JP2011192750A - 基板ホルダ、基板貼り合せ装置、積層半導体装置製造方法及び積層半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板貼り合せ過程における基板ホルダの温度を精度よく検出する。
【解決手段】基板を保持して複数のステージの間を搬送される基板ホルダであって、基板を保持するホルダ本体と、ホルダ本体に取り付けられ、ホルダ本体の温度を検出する温度検出部とを備える基板ホルダが提供される。上記基板ホルダは、ホルダ本体内に配され、基板をホルダ本体に静電的に吸着する静電用電極をさらに備え、温度検出部は、静電用電極間の電気的特性によりホルダ本体の温度を検出する。
【選択図】図７

Description

本発明は、基板ホルダ、基板貼り合せ装置、積層半導体装置製造方法及び積層半導体装置に関する。

特許文献１には、回路が形成された２枚の基板を、接合すべき電極同士が接触するように重ね合わせて、加圧及び加熱を行いながら当該２枚の基板を接合する基板接合方法及びその装置が記載されている。ここで、接合すべき電極同士が接触するように、２枚の基板を位置合せして重ね合わせた後、加圧装置を用いて加圧と加熱により当該２枚の基板を接合する。この場合に２枚の基板に位置ずれを生じさせない目的で、当該２枚の基板を上下から２枚の基板ホルダで挟んで保持する。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２００５−３０２８５８号公報

しかし、加熱及び加圧をしながら基板を接合する過程において、加圧装置に設けられた温度計測器により温度が制御される。ここで、温度計測器と基板との間に、加圧装置の各部材、例えば、ヒートプレート、ヒートプレートカバー、基板ホルダ等が介在する。これらの部材の空間的な熱伝導の差異および相互間の接触の強弱等により、温度計測器で正確に基板の温度を計測することが難しい。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、基板を保持して複数のステージの間を搬送される基板ホルダであって、基板を保持するホルダ本体と、ホルダ本体に取り付けられ、ホルダ本体の温度を検出する温度検出部とを備える基板ホルダが提供される。

本発明の第２の態様においては、基板を保持した基板ホルダを保持する複数のステージと、複数のステージ間で基板ホルダを搬送する搬送部と、基板ホルダからの電気的な出力に基づいて、ホルダ本体の温度を検出する温度検出部とを備え、複数のステージのいずれかに保持された複数の基板ホルダに保持された複数の基板を貼り合せる基板貼り合せ装置が提供される。

本発明の第３の態様においては、上記基板貼り合せ装置により基板を貼り合せることを含む積層半導体装置製造方法が提供される。

本発明の第４の態様においては、上記積層半導体装置製造方法により製造された積層半導体装置が提供される。

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。

一実施形態である基板貼り合せ装置１００の全体構造を模式的に示す平面図である。 加圧チャンバー２４０の構造を模式的に示す正面図である。 上基板ホルダ１２４を上方から見た斜視図である。 上基板ホルダ１２４を下方から見た斜視図である。 下基板ホルダ１２５を上方から見た斜視図である。 下基板ホルダ１２５を下方から見た斜視図である。 上ステージ３１０及び下ステージ３２０により挟まれたホルダ対の断面を概略的に示す。 ロボットアーム２３０によりホルダ対を搬送する状態を概略的に示す。 図８におけるＡ−Ａ断面を概略的に示す。 温度計測電極６０２が設けられた下基板ホルダ１２５を概略的に示す。 熱電対６１０が設けられた下基板ホルダ１２５の断面を概略的に示す。 ４つの静電用電極が設けられた下基板ホルダ１２５の平面図を概略的に示す。 積層半導体装置の製造方法を概略的に示す。

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、基板貼り合せ装置１００の全体構造を模式的に示す平面図である。基板貼り合せ装置１００は、筐体１０２と、アライメント部１０４と、加圧部１０６と、基板カセット１１２、１１４、１１６とを備える。アライメント部１０４および加圧部１０６は、共通の筐体１０２の内部に設けられる。

基板カセット１１２、１１４、１１６は、筐体１０２の外部に、筐体１０２に対して脱着自在に装着される。基板カセット１１２、１１４、１１６は、基板貼り合せ装置１００において接合される第１基板１２２および第２基板１２３を収容する。基板カセット１１２、１１４、１１６により、複数の第１基板１２２および第２基板１２３が一括して基板貼り合せ装置１００に装填される。また、基板貼り合せ装置１００において接合された第１基板１２２および第２基板１２３が一括して回収される。

アライメント部１０４は、筐体１０２の内側にそれぞれ配された、プリアライナ１２６、ステージ装置１４０、基板ホルダラック１２８および基板取り外し部１３０と、一対のロボットアーム１３２、１３４とを備える。筐体１０２の内部は、基板貼り合せ装置１００が設置された環境の室温と略同じ温度が維持されるように温度管理される。アライメント部１０４は、大気中で第１基板１２２および第２基板１２３を搬送する。

プリアライナ１２６は、高精度であるが故にステージ装置１４０の狭い調整範囲に第１基板１２２または第２基板１２３の位置が収まるように、個々の第１基板１２２または第２基板１２３の位置を仮合わせする。これにより、ステージ装置１４０が第１基板１２２および第２基板１２３の位置を確実に位置決めすることができる。

基板ホルダラック１２８は、複数の上基板ホルダ１２４および複数の下基板ホルダ１２５を収容して待機させる。上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５は、それぞれ、第１基板１２２および第２基板１２３を静電吸着により保持する。

ステージ装置１４０は、貼り合せの対象である第１基板１２２と第２基板１２３における接合すべき電極同士の位置を合わせて、重ね合わせる。ステージ装置１４０を包囲して断熱壁１４５およびシャッタ１４６が設けられる。断熱壁１４５およびシャッタ１４６に包囲された空間は空調機等に連通して温度管理され、ステージ装置１４０における位置合わせ精度を維持する。ステージ装置１４０は、ステージの一例である。

ステージ装置１４０は、第１ステージ１４１と、第２ステージ１４２と、制御部１４８とを有する。第１ステージ１４１は、ステージ装置１４０の天板の下面に固定される。第１ステージ１４１の下面が真空吸着により上基板ホルダ１２４を保持する。

第２ステージ１４２は、第１ステージ１４１に対向して、ステージ装置１４０の底板の上に、ＸＹＺ方向に移動可能に配置される。第２ステージ１４２は、傾斜機能を有する。第２ステージ１４２の上面が真空吸着により下基板ホルダ１２５を保持する。

制御部１４８は、第２ステージ１４２の移動を制御する。制御部１４８は、第２ステージ１４２を移動させて、第１ステージ１４１に保持された第１基板１２２に対して、第２基板１２３の位置を合わせる。制御部１４８は、第２ステージ１４２を上昇させて、第１基板１２２と第２基板１２３を重ね合せることができる。その後、上基板ホルダ１２４と下基板ホルダ１２５に挟まれた第１基板１２２と第２基板１２３は、位置止め機構により仮止めされる。上基板ホルダ１２４と下基板ホルダ１２５及びそれらに挟まれた第１基板１２２と第２基板１２３の組合せを「ホルダ対」と記載することがある。

基板取り外し部１３０は、加圧部１０６から搬出された上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５に挟まれて貼り合わされた第１基板１２２および第２基板１２３を取り出す。貼り合わされた第１基板１２２および第２基板１２３を「積層基板」と記載することがある。上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５から取り出された積層基板は、ロボットアーム１３４、１３２および第２ステージ１４２により基板カセット１１２、１１４、１１６のうちのひとつに戻されて収容される。積層基板を取り出された上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５は、基板ホルダラック１２８に戻されて待機する。基板取り外し部１３０は、基板ホルダラック１２８の上方に配される。

なお、基板貼り合せ装置１００に装填される第１基板１２２および第２基板１２３は、単体のシリコンウエハ、化合物半導体ウェハ、ガラス基板等の他、それらに素子、回路、端子等が形成されたものであってよい。また、装填された第１基板１２２および第２基板１２３が、既に複数のウェハを積層して形成された積層基板である場合もある。

一対のロボットアーム１３２、１３４のうち、基板カセット１１２、１１４、１１６に近い側に配置されたロボットアーム１３２は、基板カセット１１２、１１４、１１６、プリアライナ１２６およびステージ装置１４０の間で第１基板１２２および第２基板１２３を搬送する。一方、基板カセット１１２、１１４、１１６から遠い側に配置されたロボットアーム１３４は、ステージ装置１４０、基板ホルダラック１２８、基板取り外し部１３０およびロードロック室２２０の間で、第１基板１２２、第２基板１２３、上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５を搬送する。ロボットアーム１３２、１３４は、搬送部の一例である。

ロボットアーム１３４は、基板ホルダラック１２８に対して、上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５の搬入および搬出も担う。第１ステージ１４１に第１基板１２２を保持させる場合に、ロボットアーム１３４は、まず基板ホルダラック１２８から一枚の上基板ホルダ１２４を取り出して第２ステージ１４２に載置する。第２ステージ１４２は、基板カセット１１２、１１４、１１６に近い側に移動する。ロボットアーム１３２は、プリアライナ１２６からプリアライメントされた第１基板１２２を取り出して、第２ステージ１４２の上の上基板ホルダ１２４に載置して、静電吸着させる。

第２ステージ１４２は、再び基板カセット１１２、１１４、１１６から遠い側に移動する。ロボットアーム１３４は、第２ステージ１４２から第１基板１２２を静電吸着した上基板ホルダ１２４を受け取り、裏返して第１ステージ１４１に近づける。第１ステージ１４１は、真空吸着によりその上基板ホルダ１２４を保持する。

ロボットアーム１３４は、第２ステージ１４２に下基板ホルダ１２５を載置する。ロボットアーム１３２は、その上に第２基板１２３を載置して保持させる。これにより、第２ステージ１４２に保持された第２基板１２３における回路等が形成された面は、第１ステージ１４１に保持された第１基板１２２における回路等が形成された面に、対向するように配置される。

加圧部１０６は、断熱壁１０８、ロードロック室２２０、ロボットアーム２３０、複数の加圧チャンバー２４０および冷却室２５０を有する。断熱壁１０８は、加圧部１０６を包囲して、加圧部１０６の外部への熱輻射を遮断する。これにより、加圧部１０６の熱がアライメント部１０４に及ぼす影響を抑制する。加圧部１０６は、その内部が一定の真空状態に維持される。これにより、加圧部１０６に搬入された基板の汚染及び酸化を抑えることができる。

ロボットアーム２３０は、加圧チャンバー２４０、冷却室２５０とロードロック室２２０との間で第１基板１２２、第２基板１２３、上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５を搬送する。ロボットアーム２３０は、搬送部の一例である。

ロードロック室２２０は、アライメント部１０４と加圧部１０６とを連結する。ロードロック室２２０は、アライメント部１０４側と加圧部１０６側とに、交互に開閉するシャッタ２２２、２２４を有する。

第１基板１２２、第２基板１２３、上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５から構成されるホルダがアライメント部１０４から加圧部１０６に搬入される場合、まず、アライメント部１０４側のシャッタ２２２が開かれ、ロボットアーム１３４がホルダ対をロードロック室２２０に搬入する。次に、アライメント部１０４側のシャッタ２２２が閉じられ、ロードロック室２２０内部が真空に引かれる。ロードロック室２２０内部の真空度が、加圧部１０６側の真空度になったら、加圧部１０６側のシャッタ２２４が開かれる。

続いて、ロボットアーム２３０が、ロードロック室２２０からホルダ対を搬出して、加圧チャンバー２４０のいずれかに装入する。加圧チャンバー２４０は、ホルダ対を加熱および加圧して、第１基板１２２と第２基板１２３を貼り合せる。その後、ロボットアーム２３０が、加圧チャンバー２４０からホルダ対を搬出して、冷却室２５０に装入して冷却する。加圧チャンバー２４０及び冷却室２５０は、ステージの一例である。

加圧部１０６からアライメント部１０４にホルダ対を搬出する場合は、アライメント部１０４から加圧部１０６に搬入する場合の一連の動作を逆順で実行する。これらの一連の動作により、加圧部１０６の内部雰囲気をアライメント部１０４側に漏らすことなく、ホルダ対を加圧部１０６に搬入または搬出できる。

基板貼り合せ装置１００内の多くの領域において、上基板ホルダ１２４が第１基板１２２を保持した状態で、又は下基板ホルダ１２５が第２基板１２３を保持した状態で、ロボットアーム１３４、２３０および第２ステージ１４２により搬送される。第１基板１２２を保持した上基板ホルダ１２４又は第２基板１２３を保持した下基板ホルダ１２５が搬送される場合、ロボットアーム１３４、２３０は、真空吸着又は静電吸着により上基板ホルダ１２４又は下基板ホルダ１２５を吸着して保持する。

図２は、加圧チャンバー２４０の構造を模式的に示す正面図である。加圧チャンバー２４０は、断熱室３００と、上ステージ３１０と、下ステージ３２０と、昇降部３３０と、温度計測器３５０とを備える。断熱室３００は、上ステージ３１０、下ステージ３２０及び昇降部３３０を内部に収容する。

断熱室３００は、断熱材から形成される断熱壁を有し、ホルダ対を加熱する場合に、外部への熱輻射が遮断され、ロボットアーム等周辺に存在する装置、機器への悪影響を防ぐことができる。断熱室３００において、その天板に上ステージ３１０が固定され、その底板に昇降部３３０のベースが固定される。断熱室３００は、上ステージ３１０と下ステージ３２０によりホルダ対に加圧する場合に、装置の反力により変形すること防ぐ目的で、高剛性材料により形成される。

上ステージ３１０は、加熱又は冷却する機能を有し、ホルダ対を加熱又は冷却することができる。昇降部３３０は、ベースに固定されたシリンダ３３４と、そのシリンダに結合するピストン３３２を含む。ピストン３３２は、外部からの制御信号により上下昇降する。

下ステージ３２０は、ピストン３３２の上面に設置される。下ステージ３２０は、ピストン３３２と共に上下に移動することができる。下ステージ３２０は、加熱又は冷却する機能を有し、ホルダ対を加熱又は冷却することができる。

図２は、ホルダ対が加圧チャンバー２４０に装填され、下ステージ３２０に設置された状態を示す。ホルダ対を下ステージ３２０に載置した後、ピストン３３２を上昇させると、上ステージ３１０及び下ステージ３２０によりホルダ対を挟むことができる。

第１基板１２２及び第２基板１２３を貼り合せる場合には、加圧チャンバー２４０は、加圧制御信号に従って、更にピストン３３２を上昇させ、上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５を介して、第１基板１２２及び第２基板１２３に所定の圧力を加えて、貼り合せる。加圧することにより、第１基板１２２及び第２基板１２３の間に接合すべき電極同士を均一に接触させることができ、均一な接合が実現できる。

温度計測器３５０は、下ステージ３２０に設けられる端子３４０を通じて、下基板ホルダ１２５の電気的な出力を検出して、下基板ホルダ１２５の温度を算出する。温度計測器３５０は、上ステージ３１０に設けられる端子を設けて、上基板ホルダ１２４の電気的な出力を検出して、上基板ホルダ１２４の温度を算出してもよい。

図３は、上基板ホルダ１２４を上方から見た斜視図である。図４は、同じ上基板ホルダ１２４を下方から見た斜視図である。

この上基板ホルダ１２４は、第１基板１２２をその下面に保持する。上基板ホルダ１２４は、上基板ホルダ本体４０２と、永久磁石４０４と、溝４１２と、裏面側端子４０６と、裏面側端子４０８と、載置側端子４１８とを有する。上基板ホルダ１２４の外形は、第１基板１２２よりも径がひとまわり大きな円板状をなす。

上基板ホルダ本体４０２は、セラミックス等により形成される。上基板ホルダ本体４０２は、その下面において第１基板１２２を保持する基板保持領域を有する。当該領域が高い平坦性を有して、第１基板１２２を静電吸着する。静電吸着力を生じさせる電力は、第１ステージ１４１から供給される。図４は、基板保持領域に第１基板１２２を保持した状態の上基板ホルダ１２４を示す。

永久磁石４０４は、基板保持領域の外周に複数配される。図３においては二つ一組の永久磁石４０４が、基板保持領域の外周において互いに１２０度間隔で三組配される。永久磁石４０４は、上基板ホルダ本体４０２に保持された第１基板１２２の表面と共通の平面内に、永久磁石４０４の下面が位置するように配されてよい。

裏面側端子４０６、裏面側端子４０８、及び載置側端子４１８は、上基板ホルダ本体４０２の内部に設けられ、表面または裏面に露出する。

図５は、下基板ホルダ１２５を上方から見た斜視図である。図６は、同じ下基板ホルダ１２５を下方から見た斜視図である。

下基板ホルダ１２５は、下基板ホルダ本体４２２と、吸着子４２４、溝４２６と、裏面側端子４３２と、裏面側端子４３４とを有する。下基板ホルダ１２５の外形は、第２基板１２３よりも径がひとまわり大きな円板状をなす。

下基板ホルダ本体４２２は、セラミックス等により形成される。下基板ホルダ本体４２２は、第２基板１２３を保持する基板保持領域を有する。当該領域が高い平坦性を有して、第２基板１２３を吸着する。第２基板１２３を吸着する方法としては、静電吸着が例示できる。図５は、基板保持領域に第２基板１２３を保持した状態の下基板ホルダ１２５を示す。

吸着子４２４は、磁性体材料により形成され、第２基板１２３を保持する表面において、保持した第２基板１２３よりも外側に複数配される。吸着子４２４は、第２基板１２３を保持する平面と略同じ平面内に、吸着子４２４の上面が位置するように、下基板ホルダ本体４２２に形成された陥没領域に配される。

図１の基板貼り合せ装置１００では、ステージ装置１４０において、それぞれが第１基板１２２を保持した上基板ホルダ１２４と、第２基板１２３を保持した下基板ホルダ１２５とを位置合わせして、当接させ、加圧チャンバー２４０において当接させた第１基板１２２および第２基板１２３を接合させる。このため、ステージ装置１４０から加圧チャンバー２４０に搬送される間は、接合されていない第１基板１２２および第２基板１２３の相対位置を維持することが求められる。このような要求に対して、下基板ホルダ１２５の吸着子４２４を上基板ホルダ１２４の永久磁石４０４に吸着させることにより、第１基板１２２および第２基板１２３が下基板ホルダ１２５および上基板ホルダ１２４から挟みつけられて、相対位置を保持できる。

裏面側端子４３２および裏面側端子４３４は、下基板ホルダ本体４２２の内部に設けられ、表面または裏面に露出する。

図７は、上ステージ３１０及び下ステージ３２０により挟まれたホルダ対の断面を概略的に示す。上基板ホルダ１２４の内部には、静電用電極４２０が設けられる。静電用電極４２０は、裏面側端子４０６、裏面側端子４０８及び載置側端子４１８に電気的に接続されている。下基板ホルダ１２５の内部には、静電用電極４４０が設けられる。静電用電極４４０は、裏面側端子４３２および裏面側端子４３４に電気的に接続される。図７に、静電用電極４２０及び静電用電極４４０における各端子の接続関係を例示したが、各端子の位置関係はこれに限定されない。また、上ステージ３１０及び下ステージ３２０には積層基板を加熱するヒータ３５１が設けられる。

静電用電極４２０及び静電用電極４４０は、双極方式の静電吸着用電極である。即ち、静電用電極４２０は、それぞれ二つの部分から構成され、それぞれプラス電源とマイナス電源に接続され、上基板ホルダ１２４と第１基板１２２との間に電位差を生じさせて、第１基板１２２を上基板ホルダ１２４に吸着する。静電用電極４２０は、上基板ホルダ本体４０２における第１基板１２２を吸着する吸着面側、即ち図７における上基板ホルダ１２４の下面の近くに配置される。

同様に、静電用電極４４０は、それぞれ二つの部分から構成され、それぞれプラス電源とマイナス電源に接続され、下基板ホルダ１２５と第２基板１２３との間に電位差を生じさせて、第２基板１２３を下基板ホルダ１２５に吸着する。静電用電極４４０は、下基板ホルダ本体４２２における第２基板１２３を吸着する吸着面側、即ち図７における下基板ホルダ１２５の上面の近くに配置される。

上基板ホルダ１２４において、裏面側端子４０６および裏面側端子４０８は、上基板ホルダ本体４０２における第１基板１２２を載置する側の面の裏面に露出する。裏面側端子４０６は、上ステージ３１０の上ステージ端子５０２と接続して、上ステージ３１０から静電用電極４２０へ電力を供給する。裏面側端子４０８は、上基板ホルダ１２４が搬送用ロボットアームにより、第１基板１２２を載置する側を上向きにして搬送されるときに、ロボットアームの電力供給部と接続して、ロボットアームから静電用電極４２０へ電力を供給する。

下基板ホルダ１２５において、裏面側端子４３２および裏面側端子４３４は、下基板ホルダ本体４２２における第２基板１２３を載置する側の面の裏面に露出する。裏面側端子４３２は、下ステージ３２０の下ステージ端子５０４と接続して、下ステージ３２０から静電用電極４４０へ電力を供給する。

下ステージ端子５０４は、ばねにより上下伸縮可能に下ステージ３２０に配される。図７のように、下ステージ３２０が下基板ホルダ１２５を保持する状態では、下ステージ端子５０４は、下基板ホルダ１２５の裏面側端子４３２に当接して、下基板ホルダ１２５により押し込まれる。この場合に、下ステージ端子５０４の先端部は、ばねの弾性力により下基板ホルダ１２５の裏面側端子４３２に押し付けられる状態にあり、裏面側端子４３２と確実に電気的に接続でき、安定な電力供給ができる。上記ばねとして、コイルばね等が例示できる。

上ステージ端子５０２は、ばねにより上下伸縮可能に上ステージ３１０に配される。図７のように、上ステージ３１０が下ステージ３２０と共にホルダ対を挟む状態では、上ステージ端子５０２は、上基板ホルダ１２４の裏面側端子４０６に当接して、上基板ホルダ１２４により押し込まれる。この場合に、上ステージ端子５０２の先端部は、ばねの弾性力により上基板ホルダ１２４の裏面側端子４０６に押し付けられる状態にあり、裏面側端子４０６と確実に電気的に接続でき、安定な電力供給ができる。

下ステージ端子５０４は、図２に示す端子３４０を兼ねていてもよいし、端子３４０とは別個に設けられてもよい。以下、下ステージ端子５０４が端子３４０を兼ねている形態を説明する。温度計測器３５０は、静電用電極４４０の裏面側端子４３２に接続された下ステージ端子５０４により、二つの静電用電極４４０の間に予め定められた電圧をかけて、二つの静電用電極４４０の間のリーク電流又は電気抵抗等の電気的特性を計測することができる。二つの静電用電極４４０の間のリーク電流は、温度依存性を有するので、温度計測器３５０は、計測したリーク電流に基づいて、下基板ホルダ本体４２２の温度を算出することができる。二つの静電用電極４４０の間の電気的特性の温度依存性は、下基板ホルダ１２５等の材料等に依存する。例えば、下基板ホルダ１２５が主にアルミナ製である場合に、温度が高いほど抵抗が低くすなわちリーク電流が大きい。この電気的特性の温度依存性を予め実験で求めておき、例えば、リーク電流の値と温度との関係を数値テーブルとして温度計測器３５０に記憶させておく。電気的特性の温度依存性を予め実験で取得する場合に下基板ホルダ１２５が第２基板１２３を保持している状態と同じ条件で実験することがさらに好ましい。

同様に、温度計測器３５０は、静電用電極４２０の裏面側端子４０６に接続された上ステージ端子５０２により、二つの静電用電極４２０の間に予め定められた電圧をかけて、二つの静電用電極４２０の間のリーク電流等の電気的特性を計測して、上基板ホルダ本体４０２の温度を算出することができる。さらに、温度計測器３５０は、上記計測により、第１基板１２２および第２基板１２３を間に挟んで保持する上基板ホルダ１２４の上基板ホルダ本体４０２と下基板ホルダ１２５の下基板ホルダ本体４２２の温度差を検出することもできる。図７において、温度計測器３５０と上ステージ端子５０２との接続の表示が省略されている。

図８は、ロボットアーム２３０によりホルダ対を搬送する状態を概略的に示す。図９は、図８におけるＡ−Ａ断面を概略的に示す。

ロボットアーム２３０は、二つのロボット端子５２２と、二つのロボット端子５２４とを有する。ロボット端子５２２及びロボット端子５２４は、ばねにより上下伸縮可能にロボットアーム２３０に配される。ロボット端子５２４は、下基板ホルダ１２５の厚さより高く上方へ延伸する。

図９に示すように、ロボットアーム２３０がホルダ対を搬送する場合に、ロボット端子５２２は、下基板ホルダ１２５に設けられる静電用電極４４０に電力を供給する。ロボット端子５２４は、上基板ホルダ１２４に設けられる静電用電極４２０に電力を供給する。

ロボット端子５２２は、下基板ホルダ１２５の裏面側端子４３４に当接して、下基板ホルダ１２５により押し込まれる。この場合に、ロボット端子５２２の先端部は、ばねの弾性力により下基板ホルダ１２５の裏面側端子４３４に押し付けられる状態にあり、裏面側端子４３４と確実に電気的に接続でき、静電用電極４４０に安定な電力供給ができる。

この場合、下基板ホルダ１２５の溝４２６がロボット端子５２４を回避できるので、ロボット端子５２４は、上基板ホルダ１２４における第１基板１２２を載置する側の面に露出する載置側端子４１８に当接して、上基板ホルダ１２４により押し込まれる。ロボット端子５２４の先端部は、ばねの弾性力により上基板ホルダ１２４の載置側端子４１８に押し付けられる状態にあり、載置側端子４１８と確実に電気的に接続でき、静電用電極４２０に安定な電力供給ができる。

ロボット端子５２２及びロボット端子５２４は、温度計測器３５０に接続されてよい。この場合に、温度計測器３５０は、静電用電極４４０の裏面側端子４３４に接続されたロボット端子５２２により、二つの静電用電極４４０の間に予め定められた電圧をかけて、二つの静電用電極４４０の間のリーク電流等の電気的特性を計測して、計測したリーク電流に基づいて、下基板ホルダ本体４２２の温度を算出することができる。

温度計測器３５０は、静電用電極４２０の載置側端子４１８に接続されたロボット端子５２４により、二つの静電用電極４２０の間に予め定められた電圧をかけて、二つの静電用電極４２０の間のリーク電流等の電気的特性を計測して、計測したリーク電流に基づいて、上基板ホルダ本体４０２の温度を算出することができる。

図１０は、下基板ホルダ１２５の他の例を示す。図１０の下基板ホルダ１２５において、静電用電極４４０とは別個に温度計測電極６０２が設けられる。温度計測器３５０は、二つの温度計測電極６０２の間に予め定められた電圧をかけて、二つの温度計測電極６０２の間のリーク電流等の電気的特性を計測して、計測したリーク電流に基づいて、下基板ホルダ本体４２２の温度を算出することができる。

温度計測電極６０２は、下基板ホルダ本体４２２における、破線で示された網状静電用電極４４０が設けられていない領域の外側に、すなわち第２基板１２３を吸着する領域の外側に配置される。この配置により、静電用電極４４０の影響を最小限に抑える。温度計測電極６０２は、下基板ホルダ本体４２２における第２基板１２３を吸着する吸着面側、即ち図５における下基板ホルダ１２５の上面の近くに配置される。この配置により、より第２基板１２３に近い温度が検出できる。温度計測電極６０２は、更に複数設けられても良い。また、上基板ホルダ１２４にも静電用電極４２０とは別個に温度計測電極が設けられてもよい。

図１１は、他の実施形態であって、熱電対６１０が設けられた下基板ホルダ１２５の断面を概略的に示す。温度計測器３５０は、熱電対６１０の熱起電力を計測して、下基板ホルダ本体４２２の温度を検出することができる。熱電対６１０の温接点が下基板ホルダ本体４２２における第２基板１２３を吸着する吸着面側、即ち図５における下基板ホルダ１２５の上面の近くに配置される。この配置により、より第２基板１２３に近い温度が検出できる。熱電対６１０は、更に複数設けられても良い。

図１２は、他の実施形態であって、４つの静電用電極が設けられた下基板ホルダ１２５の平面図を概略的に示す。このような静電用電極を有する下基板ホルダ１２５は、段階的に第２基板を静電吸着することができる。例えば、まず端子７２４及び端子７２６に電力を供給して、下基板ホルダ１２５の中心部において第２基板を静電吸着して、次に端子７２２及び端子７２８に電力を供給して、下基板ホルダ１２５の周辺部において第２基板を静電吸着する。

温度計測器３５０は、端子７２２、７２４、７２６、７２８を通じて、静電用電極７１２、７１４、７１６、７１８のうち、いずれか二つの静電用電極の間に予め定められた電圧をかけて、二つの静電用電極間のリーク電流等の電気的特性を計測して、計測したリーク電流等に基づいて、下基板ホルダ１２５の温度を算出することができる。例えば、温度計測器３５０は、静電用電極７１２と静電用電極７１４との間のリーク電流を計測して、図１２に示す下基板ホルダ１２５の左側の温度を算出することができる。即ち、この実施形態では、下基板ホルダ１２５の左側と右側のそれぞれについて、温度検出ができる。

以上の実施形態において、基板貼り合せ過程における基板に最も近い下基板ホルダ１２５等の温度を直接に検出することができるので、積層基板の温度をより正確に把握することができる。これにより、積層基板を加熱するヒータ３５１をより適切に制御することができる。

図１３は、積層半導体装置を製造する製造方法の概略を示す。図１３に示すように、積層半導体装置は、当該積層半導体装置の機能・性能設計を行うステップＳ１１０、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップＳ１２０、積層半導体装置の基材である基板を製造するステップＳ１３０、マスクのパターンを用いたリソグラフィを含む基板処理ステップＳ１４０、上記の基板貼り合せ装置を用いた基板貼り合せ工程等を含むデバイス組み立てステップＳ１５０、検査ステップＳ１６０等を経て製造される。なお、デバイス組み立てステップＳ１５０は、基板貼り合せ工程に続いて、ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む。

図１から図１１に示す実施形態において、下基板ホルダ１２５等は第２基板１２３等を静電吸着により保持しているが、保持方法はこれに限られない。他の例として、下基板ホルダ１２５等は第２基板１２３等を真空吸着により保持してもよい。この場合には、下基板ホルダ１２５等には図１０に示す温度計測電極６０２が設けられる。さらにこの場合に、温度計測電極６０２は、第２基板１２３を保持する領域まで電極が延びており、第２基板１２３を保持する領域におけるリーク電流を計測して温度を検出してもよい。

また、図１から図７に示す実施形態において、上ステージ３１０および下ステージ３２０からホルダ対に静電吸着の電力を供給する場合を説明したが、上ステージ３１０および下ステージ３２０からホルダ対へ静電吸着の電力を供給しなくてもよい。この場合に、図７に示す各静電用電極及び電力供給に用いられる各端子は、温度検出にだけ使用してよい。

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。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１００ 基板貼り合せ装置、１０２ 筐体、１０４ アライメント部、１０６ 加圧部、１０８ 断熱壁、１１２ 基板カセット、１１４ 基板カセット、１１６ 基板カセット、１２２ 第１基板、１２３ 第２基板、１２４ 上基板ホルダ、１２５ 下基板ホルダ、１２６ プリアライナ、１２８ 基板ホルダラック、１３０ 基板取り外し部、１３２ ロボットアーム、１３４ ロボットアーム、１４０ ステージ装置、１４１ 第１ステージ、１４２ 第２ステージ、１４５ 断熱壁、１４６ シャッタ、１４８ 制御部、２２０ ロードロック室、２２２ シャッタ、２２４ シャッタ、２３０ ロボットアーム、２４０ 加圧チャンバー、２５０ 冷却室、３００ 断熱室、３１０ 上ステージ、３２０ 下ステージ、３３０ 昇降部、３３２ ピストン、３３４ シリンダ、３４０ 端子、３５０ 温度計測器、３５１ ヒータ、４０２ 上基板ホルダ本体、４０４ 永久磁石、４０６ 裏面側端子、４０８ 裏面側端子、４１２ 溝、４１８ 載置側端子、４２０ 静電用電極、４２２ 下基板ホルダ本体、４２４ 吸着子、４２６ 溝、４３２ 裏面側端子、４３４ 裏面側端子、４４０ 静電用電極、５０２ 上ステージ端子、５０４ 下ステージ端子、５２２ ロボット端子、５２４ ロボット端子、６０２ 温度計測電極、６１０ 熱電対、７１２ 静電用電極、７１４ 静電用電極、７１６ 静電用電極、７１８ 静電用電極、７２２ 端子、７２４ 端子、７２６ 端子、７２８ 端子

Claims (12)

1. 基板を保持して複数のステージの間を搬送される基板ホルダであって、
   前記基板を保持するホルダ本体と、
   前記ホルダ本体に取り付けられ、前記ホルダ本体の温度を検出する温度検出部と
   を備える基板ホルダ。
2. 前記ホルダ本体内に配され、前記基板を前記ホルダ本体に静電的に吸着する静電用電極をさらに備え、
   前記温度検出部は、前記静電用電極間の電気的特性により前記ホルダ本体の温度を検出する請求項１に記載の基板ホルダ。
3. 前記ホルダ本体内に配され、前記基板を前記ホルダ本体に静電的に吸着する静電用電極をさらに備え、
   前記温度検出部は、前記静電用電極とは別個に設けられる電極を有する請求項１に記載の基板ホルダ。
4. 前記電極は、前記ホルダ本体における前記基板を吸着する吸着面側に配置される請求項３に記載の基板ホルダ。
5. 前記電極は、前記ホルダ本体における前記基板を吸着する領域の外側に配置される請求項３又は４に記載の基板ホルダ。
6. 前記温度検出部は、複数の前記基板を間に挟んで保持する２枚の前記基板ホルダの前記ホルダ本体の温度差を検出する請求項１から５の何れかに記載の基板ホルダ。
7. 前記温度検出部は、熱電対である請求項１から６の何れかに記載の基板ホルダ。
8. 基板を保持した基板ホルダを保持する複数のステージと、
   前記複数のステージ間で前記基板ホルダを搬送する搬送部と、
   前記基板ホルダからの電気的な出力に基づいて、ホルダ本体の温度を検出する温度検出部と
   を備え、
   前記複数のステージのいずれかに保持された複数の前記基板ホルダに保持された複数の前記基板を貼り合せる基板貼り合せ装置。
9. 前記温度検出部は、前記複数のステージの少なくとも一つに配され、前記基板ホルダ
   に配され前記基板を前記基板ホルダに静電的に吸着する静電用電極と電気的に接続されることにより、前記基板ホルダからの電気的な出力を取得する端子を有する請求項８に記載の基板貼り合せ装置。
10. 前記温度検出部は、前記搬送部に配され、前記基板ホルダに配され前記基板を前記基板ホルダに静電的に吸着する静電用電極と電気的に接続されることにより、前記基板ホルダからの電気的な出力を取得する端子を有する請求項８に記載の基板貼り合せ装置。
11. 請求項８から１０の何れかに記載の基板貼り合せ装置により基板を貼り合せることを含む積層半導体装置製造方法。
12. 請求項１１に記載の積層半導体装置製造方法により製造された積層半導体装置。

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