JP2013232663A - 基板ホルダ装置及び基板張り合わせ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板ホルダ同士の固定具が必要のなく直径の大きくならない基板ホルダ装置を提供する。
【解決手段】 基板ホルダ装置は、第１面と第２面とを有する非磁性体で構成されこの第１面で第１基板を保持する第１基板ホルダと、第３面と第４面とを有する非磁性体で構成され、この第３面で第２基板を保持する第２基板ホルダと、第１基板ホルダの外周より内側に配置された第１磁気発生部と、第２基板ホルダの外周より内側に配置された第２磁気発生部と、第２基板ホルダの第４面に形成され第２磁気発生部に給電する第１端子と、を備える。そして、この基板ホルダ装置において、第２基板ホルダがステージに載置されている際に、第１端子に電力が給電される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、半導体ウエハの積層工程における重ね合わせ装置に関するもので、特にウエハホルダ同士の固定装置に関するものである。

近年、携帯電話やＩＣカード等の電子機器の高機能化に伴い、その内部に実装される半導体デバイス（ＬＳＩ、ＩＣなど）の薄型化又は小型化が進んでいる。また、線幅を狭くすることなく記憶容量を増すために半導体ウエハを数層重ね合わせた三次元実装タイプの半導体デバイス、例えばＳＤカード又はＭＥＭＳなどが増えつつある。

複層化するために、例えば一対のウエハホルダに載置されたウエハ同士を精密に位置合わせし接合する。精密に位置合わせする方法には、ウエハ上のマークを透過観察して２つのマークを互いに位置合わせする方法や、張り合わせ前の２枚のウエハ間に向かい合う面を同時に観察できる顕微鏡を挿入して各ウエハのマークをそれぞれ位置合わせする方法などが使われてきた。また、接合する方法には加圧と加熱する方法や、基板表面の電極同士を共晶接合するなどの複数の方法が提案されている。この位置合わせから接合まで移送方法は基板同士がずれないように保持具で保持する必要がある。また、この保持具は脱着が容易である必要がある。

この保持具について特許文献１では一対のウエハホルダ１３０に取り付けた２枚の平行板バネを保持具として用いる方法が提案されている。この保持具は図１２（ａ）に示すようにウエハホルダの外周を均等に４分割するように４箇所に固定具ＦＩを取り付けている。図１２（ａ）はウエハホルダ部分を上部から見た図である。また、図１２（ｂ）は均等に３分割するように３箇所に固定具ＦＩを取り付けて固定する方法である。図１２（ｃ）に示すように、ウエハホルダには固定具ＦＩを取り付ける取り付け領域ＴＡが必要であり、固定具ＦＩには固定具同士を結合するための保持部ＨＰのスペースが必要となる。図１２（ｃ）は図１２（ａ）のＡ−Ａ断面を図示したものである。また、この固定具同士の結合を保持する方法には電磁吸着、真空吸着、又は静電吸着を用いている。尚、電磁力を用いる場合には磁性体を用いてもよいし、永久磁石であってもよい。

特開２００６−３３９１９１号公報

しかしながら、ウエハホルダ１３０に取り付ける固定具ＦＩと保持部ＨＰとは基板外縁部に設置する関係上、図１２（ｃ）で示すようにウエハホルダ１３０を取り付け領域ＴＡ分だけ大きくする必要があり、また、保持部ＨＰを確保するために固定具ＦＩがウエハホルダ１３０の外部に吐出する形状となる。このため、ウエハホルダ１３０と固定具ＦＩとのサイズは大きくなり、関係する複数の接合用チャンバのサイズが大きくなる要因となる。チャンバのサイズが大きくなることは体積が指数的に増加するために、装置全体が大型化し、また真空状態にするための時間が増加する問題があった。

そこで、その問題を解決すべく、基板ホルダ同士の固定具の必要がなく直径の大きくならない基板ホルダ装置を提供する。

本観点に係る基板ホルダ装置は、第１面と第２面とを有する非磁性体で構成されこの第１面で第１基板を保持する第１基板ホルダと、第３面と第４面とを有する非磁性体で構成され、この第３面で第２基板を保持する第２基板ホルダと、第１基板ホルダの外周より内側に配置された第１磁気発生部と、第２基板ホルダの外周より内側に配置された第２磁気発生部と、第２基板ホルダの第４面に形成され第２磁気発生部に給電する第１端子と、を備える。そして、この基板ホルダ装置において、第２基板ホルダがステージに載置されている際に、第１端子に電力が給電される。
このような構成によれば、第２基板ホルダがステージに載置されている際に磁場を発生させたり磁場を打ち消したりできるとともに、この磁場によって第１基板ホルダと第２基板ホルダとを固定することができる。第１磁気発生部及び第２磁気発生部が基板ホルダの外周よりも内側に配置されているため、関係する複数のチャンバのサイズを大きくする必要がない。

ウエハ張り合わせ装置１００の全体斜視図である。 ウエハ張り合わせ装置１００の上面概略図である。 （ａ）は、アライナー５０の側面図である。 （ｂ）は、対向するウエハホルダＷＨを示す図である。 （ｃ）は、磁場で吸引しあうウエハホルダＷＨを示す図である。 （ａ）は、４箇所の受電端子を持つ第２ウエハホルダＷＨ２の裏面を示す図である （ｂ）は、第２ウエハホルダＷＨ２と第２テーブル５６との関係を示す側面図である。 （ａ）は、４箇所の受電端子を持つ第２ウエハホルダＷＨ２の裏面を示す図である。 （ｂ）は、第２ウエハホルダＷＨ２とハンド部ＨＤとの関係を示す側面図である。 （ｃ）は、ウエハホルダローダＷＨＬのハンド部ＨＤを示す図である。 ウエハホルダＷＨにおける固定分離処理のフローチャートを示す。 （ａ）は、実施例２の対向するウエハホルダＷＨを示す図である。 （ｂ）は、永久磁石の磁場で吸引しあうウエハホルダＷＨを示す図である。 （ａ）は、２箇所の受電端子を持つ第２ウエハホルダＷＨ２の裏面を示す図である （ｂ）は、第２ウエハホルダＷＨ２と第２テーブル５６との関係を示す側面図である。 互いに永久磁石を形成するウエハホルダＷＨにおける固定分離処理のフローチャートを示す。 （ａ）は、リング状の第１永久磁石ＰＭ１を持つ第１ウエハホルダＷＨ１を示し、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。（ｃ）は、円状で均等に分割した第１永久磁石ＰＭ１を持つ第１ウエハホルダＷＨ１を示し、（ｄ）はそのＣ−Ｃ断面図である。 （ａ）は、第２ウエハホルダＷＨ２の外部に蓄電池ＣＢを形成する場合の図である。 （ｂ）は、第２ウエハホルダＷＨ２の内部に蓄電池ＣＢを形成する場合の図である。 （ａ）は、ウエハホルダ１３０の外部に４箇所の固定具を用いた場合の図である。 （ｂ）は、ウエハホルダ１３０の外部に３箇所の固定具を用いた場合の図である。 （ｃ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面を示す図である。

＜ウエハ張り合わせ装置の全体構成＞
図１はウエハ張り合わせ装置１００の全体斜視図であり、図２はウエハ張り合わせ装置１００の上面概略図である。
ウエハ張り合わせ装置１００は、ウエハローダＷＬ及びウエハホルダローダＷＨＬを有している。ウエハローダＷＬ及びウエハホルダローダＷＨＬは、多関節ロボットであり六自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θＸ，θＹ，θＺ）に移動可能である。さらにウエハローダＷＬはレールＲＡに沿ってＹ方向に長い距離移動可能であり、ウエハホルダローダＷＨＬはレールＲＡに沿ってＸ方向に長い距離移動可能である。

ウエハ張り合わせ装置１００は、その周辺に半導体ウエハＷを複数枚収納するウエハストッカー１０を有している。ウエハ張り合わせ装置１００は、第１ウエハＷ１と第２ウエハＷ２とを張り合わせるため、第１ウエハＷ１を収納するウエハストッカー１０−１と第２ウエハＷ２を収納するウエハストッカー１０−２とが用意されている。また、ウエハストッカー１０の近郊に半導体ウエハＷをプリアライメントするウエハプリアライメント装置２０が設けられている。ウエハローダＷＬによりウエハストッカー１０から取り出された半導体ウエハＷがウエハプリアライメント装置２０に送られる。

ウエハ張り合わせ装置１００は、ウエハホルダＷＨを複数枚収納するウエハホルダストッカー３０を有している。ウエハホルダＷＨは第１ウエハＷ１用の第１ウエハホルダＷＨ１を有し、第２ウエハＷ２に対しても第２ウエハホルダＷＨ２を有している。このため、ウエハ張り合わせ装置１００は第１ウエハホルダＷＨ１用と、第２ウエハホルダＷＨ２用とのウエハホルダストッカー３０を収容するか、ウエハホルダストッカー３０内部を分割するなどして第１ウエハホルダＷＨ１と第２ウエハホルダＷＨ２とを分ける。また、ウエハホルダストッカー３０の近郊にウエハホルダＷＨをプリアライメントするウエハホダルプリアライメント装置４０が設けられている。ウエハホルダローダＷＨＬによりウエハホルダストッカー３０から取り出されたウエハホルダＷＨがウエハホルダプリアライメント装置４０に送られる。ウエハホルダプリアライメント装置４０では、プリアライメントされたウエハホルダＷＨに対して、プリアライメントされた半導体ウエハＷがウエハローダＷＬにより載置される。

ウエハ張り合わせ装置１００は、一対の半導体ウエハＷを載置したウエハホルダＷＨをアライメントし、２枚の半導体ウエハＷを半導体チップの線幅精度で重ね合わせるアライナー５０を有している。アライナー５０にはウエハホルダプリアライメント装置４０から半導体ウエハＷを載置したウエハホルダＷＨがウエハホルダローダＷＨＬにより送られてくる。また、重ね合わされた半導体ウエハＷを載置したウエハホルダＷＨはウエハホルダローダＷＨＬにより加熱加圧装置７０に送られる。

ウエハ張り合わせ装置１００の加熱加圧装置７０は、ウエハホルダＷＨを介してアライナー５０で重ね合わされた半導体ウエハＷ同士を加熱し加圧し接合する。加熱加圧装置７０は、加圧シリンダにより所定の圧力を所定の時間加えることで、半導体ウエハＷ上の電極であるＣｕなどの金属バンプ同士が接合される。この時ウエハ間に樹脂を封入して加熱することもあり、加熱を必要としない方法でもよい。

ウエハ張り合わせ装置１００は加熱加圧装置７０の隣に分離冷却ユニット８０を有している。分離冷却ユニット８０は、張り合わされた半導体ウエハＷをウエハホルダＷＨから外すとともに、張り合わされた半導体ウエハＷを所定温度まで冷却する。冷却された半導体ウエハＷはウエハローダＷＬにより分離冷却ユニット８０から取り出され、張り合わせウエハ用ストッカー８５に送られる。冷却されたウエハホルダＷＨはウエハホルダローダＷＨＬにより分離冷却ユニット８０から取り出され、再びウエハホルダストッカー３０に戻される。

ウエハ張り合わせ装置１００は、ウエハ張り合わせ装置１００全体の制御を行う主制御装置９０が設けられている。主制御装置９０は、ウエハローダＷＬ、ウエハホルダローダＷＨＬ、ウエハプリアライメント装置２０、及びウエハホルダプリアライメント装置４０などの各装置を制御する制御装置と信号の受け渡しを行い全体の制御を行う。

＜実施例１＞
上記のように第１ウエハホルダＷＨ１及び第２ウエハホルダＷＨ２は、第１ウエハＷ１及び第２ウエハＷ２を吸着し、張り合わすためのツールとして利用され、繰り返し何度も使用される部品でもある。本実施例の第１及び第２ウエハホルダＷＨ１、ＷＨ２は第１及び第２ウエハＷ１、Ｗ２を吸着するだけでなく、第１ウエハホルダＷＨ１及び第２ウエハホルダＷＨ２同士を固定する機能をもつ。ウエハホルダＷＨ自体に固定する機能を持たせることでウエハホルダＷＨは小型になる。

図３（ａ）はアライナー５０の側面図を示している。アライナー５０はチャンバ内に高精度アライメントカメラＣＡを例えば天井に配置する。ウエハホルダプリアライメント装置４０から搬送された第１ウエハホルダＷＨ１はアライナー５０の第１テーブル５４に保持され、第２ウエハホルダＷＨ２は第２テーブル５６に保持される。第１テーブル５４に対して第２テーブル５６を駆動部５３で水平（ＸＹ方向）移動させることでウエハホルダＷＨの位置決めをすることができる。

図３（ｂ）は固定機能を持つ一対のウエハホルダＷＨをアライナー５０の中心線Ａ−Ａで見開きにした図である。図３（ｂ）に示すように第１ウエハホルダＷＨ１には第１ウエハＷ１の反対側に第１永久磁石ＰＭ１を設置し、第２ウエハホルダＷＨ２にはその外周に電磁コイルＭＣを設置する。

第１永久磁石ＰＭ１は第１ウエハホルダＷＨ１の全面を覆う大きさ、又は第１ウエハホルダＷＨ１の外周より小さくすることで第１ウエハホルダＷＨ１の内側に埋め込む。第２ウエハホルダＷＨ２の電磁コイルＭＣは第２ウエハホルダＷＨ２の周囲に溝を形成しておき、その溝の中に電磁コイルＭＣを埋め込む。つまり、第１ウエハホルダＷＨ１及び第２ウエハホルダＷＨ２は第１ウエハＷ１及び第２ウエハＷ２とほぼ同じ大きさのサイズにすることができる。

第１ウエハホルダＷＨ１及び第２ウエハホルダＷＨ２は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などのセラミック材料から構成される。これらセラミック材料は非磁性体であるので第１永久磁石ＰＭ１又は電磁コイルMCの磁場の影響を妨げない。

電磁コイルＭＣに電流を流すと、アンペールの右ねじの法則により磁場が発生するため、アライナー５０は第１ウエハホルダＷＨ１の第１永久磁石ＰＭ１の磁極と引き合うように電流を流すことでウエハホルダＷＨ同士を固定する。

図３（ｃ）は第１ウエハホルダＷＨ１と第２ウエハホルダＷＨ２との側面図である。
図３（ｃ）は電磁コイルＭＣに電流を流し、磁場により第１ウエハホルダＷＨ１と第２ウエハホルダＷＨ２とが互いに引き合う状態の磁力線を模式的に示した図である。磁力線は図３（ｃ）に示すように第１ウエハホルダＷＨ１と第２ウエハホルダＷＨ２とに対して垂直方向であるためＸＹ方向にずれることがない。磁極は異極同士にすればよくＮ極Ｓ極の極性を入れ替えてもよい。

図４（ａ）は第２ウエハホルダＷＨ２の上面図であり、図４（ｂ）は第２ウエハホルダＷＨ２の第１受電端子ＲＶ１とアライナー５０の第２テーブル５６の第１給電端子ＳＰ１との位置関係を示した図である。

第２ウエハホルダＷＨ２は第１受電端子ＲＶ１と第２受電端子ＲＶ２とを有する。第１受電端子ＲＶ１及び第２受電端子ＲＶ２の周囲には溝部４１が形成されている。第２テーブル５６は第１給電端子ＳＰ１を有する。例えば第１給電端子ＳＰ１はプラス+とマイナス−の極性を持ち、第１受電端子ＲＶ１も対応する極性を備える。第２受電端子ＲＶ２は搬送時に用いる端子であり図５を使って説明する。なお、プラス側の第２受電端子ＲＶ２＋は凸形状であるため、第２テーブル５６に凹形状の孔を空けておく必要がある。また、受電端子と給電端子とは凸形状の端子をバネピンとすることで反対側の凹形状を形成する必要が無くしてもよい。

第２テーブル５６に保持された第２ウエハホルダＷＨ２と第１テーブル５４に保持された第１ウエハホルダＷＨ１とで精密な位置合わせを完了すると、アライナー５０はウエハホルダＷＨの固定処理をする。アライナー５０は第２テーブル５６の第１給電端子ＳＰ１から電流を流すことで、ウエハホルダＷＨ同士を固定する。

例えば第２テーブル５６は第１給電端子ＳＰ１の＋極を凹形状で形成し、第１給電端子ＳＰ１の−極の接点を凸形状で形成することで、金属などの導電部材が誤って第２テーブル５６に落ちたりした際のショート（短絡）を防ぐことができる。なお接点は確実に接触すればよくどのような形状の接点であっても良い。なお、図示しないが第１給電端子ＳＰ１は加熱加圧装置７０にも形成する必要がある。

また、プラス側の第１及び第２受電端子ＲＶ１＋、ＲＶ２＋は凸形状としたが、第１及び第２受電端子ＲＶ１、ＲＶ２はすべて凹形状として、第１給電端子ＳＰ１の両極を凸形状としてもよく、その逆であってもよい。

さらに、第２テーブル５６には第１給電端子ＳＰ１を設けることなく、移動可能なアーム状の第１給電端子ＳＰ１を設けても良い。その場合にはアーム状の第１給電端子ＳＰ１が溝部４１から入り込んで給電する。

アライメント後の固定処理した第２ウエハホルダＷＨ２は、ウエハホルダローダＷＨＬを用いて次の加熱加圧装置７０に搬送する。搬送途中であっても第１ウエハホルダＷＨ１及び第２ウエハホルダＷＨ２が固定し続けるように、第２ウエハホルダＷＨ２に給電し続ける必要がある。

図５は第２ウエハホルダＷＨ２とウエハホルダローダＷＨＬとの接点の位置関係を示した図である。
図５（ａ）は第２ウエハホルダＷＨ２の上面図であり、図５（ｂ）は第２ウエハホルダＷＨ２の第１受電端子ＲＶ１とウエハホルダローダＷＨＬのハンド部ＨＤの第２給電端子ＳＰ２との位置関係とを示した図である。また、図５（ｃ）はウエハホルダローダＷＨＬのハンド部ＨＤを示した上面図である。

図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、例えばウエハホルダローダＷＨＬのハンド部ＨＤには第２給電端子ＳＰ２の＋極が凹形状で形成され、第２給電端子ＳＰ２の−極が凸形状で形成されている。

第２ウエハホルダＷＨ２に合計４箇所の接点を設置することで、チャンバ内の給電とウエハホルダローダＷＨＬから給電とを一時的に重複させる。こうすることで、第１ウエハホルダＷＨ１及び第２ウエハホルダＷＨ２が固定状態を維持する。

固定状態はアライナー５０と、加熱加圧装置７０と、分離冷却ユニット８０との処理終了まで維持する必要がある。このため各チャンバとウエハホルダローダＷＨＬとで第２ウエハホルダＷＨ２への給電を絶やさないようにする必要がある。

図６は、この一連のウエハホルダＷＨにおける固定分離処理のフローチャートを示す。ステップＳ３１において、ウエハホルダプリアライメント装置４０は第１ウエハＷ１と第１ウエハホルダＷＨ１とで位置合わせをしてから真空吸着する。また、ウエハホルダプリアライメント装置４０は第２ウエハＷ２と第２ウエハホルダＷＨ２とも位置合わせしてから真空吸着する。ここではウエハＷとウエハホルダＷＨとで真空吸着しているが、静電吸着でもよい。

ステップＳ３２において、ウエハホルダローダＷＨＬはプリアライメントしたウエハＷとウエハホルダＷＨとをアライナー５０に搬送する。第１ウエハホルダＷＨ１はアライナー５０の第１テーブル５４に保持し、第２ウエハホルダＷＨ２はアライナー５０の第２テーブル５６に保持する。

ステップ３３において、アライナー５０は第１ウエハホルダＷＨ１と第２ウエハホルダＷＨ２とをウエハＷの線幅精度で重なるように位置合わせする。ステップＳ３４において、位置合わせの終了した第１ウエハホルダＷＨ１と第２ウエハホルダＷＨ２とを固定するために第２ウエハホルダＷＨ２の電磁コイルＭＣに電流を流す。対向するウエハホルダＷＨは第１ウエハホルダＷＨ１の磁場と第２ウエハホルダＷＨ２との磁場とにより互いに吸着し、固定される。

ステップＳ３５において、ウエハホルダローダＷＨＬは固定処理された一対のウエハホルダＷＨを搬送するために第２ウエハホルダＷＨ２の下部にウエハホルダローダＷＨＬのハンド部ＨＤを挿入し、第２ウエハホルダＷＨ２の電磁コイルＭＣに給電する。ステップＳ３６において、ウエハホルダローダＷＨＬは固定状態のウエハホルダＷＨを持ち上げ、加熱加圧装置７０へ搬送する。

ステップＳ３７において、搬送された固定状態のウエハホルダＷＨは加熱加圧装置７０から第２ウエハホルダＷＨ２の電磁コイルＭＣに給電される。加熱加圧装置７０が第２ウエハホルダＷＨ２への給電を完了すると、ウエハホルダローダＷＨＬは給電を止め、ウエハホルダローダＷＨＬのハンド部ＨＤを抜く。ハンド部ＨＤを抜いた後、加熱加圧装置７０はチャンバ内を真空にして加熱加圧処理をする。なお、加圧処理中はウエハＷのズレの心配がないため、加熱加圧装置７０からの給電を止めてもよい。また、加圧解除時には一対のウエハホルダＷＨの不用意な動きに対応するために、加熱加圧装置７０は第２ウエハホルダＷＨ２の電磁コイルＭＣに給電する。加熱加圧処理の終了後に加熱加圧装置７０は真空状態を解除する。

ステップＳ３８において、ウエハホルダローダＷＨＬは固定状態のウエハホルダＷＨにハンド部ＨＤを挿入して、第２ウエハホルダＷＨ２の電磁コイルＭＣに給電する。加熱加圧装置７０はウエハホルダローダＷＨＬからの給電後に加熱加圧装置７０の給電を止める。

ステップＳ３９において、ウエハホルダローダＷＨＬは固定状態のウエハホルダＷＨを持ち上げ、分離冷却ユニット８０へ搬送する。分離冷却ユニット８０は搬送されたウエハホルダＷＨを図示しない冷却テーブルに保持する。

ステップＳ４０において、既にウエハ同士は接合されているため、ウエハホルダＷＨ同士の固定を解除することができる。このためウエハホルダローダＷＨＬからの給電を止めてウエハホルダＷＨ同士の固定を解除する。また、ウエハホルダローダＷＨＬはハンド部をウエハホルダＷＨから抜く。分離冷却ユニット８０はウエハの温度が所定の温度になるまで冷却する。

ステップＳ４１において、分離冷却ユニット８０は第１ウエハホルダＷＨ１と接合したウエハＷとの真空吸着を解除し、ウエハホルダローダＷＨＬを用いて第１ウエハホルダＷＨ１を除去して分離冷却ユニット８０から搬出する。同様に分離冷却ユニット８０は第２ウエハホルダＷＨ２と接合したウエハＷとの真空吸着を解除し、接合したウエハＷをウエハローダＷＬで搬出する。また、冷却テーブルから第２ウエハホルダＷＨ２をウエハホルダローダＷＨＬで搬出する。

＜実施例２＞
図７は実施例２の第１ウエハホルダＷＨ１と第２ウエハホルダＷＨ２を示した図である。
図７（ａ）に示すように、第１ウエハホルダＷＨ１は図３（ｂ）で示した実施例１と同じく第１永久磁石ＰＭ１を有している。また第２ウエハホルダＷＨ２は第２永久磁石ＰＭ２と電磁コイルＭＣとを配置する。第１永久磁石ＰＭ１と第２永久磁石ＰＭ２とは異極同士が対向しており、第１ウエハホルダＷＨ１と第２ウエハホルダＷＨ２とを近づけると互いに磁力で吸引し合い固定される。磁極は異極同士にすればよくＮ極、Ｓ極の極性を入れ替えてもよい。

そこで、第２永久磁石ＰＭ２の磁場を打ち消すように電磁コイルＭＣに電流を流した状態で、アライナー５０は第１ウエハホルダＷＨ１と第２ウエハホルダＷＨ２とを近づけて位置合わせをする。位置合わせ中には電流を流して自由な位置合わせが可能なようにし、位置合わせ後に電磁コイルＭＣへの電流を止めることで第１ウエハホルダＷＨ１と第２ウエハホルダＷＨ２とは第１永久磁石ＰＭ１と第２永久磁石ＰＭ２との磁場で固定される。

図７（ｂ）は永久磁石の磁場で引きあうウエハホルダＷＨを示した図である。つまり、第２ウエハホルダＷＨ２の電磁コイルＭＣに電流が流れていない状態である。第１ウエハホルダＷＨ１と第２ウエハホルダＷＨ２とは給電を止めた状態で固定されるため、移動時に給電する必要が無く、またウエハＷの接合処理の終了まで給電する必要が無い。実施例１と同様に磁力線はウエハホルダＷＨに対して垂直方向であるためウエハホルダＷＨがＸＹ方向にずれることがない。

図８は実施例２において第２ウエハホルダＷＨ２とウエハホルダローダＷＨＬとの接点の位置関係を示した図である。
図５（ａ）は第２ウエハホルダＷＨ２の上面図であり、図８（ｂ）は第２ウエハホルダＷＨ２の第１受電端子ＲＶ１とアライナー５０の第２テーブル５６の第１給電端子ＳＰ１との位置関係を示した図である。

第２ウエハホルダＷＨ２は図８（ａ）で示すように２箇所の第１受電端子ＲＶ１を設置すればよく、実施例１の場合と比べて端子数を減らすことができる。図８（ｂ）に示すように、例えば２箇所の第１受電端子ＲＶ１は凸形状のプラス端子ＲＶ１+と凹形状のマイナス端子ＲＶ１−とで構成される。

アライナー５０の第２テーブル５６の２箇所の第１給電端子ＳＰ１は凹形状のプラス端子ＲＶ１+と凸形状のマイナス端子ＲＶ１−とで構成される。また、分離冷却ユニット８０の図示しない冷却テーブルも分離処理するために第２テーブル５６と同形状の第１給電端子ＳＰ１を形成する必要がある。分離冷却ユニット８０では第２ウエハホルダＷＨ２に給電することで固定されたウエハホルダＷＨの分離を行う。なお、第１受電端子ＲＶ１の両極が凹形状として、第１給電端子ＳＰ１の両極が凸形状として形成されてもよく、その逆であってもよい。

図９は本実施例のウエハホルダＷＨにおける固定分離処理のフローチャートを示す。
ステップＴ３１において、ウエハホルダプリアライメント装置４０は第１ウエハＷ１と第１ウエハホルダＷＨ１とで位置合わせをしてから真空吸着する。また、ウエハホルダプリアライメント装置４０は第２ウエハＷ２と第２ウエハホルダＷＨ２とも位置合わせしてから真空吸着する。ウエハＷをウエハホルダＷＨに真空吸着しているが、静電吸着でもよい。

ステップＴ３２において、ウエハホルダローダＷＨＬはプリアライメントしたウエハＷとウエハホルダＷＨとをアライナー５０に搬送する。第１ウエハホルダＷＨ１はアライナー５０の第１テーブル５４に保持し、第２ウエハホルダＷＨ２はアライナー５０の第２テーブル５６に保持する。

ステップＴ３３において、アライナー５０は第２ウエハホルダＷＨ２の永久磁石の磁場に拮抗する所定の電流を第２ウエハホルダＷＨ２の電磁コイルＭＣに流し続ける。
ステップＴ３４において、アライナー５０は第１ウエハホルダＷＨ１と第２ウエハホルダＷＨ２とをウエハＷの線幅精度で重なるように位置合わせする。位置合わせが終了したら電磁コイルＭＣに流していた電流を止める。第１ウエハホルダＷＨ１の第１永久磁石ＰＭ１と第２ウエハホルダＷＨ２の第２永久磁石ＰＭ２との磁場により、第１ウエハホルダＷＨ１と第２ウエハホルダＷＨ２と互いに吸着し固定される。

ステップＴ３５において、ウエハホルダローダＷＨＬは固定状態のウエハホルダを加熱加圧装置７０に搬送する。なお、ウエハホルダローダＷＨＬは給電する必要が無いため給電端子を設置していない。加熱加圧装置７０に搬送後はウエハホルダローダＷＨＬを退去させる。

ステップＴ３６において、加熱加圧装置７０はチャンバ内を真空にして加熱加圧処理をする。加熱加圧処理の終了後に加熱加圧装置７０は真空状態を解除する。
ステップＴ３７において、ウエハホルダローダＷＨＬは固定状態のウエハホルダＷＨを分離冷却ユニット８０に搬送する。

ステップＴ３８において、分離冷却ユニット８０はウエハの温度が所定の温度になるまで冷却し、冷却処理後に第２ウエハホルダＷＨ２の電磁コイルＭＣに給電することでウエハホルダ同士の固定を解除する。

ステップＴ３９において、ウエハホルダローダＷＨＬは固定の解除された第１ウエハホルダＷＨ１を搬送し、ウエハローダＷＬは接合したウエハを搬送し、またウエハホルダローダＷＨＬは第２ウエハホルダＷＨ２を搬送する。

実施例２の第２ウエハホルダＷＨ２の接点の数は実施例１と比べて少なくなり、また搬送中の給電も必要ないことから、接触不良などでウエハホルダの固定が解除されるおそれが少ない。このため安定してウエハの接合をすることができる。

実施例１と実施例２とでは第１ウエハホルダＷＨ１及び第２ウエハホルダＷＨ２の全面を覆うような大きさの永久磁石ＰＭと電磁コイルＭＣとを設置したが、分割して設置することもできる。磁場を分割することで、ウエハホルダＷＨは固定圧を均一にしたり第１受電端子ＲＶ１の形成をしやすくしたりすることができる。

図１０は、永久磁石ＰＭを分割した例である。
図１０（ａ）は第１ウエハホルダＷＨ１をウエハＷの載置面の反対面から見た図であり、２つの直径の異なるリング状の永久磁石ＰＭ１を設置した場合を示している。また図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＢ−Ｂ断面を示している。図１０（ｃ）は第１ウエハホルダＷＨ１において円状の永久磁石ＰＭ１を均等な磁場になるような３箇所に設置した場合を示している。また図１０（ｄ）は図１０（ｃ）のＤ−Ｄ断面を示している。なお図１０（ａ）と図１０（ｃ）とに対向する第２ウエハホルダＷＨ２は同じ形状の電磁コイルＭＣ又は第２永久磁石ＰＭ２を設置する。

＜実施例３＞
実施例３では実施例１で示した第２ウエハホルダＷＨ２に蓄電池ＣＢを設置することで、第２ウエハホルダＷＨ２の受電端子ＲＶの数を減らし、ウエハホルダローダＷＨＬに給電端子ＳＰを設置する必要がない固定機能を持つ第２ウエハホルダＷＨ２を提供する。

つまり、第２ウエハホルダＷＨ２の電磁コイルＭＣへの給電に蓄電池ＣＢを用いることで、移動中のウエハホルダローダＷＨＬからの給電をする必要がなくなる。実施例３の第２ウエハホルダＷＨ２は図８（ａ）で示した２箇所の第１受電端子ＲＶ１を形成すればよい。

図１１は蓄電池ＣＢを搭載した第２ウエハホルダＷＨ２を示す。図１１（ａ）の蓄電池ＣＢは第２ウエハホルダＷＨ２の外部に設置する場合を示し、図１１（ｂ）はコストがかかるが、第２ウエハホルダＷＨ２の内部に蓄電池ＣＢを設置する場合を示す。

蓄電池ＣＢは加熱加圧装置７０の中に入るために高温にさらされ、爆発又は液漏れなどの危険がある。このため蓄電池ＣＢを熱から保護する必要がある。第２ウエハホルダＷＨ２は第２ウエハＷ２を真空吸着する。このため、図１１（ａ）と（ｂ）とに示すように、第２ウエハホルダＷＨ２の蓄電池ＣＢの外周に空間を作り、吸引配管ＶＩに接続することで蓄電池ＣＢの外周を真空にする。また蓄電池ＣＢを断熱材ＩＳで固定することで熱伝導を防ぐことができる。また、ウエハ同士の接合はより低温で加熱加圧処理する技術が進んでいるため、外周温度が下がる傾向にある。外周温度が十分に低い接合方法を選ぶ場合には上記のような熱伝導対策は不要となる。よって接合方法に合わせ実施例３のようにウエハホルダを適用するかどうか判断してもよい。

例えば、蓄電池ＣＢはアライナー５０の第２テーブル５６に第２ウエハホルダＷＨ２が保持されると、第１給電端子ＳＰ１より充電され、第１ウエハホルダＷＨ１と第２ウエハホルダＷＨ２との精密な位置合わせを終えると給電を止め、蓄電池ＣＢから電磁コイルＭＣへ電流を流す。また蓄電池ＣＢは分離冷却ユニット８０の図示しない冷却テーブルに第１給電端子ＳＰ１を設置することで充電することができ、ほぼ移動中のみにおいて蓄電池ＣＢの電力を使うように設計することもできる。また、ウエハホルダストッカー３０においても第２ウエハホルダＷＨ２の蓄電池ＣＢに充電することもできる。

分離するためには分離冷却ユニット８０において、蓄電池ＣＢからの給電を切ることで第１ウエハホルダＷＨ１と第２ウエハホルダＷＨ２との分離をすることができる。
本実施例のウエハホルダＷＨにおける固定分離処理は、ほぼウエハホルダローダＷＨＬからの給電を蓄電池ＣＢに変更するだけでよく、図６のフローチャートと同様に処理することができる。

ＣＡ … アライメントカメラ
ＣＢ … 蓄電池
ＨＰ … 保持部
ＦＩ … 固定具
ＶＩ … 吸引配管
ＩＳ … 断熱材
ＮＣ … ノッチ
ＮＴ … 切り欠け部
ＭＣ … 電磁コイル
ＰＭ … 永久磁石
ＲＶ … 受電端子
ＳＰ … 給電端子
ＴＡ … 取り付け領域
Ｗ … 半導体ウエハ
ＷＨ … ウエハホルダ
ＷＬ … ウエハローダ
ＨＤ … ハンド部
ＷＨＬ … ウエハホルダローダ
１０ … ウエハストッカー
２０ … ウエハプリアライメント装置
３０ … ウエハホルダストッカー
４０ … ウエハホルダプリアライメント装置
５０ … アライナー
５３ … 駆動部
５４ … 第１テーブル
５６ … 第２テーブル
７０ … 加熱加圧装置
８０ … 分離冷却ユニット
８５ … ウエハ用ストッカー
７０ … 加熱加圧装置
８０ … 分離冷却ユニット
９０ … 主制御装置
１００ … ウエハ張り合わせ装置
１３０ … 従来のウエハホルダ

Claims (1)

1. 第１面と第２面とを有する非磁性体で構成され、この第１面で第１基板を保持する第１基板ホルダと、
   第３面と第４面とを有する非磁性体で構成され、この第３面で第２基板を保持する第２基板ホルダと、
   前記第１基板ホルダの外周より内側に配置された第１磁気発生部と、
   前記第２基板ホルダの外周より内側に配置された第２磁気発生部と、
   前記第２基板ホルダの第４面に形成され前記第２磁気発生部に給電する第１端子と、を備え、
   前記第２基板ホルダがステージに載置されている際に、前記第１端子に電力が給電されることを特徴とする基板ホルダ装置。