被接合基板（３２）と接合基板（３４）とを位置合わせするステップと、被接合基板（３２）と接合基板（３４）とが位置合わせされた後に被接合基板（３２）と接合基板（３４）とを接合するステップとを備えている。このような接合方法によれば、第１アライメントカメラ（４１−１）と第２アライメントカメラ（４１−２）とは、被接合基板（３２）または接合基板（３４）に形成された第１アライメントマークと第２アライメントマークとに比較して第１ガイドパターン（４９−１）（９３−１）（１０３−１）と第２ガイドパターン（４９−２）（９３−２）（１０３−２）とがより適切に形成されているときに、その第１アライメントマークと第２アライメントマークとを用いて位置合わせされることに比較して、より容易に、より高速に位置合わせされることができる。その結果、被接合基板（３２）と接合基板（３４）とは、より高速に位置合わせされることができ、より高速に接合されることができる。

本発明による接合方法は、その第１画像が撮影されたときに基準スケール（４８）が配置されていた第１位置と異なる第２位置に基準スケール（４８）が配置されているときに、第１アライメントカメラ（４１−１）を用いて第１ガイドパターン（４９−１）が映る第３画像を撮影するステップをさらに備えている。第１アライメントカメラ（４１−１）は、その第３画像に第１ガイドパターン（４９−１）が映る位置が、その第１画像に第１ガイドパターン（４９−１）が映る位置に一致するように、位置合わせされる。被接合基板（３２）と接合基板（３４）とは、その第１アライメント用画像に被接合基板（３２）と接合基板（３４）との両方が映っているときに、その第１アライメント画像に基づいて被接合基板（３２）と接合基板（３４）とが位置合わせされた後に接合基板（３４）が接合方向に移動されることにより、接合される。このとき、その第１位置に対するその第２位置の方向は、その接合方向に平行である。このような接合方法によれば、第１アライメントカメラ（４１−１）は、被接合基板（３２）と接合基板（３４）とが接合されるときに重なる２つのアライメントマークが重なって映る画像を接合直前に撮影することができる。その結果、被接合基板（３２）と接合基板（３４）とは、第１アライメントカメラ（４１−１）により撮影された画像を用いて位置合わせされることにより、より高精度に位置合わせされることができ、より高精度に接合されることができる。

本発明による接合方法は、被接合基板（３２）と接合基板（３４）とを搬送する搬送ロボット（６）が基準スケール（４８）（９１）を保持しているときに、第１アライメントカメラ（４１−１）を用いて第１ガイドパターン（４９−１）（９３−１）を第１搬送ロボット位置合わせ用画像に撮影し、第２アライメントカメラ（４１−２）を用いて第２ガイドパターン（４９−２）（９３−２）を第２搬送ロボット位置合わせ用画像に撮影するステップと、第１搬送ロボット位置合わせ用画像の所定位置に第１ガイドパターン（４９−１）（９３−１）が映るときに第２搬送ロボット位置合わせ用画像の所定位置に第２ガイドパターン（４９−２）（９３−２）が映るように、搬送ロボット（６）を用いて基準スケール（４８）（９１）を位置合わせするステップと、基準スケール（４８）（９１）が位置合わせされた位置で被接合基板（３２）が保持されるように、被接合基板（３２）を搬送するステップとをさらに備えている。このような接合方法によれば、搬送ロボット（６）は、その保持機構の所定位置に被接合基板（３２）をより高精度に搬送することができる。このため、被接合基板（３２）と接合基板（３４）とは、その保持機構に保持され、より高速に位置合わせされることができ、より高速に接合されることができる。

基準スケール（４８）は、被接合基板（３２）が形成される形状に形成されることが好ましい。

その第１ガイドパターンと第２ガイドパターンとは、被接合基板（３２）と接合基板（３４）とが接合されるときに接合基板（３４）を保持する静電チャック（１３）に形成されていることが好ましい。

第１ガイドパターン（１０３−１）と第２ガイドパターン（１０３−２）とは、被接合基板（３２）と接合基板（３４）とが接合される雰囲気と第１アライメントカメラ（４１−１）と第２アライメントカメラ（４１−２）とが配置される雰囲気とを隔離するビューポート（１０２−１〜１０２−２）に形成されることが好ましい。

本発明による接合装置制御装置（１０）は、第１アライメントカメラ（４１−１）を用いて基準スケール（４８）（９１）（１０１）に形成された第１ガイドパターン（４９−１）（９３−１）（１０３−１）が映る第１画像を撮影し、第２アライメントカメラ（４１−２）を用いて基準スケール（４８）（９１）（１０１）に形成された第２ガイドパターン（４９−２）（９３−２）（１０３−２）が映る第２画像を撮影する撮影部（６２）と、その第２画像の所定位置に第２ガイドパターン（４９−２）（９３−２）（１０３−２）が映るときにその第１画像の所定位置に第１ガイドパターン（４９−１）（９３−１）（１０３−１）が映るように、第１アライメントカメラ（４１−１）を位置合わせするカメラ位置合わせ部（６３）と、第１アライメントカメラ（４１−１）が位置合わせされた後に、第１アライメントカメラ（４１−１）を用いて撮影された第１アライメント用画像と第２アライメントカメラ（４１−２）を用いて撮影された第２アライメント用画像とに基づいて被接合基板（３２）と接合基板（３４）とを位置合わせする基板位置合わせ部（６４）と、被接合基板（３２）と接合基板（３４）とが位置合わせされた後に被接合基板（３２）と接合基板（３４）とを接合する接合部（６５）とを備えている。このような接合装置制御装置（１０）は、第１アライメントマークと第２アライメントマークとに比較して第１ガイドパターン（４９−１）（９３−１）（１０３−１）と第２ガイドパターン（４９−２）（９３−２）（１０３−２）とがより適切に形成されているときに、第１アライメントマークと第２アライメントマークとを用いて位置合わせされることに比較して、第１アライメントカメラ（４１−１）と第２アライメントカメラ（４１−２）とをより容易に、より高速に位置合わせすることができる。その結果、接合装置制御装置（１０）は、被接合基板（３２）と接合基板（３４）とをより高速に位置合わせすることができ、被接合基板（３２）と接合基板（３４）とをより高速に接合することができる。

撮影部（６２）は、さらに、その第１画像が撮影されたときに基準スケール（４８）が配置されていた第１位置と異なる第２位置に基準スケール（４８）が配置されているときに、第１アライメントカメラ（４１−１）を用いて第１ガイドパターン（４９−１）が映る第３画像を撮影する。カメラ位置合わせ部（６３）は、その第３画像に第１ガイドパターン（４９−１）が映る位置が、その第１画像に第１ガイドパターン（４９−１）が映る位置に一致するように、第１アライメントカメラ（４１−１）を位置合わせする。被接合基板（３２）と接合基板（３４）とは、その第１アライメント画像に被接合基板（３２）と接合基板（３４）との両方が映っているときに、その第１アライメント用画像に基づいて被接合基板（３２）と接合基板（３４）とが位置合わせされた後に接合基板（３４）が接合方向に移動されることにより、接合される。このとき、その第１位置に対するその第２位置の方向は、その接合方向に平行である。このような接合装置制御装置（１０）は、第１アライメントカメラ（４１−１）により、被接合基板（３２）と接合基板（３４）とが接合されるときに重なる２つのアライメントマークが重なって映る画像を接合直前に撮影することができる。その結果、被接合基板（３２）と接合基板（３４）とは、第１アライメントカメラ（４１−１）により撮影された画像を用いて位置合わせされることにより、より高精度に位置合わせされることができ、より高精度に接合されることができる。

本発明による接合装置制御装置（１０）は、搬送ロボット（６）が基準スケール（４８）（９１）を保持しているときに、第１アライメントカメラ（４１−１）を用いて撮影された第１搬送ロボット位置合わせ用画像の所定位置に第１ガイドパターン（４９−１）（９３−１）が映るように、かつ、第２アライメントカメラ（４１−２）を用いて撮影された第２搬送ロボット位置合わせ用画像の所定位置に第２ガイドパターン（４９−２）（９３−２）が映るように、搬送ロボット（６）を用いて基準スケール（４８）（９１）を位置合わせする搬送装置位置合わせ部（６６）と、基準スケール（４８）（９１）が位置合わせされた位置で被接合基板（３２）が保持されるように、搬送ロボット（６）を用いて、被接合基板（３２）を搬送する搬送部（６１）とをさらに備えている。このような接合装置制御装置（１０）によれば、搬送ロボット（６）は、その保持機構の所定位置に被接合基板（３２）をより高精度に搬送することができる。このため、被接合基板（３２）と接合基板（３４）とは、その保持機構に保持され、より高速に位置合わせされることができ、より高速に接合されることができる。

基準スケール（４８）は、被接合基板（３２）が形成される形状に形成されることが好ましい。

その第１ガイドパターンと第２ガイドパターンとは、被接合基板（３２）と接合基板（３４）とが接合されるときに接合基板（３４）を保持する静電チャック（１３）に形成されていることが好ましい。

第１ガイドパターン（１０３−１）と第２ガイドパターン（１０３−２）とは、被接合基板（３２）と接合基板（３４）とが接合される雰囲気と第１アライメントカメラ（４１−１）と第２アライメントカメラ（４１−２）とが配置される雰囲気とを隔離するビューポート（１０２−１〜１０２−２）に形成されることが好ましい。

本発明による接合装置（１）は、第１アライメントカメラ（４１−１）と、第２アライメントカメラ（４１−２）と、被接合基板（３２）を保持するキャリッジ（８）を移動させる位置決めステージ（２４）と、接合基板（３４）を保持する静電チャック（１３）を移動させる圧接機構（１４）と、第１ガイドパターン（４９−１）（９３−１）と第２ガイドパターン（４９−２）（９３−２）とが形成されている基準スケール（４８）（９１）と、第１アライメントカメラ（４１−１）を駆動する第１カメラ位置調整用ステージ（４５−１）と、第１アライメントカメラ（４１−１）を用いて撮影された第１基板位置合わせ用画像と第２アライメントカメラ（４１−２）を用いて撮影された第２基板位置合わせ用画像とに基づいて位置決めステージ（２４）を制御し、被接合基板（３２）と接合基板（３４）とが接合されるように圧接機構（１４）を制御する接合装置制御装置（１０）とを備えている。接合装置制御装置（１０）は、さらに、キャリッジ（８）が基準スケール（４８）（９１）を保持するときに、第１アライメントカメラ（４１−１）を用いて撮影された第１ガイドパターン（４９−１）（９３−１）が映る第１カメラ位置合わせ用画像と第２アライメントカメラ（４１−２）を用いて撮影された第２ガイドパターン（４９−２）（９３−２）が映る第２カメラ位置合わせ用画像とに基づいて第１カメラ位置調整用ステージ（４５−１）とを制御する。

キャリッジ（８）は、被接合基板（３２）が載せられた基板用カートリッジ（１１）を保持する。基準スケール（９１）は、基板用カートリッジ（１１）が形成される形状に形成されている。

本発明による接合装置（１）は、第１アライメントカメラ（４１−１）と、第２アライメントカメラ（４１−２）と、被接合基板（３２）を保持するキャリッジ（８）を移動させる位置決めステージ（２４）と、接合基板（３４）を保持する静電チャック（１３）を移動させる圧接機構（１４）と、被接合基板（３２）と接合基板（３４）とが接合される雰囲気と第１アライメントカメラ（４１−１）と第２アライメントカメラ（４１−２）とが配置される雰囲気とを隔離するビューポート（１０２−１〜１０２−２）と、第１アライメントカメラ（４１−１）を駆動する第１カメラ位置調整用ステージ（４５−１）と、第１アライメントカメラ（４１−１）を用いて撮影された第１基板位置合わせ用画像と第２アライメントカメラ（４１−２）を用いて撮影された第２基板位置合わせ用画像とに基づいて位置決めステージ（２４）を制御し、被接合基板（３２）と接合基板（３４）とが接合されるように圧接機構（１４）を制御する接合装置制御装置（１０）とを備えている。ビューポート（１０２−１〜１０２−２）は、第１ガイドパターン（１０３−１）と第２ガイドパターン（１０３−２）とが形成されている。接合装置制御装置（１０）は、さらに、第１アライメントカメラ（４１−１）を用いて撮影された第１ガイドパターン（１０３−１）が映る第１カメラ位置合わせ用画像と第２アライメントカメラ（４１−２）を用いて撮影された第２ガイドパターン（１０３−２）が映る第２カメラ位置合わせ用画像とに基づいて第１カメラ位置調整用ステージ（４５−１）を制御する。

本発明による接合装置（１）は、第１アライメントカメラ（４１−１）と、第２アライメントカメラ（４１−２）と、被接合基板（３２）を保持するキャリッジ（８）を移動させる位置決めステージ（２４）と、接合基板（３４）を保持する静電チャック（１３）を移動させる圧接機構（１４）と、第１アライメントカメラ（４１−１）を駆動する第１カメラ位置調整用ステージ（４５−１）と、第１アライメントカメラ（４１−１）を用いて撮影された第１基板位置合わせ用画像と第２アライメントカメラ（４１−２）を用いて撮影された第２基板位置合わせ用画像とに基づいて位置決めステージ（２４）を制御し、被接合基板（３２）と接合基板（３４）とが接合されるように圧接機構（１４）を制御する接合装置制御装置（１０）とを備えている。静電チャック（１３）は、第１ガイドパターンと第２ガイドパターンとが形成されている。接合装置制御装置（１０）は、さらに、第１アライメントカメラ（４１−１）を用いて撮影された第１ガイドパターンが映る第１カメラ位置合わせ用画像と第２アライメントカメラ（４１−２）を用いて撮影された第２ガイドパターンが映る第２カメラ位置合わせ用画像とに基づいて第１カメラ位置調整用ステージ（４５−１）を制御する。

本発明による接合方法および接合装置制御装置は、接合対象に形成されるアライメントマークを用いてカメラを位置合わせすることに比較して、接合対象を位置合わせするためのアライメントカメラをより容易に、より高速に位置合わせすることができる。その結果、本発明による接合方法および接合装置制御装置は、接合対象をより高速に位置合わせすることができ、接合対象をより高速に接合することができる。

図１は、本発明による接合装置を示す断面図である。 図２は、位置合わせ機構を示す断面図である。 図３は、基準スケール基板を示す平面図である。 図４は、ガイドパターンを示す平面図である。 図５は、本発明による接合装置制御装置を示すブロック図である。 図６は、カメラを位置合わせする動作を示すフローチャートである。 図７は、他のガイドパターンを示す平面図である。 図８は、さらに他のガイドパターンを示す平面図である。 図９は、基準スケールカートリッジを示す平面図である。 図１０は、基準スケールカートリッジを示す断面図である。 図１１は、基準スケールキャリッジ支持台を示す断面図である。

図面を参照して、本発明による接合装置制御装置の実施の形態を記載する。その接合装置制御装置１０は、図１に示されているように、接合システムに適用されている。すなわち、その接合システムは、接合装置１と接合装置制御装置１０とを備えている。接合装置１は、接合チャンバー２とロードロックチャンバー３とを備えている。接合チャンバー２とロードロックチャンバー３とは、内部を環境から密閉する容器である。接合装置１は、さらに、ゲートバルブ４を備えている。ゲートバルブ４は、接合チャンバー２とロードロックチャンバー３との間に介設され、接合チャンバー２の内部とロードロックチャンバー３の内部とを接続するゲートを形成している。ゲートバルブ４は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、そのゲートを閉鎖し、または、そのゲートを開放する。ロードロックチャンバー３は、図示されていない蓋を備えている。その蓋は、ロードロックチャンバー３の外部と内部とを接続するゲートを閉鎖し、または、そのゲートを開放する。

ロードロックチャンバー３は、真空ポンプ５を備えている。真空ポンプ５は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、ロードロックチャンバー３の内部から気体を排気する。真空ポンプ５としては、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、油拡散ポンプが例示される。ロードロックチャンバー３は、さらに、搬送ロボット６を内部に備えている。搬送ロボット６は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、ゲートバルブ４を介してロードロックチャンバー３の内部に配置されたウェハを接合チャンバー２に搬送し、または、ゲートバルブ４を介して接合チャンバー２に配置されたウェハをロードロックチャンバー３の内部に搬送する。

接合チャンバー２は、真空ポンプ７を備えている。真空ポンプ７は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、接合チャンバー２の内部から気体を排気する。真空ポンプ７としては、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、油拡散ポンプが例示される。

接合チャンバー２は、さらに、位置決めステージキャリッジ８と位置合わせ機構９とを備えている。位置決めステージキャリッジ８は、板状に形成されている。位置決めステージキャリッジ８は、接合チャンバー２の内部に配置され、水平方向に平行移動可能に、かつ、鉛直方向に平行である回転軸を中心に回転移動可能に支持されている。位置決めステージキャリッジ８は、カートリッジ１１を保持するために利用される。カートリッジ１１は、ステンレス鋼ＳＵＳ３０４から形成され、概ね円盤状に形成されている。位置合わせ機構９は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、位置決めステージキャリッジ８が水平方向に平行移動するように、または、位置決めステージキャリッジ８が鉛直方向に平行である回転軸を中心に回転移動するように、位置決めステージキャリッジ８を移動する。

接合チャンバー２は、さらに、圧接軸１２と静電チャック１３と圧接機構１４と荷重計１５とを備えている。圧接軸１２は、接合チャンバー２に対して鉛直方向に平行移動可能に支持されている。静電チャック１３は、圧接軸１２の下端に配置されている。静電チャック１３は、内部に内部電極が配置されている誘電層から形成されている。その誘電層は、アルミナ系セラミックから形成され、下端に平坦な面が形成されている。静電チャック１３は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、その内部電極に所定の印加電圧が印加される。静電チャック１３は、その内部電極に所定の印加電圧が印加されることにより、その誘電層の平坦な面の近傍に配置されるウェハを静電力によって保持する。圧接機構１４は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、接合チャンバー２に対して鉛直方向に圧接軸１２を平行移動させる。圧接機構１４は、さらに、静電チャック１３が配置される位置を測定し、その位置を接合装置制御装置１０に出力する。荷重計１５は、圧接軸１２に印加される荷重を測定することにより、静電チャック１３により保持されたウェハに印加される荷重を測定し、その荷重を接合装置制御装置１０に出力する。

接合チャンバー２は、さらに、イオンガン１６と電子源１７とを備えている。イオンガン１６は、静電チャック１３が上方に配置されているときに、位置合わせ機構９と静電チャック１３との間の空間に向くように配置されている。イオンガン１６は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、位置合わせ機構９と静電チャック１３との間の空間を通り、接合チャンバー２の内側表面に交差する照射軸に沿って、アルゴンイオンを加速して放出する。電子源１７は、イオンガン１６と同様にして、位置合わせ機構９と静電チャック１３との間の空間に向くように配置されている。電子源１７は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、位置合わせ機構９と静電チャック１３との間の空間を通り、接合チャンバー２の内側表面に交差する他の照射軸に沿って、電子を加速して放出する。

イオンガン１６は、さらに、図示されていない金属ターゲットを備えている。その金属ターゲットは、複数の金属から形成され、そのアルゴンイオンが照射される位置に配置されている。その金属ターゲットは、そのアルゴンイオンが照射されたときに、その複数の金属の粒子を接合チャンバー２の内部の雰囲気に放出する。なお、その金属ターゲットは、金属グリッドに置換されることもできる。その金属グリッドは、開口を有する金属部材であり、イオンガン１６の出射端に配置されている。その金属グリッドは、その金属ターゲットと同様にして、そのアルゴンイオンに照射されることにより、接合チャンバー２の内部の雰囲気にその複数の金属の粒子を放出する。なお、その金属ターゲットは、ウェハの接合面に金属を付着させることが不要であるときに、省略することもできる。

図２は、位置合わせ機構９を示している。位置合わせ機構９は、キャリッジ支持台２１と板ばね２３と位置決めステージ２４とを備えている。キャリッジ支持台２１は、接合チャンバー２に固定されている。キャリッジ支持台２１は、上端に平坦な支持面が形成されている。その支持面は、鉛直方向に垂直である。キャリッジ支持台２１は、ビューポート２５−１〜２５−２を備えている。ビューポート２５−１〜２５−２は、それぞれ、赤外線に対して透明な材料で形成されている。その材料としては、ガラスが例示される。ビューポート２５−１〜２５−２は、それぞれ、接合チャンバー２の内部の雰囲気と接合チャンバー２の外側の雰囲気とを隔離している。

位置決めステージキャリッジ８は、観察窓２６−１〜２６−２が形成されている。観察窓２６−１に対する観察窓２６−２の相対位置は、ビューポート２５−１に対するビューポート２５−２の相対位置に概ね一致している。位置決めステージキャリッジ８は、キャリッジ支持台２１の支持面に対向するように、かつ、観察窓２６−１〜２６−２がビューポート２５−１〜２５−２にそれぞれ対向するように、キャリッジ支持台２１の上側に配置されている。

板ばね２３は、弾性体から形成され、位置決めステージキャリッジ８の縁に固定されている。位置決めステージ２４は、接合チャンバー２に固定されている。位置決めステージ２４は、位置決めステージキャリッジ８がキャリッジ支持台２１の支持面から１００μｍ程度離れるように、板ばね２３で支持している。位置決めステージ２４は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、位置決めステージキャリッジ８が水平方向に平行に平行移動するように、または、位置決めステージキャリッジ８が鉛直方向に平行な回転軸を中心に回転移動するように、板ばね２３を移動する。板ばね２３は、鉛直下方向の荷重が位置決めステージキャリッジ８に印加されたときに、位置決めステージキャリッジ８がキャリッジ支持台２１の支持面に接触するように弾性変形する。

カートリッジ１１は、本体部分３６とフランジ部分３７とから形成されている。本体部分３６は、円柱状に形成されている。フランジ部分３７は、本体部分３６の円柱の側面から張り出すように形成され、円盤状に形成されている。このとき、搬送ロボット６は、カートリッジ１１にウェハが載せられているときに、フランジ部分３７を救い上げることにより、そのウェハに接触しないでそのウェハを搬送することができる。カートリッジ１１は、観察窓３１−１〜３１−２が形成されている。観察窓３１−１に対する観察窓３１−２の相対位置は、観察窓２６−１に対する観察窓２６−２の相対位置に概ね一致している。カートリッジ１１は、観察窓３１−１〜３１−２が観察窓２６−１〜２６−２にそれぞれ対向するように、位置決めステージ２４の上に載せられる。

カートリッジ１１に載せられる下ウェハ３２は、カートリッジ１１に対向する面の反対側の面にアライメントマーク３３−１〜３３−２が形成されている。アライメントマーク３３−１〜３３−２は、線幅１０μｍ程度の線から形成されている。アライメントマーク３３−１に対するアライメントマーク３３−２の相対位置は、観察窓３１−１に対する観察窓３１−２の相対位置に概ね一致している。静電チャック１３に保持される上ウェハ３４は、静電チャック１３に対向する面の反対側の面にアライメントマーク３５−１〜３５−２が形成されている。アライメントマーク３５−１〜３５−２は、線幅１０μｍ程度の線から形成されている。アライメントマーク３５−１に対するアライメントマーク３５−２の相対位置は、アライメントマーク３３−１に対するアライメントマーク３３−２の相対位置に一致している。

位置合わせ機構９は、撮影装置４１−１〜４１−２をさらに備えている。撮影装置４１−１〜４１−２の各撮影装置４１−ｊ（ｊ＝１，２）は、赤外線光源４２−ｊと観察レンズ４３−ｊと赤外線カメラ４４−ｊとカメラ位置調整用ステージ４５−ｊを備えている。赤外線光源４２−ｊと観察レンズ４３−ｊと赤外線カメラ４４−ｊとカメラ位置調整用ステージ４５−ｊとは、接合チャンバー２の外側に配置されている。赤外線光源４２−ｊは、接合装置制御装置１０により制御されることにより、下ウェハ３２を透過する赤外線を生成する。その赤外線の波長としては、１μｍ以上の波長が例示される。

観察レンズ４３−ｊは、水平方向に平行に平行移動可能に、または、水平方向に平行である回転軸を中心に回転移動可能に接合チャンバー２に支持されている。観察レンズ４３−ｊは、赤外線光源４２−ｊにより生成される赤外線の向きを鉛直方向に変えて、ビューポート２５−ｊを介して下ウェハ３２または上ウェハ３４にその赤外線を照射する。観察レンズ４３−ｊは、さらに、アライメントマーク３３−ｊまたはアライメントマーク３５−ｊを反射する赤外線の反射光のうちの鉛直方向に平行に進行する反射光を赤外線カメラ４４−ｊに透過する。

赤外線カメラ４４−ｊは、接合装置制御装置１０により制御されることにより、観察レンズ４３−ｊを透過した反射光に基づいてアライメントマーク３３−ｊまたはアライメントマーク３５−ｊを映す画像を撮影し、その画像を示す電気信号を接合装置制御装置１０に出力する。その画像の視野としては、長方形に形成され、アライメントマーク３３−１〜３３−２またはアライメントマーク３５−１〜３５−２が形成される領域に比較して十分に広い。たとえば、アライメントマーク３３−１〜３３−２またはアライメントマーク３５−１〜３５−２が形成される領域の差し渡し幅が数十μｍであるときに、その視野の差し渡し幅の最小値としては、１００μｍ〜数百μｍが例示される。このとき、その画像の中心には、光軸４６−ｊ上に配置される被写体が映し出される。すなわち、光軸４６−ｊは、その画像の中心に映し出される視野中心の軌跡を示している。光軸４６−ｊは、観察レンズ４３−ｊに対して固定されている。

カメラ位置調整用ステージ４５−ｊは、接合装置制御装置１０により制御されることにより、光軸４６−ｊが水平方向に平行に平行移動するように、観察レンズ４３−ｊを水平方向に平行に平行移動させる。カメラ位置調整用ステージ４５−ｊは、接合装置制御装置１０により制御されることにより、光軸４６−ｊが水平方向に平行である回転軸を中心に回転移動するように、観察レンズ４３−ｊを水平方向に平行である回転軸を中心に回転移動させる。

図３は、観察レンズ４３−１〜４３−２を位置調整するときに適用される基準スケール基板を示している。その基準スケール基板４８は、下ウェハ３２または上ウェハ３４と概ね同様に形成され、すなわち、円盤状に形成されている。基準スケール基板４８は、さらに、ガイドパターン４９−１〜４９−２が形成されている。ガイドパターン４９−１に対するガイドパターン４９−２の相対位置は、アライメントマーク３３−１に対するアライメントマーク３３−２の相対位置に一致している。

ガイドパターン４９−１〜４９−２は、互いに同様に形成されている。すなわち、ガイドパターン４９−１〜４９−２の各ガイドパターン４９−ｊは、図４に示されているように、基準点５１を示し、すなわち、基準線５２と複数の矢印５３と目盛り５４とを含んでいる。基準線５２は、基準点５１を通る直線に形成され、撮影装置４１−ｊの視野５５になり得る領域を横断するように、形成されている。すなわち、ガイドパターン４９−ｊは、アライメントマーク３３−１〜３３−２またはアライメントマーク３５−１〜３５−２に比較して十分に大きい。複数の矢印５３は、それぞれ、基準線５２に重ねて配置され、基準点５１が配置される位置の方向を指示している。矢印５３の間隔は、基準線５２が撮影装置４１−ｊの視野５５を横断するように映っているときに、視野５５に少なくとも１つが配置されるように、設計されている。目盛り５４は、基準線５２に垂直である複数の平行線から形成されている。その複数の平行線は、等間隔に形成され、全部が視野５５に含まれるように形成されている。その複数の平行線のうちの１つの線は、基準点５１を通るように形成されている。その複数の平行線は、基準点５１に近いほど長くなるように形成されている。すなわち、その複数の平行線のうちの基準点５１を通る線は、その複数の平行線のうちで最も長くなるように形成されている。

図５は、接合装置制御装置１０を示している。接合装置制御装置１０は、コンピュータであり、図示されていないＣＰＵと記憶装置とリムーバルメモリドライブと入力装置とインターフェースとを備えている。そのＣＰＵは、接合装置制御装置１０にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置と入力装置とインターフェースとを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのＣＰＵにより生成される情報を一時的に記録する。そのリムーバルメモリドライブは、記録媒体が挿入されたときに、その記録媒体に記録されているデータを読み出すことに利用される。そのリムーバルメモリドライブは、特に、コンピュータプログラムが記録されている記録媒体が挿入されたときに、そのコンピュータプログラムを接合装置制御装置１０にインストールするときに利用される。その入力装置は、ユーザに操作されることにより情報を生成し、その情報をそのＣＰＵに出力する。その入力装置としては、キーボードが例示される。そのインターフェースは、接合装置制御装置１０に接続される外部機器により生成される情報をそのＣＰＵに出力し、そのＣＰＵにより生成された情報をその外部機器に出力する。その外部機器は、真空ポンプ５と搬送ロボット６と真空ポンプ７と静電チャック１３と圧接機構１４と荷重計１５とイオンガン１６と電子源１７と位置決めステージ２４と赤外線光源４２−１〜４２−２と赤外線カメラ４４−１〜４４−２とカメラ位置調整用ステージ４５−１〜４５−２とを含んでいる。

接合装置制御装置１０にインストールされるコンピュータプログラムは、接合装置制御装置１０に複数の機能を実現させるための複数のコンピュータプログラムから形成されている。その複数の機能は、搬送部６１とカメラ位置合わせ用画像撮影部６２とカメラ位置合わせ部６３と基板位置合わせ部６４と接合部６５と搬送装置位置合わせ部６６とを含んでいる。

搬送部６１は、接合チャンバー２の内部とロードロックチャンバー３の内部とを接続するゲートが開閉するように、ゲートバルブ４を制御する。搬送部６１は、さらに、ゲートバルブ４が閉鎖されているときに、ロードロックチャンバー３の内部に所定の真空度の予備雰囲気が生成されるように、または、ロードロックチャンバー３の内部に大気圧雰囲気が生成されるように、真空ポンプ５を制御する。搬送部６１は、ゲートバルブ４が開放されているときに、ロードロックチャンバー３の内部に配置されているカートリッジ１１が位置決めステージキャリッジ８に保持されるように、または、位置決めステージキャリッジ８に保持されているカートリッジ１１がロードロックチャンバー３の内部に搬送されるように、搬送ロボット６を制御する。

カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、基準スケール基板４８が載っているカートリッジ１１が位置決めステージキャリッジ８に保持されているときに、赤外線が基準スケール基板４８のガイドパターン４９−１に照射されるように、赤外線光源４２−１を制御する。カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、その赤外線がガイドパターン４９−１に照射されるときに、ガイドパターン４９−１が映る第１カメラ位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−１を制御する。カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、基準スケール基板４８が載っているカートリッジ１１が位置決めステージキャリッジ８に保持されているときに、赤外線が基準スケール基板４８のガイドパターン４９−２に照射されるように、赤外線光源４２−２を制御する。カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、その赤外線がガイドパターン４９−２に照射されるときに、ガイドパターン４９−２が映る第２カメラ位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−２を制御する。

カメラ位置合わせ部６３は、カメラ位置合わせ用画像撮影部６２により撮影された第１カメラ位置合わせ用画像に基づいて、基準スケール基板４８のガイドパターン４９−１が指示する基準点５１を光軸４６−１が通るように、カメラ位置調整用ステージ４５−１を制御する。カメラ位置合わせ部６３は、さらに、カメラ位置合わせ用画像撮影部６２により撮影された第２カメラ位置合わせ用画像に基づいて、基準スケール基板４８のガイドパターン４９−２が指示する基準点５１を光軸４６−２が通るように、カメラ位置調整用ステージ４５−２を制御する。すなわち、カメラ位置合わせ部６３は、基準スケール基板４８のガイドパターン４９−ｊの基準線５２がその第ｉカメラ位置合わせ用画像に映っていないときに、赤外線カメラ４４−ｊの視野が基準線５２に垂直である方向に移動するように、カメラ位置調整用ステージ４５−ｊを制御する。カメラ位置合わせ部６３は、ガイドパターン４９−ｊの基準線５２がその第ｉカメラ位置合わせ用画像に映っているときに、矢印５３が示す方向に赤外線カメラ４４−ｊの視野が移動するように、カメラ位置調整用ステージ４５−ｊを制御する。カメラ位置合わせ部６３は、ガイドパターン４９−ｊの目盛り５４がその第ｉカメラ位置合わせ用画像に映っているときに、その第ｉカメラ位置合わせ用画像に目盛り５４を形成する複数の平行線が映し出されている位置に基づいて方向と距離とを算出し、赤外線カメラ４４−ｊの視野がその方向にその距離だけ移動するように、カメラ位置調整用ステージ４５−ｊを制御する。

基板位置合わせ部６４は、上ウェハ３４が載っているカートリッジ１１が位置決めステージキャリッジ８に保持されているときに、赤外線が上ウェハ３４のアライメントマーク３５−１に照射されるように、赤外線光源４２−１を制御する。基板位置合わせ部６４は、その赤外線がアライメントマーク３５−１に照射されるときに、アライメントマーク３５−１が映る第１基板位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−１を制御する。基板位置合わせ部６４は、上ウェハ３４が載っているカートリッジ１１が位置決めステージキャリッジ８に保持されているときに、赤外線が上ウェハ３４のアライメントマーク３５−２に照射されるように、赤外線光源４２−２を制御する。基板位置合わせ部６４は、その赤外線がアライメントマーク３５−２に照射されるときに、アライメントマーク３５−２が映る第２基板位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−２を制御する。基板位置合わせ部６４は、その第１基板位置合わせ用画像とその第２基板位置合わせ用画像とに基づいて、アライメントマーク３５−１が光軸４６−１に配置されるように、かつ、アライメントマーク３５−２が光軸４６−２に配置されるように、位置決めステージ２４を制御する。

基板位置合わせ部６４は、上ウェハ３４が静電チャック１３に保持されている場合で、下ウェハ３２が載っているカートリッジ１１が位置決めステージキャリッジ８に保持されているときに、下ウェハ３２と上ウェハ３４とが所定の距離まで接近するように、圧接機構１４を制御する。基板位置合わせ部６４は、下ウェハ３２と上ウェハ３４とが所定の距離まで接近しているときに、赤外線が下ウェハ３２のアライメントマーク３３−１と上ウェハ３４のアライメントマーク３５−１とに照射されるように、赤外線光源４２−１を制御する。基板位置合わせ部６４は、その赤外線が照射されるときに、アライメントマーク３３−１とアライメントマーク３５−１とが映る第１基板位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−１を制御する。基板位置合わせ部６４は、下ウェハ３２と上ウェハ３４とが所定の距離まで接近しているときに、赤外線が下ウェハ３２のアライメントマーク３３−２と上ウェハ３４のアライメントマーク３５−２とに照射されるように、赤外線光源４２−２を制御する。基板位置合わせ部６４は、その赤外線が照射されるときに、アライメントマーク３３−２とアライメントマーク３５−２とが映る第２基板位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−２を制御する。基板位置合わせ部６４は、その第１基板位置合わせ用画像とその第２基板位置合わせ用画像とに基づいて、アライメントマーク３３−１がアライメントマーク３５−１に対向するように、かつ、アライメントマーク３３−２がアライメントマーク３５−２に対向するように、位置決めステージ２４を制御する。

接合部６５は、ゲートバルブ４が閉鎖されているときに、接合チャンバー２の内部に所定の真空度の接合雰囲気が生成されるように、真空ポンプ７を制御する。接合部６５は、さらに、接合チャンバー２の内部にその接合雰囲気が生成されているときに、位置決めステージキャリッジ８に保持されるカートリッジ１１に載っているウェハにアルゴンイオンが照射されるように、かつ、静電チャック１３に保持されるウェハにアルゴンイオンが照射されるように、イオンガン１６を制御する。接合部６５は、さらに、そのアルゴンイオンが照射される領域に電子が放出されるように、電子源１７を制御する。接合部６５は、アルゴンイオンが照射された後に、下ウェハ３２と上ウェハ３４とが接触するように、圧接機構１４を制御する。接合部６５は、荷重計１５により測定された荷重に基づいて、その測定された荷重が所定の荷重に到達するタイミングを算出し、そのタイミングで静電チャック１３が停止するように、圧接機構１４を制御する。接合部６５は、下ウェハ３２と上ウェハ３４とが接合ウェハに接合された後に、静電チャック１３がその接合ウェハをデチャックするように、静電チャック１３を制御し、静電チャック１３がその接合ウェハから所定の距離以上に離れるように、圧接機構１４を制御する。

搬送装置位置合わせ部６６は、基準スケール基板４８が載っているカートリッジ１１が位置決めステージキャリッジ８の上に配置されるように、すなわち、カートリッジ１１が位置決めステージキャリッジ８に保持される直前の位置に配置されるように、搬送ロボット６を制御する。搬送装置位置合わせ部６６は、基準スケール基板４８が載っているカートリッジ１１が搬送ロボット６に保持されているときに、赤外線が基準スケール基板４８のガイドパターン４９−１に照射されるように、赤外線光源４２−１を制御する。搬送装置位置合わせ部６６は、その赤外線がガイドパターン４９−１に照射されるときに、ガイドパターン４９−１が映る第１搬送ロボット位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−１を制御する。搬送装置位置合わせ部６６は、基準スケール基板４８が載っているカートリッジ１１がその位置決め指定値に示される位置で搬送ロボット６に保持されているときに、さらに、赤外線が基準スケール基板４８のガイドパターン４９−２に照射されるように、赤外線光源４２−２を制御する。搬送装置位置合わせ部６６は、その赤外線がガイドパターン４９−２に照射されるときに、ガイドパターン４９−２が映る第２搬送ロボット位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−２を制御する。

搬送装置位置合わせ部６６は、その第１搬送ロボット位置合わせ用画像にガイドパターン４９−１が映るように、かつ、その第２搬送ロボット位置合わせ用画像にガイドパターン４９−２が映るように、搬送ロボット６を制御する。このとき、搬送部６１は、カートリッジ１１が位置決めステージキャリッジ８に保持されるようにカートリッジ１１を搬送するときに、搬送装置位置合わせ部６６によりカートリッジ１１が位置合わせされた位置にカートリッジ１１が配置されるように、搬送ロボット６を制御する。

本発明による接合方法の実施の形態は、接合装置制御装置１０により実行され、カメラを位置合わせする動作と、ウェハを接合する動作と、搬送ロボットの停止位置を位置合わせする動作とを備えている。

図６は、そのカメラを位置合わせする動作を示している。接合装置制御装置１０は、まず、接合チャンバー２とロードロックチャンバー３とを接続するゲートが閉鎖されるようにゲートバルブ４を制御し、接合チャンバー２の内部に真空雰囲気が生成されるように、真空ポンプ７を制御し、ロードロックチャンバー３の内部に大気圧雰囲気が生成されるように、真空ポンプ５を制御する。作業者は、ロードロックチャンバー３の内部に大気圧雰囲気が生成された後に、ロードロックチャンバー３の蓋を開けて、複数のウェハをロードロックチャンバー３の内部に搬入し、ロードロックチャンバー３の蓋を閉める。このとき、その複数のウェハは、複数のカートリッジ１１にそれぞれ載せられた状態でロードロックチャンバー３の内部に配置される。その複数のウェハは、１枚の基準スケール基板４８と複数対のウェハとを含んでいる。その複数対のウェハの各々は、１枚の上ウェハ３４と１枚の下ウェハ３２とから形成されている。下ウェハ３２は、アライメントマーク３３−１〜３３−２が形成されている面の反対側の面がカートリッジ１１に対向するように、カートリッジ１１に載せられている。上ウェハ３４は、アライメントマーク３５−１〜３５−２が形成されている面がカートリッジ１１に対向するように、カートリッジ１１に載せられている。基準スケール基板４８は、ガイドパターン４９−１〜４９−２が形成されている面の反対側の面がカートリッジ１１に対向するように、カートリッジ１１に載せられている。

接合装置制御装置１０は、ロードロックチャンバー３の内部に真空雰囲気が生成されるように、真空ポンプ５を制御し、ロードロックチャンバー３の内部に真空雰囲気が生成された後に、ゲートバルブ４を開放する。接合装置制御装置１０は、まず、基準スケール基板４８が載せられたカートリッジ１１がロードロックチャンバー３から位置決めステージキャリッジ８に搬送されるように、搬送ロボット６を制御する（ステップＳ１）。

接合装置制御装置１０は、基準スケール基板４８が載っているカートリッジ１１が位置決めステージキャリッジ８に保持されているときに、赤外線が基準スケール基板４８のガイドパターン４９−１に照射されるように、赤外線光源４２−１を制御する。接合装置制御装置１０は、その赤外線がガイドパターン４９−１に照射されるときに、ガイドパターン４９−１が映る第１カメラ位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−１を制御する。接合装置制御装置１０は、基準スケール基板４８が載っているカートリッジ１１が位置決めステージキャリッジ８に保持されているときに、赤外線が基準スケール基板４８のガイドパターン４９−２に照射されるように、赤外線光源４２−２を制御する。接合装置制御装置１０は、その赤外線がガイドパターン４９−２に照射されるときに、ガイドパターン４９−２が映る第２カメラ位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−２を制御する（ステップＳ２）。

接合装置制御装置１０は、その第１カメラ位置合わせ用画像とその第２カメラ位置合わせ用画像とに基づいて、光軸４６−１〜４６−２の位置が適切であるかどうかを判別する（ステップＳ３）。すなわち、接合装置制御装置１０は、基準スケール基板４８のガイドパターン４９−１が指示する基準点５１がその第１カメラ位置合わせ用画像の中心に映っているかどうかを判別し、基準スケール基板４８のガイドパターン４９−２が指示する基準点５１がその第２カメラ位置合わせ用画像の中心に映っているかどうかを判別する。

接合装置制御装置１０は、光軸４６−ｊの位置が不適切であるときに（ステップＳ３、不適切）、光軸４６−ｊが適切な位置に配置されるように、すなわち、基準点５１がその第ｉカメラ位置合わせ用画像の中心に映るように、カメラ位置調整用ステージ４５−ｊを制御する（ステップＳ４）。すなわち、接合装置制御装置１０は、基準スケール基板４８のガイドパターン４９−ｊの基準線５２がその第ｉカメラ位置合わせ用画像に映っていないときに、赤外線カメラ４４−ｊの視野が基準線５２に垂直である方向に移動するように、カメラ位置調整用ステージ４５−ｊを制御する。接合装置制御装置１０は、ガイドパターン４９−ｊの基準線５２がその第ｉカメラ位置合わせ用画像に映っているときに、矢印５３が示す方向に赤外線カメラ４４−ｊの視野が移動するように、カメラ位置調整用ステージ４５−ｊを制御する。接合装置制御装置１０は、ガイドパターン４９−ｊの目盛り５４がその第ｉカメラ位置合わせ用画像に映っているときに、その第ｉカメラ位置合わせ用画像に目盛り５４を形成する複数の平行線が映し出されている位置に基づいて方向と距離とを算出し、赤外線カメラ４４−ｊの視野がその方向にその距離だけ移動するように、カメラ位置調整用ステージ４５−ｊを制御する。

接合装置制御装置１０は、カメラ位置調整用ステージ４５−１〜４５−２が制御された後に、再度、ガイドパターン４９−１が映る第１カメラ位置合わせ用画像とガイドパターン４９−２が映る第２カメラ位置合わせ用画像とが撮影されるように、赤外線カメラ４４−１〜４４−２を制御する（ステップＳ２）。ステップＳ４とステップＳ２とは、光軸４６−１〜４６−２の位置が適切であると判別されるまで、繰り返し実行される。

接合装置制御装置１０は、光軸４６−１〜４６−２の位置が適切であると判別されたときに（ステップＳ３、適切）、ゲートバルブ４を開放して、位置決めステージキャリッジ８に保持されているカートリッジ１１がロードロックチャンバー３の内部に搬送されるように、搬送ロボット６を制御する（ステップＳ５）。

ガイドパターン４９−１〜４９−２は、アライメントマーク３３−１〜３３−２またはアライメントマーク３５−１〜３５−２に比較して、十分に大きい。このため、接合装置制御装置１０は、アライメントマーク３３−ｊまたはアライメントマーク３５−ｊを赤外線カメラ４４−ｊの視野の中心に配置させることに比較して、ガイドパターン４９−ｊをより容易に赤外線カメラ４４−ｊの視野の中心に配置させることができる。その結果、接合装置制御装置１０は、赤外線カメラ４４−ｊの視野の間隔がアライメントマーク３３−１〜３３−２またはアライメントマーク３５−１〜３５−２の間隔に一致するように、赤外線カメラ４４−ｊの位置をより容易に調整することができる。

そのウェハを接合する動作は、カメラを位置合わせする動作の直後に実行される。接合装置制御装置１０は、ゲートバルブ４が開放されているときに、まず、上ウェハ３４が載せられたカートリッジ１１がロードロックチャンバー３から位置決めステージキャリッジ８に搬送されるように、搬送ロボット６を制御する。

接合装置制御装置１０は、上ウェハ３４が載っているカートリッジ１１が位置決めステージキャリッジ８に保持されているときに、赤外線が上ウェハ３４のアライメントマーク３５−１に照射されるように、赤外線光源４２−１を制御する。接合装置制御装置１０は、その赤外線がアライメントマーク３５−１に照射されるときに、アライメントマーク３５−１が映る第１基板位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−１を制御する。接合装置制御装置１０は、上ウェハ３４が載っているカートリッジ１１が位置決めステージキャリッジ８に保持されているときに、赤外線が上ウェハ３４のアライメントマーク３５−２に照射されるように、赤外線光源４２−２を制御する。接合装置制御装置１０は、その赤外線がアライメントマーク３５−２に照射されるときに、アライメントマーク３５−２が映る第２基板位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−２を制御する。

接合装置制御装置１０は、その第１基板位置合わせ用画像とその第２基板位置合わせ用画像とに基づいて、上ウェハ３４が配置されている位置が適切であるかどうかを判別する。すなわち、接合装置制御装置１０は、上ウェハ３４のアライメントマーク３５−１がその第１基板位置合わせ用画像の概ね中心に映っているかどうかを判別し、上ウェハ３４のアライメントマーク３５−２がその第２基板位置合わせ用画像の概ね中心に映っているかどうかを判別する。接合装置制御装置１０は、上ウェハ３４の位置が不適切であるときに、アライメントマーク３５−１がその第１基板位置合わせ用画像の概ね中心に映るように、かつ、アライメントマーク３５−２がその第２基板位置合わせ用画像の概ね中心に映るように、位置決めステージ２４を制御する。

接合装置制御装置１０は、静電チャック１３の誘電層が上ウェハ３４に接触するように、圧接機構１４を制御する。接合装置制御装置１０は、静電チャック１３の誘電層が上ウェハ３４に接触したときに、静電チャック１３が上ウェハ３４を吸着するように、静電チャック１３を制御する。接合装置制御装置１０は、上ウェハ３４がカートリッジ１１から離れるように、圧接機構１４を制御する。接合装置制御装置１０は、上ウェハ３４がカートリッジ１１から離れた後で、上ウェハ３４が載せられていないカートリッジ１１が位置決めステージキャリッジ８からロードロックチャンバー３の内部に搬送されるように、搬送ロボット６を制御する。

接合装置制御装置１０は、下ウェハ３２が載せられたカートリッジ１１がロードロックチャンバー３から位置決めステージキャリッジ８に搬送されるように、搬送ロボット６を制御する。接合装置制御装置１０は、次いで、ゲートバルブ４を閉鎖し、接合チャンバー２の内部に所定の真空度の接合雰囲気が生成されるように、真空ポンプ７を制御する。

接合装置制御装置１０は、下ウェハ３２が載っているカートリッジ１１が位置決めステージキャリッジ８に保持されているときに、赤外線が下ウェハ３２のアライメントマーク３３−１に照射されるように、赤外線光源４２−１を制御する。接合装置制御装置１０は、その赤外線がアライメントマーク３３−１に照射されるときに、アライメントマーク３３−１が映る第１基板位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−１を制御する。接合装置制御装置１０は、下ウェハ３２が載っているカートリッジ１１が位置決めステージキャリッジ８に保持されているときに、赤外線が下ウェハ３２のアライメントマーク３３−２に照射されるように、赤外線光源４２−２を制御する。接合装置制御装置１０は、その赤外線がアライメントマーク３３−２に照射されるときに、アライメントマーク３３−２が映る第２基板位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−２を制御する。

接合装置制御装置１０は、その第１基板位置合わせ用画像とその第２基板位置合わせ用画像とに基づいて、下ウェハ３２が配置されている位置が適切であるかどうかを判別する。すなわち、接合装置制御装置１０は、下ウェハ３２のアライメントマーク３３−１がその第１基板位置合わせ用画像の概ね中心に映っているかどうかを判別し、下ウェハ３２のアライメントマーク３３−２がその第２基板位置合わせ用画像の概ね中心に映っているかどうかを判別する。接合装置制御装置１０は、下ウェハ３２の位置が不適切であるときに、アライメントマーク３３−１がその第１基板位置合わせ用画像の概ね中心に映るように、かつ、アライメントマーク３３−２がその第２基板位置合わせ用画像の概ね中心に映るように、位置決めステージ２４を制御する。

接合装置制御装置１０は、接合チャンバー２の内部にその接合雰囲気が生成されているときに、下ウェハ３２と上ウェハ３４との間に向けて粒子が放出されるように、イオンガン１６を制御する。その粒子は、下ウェハ３２の上側の表面と上ウェハ３４の下側の表面とに照射され、その表面に形成される酸化物等を除去し、その表面に付着している不純物を除去する。その粒子は、さらに、イオンガン１６が備える金属ターゲットに照射され、その金属ターゲットから金属の粒子を接合チャンバー２の内部の雰囲気に放出させる。その金属の粒子は、複数の元素の金属から形成されている。その放出された金属の粒子は、下ウェハ３２の上側の表面と上ウェハ３４の下側の表面とに堆積する。

接合装置制御装置１０は、下ウェハ３２と上ウェハ３４とが所定の距離まで接近するように、圧接機構１４を制御する。接合装置制御装置１０は、下ウェハ３２と上ウェハ３４とが接近しているときに、赤外線が下ウェハ３２のアライメントマーク３３−１と上ウェハ３４のアライメントマーク３５−１に照射されるように、赤外線光源４２−１を制御する。接合装置制御装置１０は、その赤外線がアライメントマーク３３−１とアライメントマーク３５−１とに照射されるときに、アライメントマーク３３−１とアライメントマーク３５−１とが映る第１基板位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−１を制御する。接合装置制御装置１０は、下ウェハ３２と上ウェハ３４とが接近しているときに、赤外線が下ウェハ３２のアライメントマーク３３−２と上ウェハ３４のアライメントマーク３５−２に照射されるように、赤外線光源４２−２を制御する。接合装置制御装置１０は、その赤外線がアライメントマーク３３−２とアライメントマーク３５−２とに照射されるときに、アライメントマーク３３−２とアライメントマーク３５−２とが映る第２基板位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−２を制御する。

接合装置制御装置１０は、その第１基板位置合わせ用画像とその第２基板位置合わせ用画像とに基づいて、下ウェハ３２が配置されている位置が適切であるかどうかを判別する。すなわち、接合装置制御装置１０は、下ウェハ３２のアライメントマーク３３−１が上ウェハ３４のアライメントマーク３５−１にちょうど重なってその第１基板位置合わせ用画像に映っているかどうかを判別し、下ウェハ３２のアライメントマーク３３−２が上ウェハ３４のアライメントマーク３５−２にちょうど重なってその第２基板位置合わせ用画像に映っているかどうかを判別する。接合装置制御装置１０は、下ウェハ３２の位置が不適切であるときに、下ウェハ３２のアライメントマーク３３−１が上ウェハ３４のアライメントマーク３５−１にちょうど重なってその第１基板位置合わせ用画像に映るように、かつ、下ウェハ３２のアライメントマーク３３−２が上ウェハ３４のアライメントマーク３５−２にちょうど重なってその第２基板位置合わせ用画像に映るように、位置決めステージ２４を制御する。

接合装置制御装置１０は、下ウェハ３２が位置合わせされた後に、上ウェハ３４が下ウェハ３２に接触するように、圧接機構１４を制御する。下ウェハ３２と上ウェハ３４とは、その接触により接合され、１枚の接合ウェハに形成される。接合装置制御装置１０は、その接合ウェハが形成された後に、静電チャック１３がその接合ウェハをデチャックするように、静電チャック１３を制御し、静電チャック１３が鉛直上方向に上昇するように、圧接機構１４を制御する。接合装置制御装置１０は、次いで、ゲートバルブ４を開放し、その接合ウェハが載せられているカートリッジ１１を位置決めステージキャリッジ８からロードロックチャンバー３に搬送されるように、搬送ロボット６を制御する。

下ウェハ３２と上ウェハ３４とを接合チャンバー２に搬入してからその接合ウェハをロードロックチャンバー３に搬出するまでの動作は、ロードロックチャンバー３に搬入された下ウェハ３２と上ウェハ３４との対の個数だけ繰り返して実行される。接合装置制御装置１０は、その対の全部が接合された後に、ゲートバルブ４を閉鎖して、ロードロックチャンバー３の内部に大気圧雰囲気が生成されるように、真空ポンプ５を制御する。作業者は、ロードロックチャンバー３の内部に大気圧雰囲気が生成された後に、ロードロックチャンバー３の蓋を開けて、その接合ウェハを取り出す。

このとき、接合装置制御装置１０は、赤外線カメラ４４−１〜４４−２の視野の間隔がアライメントマーク３５−１〜３５−２の間隔に一致しているために、アライメントマーク３５−１がその第１基板位置合わせ用画像に映るように、かつ、アライメントマーク３５−２がその第２基板位置合わせ用画像に映るように、上ウェハ３４の位置をより容易に、より高速に調整することができる。さらに、接合装置制御装置１０は、赤外線カメラ４４−１〜４４−２の視野の間隔がアライメントマーク３３−１〜３３−２の間隔に一致しているために、アライメントマーク３３−１がその第１基板位置合わせ用画像に映るように、かつ、アライメントマーク３３−２がその第２基板位置合わせ用画像に映るように、下ウェハ３２の位置をより容易に、より高速に調整することができる。その結果、接合装置制御装置１０は、下ウェハ３２と上ウェハ３４とをより高速に位置合わせすることができ、下ウェハ３２と上ウェハ３４とをより高速に接合することができる。

その搬送ロボットの停止位置を位置合わせする動作は、そのウェハを接合する動作で、赤外線カメラ４４−ｊの視野にアライメントマーク３５−ｊが配置されなかったときに、または、赤外線カメラ４４−ｊの視野にアライメントマーク３２−ｊが配置されないときに、実行される。接合装置制御装置１０は、赤外線カメラ４４−ｊの視野にアライメントマーク３５−ｊが配置されていないときに、または、赤外線カメラ４４−ｊの視野にアライメントマーク３２−ｊが配置されていないときに、まず、位置決めステージキャリッジ８に保持されているカートリッジ１１がロードロックチャンバー３に搬送されるように、搬送ロボット６を制御する。

接合装置制御装置１０は、基準スケール基板４８が載っているカートリッジ１１が位置決めステージキャリッジ８の上に配置されるように、すなわち、カートリッジ１１が位置決めステージキャリッジ８に保持される直前の位置に配置されるように、搬送ロボット６を制御する。接合装置制御装置１０は、基準スケール基板４８が載っているカートリッジ１１が搬送ロボット６に保持されたままで、赤外線が基準スケール基板４８のガイドパターン４９−１に照射されるように、赤外線光源４２−１を制御する。接合装置制御装置１０は、その赤外線がガイドパターン４９−１に照射されるときに、ガイドパターン４９−１が映る第１搬送ロボット位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−１を制御する。接合装置制御装置１０は、基準スケール基板４８が載っているカートリッジ１１がその位置決め指定値に示される位置で搬送ロボット６に保持されているときに、さらに、赤外線が基準スケール基板４８のガイドパターン４９−２に照射されるように、赤外線光源４２−２を制御する。接合装置制御装置１０は、その赤外線がガイドパターン４９−２に照射されるときに、ガイドパターン４９−２が映る第２搬送ロボット位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−２を制御する。

接合装置制御装置１０は、基準スケール基板４８のガイドパターン４９−ｊの基準線５２がその第ｉ搬送ロボット位置合わせ用画像に映っていないときに、ガイドパターン４９−ｊが基準線５２に垂直である方向に移動するように、搬送ロボット６を制御する。接合装置制御装置１０は、ガイドパターン４９−ｊの基準線５２がその第ｉ搬送ロボット位置合わせ用画像に映っているときに、矢印５３が示す方向の反対方向にガイドパターン４９−ｊが移動するように、搬送ロボット６を制御する。接合装置制御装置１０は、ガイドパターン４９−ｊの目盛り５４がその第ｉ搬送ロボット位置合わせ用画像に映っているときに、その第ｉ搬送ロボット位置合わせ用画像に目盛り５４を形成する複数の平行線が映し出されている位置に基づいて方向と距離とを算出し、ガイドパターン４９−ｊがその方向にその距離だけ移動するように、搬送ロボット６を制御する。

接合装置制御装置１０は、その搬送ロボットの停止位置を位置合わせする動作が実行された後に、カートリッジ１１が位置決めステージキャリッジ８に保持されるようにカートリッジ１１を搬送するときに、基準スケール基板４８が位置合わせされた位置にカートリッジ１１が配置されるように、搬送ロボット６を制御する。このとき、カートリッジ１１に載せられた下ウェハ３２は、赤外線カメラ４４−１により撮影される第１基板位置合わせ用画像にアライメントマーク３３−１が映るように、かつ、赤外線カメラ４４−２により撮影される第２基板位置合わせ用画像にアライメントマーク３３−２が映るように、配置される。さらに、カートリッジ１１に載せられた上ウェハ３４は、赤外線カメラ４４−１により撮影される第１基板位置合わせ用画像にアライメントマーク３５−１が映るように、かつ、赤外線カメラ４４−２により撮影される第２基板位置合わせ用画像にアライメントマーク３５−２が映るように、配置される。

接合装置制御装置１０は、搬送ロボット６に障害が発生したときに、カートリッジ１１を所定の位置に搬送することができなくなることがある。その障害としては、搬送ロボット６が何かに衝突することにより、搬送ロボット６を駆動する動力伝達系に異常が生じること例示される。接合装置制御装置１０は、搬送ロボット６に障害が発生したときに、その搬送ロボットの停止位置を位置合わせする動作を実行することにより、カートリッジ１１を所定の位置に搬送することができるように復旧させることができる。さらに、このような動作によれば、その搬送ロボットの停止位置をより容易に位置合わせすることができ、位置合わせを容易にすることで、セッティング変更に伴う生産中断時間を短縮し、デバイス製造ラインの稼働率・生産能力を向上させることができる。

図７は、他のガイドパターンを示している。そのガイドパターン７０は、基準点７１を示し、すなわち、複数の基準線７２−１〜７２−ｎ（ｎ＝２，３，４，…）と複数の矢印７３と目盛り７４とを含んでいる。複数の基準線７２−１〜７２−ｎは、それぞれ、基準点７１を通る直線に形成され、撮影装置４１−ｊの視野７５になり得る領域を横断するように、形成されている。複数の基準線７２−１〜７２−ｎは、さらに、それぞれ、基準点７１を中心に放射状に広がるように、互いに異なる複数の方向に平行に形成されている。複数の矢印７３は、それぞれ、複数の基準線７２−１〜７２−ｎに重ねて配置され、基準点７１が配置される位置の方向を指示している。矢印７３の間隔は、複数の基準線７２−１〜７２−ｎのうちのいずれかが視野７５を横断するように映っているときに、撮影装置４１−ｊの視野７５に少なくとも１つが配置されるように、設計されている。目盛り７４は、複数の基準線７２−１〜７２−ｎに垂直である複数の平行線から形成されている。その複数の平行線は、等間隔に形成され、全部が視野７５に含まれるように形成されている。その複数の平行線のうちの１つの線は、基準点７１を通るように形成されている。

接合装置制御装置１０は、ガイドパターン７０が適用された場合でも、ガイドパターン４９−ｊが適用された場合と同様にして、赤外線カメラ４４−１〜４４−２の視野の間隔がアライメントマーク３３−１〜３３−２またはアライメントマーク３５−１〜３５−２の間隔に一致するように、赤外線カメラ４４−１〜４４−２の位置をより容易に調整することができる。接合装置制御装置１０は、ガイドパターン７０が適用された場合に、赤外線カメラ４４−１〜４４−２の視野をどの方向に平行に移動させても、複数の基準線７２−１〜７２−ｎのうちのいずれかが映る画像を撮影することができる。このため、接合装置制御装置１０は、ガイドパターン４９−ｊが適用された場合に比較して、赤外線カメラ４４−１〜４４−２の位置をより容易に調整することができる。

図８は、さらに他のガイドパターンを示している。そのガイドパターン８０は、基準線８２と複数の矢印８３と目盛り８４−１〜８４−ｎと複数の記号８５−１〜８５−ｎとを含んでいる。基準線８２は、撮影装置４１−ｊの視野になり得る領域を横断するように、形成されている。複数の矢印８３は、それぞれ、基準線８２に重ねて配置され、目盛り８４−１〜８４−ｎが配置される位置の方向を指示している。矢印８３の間隔は、基準線８２が撮影装置４１−ｊの視野を横断するように映っているときに、その視野に少なくとも１つが配置されるように、設計されている。目盛り８４−１〜８４−ｎは、基準線８２に垂直である複数の平行線から形成されている。複数の記号８５−１〜８５−ｎは、それぞれ、数値を示している。複数の記号８５−１〜８５−ｎの各記号８５−ｉ（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）が示す数値は、目盛り８４−ｉと基準線８２との交点８６−ｉからもう１つのガイドパターン８０の目盛り８４−ｉと基準線８２との交点８６−ｉまでの距離を示している。

接合装置制御装置１０は、ガイドパターン８０が適用された場合でも、ガイドパターン４９−ｊが適用された場合と同様にして、赤外線カメラ４４−１〜４４−２の視野の間隔がアライメントマーク３３−１〜３３−２またはアライメントマーク３５−１〜３５−２の間隔に一致するように、赤外線カメラ４４−１〜４４−２の位置をより容易に調整することができる。接合装置制御装置１０は、ガイドパターン８０が適用された場合に、１枚の基準スケール基板４８を用いて複数の間隔のうちの１つの間隔に赤外線カメラ４４−１〜４４−２の視野の間隔を一致させることができる。

本発明による接合装置制御装置の実施の他の形態は、カメラ位置合わせ用画像撮影部６２とカメラ位置合わせ部６３とがさらに他の動作を実行する。すなわち、カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、静電チャック１３が基準スケール基板４８に接触するように、圧接機構１４を制御する。カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、基準スケール基板４８が静電チャック１３に保持されるように、静電チャック１３を制御する。カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、基準スケール基板４８がカートリッジ１１から離れるように、圧接機構１４を制御する。カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、さらに、基準スケール基板４８がカートリッジ１１から離れているときに、赤外線が基準スケール基板４８のガイドパターン４９−１に照射されるように、赤外線光源４２−１を制御する。カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、その赤外線がガイドパターン４９−１に照射されるときに、ガイドパターン４９−１が映る第１上側カメラ位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−１を制御する。カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、基準スケール基板４８が静電チャック１３に保持されているときに、赤外線が基準スケール基板４８のガイドパターン４９−２に照射されるように、赤外線光源４２−２を制御する。カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、その赤外線がガイドパターン４９−２に照射されるときに、ガイドパターン４９−２が映る第２上側カメラ位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−２を制御する。

カメラ位置合わせ部６３は、カメラ位置合わせ用画像撮影部６２により撮影された第１カメラ位置合わせ用画像にガイドパターン４９−１が指示する基準点５１が映る位置がカメラ位置合わせ用画像撮影部６２により撮影された第１上側カメラ位置合わせ用画像にガイドパターン４９−１が指示する基準点５１が映る位置に一致するように、カメラ位置調整用ステージ４５−１を制御する。カメラ位置合わせ部６３は、カメラ位置合わせ用画像撮影部６２により撮影された第２カメラ位置合わせ用画像にガイドパターン４９−２が指示する基準点５１が映る位置がカメラ位置合わせ用画像撮影部６２により撮影された第２上側カメラ位置合わせ用画像にガイドパターン４９−２が指示する基準点５１が映る位置に一致するように、カメラ位置調整用ステージ４５−２を制御する。すなわち、カメラ位置合わせ部６３は、圧接機構１４により静電チャック１３が移動される方向に光軸４６−１〜４６−２が平行になるように、カメラ位置調整用ステージ４５−１〜４５−２を制御する。

このとき、上ウェハ３４は、赤外線カメラ４４−１により撮影された第１基板位置合わせ用画像に下ウェハ３２のアライメントマーク３３−１と上ウェハ３４のアライメントマーク３５−１とが重なって映るときに、かつ、赤外線カメラ４４−２により撮影された第２基板位置合わせ用画像に下ウェハ３２のアライメントマーク３３−２と上ウェハ３４のアライメントマーク３５−２とが重なって映る場合で、圧接機構１４により移動されるときに、設計通りに下ウェハ３２に接合される。このため、接合装置制御装置１０は、下ウェハ３２と上ウェハ３４とより高精度に接合することができる。

本発明による接合装置の実施の他の形態は、静電チャック１３にガイドパターン４９−１〜４９−２が形成されている。このとき、カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、静電チャック１３が位置決めステージキャリッジ８に比較的近くに配置されるように、圧接機構１４を制御する。カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、さらに、ガイドパターン４９−１に照射されるように、赤外線光源４２−１を制御する。カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、その赤外線がガイドパターン４９−１に照射されるときに、ガイドパターン４９−１が映る第１下側カメラ位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−１を制御する。カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、さらに、ガイドパターン４９−２に照射されるように、赤外線光源４２−２を制御する。カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、その赤外線がガイドパターン４９−２に照射されるときに、ガイドパターン４９−２が映る第２下側カメラ位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−２を制御する。

さらに、カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、静電チャック１３が位置決めステージキャリッジ８に比較的遠くに配置されるように、圧接機構１４を制御する。カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、さらに、ガイドパターン４９−１に照射されるように、赤外線光源４２−１を制御する。カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、その赤外線がガイドパターン４９−１に照射されるときに、ガイドパターン４９−１が映る第１上側カメラ位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−１を制御する。カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、さらに、ガイドパターン４９−２に照射されるように、赤外線光源４２−２を制御する。カメラ位置合わせ用画像撮影部６２は、その赤外線がガイドパターン４９−２に照射されるときに、ガイドパターン４９−２が映る第２上側カメラ位置合わせ用画像が撮影されるように、赤外線カメラ４４−２を制御する。

このとき、カメラ位置合わせ部６３は、カメラ位置合わせ用画像撮影部６２により撮影された第１下側カメラ位置合わせ用画像にガイドパターン４９−１が指示する基準点５１が映る位置がカメラ位置合わせ用画像撮影部６２により撮影された第１上側カメラ位置合わせ用画像にガイドパターン４９−１が指示する基準点５１が映る位置に一致するように、カメラ位置調整用ステージ４５−１を制御する。カメラ位置合わせ部６３は、カメラ位置合わせ用画像撮影部６２により撮影された第２下側カメラ位置合わせ用画像にガイドパターン４９−２が指示する基準点５１が映る位置がカメラ位置合わせ用画像撮影部６２により撮影された第２上側カメラ位置合わせ用画像にガイドパターン４９−２が指示する基準点５１が映る位置に一致するように、カメラ位置調整用ステージ４５−２を制御する。すなわち、カメラ位置合わせ部６３は、圧接機構１４により静電チャック１３が移動される方向に光軸４６−１〜４６−２が平行になるように、カメラ位置調整用ステージ４５−１〜４５−２を制御する。

このとき、接合装置制御装置１０は、既述の実施の形態と同様にして、下ウェハ３２と上ウェハ３４とをより高精度に接合することができる。なお、接合装置制御装置１０は、圧接機構１４により静電チャック１３が移動される方向に光軸４６−１〜４６−２が十分に平行である場合に、第１下側カメラ位置合わせ用画像と第２下側カメラ位置合わせ用画像とのみに基づいてカメラ位置調整用ステージ４５−１〜４５−２を制御することもできる。

本発明による接合装置の実施の他の形態は、既述の実施の形態における基準スケール基板４８が基準スケールカートリッジに置換され、位置決めステージキャリッジ８が他の位置決めステージキャリッジに置換されている。その基準スケールカートリッジ９１は、図９に示されているように、マーク観察用窓９２−１〜９２−２を備えている。マーク観察用窓９２−１〜９２−２は、それぞれ、赤外線に対して透明な材料で形成されている。その材料としては、ガラスが例示される。マーク観察用窓９２−１〜９２−２は、基準スケールカートリッジ９１が位置決めステージキャリッジに保持されたときに、観察窓２６−１〜２６−２にそれぞれ対向するように、形成されている。

基準スケールカートリッジ９１は、ガイドパターン９３−１〜９３−２と穴９４−１〜９４−２とが形成されている。ガイドパターン９３−ｊは、マーク観察用窓９２−ｊに形成されている。ガイドパターン９３−ｊは、既述の実施の形態におけるガイドパターン４９−ｊと同様に形成されている。穴９４−１〜９４−２は、基準スケールカートリッジ９１が位置決めステージキャリッジに保持されたときに、位置決めステージキャリッジ８に対向する面に形成されている。

その位置決めステージキャリッジ９５は、図１０に示されているように、位置決めピン９７−１〜９７−２が形成されている。位置決めピン９７−１〜９７−２は、位置決めステージキャリッジ９５が基準スケールカートリッジ９１を保持するときに基準スケールカートリッジ９１に対向する面に形成されている。位置決めピン９７−１〜９７−２は、さらに、位置決めステージキャリッジ９５が基準スケールカートリッジ９１を保持するときに、穴９４−１〜９４−２にそれぞれ対向するように形成されている。位置決めピン９７−１〜９７−２は、位置決めステージキャリッジ９５が基準スケールカートリッジ９１を保持するときに、穴９４−１〜９４−２にそれぞれ嵌合する。

このとき、接合装置制御装置１０は、既述の実施の形態における基準スケール基板４８が載せられたカートリッジ１１と同様に、基準スケールカートリッジ９１を取り扱うことにより、撮影装置４１−１〜４１−２の光軸４６−１〜４６−２を位置合わせすることができる。このような実施例は、圧接機構１４により静電チャック１３が移動される方向に光軸４６−１〜４６−２が十分に平行である場合に、特に好適である。

なお、ガイドパターン９３−１〜９３−２は、赤外線に関して透明でない部分に形成されることもできる。さらに、穴９４−１〜９４−２が位置決めステージキャリッジ９５に形成され、位置決めピン９７−１〜９７−２が基準スケールカートリッジ９１に形成されることもできる。このような場合でも、基準スケールカートリッジ９１は、位置決めステージキャリッジ９５の所定の位置に高精度に配置されるように、位置決めステージキャリッジ９５に保持されることができる。さらに、穴９４−１〜９４−２と位置決めピン９７−１〜９７−２とは、搬送ロボット６により基準スケールカートリッジ９１が位置決めステージキャリッジ９５に十分に高精度に搬送されるときに、省略することもできる。

本発明による接合装置の実施の他の形態は、既述の実施の形態におけるキャリッジ支持台２１が他のキャリッジ支持台に置換されている。そのキャリッジ支持台１０１は、図１１に示されているように、ビューポート１０２−１〜１０２−２を備えている。ビューポート１０２−１〜１０２−２は、それぞれ、赤外線に対して透明な材料で形成されている。その材料としては、ガラスが例示される。ビューポート１０２−１〜１０２−２は、それぞれ、接合チャンバー２の内部の雰囲気と接合チャンバー２の外側の雰囲気とを隔離している。

キャリッジ支持台１０１は、さらに、ガイドパターン１０３−１〜１０３−２が形成されている。ガイドパターン１０３−ｊは、ビューポート１０２−ｊに形成されている。ガイドパターン１０３−ｊは、既述の実施の形態におけるガイドパターン４９−ｊと同様に形成されている。

このとき、接合装置制御装置１０は、撮影装置４１−１により撮影される第１画像の中心にガイドパターン１０３−１が映るように、かつ、撮影装置４１−２により撮影される第２画像の中心にガイドパターン１０３−２が映るように、カメラ位置調整用ステージ４５−１〜４５−２を用いて光軸４６−１〜４６−２を位置合わせすることができる。このような実施例は、圧接機構１４により静電チャック１３が移動される方向に光軸４６−１〜４６−２が十分に平行である場合に、特に好適である。

１ ：接合装置
２ ：接合チャンバー
３ ：ロードロックチャンバー
４ ：ゲートバルブ
５ ：真空ポンプ
６ ：搬送ロボット
７ ：真空ポンプ
８ ：位置決めステージキャリッジ
９ ：位置合わせ機構
１０：接合装置制御装置
１１：カートリッジ
１２：圧接軸
１３：静電チャック
１４：圧接機構
１５：荷重計
１６：イオンガン
１７：電子源
２１：キャリッジ支持台
２３：板ばね
２４：位置決めステージ
２５−１〜２５−２：ビューポート
２６−１〜２６−２：観察窓
３１−１〜３１−２：観察窓
３２：下ウェハ
３３−１〜３３−２：アライメントマーク
３４：上ウェハ
３５−１〜３５−２：アライメントマーク
３６：本体部分
３７：フランジ部分
４１−１〜４１−２：撮影装置
４２−１〜４２−２：赤外線光源
４３−１〜４３−２：観察レンズ
４４−１〜４４−２：赤外線カメラ
４５−１〜４５−２：カメラ位置調整用ステージ
４６−１〜４６−２：光軸
４８：基準スケール基板
４９−１〜４９−２：ガイドパターン
５１：基準点
５２：基準線
５３：矢印
５４：目盛り
５５：視野
６１：搬送部
６２：カメラ位置合わせ用画像撮影部
６３：カメラ位置合わせ部
６４：基板位置合わせ部
６５：接合部
６６：搬送装置位置合わせ部
７０：ガイドパターン
７１：基準点
７２−１〜７２−ｎ：複数の基準線
７３：矢印
７４：目盛り
８０：ガイドパターン
８２：基準線
８３：矢印
８４−１〜８４−ｎ：目盛り
８５−１〜８５−ｎ：複数の記号
８６−１〜８６−ｎ：交点
９１：基準スケールカートリッジ
９２−１〜９２−２：マーク観察用窓
９３−１〜９３−２：ガイドパターン
９４−１〜９４−２：穴
９５：位置決めステージキャリッジ
９７−１〜９７−２：位置決めピン
１０１：キャリッジ支持台
１０２−１〜１０２−２：ビューポート
１０３−１〜１０３−２：ガイドパターン

Claims (16)

1. 第１アライメントカメラを用いて、基準スケールに形成された第１ガイドパターンが映る第１画像を撮影するステップと、
   第２アライメントカメラを用いて、前記基準スケールに形成された第２ガイドパターンが映る第２画像を撮影するステップと、
   前記第２画像の所定位置に前記第２ガイドパターンが映るときに前記第１画像の所定位置に前記第１ガイドパターンが映るように、前記第１アライメントカメラを位置合わせするステップと、
   前記第１アライメントカメラが位置合わせされた後に、前記第１アライメントカメラを用いて撮影された第１アライメント用画像と前記第２アライメントカメラを用いて撮影された第２アライメント用画像とに基づいて被接合基板と接合基板とを位置合わせするステップと、
   前記被接合基板と前記接合基板とが位置合わせされた後に前記被接合基板と前記接合基板とを接合するステップ
   とを具備する接合方法。
2. 請求項１において、
   前記第１画像が撮影されたときに前記基準スケールが配置されていた第１位置と異なる第２位置に前記基準スケールが配置されているときに、前記第１アライメントカメラを用いて前記第１ガイドパターンが映る第３画像を撮影するステップを更に具備し、
   前記第１アライメントカメラは、前記第３画像に前記第１ガイドパターンが映る位置が、前記第１画像に前記第１ガイドパターンが映る位置に一致するように、位置合わせされ、
   前記被接合基板と前記接合基板とは、前記第１アライメント画像に前記被接合基板と前記接合基板との両方が映っているときに、前記第１アライメント用画像に基づいて前記被接合基板と前記接合基板とが位置合わせされた後に前記接合基板が接合方向に移動されることにより、接合され、
   前記第１位置に対する前記第２位置の方向は、前記接合方向に平行である
   接合方法。
3. 請求項１または請求項２のいずれかにおいて、
   前記被接合基板と前記接合基板とを搬送する搬送ロボットが前記基準スケールを保持しているときに、前記第１アライメントカメラを用いて前記第１ガイドパターンを第１搬送ロボット位置合わせ用画像に撮影し、前記第２アライメントカメラを用いて前記第２ガイドパターンを第２搬送ロボット位置合わせ用画像に撮影するステップと、
   前記第１搬送ロボット位置合わせ用画像の所定位置に前記第１ガイドパターンが映るときに前記第２搬送ロボット位置合わせ用画像の所定位置に前記第２ガイドパターンが映るように、前記搬送ロボットを用いて前記基準スケールを位置合わせするステップと、
   前記基準スケールが位置合わせされた位置で前記被接合基板が保持されるように、前記被接合基板を搬送するステップ
   とをさらに具備する接合方法。
4. 請求項３において、
   前記基準スケールは、前記被接合基板が形成される形状に形成される
   接合方法。
5. 請求項２において、
   前記第１ガイドパターンと前記第２ガイドパターンとは、前記被接合基板と前記接合基板とが接合されるときに前記接合基板を保持する静電チャックに形成されている
   接合方法。
6. 請求項１において、
   前記第１ガイドパターンと前記第２ガイドパターンとは、前記被接合基板と前記接合基板とが接合される雰囲気と前記第１アライメントカメラと前記第２アライメントカメラとが配置される雰囲気とを隔離するビューポートに形成される
   接合方法。
7. 第１アライメントカメラを用いて基準スケールに形成された第１ガイドパターンが映る第１画像を撮影し、第２アライメントカメラを用いて前記基準スケールに形成された第２ガイドパターンが映る第２画像を撮影する撮影部と、
   前記第２画像の所定位置に前記第２ガイドパターンが映るときに前記第１画像の所定位置に前記第１ガイドパターンが映るように、前記第１アライメントカメラを位置合わせするカメラ位置合わせ部と、
   前記第１アライメントカメラが位置合わせされた後に、前記第１アライメントカメラを用いて撮影された第１アライメント用画像と前記第２アライメントカメラを用いて撮影された第２アライメント用画像とに基づいて被接合基板と接合基板とを位置合わせする基板位置合わせ部と、
   前記被接合基板と前記接合基板とが位置合わせされた後に前記被接合基板と前記接合基板とを接合する接合部
   とを具備する接合装置制御装置。
8. 請求項７において、
   前記撮影部は、さらに、前記第１画像が撮影されたときに前記基準スケールが配置されていた第１位置と異なる第２位置に前記基準スケールが配置されているときに、前記第１アライメントカメラを用いて前記第１ガイドパターンが映る第３画像を撮影し、
   前記カメラ位置合わせ部は、前記第３画像に前記第１ガイドパターンが映る位置が、前記第１画像に前記第１ガイドパターンが映る位置に一致するように、前記第１アライメントカメラを位置合わせし、
   前記被接合基板と前記接合基板とは、前記第１アライメント画像に前記被接合基板と前記接合基板との両方が映っているときに、前記第１アライメント用画像に基づいて前記被接合基板と前記接合基板とが位置合わせされた後に前記接合基板が接合方向に移動されることにより、接合され、
   前記第１位置に対する前記第２位置の方向は、前記接合方向に平行である
   接合装置制御装置。
9. 請求項７または請求項８のいずれかにおいて、
   搬送ロボットが前記基準スケールを保持しているときに、前記第１アライメントカメラを用いて撮影された第１搬送ロボット位置合わせ用画像の所定位置に前記第１ガイドパターンが映るように、かつ、前記第２アライメントカメラを用いて撮影された第２搬送ロボット位置合わせ用画像の所定位置に前記第２ガイドパターンが映るように、前記搬送ロボットを用いて前記基準スケールを位置合わせする搬送装置位置合わせ部と、
   前記基準スケールが位置合わせされた位置で前記被接合基板が保持されるように、前記搬送ロボットを用いて、前記被接合基板を搬送する搬送部
   とをさらに具備する接合装置制御装置。
10. 請求項９において、
    前記基準スケールは、前記被接合基板が形成される形状に形成される
    接合装置制御装置。
11. 請求項８において、
    前記第１ガイドパターンと前記第２ガイドパターンとは、前記被接合基板と前記接合基板とが接合されるときに前記接合基板を保持する静電チャックに形成されている
    接合装置制御装置。
12. 請求項７において、
    前記第１ガイドパターンと前記第２ガイドパターンとは、前記被接合基板と前記接合基板とが接合される雰囲気と前記第１アライメントカメラと前記第２アライメントカメラとが配置される雰囲気とを隔離するビューポートに形成される
    接合装置制御装置。
13. 第１アライメントカメラと、
    第２アライメントカメラと、
    被接合基板を保持するキャリッジを移動させる位置決めステージと、
    接合基板を保持する静電チャックを移動させる圧接機構と、
    第１ガイドパターンと第２ガイドパターンとが形成されている基準スケールと、
    前記第１アライメントカメラを駆動する第１カメラ位置調整用ステージと、
    前記第１アライメントカメラを用いて撮影された第１基板位置合わせ用画像と前記第２アライメントカメラを用いて撮影された第２基板位置合わせ用画像とに基づいて前記位置決めステージを制御し、前記被接合基板と前記接合基板とが接合されるように前記圧接機構を制御する接合装置制御装置とを具備し、
    前記接合装置制御装置は、さらに、前記キャリッジが前記基準スケールを保持するときに、前記第１アライメントカメラを用いて撮影された前記第１ガイドパターンが映る第１カメラ位置合わせ用画像と前記第２アライメントカメラを用いて撮影された前記第２ガイドパターンが映る第２カメラ位置合わせ用画像とに基づいて前記第１カメラ位置調整用ステージを制御する
    接合装置。
14. 請求項１３において、
    前記キャリッジは、前記被接合基板が載せられた基板用カートリッジを保持し、
    前記基準スケールは、前記基板用カートリッジが形成される形状に形成されている
    接合装置。
15. 第１アライメントカメラと、
    第２アライメントカメラと、
    被接合基板を保持するキャリッジを移動させる位置決めステージと、
    接合基板を保持する静電チャックを移動させる圧接機構と、
    前記被接合基板と前記接合基板とが接合される雰囲気と前記第１アライメントカメラと前記第２アライメントカメラとが配置される雰囲気とを隔離するビューポートと、
    前記第１アライメントカメラを駆動する第１カメラ位置調整用ステージと、
    前記第１アライメントカメラを用いて撮影された第１基板位置合わせ用画像と前記第２アライメントカメラを用いて撮影された第２基板位置合わせ用画像とに基づいて前記位置決めステージを制御し、前記被接合基板と前記接合基板とが接合されるように前記圧接機構を制御する接合装置制御装置とを具備し、
    前記ビューポートは、第１ガイドパターンと第２ガイドパターンとが形成され、
    前記接合装置制御装置は、さらに、前記第１アライメントカメラを用いて撮影された前記第１ガイドパターンが映る第１カメラ位置合わせ用画像と前記第２アライメントカメラを用いて撮影された前記第２ガイドパターンが映る第２カメラ位置合わせ用画像とに基づいて前記第１カメラ位置調整用ステージを制御する
    接合装置。
16. 第１アライメントカメラと、
    第２アライメントカメラと、
    被接合基板を保持するキャリッジを移動させる位置決めステージと、
    接合基板を保持する静電チャックを移動させる圧接機構と、
    前記第１アライメントカメラを駆動する第１カメラ位置調整用ステージと、
    前記第１アライメントカメラを用いて撮影された第１基板位置合わせ用画像と前記第２アライメントカメラを用いて撮影された第２基板位置合わせ用画像とに基づいて前記位置決めステージを制御し、前記被接合基板と前記接合基板とが接合されるように前記圧接機構を制御する接合装置制御装置とを具備し、
    前記静電チャックは、第１ガイドパターンと第２ガイドパターンとが形成され、
    前記接合装置制御装置は、さらに、前記第１アライメントカメラを用いて撮影された前記第１ガイドパターンが映る第１カメラ位置合わせ用画像と前記第２アライメントカメラを用いて撮影された前記第２ガイドパターンが映る第２カメラ位置合わせ用画像とに基づいて前記第１カメラ位置調整用ステージを制御する
    接合装置。

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