JP2022002336A - 積層装置および積層方法 - Google Patents

Abstract

【課題】積層する基板の位置合わせ精度の向上する積層装置及び積層方法を提供する。【解決手段】第１の基板と第２の基板とを積層する積層装置１００であって、第１の基板を保持する保持部材（基板ホルダ２２０）を複数備え、複数の保持部材は、第２の基板に対する第１の基板の位置ずれを、予め設定された補正量で補正する。複数の保持部材は、補正量が互いに異なる保持部材を含む。積層装置は、複数の保持部材から選択されて第１の基板を保持する保持部材を、当該保持部材が収容された位置から第１の基板を保持する位置まで搬送する搬送部１４０を更に備えてもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、積層装置および積層方法に関する。

基板を積層して積層半導体装置が製造される（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１ 特開２０１３−２５８３７７号公報

積層する基板の位置合わせ精度の向上が求められている。

本発明の第１の態様においては、第１の基板と第２の基板とを積層する積層装置であって、第１の基板を保持する保持部材を複数備え、複数の保持部材は、第２の基板に対する第１の基板の位置ずれを、予め設定された補正量で補正し、複数の保持部材は、補正量が互いに異なる保持部材を含む積層装置が提供される。

本発明の第２の態様においては、第１の基板および第２の基板を積層する積層方法であって、第１の基板を保持し、第２の基板に対する第１の基板の位置ずれを、予め設定された補正量で補正する複数の保持部材であって、互いに異なる補正量で第１の基板を補正する保持部材を含む複数の保持部材を用意する段階と、第１の基板および第２の基板に関する情報に基づいて、複数の保持部材のいずれかにより第１の基板を保持させる段階とを含む積層方法が提供される。

上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。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得る。

積層装置１００の模式図である。 積層手順を示す流れ図である。 プリアライナ５００における基板２１０の計測を説明する模式図である。 基板ホルダ２２１の模式的断面図である。 ホルダストッカ４００の模式図である。 基板２１３を保持した基板ホルダ２２３の模式的断面図である。 ホルダストッカ４００の模式図である。 積層部３００の模式的断面図である。 基板２１０の模式的平面図である。 積層部３００の模式的断面図である。 積層部３００の模式的断面図である。 積層部３００の模式的断面図である。 積層部３００における基板２１１、２１３の様子を示す模式図である。 積層部３００の模式的断面図である。 積層部３００における基板２１１、２１３の様子を示す模式図である。 積層部３００における基板２１１、２１３の様子を示す模式図である。 ホルダストッカ４００の模式図である。 ホルダストッカ４０１の模式図である。 基板カセット１２０の模式図である。 積層装置１０１の模式図である。 ステージ装置３４０の模式図である。 ステージ装置３４０の模式図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。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、積層装置１００の模式的平面図である。積層装置１００は、ひとつの基板２１０を他の基板２１０と積層して積層体２３０を形成する装置であり、筐体１１０と、筐体１１０の外側に配された基板カセット１２０、１３０および制御部１５０と、筐体１１０の内部に配された搬送部１４０、積層部３００、ホルダストッカ４００、およびプリアライナ５００とを備える。

一方の基板カセット１２０は、これから積層する複数の基板２１０を収容する。他方の基板カセット１３０は、基板２１０を積層して形成された複数の積層体２３０を収容する。基板カセット１２０を用いることにより、複数の基板２１０を一括して積層装置１００に搬入できる。また、基板カセット１３０を用いることにより、複数の積層体２３０を一括して積層装置１００から搬出できる。

搬送部１４０は、基板２１０、基板ホルダ２２０、基板２１０を保持した基板ホルダ２２０、および基板２１０を積層して形成した積層体２３０のいずれかを、積層装置１００の内部において搬送する。ホルダストッカ４００には、複数の基板ホルダ２２０が収容される。

基板ホルダ２２０は、保持部材の一例であり、基板２１０よりも一回り大きな寸法を有し、剛性の高い円板状の部材である。基板ホルダ２２０の各々は、静電チャック、真空チャック等の基板吸着機能を有し、積層装置１００の内部において基板２１０を個々に保持する。これにより、脆弱の基板２１０を保護しつつ、搬送部１４０により基板２１０と共に搬送される。なお、基板２１０を保持する保持部材は基板ホルダ２２０に限られず、積層装置１００の積層部３００において基板２１０を載置するステージも保持部材であり得る。

プリアライナ５００は、基板２１０の中心を検出して、基板ホルダ２２０の中心と一致させた上で保持させる。また、プリアライナ５００は、基板２１０と基板ホルダ２２０との相対的な位置および方向を合わせて、後述する積層部３００における位置合わせ処理の負荷を低減する。更に、プリアライナ５００は、積層部３００から搬出された積層体２３０を基板ホルダ２２０から分離する場合にも使用される。

制御部１５０は、積層装置１００の各部を相互に連携させて統括的に制御する。また、制御部１５０は、外部からのユーザの指示を受け付けて、積層体２３０を製造する場合の製造条件を設定する。更に、制御部１５０は、積層装置１００の動作状態を外部に向かって表示するユーザインターフェイスも有する。

また更に、制御部１５０は、ホルダ選択部１５１および基板選択部１５２を有する。ホルダ選択部１５１は保持部材選択部の一例であり、ホルダストッカ４００に収容された複数の基板ホルダ２２０から、所定の条件に当てはまる基板ホルダ２２０を選択する。所定の条件とは、積層装置１００において基板２１０を積層した場合に、形成された積層体２３０で生じる基板２１０相互の位置ずれが閾値を超えないような状態で基板２１０を保持することである。

ここで、ホルダストッカ４００に収容された複数の基板ホルダ２２０は、それぞれ基板２１０を保持する保持面を有し、それぞれの保持面は、互いに異なる状態を有する。状態とは、複数の基板ホルダ２２０の保持面の凸量の大小、曲率の大小、温度の高低、表面粗さの大小、および、保持力の大小の少なくとも一つである。

このように、保持面がそれぞれ異なる状態を有する複数の基板ホルダ２２０を用意し、基板２１０を積層する場合に用いる基板ホルダ２２０を適切に選択することにより、後述するように、積層体２３０における基板２１０の位置ずれを抑制または解消できる。

基板選択部１５２は、基板カセット１２０に収容された複数の基板２１０から、ある基板ホルダ２２０に対して適合する基板２１０を選択する。すなわち、ホルダ選択部１５１は、ある基板２１０に対して、その基板２１０を保持する基板ホルダ２２０を、ホルダストッカ４００に収容された複数の基板ホルダ２２０から選択する。これに対して、基板選択部１５２は、ひとつの基板ホルダ２２０に対して、その基板ホルダ２２０に保持させることにより、積層体２３０における基板２１０の位置ずれが抑制または解消される基板２１０を選択する。これら、ホルダ選択部１５１および基板選択部１５２における選択動作については後述する。

積層部３００は、各々が基板２１０を保持して対向する一対のステージを有し、ステージに保持した基板２１０を相互に位置合わせした後、互いに接触させて積層することにより積層体２３０を形成する。積層部３００において、基板２１０は、基板ホルダ２２０に保持されたまま搬入されて積層される。

上記のような構造を有する積層装置１００において形成された積層体２３０は、最終的に、基板ホルダ２２０から分離されて積層装置１００から搬出される。このため、基板２１０または積層体２３０から分離された基板ホルダ２２０は、積層装置１００の内部に留まり、繰り返し使用される。よって、基板ホルダ２２０は、積層装置１００の一部であると考えることもできる。

積層装置１００において積層される基板２１０は、素子、回路、端子等が形成された基板２１０の他に、未加工のシリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、ガラス基板等であってもよい。また、積層する基板２１０の組み合わせは、回路基板と未加工基板であっても、未加工基板同士であってもよい。更に、積層される基板２１０は、それ自体が、既に複数の基板を積層して形成された積層体２３０であってもよい。

図２は、積層装置１００において基板２１０を積層して積層体２３０を作製する手順を示す流れ図である。図２は、この先の説明において随所で参照する。

積層装置１００の制御部１５０は、まず、搬送部１４０を用いて基板カセット１２０から積層装置１００に搬入した基板２１０の状態を計測する（ステップＳ１０１）。ここで、基板２１０の状態とは、予め定められた形状に対する基板２１０の形状の相違の程度を意味する。また、相違の程度は、例えば、予め定められた平坦な仮想の形状に対する基板２１０の相違量を意味する。

図３は、プリアライナ５００の一部を用いた基板２１０の計測を例示する模式図である。プリアライナ５００は、回転駆動部５１０、縁検出部５２０、および距離計測部５３０を有する。

回転駆動部５１０は、搭載された基板２１０の中心付近を重力に抗して支持しつつ回転させる。縁検出部５２０は、回転する基板２１０の外周端部の位置を継続的に検出する。これにより、プリアライナ５００は、回転中心に対する基板２１０の偏心量を検出して、個々の基板２１０の幾何学的中心を検出する。また、基板２１０に設けられたノッチ等を検出して、基板２１０の向きも検出する。

プリアライナ５００は、基板２１０を基板ホルダ２２０に保持させる場合に、検出した基板２１０の中心位置と向きが、基板ホルダ２２０の中心および向きと一致するように位置合わせする。これにより、基板２１０を他の基板２１０と位置合わせする場合に、極端に大きな位置ずれが防止され、高精度な位置合わせ処理の負荷を抑制できる。

プリアライナ５００は更に、距離計測部５３０を用いて基板２１０の変形も計測する。距離計測部５３０は、回転する基板２１０の図中下面までの距離を、回転軸と並行な方向から検出する。これにより、検出した距離の変動に基づいて、基板２１０の厚さ方向の変形を周方向に連続的に検出できる。更に、距離計測部５３０を、基板２１０の径方向に走査させることにより、基板２１０全体の変形に関する状態を計測できる。このような基板２１０全体の変形に関する状態は、基板２１０の形状に関する情報の一つである。基板２１０の形状に関する情報は、互いに貼り合わされる二つの基板２１０に関する情報の一つである。

この段階で、予め定めた範囲よりも大きな変形が検出された基板２１０は積層に適さないと判断してもよい。積層に適さないと判断された基板２１０を、予め定められた位置、例えば，基板カセット１３０の特定の収容位置に搬送して、積層の対象から除いてもよい。

ある基板２１０を積層の対象から外す判断は、例えば、基板２１０の変形量が予め定めた範囲を超えていることに基づいて行ってもよい。ここで、予め定めた範囲を超えているとは、例えば、保持部材である基板ホルダ２２０の吸着力では、基板２１０を基板ホルダ２２０の保持面に密着させることができないほど基板２１０が変形している場合である。

また、予め定めた範囲を超えているとは、例えば、計測対象となった基板２１０の変形量が、後述する補正による補正量の限界を超えた場合である。更に、予め定めた範囲を超えているとは、例えば、測定の対象となった基板２１０と、それに積層する基板２１０との組み合わせが既に決まっている場合に、二つの基板２１０の変形量の差による位置ずれが、後述する補正では解消できない大きさに達している場合である。補正量とは、互いに接合される二つの基板２１０の位置ずれが閾値以下となるように、二つの基板２１０の少なくとも一方に生じさせる変形量である。

閾値は、基板２１０にそれぞれ設けられた接続部同士が少なくとも一部で接触するときのずれ量であり、この値以上になった場合は、接続部同士が接触しない又は適切な電気的接続が得られない、もしくは接合部間に所定の接合強度が得られない。

この段階で積層対象から除かれなかった基板２１０に対しては、制御部１５０のホルダ選択部１５１が、それぞれの計測結果に応じて補正の要否を判断し、補正が必要な場合は更に補正量を算出する。更に、ホルダ選択部１５１は、当該基板２１０と他の基板２１０とで形成された積層体２３０に生じる基板２１０相互の位置ずれが閾値を超えないように基板２１０を保持する基板ホルダ２２０を、複数の基板ホルダ２２０から選択する（ステップＳ１０２）。

プリアライナ５００においては、選択された基板ホルダ２２０に、基板２１０を保持させる（ステップＳ１０３）。なお、積層する二つの基板２１０の一方を他方に合わせて変形させることにより位置ずれを補正する場合は、他方の基板２１０は、位置ずれの補正のための変形が不要な基板となる。

図４は、積層装置１００において積層される二つの基板２１０のうち一方の基板２１１を保持する基板ホルダ２２１の模式的断面図である。基板ホルダ２２１は、平坦な保持面２２５を有し、静電チャック、真空チャック等の、基板２１１を吸着して保持する機能を有する。

二つの基板２１０の一方の基板２１１は、後述するように、他方の基板２１３に積層される段階で基板ホルダ２２１による保持から開放される。本実施例では、一方の基板２１１は、平坦な保持面２２５を有する基板ホルダ２２１に保持される。よって、ホルダ選択部１５１は、基板２１１を保持する基板ホルダ２２１として、図示のように平坦な保持面２２５を有する基板ホルダ２２１を選択する。なお、以降の説明において、基板２１１と記載した場合は、積層する二つの基板２１０のうち、一方の基板ホルダ２２１に保持されるものを指す。

図５は、基板ホルダ２２１を収容したホルダストッカ４００の模式図である。ホルダストッカ４００は、複数の収容部を有し、複数の基板ホルダ２２１を収容できる。図示の例では、多数の収容部のうちの３つに、基板ホルダ２２１が１枚ずつ収容されている。

図示の３枚の基板ホルダ２２１は同じ仕様を有する。基板ホルダ２２１のいずれを使用するかは、磨耗が均一になること等を旨としてホルダ選択部１５１が判断する。図中に点線で示す、ホルダストッカ４００に収容された他の基板ホルダ２２３については、図６を参照して次に説明する。

図６は、他方の基板２１３が保持された他の基板ホルダ２２３の模式的断面図である。基板ホルダ２２３の保持面２２５は、中央が隆起して、保持面２２５の中央と縁部との間に高低差Ｂが生じている。この高低差Ｂは、基板ホルダ２２３の凸量の一例である。

また、基板ホルダ２２３は、静電チャック、真空チャック等の、基板２１１を吸着して保持する機能を有する。このため、基板ホルダ２２３に保持された基板２１３は、保持面２２５の形状に沿って、中央が隆起した形状をなしている。なお、以降の説明において、基板２１３と記載した場合は、積層する基板２１０のうちの他の基板ホルダ２２３に保持されるものを指す。

図示のように基板２１３が変形した場合、基板２１３の厚さ方向の中央を示す一点鎖線Ａの上側では基板２１３が伸長される。このため、基板２１３の図中上面では、基板２１３の表面に形成された回路等の設計寸法に対する倍率が拡大する。反対に、一点鎖線Ａよりも図中下側では、基板２１３は収縮され、図中下側の表面における設計寸法に対する倍率が縮小する。

なお、ここでいう倍率は、基板２１３に生じる変形である歪みの一つである。基板２１３に生じる歪みには、基板の中心から放射方向に歪む倍率成分、および、直交成分のように、基板２１３全体で一定の傾向を有する成分と、それら以外の非線形成分とが含まれる。直交成分は、例えば基板の中心を通る線分で分けた二つの領域で線分に沿って互いに反対方向に生じた歪みである。なお、倍率成分には、Ｘ方向およびＹ方向に同じ量だけ変形する等方倍率と、異なる量で変形する非等方倍率とが含まれ、非等方倍率は非線形成分に含まれる。

これらの歪みは、基板２１０におけるアライメントマーク２１８や回路領域２１６を形成するプロセスにより生じた応力、基板２１０の結晶配向に起因する異方性、スクライブライン２１２、回路領域２１６等の配置等に起因する周期的な剛性の変化等により生じる。また、基板２１０を貼り合わせる前に歪みが生じていない場合であっても、貼り合わせの過程で、既に接触した領域である接触領域と未だ接触していない領域である非接触領域との境界で基板２１０が変形して歪みを生じる場合もある。

本実施例における倍率は等方倍率であり、ステップＳ１０１において計測した基板の状態のうち、予め定められた形状に対する相違の程度を示す指標のひとつである。また、倍率は、基板２１０の設計値に対する大きさの相違を、面方向の寸法の割合で示した値（ｐｐｍ）である。このような倍率を含む歪みは、基板２１０の形状に関する情報の一つである。

このように、保持面２２５に高低差Ｂが形成された基板ホルダ２２３は、吸着した基板２１３を変形させることにより、基板２１３の倍率を変化させる補正ができる。よって、例えば、二つの基板２１１，２１３の位置合わせをした段階、または、積層した後に基板２１３と基板２１１との間に位置ずれとしての倍率差が残る場合は、基板ホルダ２２３により基板２１３の倍率を変化させたまま積層することにより、基板２１１、２１３の倍率差を縮小する補正がなされ、倍率差に起因する基板２１１、２１３の位置ずれを補正できる。

ここで、位置ずれは、積層された基板２１１、２１３の間で、対応するアライメントマーク同士の位置ずれ、および、対応する接続部同士の位置ずれであり、基板２１１、２１３の反り等の変形により生じる歪み量の差に起因する位置ずれを含む。

また、位置ずれは、基板２１１、２１３を積層する過程で生じる基板２１１の変形に起因する位置ずれも含む。すなわち、基板２１１、２１３を積層する過程では、保持された一方の基板２１３に対して、他の基板２１１の保持を解放することにより、両者を接合させる。このため、解放された基板２１１に接合の過程で生じた変形が接合された後にも影響して、位置ずれを生じる。

基板ホルダ２２３による基板２１３の倍率補正の補正量は、基板ホルダ２２３が基板２１３を保持する面の形状に応じて変化する。本実施例では、平坦な面に対する凸量に応じて変化する。凸量は、基板ホルダ２２０を水平に置いた場合に、基板ホルダ２２０が基板２１０を保持する保持面のうち、最も高い位置と最も低い位置との差であり、本実施例では、保持面２２５の縁部を含む平面に対する保持面２２５の中央部の高低差Ｂで示される。

尚、前記した曲率は、基板ホルダ２２３の中心を通る縦断面で見たときの保持面２２５の円弧の曲率である。凸量が同じであっても、基板ホルダ２２３の保持面２２５の大きさが異なる場合は、保持面２２５の曲率は異なる。そのような基板ホルダ２２３に保持させた場合は、凸量は同じであっても基板２１３の補正量は互いに異なる。よって、基板ホルダ２２３の仕様は、凸量および径の組み合わせと補正量とを組み合わせて記憶される。逆に、複数の基板ホルダ２２３の径が同じであることが判っている場合は、基板ホルダ２２３の各々の凸量により、保持させた基板２１３の補正量を把握できる。

図７は、基板ホルダ２２３を収容したホルダストッカ４００の模式図である。ホルダストッカ４００は、保持面２２５の凸量が互いに異なる複数の基板ホルダ２２３を収容している。すなわち、図示の例では、複数の基板ホルダ２２３のそれぞれの異なる状態は、保持面２２５の凸量の大小である。

複数の基板ホルダ２２３の全体によって補正可能な補正量の幅は、図示の例では、−１０ｐｐｍ〜＋１０ｐｐｍである。この幅は、例えば、基板ホルダ２２３とそれ以外の補正機構との両方を用いる場合、その補正機構で補正仕切れない分を基板ホルダ２２３で補正するときに、その残差分を補正可能な範囲となる。ここで、補正機構とは、例えば平面上に配置された複数の伸縮可能なアクチュエータまたは複数の空圧部等を備え、複数のアクチュエータや複数の空圧部の駆動により、それらに支持された基板を所望の形状に変形させる機構である。複数の基板ホルダ２２３のそれぞれに設定された補正量と実際に補正すべき補正量との差分を、ホルダ選択部１５１により算出し、補正対象となる基板が基板ホルダ２２３に保持された状態で、基板および基板ホルダ２２３を補正機構で変形させることにより、この差分を上記の補正機構により補ってもよい。凸量または基板ホルダ２２３と補正量との関係は予め設定されて記憶されており、凸量１μｍの基板ホルダ２２３の補正量は例えば０．０８ｐｐｍである。また、複数の基板ホルダ２２３の補正量のピッチの範囲は、０．１〜１ｐｐｍであり、ピッチは複数の基板ホルダ２２３間で一定でもよく、変化してもよい。

ホルダ選択部１５１は、基板２１１の状態、すなわち、プリアライナ５００における計測結果から、予め記憶している反り量と倍率との関係に基づいて推定した一方の基板２１１の倍率と、他方の基板２１３の計測結果から推定した基板２１３の倍率との差、すなわち、二つの基板２１１，２１３の位置ずれ量が、予め定めた閾値を超えないことを条件として、基板２１３をそのような状態に補正する凸量の保持面２２５を有する基板ホルダ２２３を選択する。

基板２１３の倍率は、計測した基板２１３のアライメントマークの位置からも知ることができる。なお、基板２１３の形状の計測結果に基づいて倍率を推測する場合、積層する過程で生じる基板２１１の変形による倍率の変化と、二つの基板２１１、２１３の積層前の製造過程でそれぞれに生じる変形による倍率の相違との両方を推測し、これらの両方に基づいて補正量を決定してもよい。

なお、基板２１３の反り量は、ステップＳ１０１において計測した基板の状態のうち、予め定められた形状に対する相違の程度を示す指標のひとつであり、特に、基板２１０の厚さ方向の変形量を示す値である。ここでいう反り量は、基板の厚さ方向の変形量に対して、重力のように基板２１０に作用する外力により生じた変形量の成分を差し引いた量であり、外力による変形量も含む撓み量とは区別される。

曲げ強度等の基板２１０の物理特性を予め把握しておけば、基板２１０の撓み量から基板２１０の反り量を予測または推定できる。基板２１０に作用する外力による変形量の成分は、反りが生じていない基板２１０の変形量を、反りが生じている基板２１０と同じ方法と条件で計測することにより検出できる。このような反り量および撓み量は、基板２１０の形状に関する情報の一つである。

また、状態として保持面２２５の曲率の大小がそれぞれ異なる複数の基板ホルダ２２３を用いる場合、ホルダ選択部１５１は、複数の基板ホルダ２２３から、積層する基板２１１、２１３の間の補正量に対応する曲率を有する基板ホルダ２２３を選択してもよい。補正量と曲率または基板ホルダ２２３とは予め関連付けられて記憶されている。基板ホルダ２２３により補正すべき補正量は、積層される二つの基板２１１、２１３の組み合わせにより決定され、例えば、二つの基板２１１，２１３の倍率差から算出される。本実施例では、ホルダ選択部１５１は、補正量を算出する算出部として機能する。

なお、プリアライナ５００による測定結果に限らず、他の判断基準を用いてホルダ選択部１５１で基板ホルダ２２３を選択してもよい。

例えば、積層部３００に搬入された基板２１３の状態について、積層部３００の外部の処理装置、例えば、露光装置、研磨装置、成膜装置等で既に測定された測定値が存在する場合は、ホルダ選択部１５１が当該測定値を取得して選択基準としてもよい。ここで用いられる測定値には、例えば、二つの基板２１１、２１３のそれぞれの形状に関する情報である倍率値、変形量（反り量、撓み量等）、二つの基板２１１、２１３の間に必要となる補正量、等が含まれる。

また、成膜工程のように積層部３００よりも上流のプロセスの内容、この上流プロセスで使用した製造機器、および、基板２１３の構造等に基づいて定性的に現れる補正事項がある場合は、基板ホルダ２２３を選択する場合の基準の前提としてもよい。例えば、同一ロットに属する基板、同じプロセスで製造された基板、プロセスで使用された処理装置等の処理履歴が共通する基板について、基板の反り量または撓み量が同等であり、補正すべき量が同等である場合には、ロット、プロセス、処理履歴等の情報を処理装置から受け取り、受け取った情報に基づいて基板ホルダ２２３を選択して交換してもよい。この場合、ロット毎や処理履歴毎に、使用する基板ホルダ２２３を交換してもよい。

更に、積層部３００が備えるプリアライナ５００以外の測定機器、例えば、積層部３００における顕微鏡３２４、３３４等を用いて、積層処理とは別に、基板２１３の状態を測定してもよい。これにより、変形等として基板２１３の外見に現れる状態の他に、基板２１３における残留応力分布等も補正の対象とすることができる。

なお、上記の例では、プリアライナ５００を用いて基板２１０の反りを計測したが、他の方法で計測してもよい。例えば、予め定めたいずれかの基板ホルダ２２３に基板２１３を保持させ、当該基板２１３に設けられたアライメントマーク２１８を指標として積層部３００においてエンハンストグローバルアライメントを実行することにより、当該基板２１３の面方向の変形を計測できる。この計測結果に基づいて二つの基板２１１，２１３の位置ずれ量および補正量の少なくとも一つを予測し、それらの量に対応する基板ホルダ２２３をホルダ選択部１５１で選択してもよく、または、計測結果の変形量と基板ホルダ２２３、または、変形量と補正量とを関連付けておき、変形量に応じて、ホルダ選択部１５１で基板ホルダ２２３を選択してもよい。尚、二つの基板２１１、２１３の位置ずれ量および補正量は、それぞれ二つの基板２１１、２１３に関する情報の一つである。

また、既に積層して接合された基板２１１、２１３におけるアライメントマーク２１８等の位置ずれ量を計測して、共通の仕様を有する他の基板２１１、２１３を積層する場合に、ホルダ選択部１５１は、その計測結果に基づいて使用する基板ホルダ２２３を選択してもよい。更に、接合された基板２１１、２１３に対する計測は、位置ずれ量の計測に代えて反り量または撓み量を計測し、ホルダ選択部１５１は、予め記憶した反り量とずれ量との関係に基づいて基板ホルダ２２３を選択してもよい。

更に、ホルダ選択部１５１は、基板ホルダ２２３を選択する場合に、接合プロセス中の温度変化や基板２１１、２１３の活性化条件の変化などの基板２１１、２１３に生じる倍率の変動要因の情報を取得して、これらの情報に基づき、計測した位置ずれ量、反り量または撓み量に基づく選択結果を見直してもよい。

このように、積層装置１００は、互いに異なる状態である凸量を有し、基板２１３に対する補正量がそれぞれ異なる複数の基板ホルダ２２３を備える。複数の基板ホルダ２２３の各々は、互いに異なる補正量で基板２１３の状態を補正する。つまり、複数の基板ホルダ２２３は、それぞれ保持によって基板２１３に生じさせる変形量がそれぞれ異なり、保持の前後での基板２１３の形状の変化量がそれぞれ異なる。

再び図２を参照すると、ステップＳ１０２において、互いに重ね合わされる基板２１１、２１３を個別に保持した基板ホルダ２２１、２１３は、積層部３００に順次搬入される（ステップＳ１０４）。

図８は、積層部３００の構造と共に、基板２１１、２１３を保持した基板ホルダ２２１、２１３が積層部３００に搬入された後の様子を示す。積層装置１００における積層部３００は、枠体３１０、固定ステージ３２２および移動ステージ３３２を備える。

枠体３１０は、床面３０１に対して平行な底板３１２および天板３１６と、床板に対して垂直な複数の支柱３１４とを有する。

天板３１６の図中下面に下向きに固定された固定ステージ３２２は、真空チャック、静電チャック等の保持機能を有する。図示のように、固定ステージ３２２には、平坦な保持面２２５を有する基板ホルダ２２１と共に基板２１１が保持されている。

天板３１６の下面には、顕微鏡３２４および活性化装置３２６が固定されている。顕微鏡３２４は、固定ステージ３２２に対向して配置された移動ステージ３３２に保持された基板２１１の上面を観察できる。活性化装置３２６は、移動ステージ３３２に保持された基板２１１の上面を活性化するプラズマを発生する。

移動ステージ３３２は、図中に矢印Ｙで示す方向に移動するＹ方向駆動部３３３上に搭載される。Ｙ方向駆動部３３３は、底板３１２上に配されたＸ方向駆動部３３１に重ねられている。Ｘ方向駆動部３３１は、底板３１２と平行に、図中に矢印Ｘで示す方向に移動する。これにより、移動ステージ３３２は、Ｘ−Ｙ方向に二次元的に移動できる。図示の移動ステージ３３２には、基板ホルダ２２３に保持された基板２１１が保持されている。図６を参照して説明したように、基板ホルダ２２３は湾曲した保持面２２５を有し、基板２１３も保持面２２５に沿って補正された状態で保持されている。

また、移動ステージ３３２は、矢印Ｚで示す方向に昇降するＺ方向駆動部３３５によりＹ方向駆動部３３３に対して昇降する。

Ｘ方向駆動部３３１、Ｙ方向駆動部３３３およびＺ方向駆動部３３５による移動ステージ３３２の移動量は、干渉計等を用いて精密に計測される。また、Ｘ方向駆動部３３１およびＹ方向駆動部３３３は、粗動部と微動部との２段構成としてもよい。これにより、高精度な位置合わせと、高いスループットとを両立させて、移動ステージ３３２に搭載された基板２１１の移動を、制御精度を低下させることなく高速に接合できる。

Ｙ方向駆動部３３３には、顕微鏡３３４および活性化装置３３６が、それぞれ移動ステージ３３２の側方に更に搭載される。顕微鏡３３４は、固定ステージ３２２に保持された下向きの基板２１３の下面を観察できる。活性化装置３３６は、固定ステージ３２２に保持された基板２１３の下面を活性化するプラズマを発生する。

なお、積層部３００は、底板３１２に対して垂直な回転軸の回りに移動ステージ３３２を回転させる回転駆動部、および、移動ステージ３３２を揺動させる揺動駆動部を更に備えてもよい。これにより、移動ステージ３３２を固定ステージ３２２に対して平行にすると共に、移動ステージ３３２に保持された基板２１１を回転させて、基板２１１、２１３の位置合わせ精度を向上させることができる。

制御部１５０は、顕微鏡３２４、３３４の焦点を相互に合わせたり共通の指標を観察させたりすることにより、顕微鏡３２４、３３４を相互に予め較正しておく。これにより、積層部３００における一対の顕微鏡３２４、３３４の相対位置が測定される。次に、再び図２を参照すると、積層部３００においては、基板２１１、２１３の各々に形成されたアライメントマークを検出する（ステップＳ１０５）。

図９は、積層装置１００において重ね合わせる基板２１０（２１１、２１３）の模式的平面図である。基板２１０は、ノッチ２１４と、複数の回路領域２１６および複数のアライメントマーク２１８とを有する。

回路領域２１６は、基板２１０の表面に、基板２１０の面方向に周期的に配される。回路領域２１６の各々には、フォトリソグラフィ技術等より形成された半導体装置、配線、保護膜等が設けられる。回路領域２１６には、基板２１０を他の基板２１０、リードフレーム等に電気的に接続する場合に接続端子となるパッド、バンプ等の接続部を含む構造物も配される。

アライメントマーク２１８は、基板２１０の表面に形成された構造物の一例であり、回路領域２１６相互の間に配されたスクライブライン２１２に重ねて配される。アライメントマーク２１８は、この基板２１０を積層対象である他の基板２１０と位置合わせする場合に指標として利用される。

図１０は、ステップＳ１０５における積層部３００の動作を説明する図である。ステップＳ１０５において、制御部１５０は、Ｘ方向駆動部３３１およびＹ方向駆動部３３３を動作させて、顕微鏡３２４、３３４により基板２１１、２１３の各々に設けられたアライメントマーク２１８を検出させる。

こうして、相対位置が既知である顕微鏡３２４、３３４で基板２１１、２１３のアライメントマーク２１８の位置を検出することにより、制御部１５０は、基板２１１、２１３の相対位置を算出することができる（ステップＳ１０６）。すなわち、積層部３００においては、検出したアライメントマーク２１８の位置を一致させるべく、あるいは、対応する回路領域２１６が互いに重なり合うように、移動ステージ３３２の移動量を算出する。

再び図２を参照する。次に、制御部１５０は、積層する基板２１１、２１３における接合面を活性化する（ステップＳ１０７）。

図１１は、ステップＳ１０７における積層部３００の動作を説明する図である。ステップＳ１０６において制御部１５０は、一対の基板２１１、２１３の相対位置を保持したまま、一対の基板２１１、２１３の各々の接合面を化学的に活性化する。

制御部１５０は、まず、移動ステージ３３２の位置を初期位置にリセットした後に水平に移動させて、活性化装置３２６、３３６の生成したプラズマにより基板２１１、２１３の表面を走査させる。これにより、基板２１１、２１３のそれぞれの表面が清浄化され、化学的な活性が高くなる。このため、基板２１１、２１３は、互いに接触または接近することにより自律的に吸着して接合する。

なお、活性化装置３２６、３３６は、顕微鏡３２４、３３４の各々から遠ざかる方向にプラズマＰを放射する。これにより、プラズマを照射された基板２１１、２１３から発生した破片が顕微鏡３２４、３３４を汚染することが防止される。

また、図示の積層部３００は、基板２１１、２１３を活性化する活性化装置３２６、３３６を備えているが、積層部３００とは別に設けた活性化装置３２６、３３６を用いて予め活性化した基板２１１、２１３を積層部３００に搬入することにより、積層部３００の活性化装置３２６、３３６を省略した構造にすることもできる。

更に、基板２１１、２１３は、プラズマに暴露する方法の他に、不活性ガスを用いたスパッタエッチング、イオンビーム、高速原子ビーム等、または、研磨等の機械的な処理によりを活性化することもできる。イオンビームや高速原子ビームを用いる場合は、積層部３００を減圧下において生成することが可能である。また更に、紫外線照射、オゾンアッシャー等により基板２１１、２１３を活性化することもできる。更に、例えば、液体または気体のエッチャントを用いて、基板２１１、２１３の表面を化学的に清浄化することにより活性化してもよい。

再び図２を参照する。次に、制御部１５０は、ステップＳ１０６で算出した移動量に基づいて移動ステージ３３２を移動させて、図１２に示すように、基板２１１、２１３を位置合わせする（ステップＳ１０８）。

図１３は、ステップＳ１０８で互いに位置合わせされた基板２１１、２１３の様子を示す模式図である。次に、制御部１５０は、図１４に示すように、Ｚ方向駆動部３３５により移動ステージ３３２を上昇させ、位置合わせされた基板２１１、２１３を互いに接触させて、基板２１１、２１３の接合を開始する（ステップＳ１０９）。

図１５に示すように、ステップＳ１０９において接触した時点では、平坦な一方の基板２１１と、湾曲した他方の基板２１３は、一部分で接触する。これにより、図中に点線Ｃで囲って示すように、基板２１１、２１３の略中央に、基板２１１、２１３が部分的に接合された接合の起点が形成される。

図１６に示すように、基板２１１、２１３の一部が接触した後、制御部１５０は、固定ステージ３２２における基板ホルダ２２１による基板２１１の保持を解除する。これにより自由になった図中上側の基板２１１は、それ自体の重量と、活性化された基板２１１、２１３自体の分子間力とにより、接合された領域を自律的に拡大し、やがて、全面で接合される。こうして、積層部３００においては、基板２１１、２１３による積層体２３０が形成される。

積層体２３０において、図中下側の基板２１３は、ステップＳ１０３以降の積層過程を通じて、保持面２２５が湾曲した基板ホルダ２２３に保持され続けている。よって、基板ホルダ２２３により補正された状態で基板２１１に接合されるので、基板２１１、２１３相互の倍率差が補正される。

なお、上記のように基板２１１、２１３の接触領域が拡大していく過程で、制御部１５０は、基板ホルダ２２３による基板２１３の保持の一部または全部を解除してもよい。また、固定ステージ３２２による基板ホルダ２２３の保持を解除してもよい。基板２１３の保持を解除する場合、接触領域の拡大過程で、上側の基板２１１からの引っ張り力により、下側の基板２１３が基板ホルダ２２３から浮き上がって湾曲する。これにより、下側の基板２１３の表面が伸びるように形状が変化するので、この伸び量の分、上側の基板２１１の表面の伸び量との差が小さくなる。

従って、二つの基板２１１、２１３間の異なる変形量に起因する位置ずれが抑制される。基板ホルダ２２３による保持力を調整することにより、基板ホルダ２２３からの基板２１３の浮き上がり量を調整することができるので、複数の基板ホルダ２２３に予め設定された補正量と実際に必要となる補正量との間に差が生じた場合には、この基板ホルダ２２３の保持力の調整により、差分を補うことができる。この補正量の差分は、例えばホルダ選択部１５１により算出する。

更に、固定ステージ３２２に保持された基板２１１を解放せずに、移動ステージ３３２に保持された基板２１３を解放することにより、基板２１１、２１３の接合を進行させてもよい。更に、固定ステージ３２２および移動ステージ３３２の双方において基板２１１、２１３を保持したまま、固定ステージ３２２および移動ステージ３３２を近づけていくことにより、基板２１１、２１３を接合させてもよい。

こうして形成された積層体２３０は、搬送部１４０により積層部３００から搬出され（ステップＳ１１０）、基板カセット１３０に収納される。

図１７は、基板ホルダ２２８、２２９を含む他のホルダラインナップを収容したホルダストッカ４００の模式図である。図示のホルダストッカ４００が収容するホルダラインナップは、平坦な保持面２２５を有する基板ホルダ２２１および球面状または放物面状の保持面２２５を有する基板ホルダ２２３の他に、非球面状の保持面２２５を有する基板ホルダ２２８、２２９を含む。

基板ホルダ２２８は、中央付近が凹んだ保持面２２５を有する。また、基板ホルダ２２９は、中央付近の曲率が他の領域に比較して小さい保持面を有する。このように、全体に一様な線型曲面の保持面２２５を有する基板ホルダ２２３の他に、一部で形状、曲率等が変化する非線形曲面の保持面２２５を有する基板ホルダ２２８をラインナップに含めることにより、基板２１３に生じた歪みの成分のうち非線形成分を補正することもできる。よって、例えば、積層する基板２１３の構造、製造プロセス、製造装置等の事情で特定の変形が生じる場合に、それを補正する基板ホルダ２２０を用意して基板２１３を補正できる。

更に、上記の非線形成分の補正ができる基板ホルダ２２８、２２９を、等方倍率のような線型成分の補正ができる基板ホルダまたは後述する補正ステージ３４１、３４２、３４３、３４４、３４５、３４６と重ねて使用することにより、線形成分と非線形成分とを併せて補正してもよい。

なお、基板ホルダ２２３、２２８、２２９に形成する保持面２２５の形状は、上記のような対称形に限られず、偏心形状、円筒状等にしてもよい。また、保持面２２５の中央が基板２１３に向かって隆起した凸面形状の他、保持面２２５の周辺が隆起した凹面形状であってもよい。更に、上記した実施例では、複数の基板ホルダ２２３がそれぞれ異なる凸量を有する例を示したが、これに代えて、それぞれ曲率が異なる複数の基板ホルダ２２３を用いてもよい。

更に、保持面２２５の形状による補正の他に、あるいは、保持面２２５の形状による補正に加えて、基板ホルダの状態として、保持面２２５における温度の高低、基板ホルダの基板２１３に対する保持面２２５の表面粗さの大小、および、保持面２２５における保持力の大小の少なくとも一つがそれぞれ異なる複数の基板ホルダを用いることにより基板２１３の形状を変化させてもよい。

それぞれ異なる温度を有する複数の基板ホルダを用いる場合、基板ホルダに保持された基板２１３は基板ホルダの温度に応じた変形量で熱変形する。複数の基板ホルダの温度は、複数の基板ホルダのそれぞれに組み込んだヒータ等を用いて調節してもよく、ホルダストッカ４００に設けたヒータにより複数の基板ホルダのそれぞれを個別に異なる温度に調節してもよい。基板ホルダと補正量との関係、または、基板ホルダの温度と補正量との関係は予め設定されて記憶されている。

ホルダ選択部１５１は、二つの基板２１１、２１３の計測した変形量、変形量計測結果から推定した基板２１１、２１３の倍率差、二つの基板２１１，２１３の位置ずれ量、および、二つの基板２１１、２１３の補正量の少なくとも一つに基づいて、補正すべき量に対応する温度を有する基板ホルダを選択する。

基板を保持する保持面の表面粗さがそれぞれ異なる複数の基板ホルダを用いる場合、補正量と表面粗さとの関係、または、補正量と基板ホルダとの関係は予め設定されて記憶されている。表面粗さは、例えば算術平均粗さ（Ｒａ）である。

基板２１３を基板２１１に積層する過程において、解放された基板２１１が面方向に伸張しながら、保持された基板２１３に接合される。このため、解放された基板２１１の復元力により、保持された基板２１３に収縮力が作用する。よって、基板ホルダの基板２１３に対する摩擦力の強弱に応じて、保持された基板２１３に作用する収縮力による収縮量も異なる。従って、基板２１３に対する摩擦力に応じて、基板２１３に作用する収縮力が制御され、接合時に基板２１３に生じる倍率を変化させることができる。

保持面から基板２１０に作用する摩擦力は、基板ホルダ２２０単独の表面性状では決まらず、基板ホルダ２２０の保持面の性状と、基板２１０の表面状態、および、基板２１０から基板ホルダ２２０にかかる加重を合わせて決まる。よって、基板２１０および基板ホルダの間で作用する摩擦力により補正量を調節する場合は、基板ホルダ２２０が保持する基板２１０の表面粗さに基づいて、基板２１０および基板ホルダ２２０の間で生じる摩擦力を予測し、それに基づいて基板２１０を保持する基板ホルダ２２０を選択する。

基板ホルダ２２３、２２８、２２９の基板２１３に対する摩擦力は、表面粗さだけでなく、例えば、基板ホルダ２２３、２２８、２２９の材料および剛性等により調整できる。

ホルダ選択部１５１は、二つの基板２１１、２１３の計測した変形量、変形量計測結果から推定した基板２１１、２１３の倍率差、二つの基板２１１，２１３の位置ずれ量、および、二つの基板２１１、２１３の補正量の少なくとも一つに基づいて、補正すべき量に対応する表面粗さの保持面を有する基板ホルダを選択する。

また、保持面における保持力がそれぞれ異なる複数の基板ホルダを用いる場合、補正量と保持力との関係、または、補正量と基板ホルダとの関係は予め設定されて記憶されている。基板ホルダ２２０による基板２１０の保持力は、静電吸着、真空吸着等の吸着方式によらず、基板２１０に作用する吸着力［ｋＰａ］により計ることができる。

基板２１３を基板２１１に積層する過程において、保持された基板２１３が基板２１１から受ける分子間力により、基板２１３が基板ホルダから離れる量が保持力に応じて変化する。保持された基板２１３の一部が基板ホルダから離れると、基板２１３は他方の基板２１１に対して凸になる変形をしながら接合される。このため、解放された基板２１１に接合の過程で生じる変形による倍率を含む歪みの変化と同等の歪みを、保持された基板２１３に生じさせることができる。すなわち、基板２１３に対する保持力の大きさに応じて、保持面から基板２１３が離れる量が制御され、接合時に基板２１３に生じる歪みを変化させることができる。

基板ホルダによる基板２１３の保持力は、静電吸着力を用いて保持する場合は電圧の調整により設定され、真空吸着力を用いて保持する場合は流体の吸引力の調整により設定される。

ホルダ選択部１５１は、二つの基板２１１、２１３の計測した変形量、変形量計測結果から推定した基板２１１、２１３の倍率差、二つの基板２１１，２１３の位置ずれ量、および、二つの基板２１１、２１３の補正量の少なくとも一つに基づいて、接合の過程で基板２１３に生じさせたい歪みに対応する保持力を有する基板ホルダを選択する。

このように、基板ホルダの温度、基板ホルダの保持面の表面粗さ、および、保持力の少なくとも一つがそれぞれ異なる複数の基板ホルダを用いた場合、基板２１３を基板２１１に積層する過程において生じる位置ずれを補正する補正量を変化させることができる。よって、補正量に対応する状態を有する保持面の基板ホルダを用いることにより、基板２１１、２１３相互の位置ずれを縮小する適切な補正量で基板２１３を補正できる。

なお、基板ホルダの温度、表面粗さ、および、保持力を異ならせる場合、保持面は平坦面でもよく、図６のような凸面形状をなしていてもよい。凸面形状と、温度の調節、表面粗さの調節または保持力の調節とを組み合わせることにより、凸量が異なる複数の基板ホルダを用いた場合に、各凸量に対応する補正量のピッチ間の補正量で基板２１３を補正することができる。

図１８は、他のホルダラインナップに対応したホルダストッカ４０１の模式図である。ホルダストッカ４０１は、ホルダストッカ４００に対してより多数の収容部を備える。しかしながら、ホルダストッカ４０１に収容された基板ホルダ２２１、２２３の種類は、図７に示したホルダストッカ４００と変わりない。

ホルダストッカ４０１には、保持面２２５の凸量がホルダラインナップ全体の中で最も大きい基板ホルダ６０１から、保持面２２５の凸量がホルダラインナップ全体の中で最も小さい基板ホルダ６０９まで、段階的に凸量が変化する９種の基板ホルダ６０１、６０２、６０３、６０４、６０５、６０６、６０７、６０８、６０９が１枚ずつ収容されている。また、ホルダストッカ４０１には、保持面２２５の凸量が中程度である基板ホルダ６０５が３枚と、その前後の凸量を有する基板ホルダ６０３、６０４、６０６、６０７が２枚ずつ収容されている。

これら、同じ凸量の保持面２２５を有する基板ホルダ２２３の個数は、その凸量を有する基板ホルダ２２３がホルダ選択部１５１により選択される頻度すなわち単位期間当たりの選択回数に応じて決定される。これにより、各基板ホルダ２２３の使用による消耗を均一化して、基板ホルダ２２３の実効的な使用効率を向上できる。このように、ホルダストッカ４０１に収容される基板ホルダ２２３は、状態が同じ保持面を有するものが複数含まれていてもよい。

なお、ホルダストッカ４００、４０１に収容する基板ホルダ２２３のラインナップは、例えば、二つの基板２１１、２１３のそれぞれのロット内での反り状態の正規分布に対応した分布で、補正量のバリエーションおよび補正量毎の基板ホルダ２２３の個数を設定してもよい。また、基板２１１、２１３の反り量が互いに異なるロットの基板同士を接合する場合や、従前と異なる設計の基板製品を接合する場合は、異なるラインナップを収容した他のホルダストッカ４００、４０１を用意し、ホルダストッカ４００、４０１ごとラインナップ全体を換装してもよい。これにより、ラインナップのセットアップを迅速化して、積層装置１００のスループットを向上できる。

更に、ホルダストッカ４００、４０１に収容された基板ホルダ２２３は、一部または全部を入れ換えることができる。また、ホルダストッカ４００、４０１に収容された複数の基板ホルダ２２３からなるホルダラインナップを、ホルダストッカ４００ごと、他のホルダラインナップを収容した他のホルダストッカ４００と入れ換えてもよい。

また、ホルダストッカ４００、４０１を部分的に交換可能または増設可能な構造としてもよい。この場合、使用頻度の高い基板ホルダ２２３は積層装置１００に常備し、使用頻度が低い基板ホルダ２２３や保持面が球面以外の形状を有する特徴のある基板ホルダ２２３が収容される部分をまとめて交換できるようにしてもよい。また、使用頻度の高い基板ホルダ２２３を収容する部分を増設または交換できるようにしてもよい。

更に、複数の積層装置１００が設置された大規模な施設では、複数の積層装置１００のそれぞれに異なるラインナップを装備し、積層のために搬入された基板２１１、２１３の形状状態や種類に応じて、使用する積層装置１００自体を選択することにより、積層に使用するラインナップを変更してもよい。

図１９は、基板２１０を収容した基板カセット１２０の模式図である。図示のように、基板カセット１２０に収容された基板２１０は、反りが同程度のものを集めて４つのグループＰ、Ｑ、Ｒ、Ｓを形成している。

これにより、基板カセット１２０に収容された基板２１０を、例えば図中上から順に積層したとすると、グループＰ、Ｑ、Ｒ、Ｓ毎に、曲率、凸量、温度、表面粗さ、および、保持力の少なくとも一つの状態が同じである基板ホルダ２２３を連続して用いることができる。このため、積層部３００において、使用する基板ホルダ２２３を変更する回数を削減して、スループットを短縮できる。

なお、図１９では説明のために、基板２１０を物理的にソートして、必要となる補正量が同等の基板２１０をグルーピングした。補正量が同等の基板２１０とは、一つの同じ基板ホルダ２２３で補正が可能な基板２１０であり、その基板２１０に必要な補正量と基板ホルダ２２３に設定された補正量との差が許容範囲に入る基板２１０である。しかしながら、複数の基板２１０をグルーピングせずに基板カセット１２０に収容してもよい。この場合、基板２１０の個体を識別する情報と、当該基板に必要となる補正量に関する情報とに基づいて、搬送部１４０を積層装置１００の制御部１５０により制御して、曲率、凸量、温度、表面粗さ、および、保持力の少なくとも一つの状態が同等である基板ホルダ２２３を連続して用いるように、複数の基板２１０の搬出の順番を変更してもよい。

更に、制御部１５０は、積層装置１００内で現在使用されている基板ホルダ２２０が保持面の状態が適応する基板２１０を、基板カセット１２０に収容されている複数の基板２１０から選択して、優先的に積層処理に付してもよい。この場合、ステップＳ１０２においてホルダ選択部１５１が、補正に使用する一の基板ホルダ２２３を選択した場合に、基板選択部１５２が、当該基板ホルダ２２３により補正できる基板２１３を選択して、次の積層処理でその基板２１３を積層するようにしてもよい。これにより、ひとつの基板ホルダ２２０を連続使用して、基板ホルダ２２０の交換時間を節約することにより積層装置１００のスループットを向上できる。

基板２１０の個体を識別する情報は、制御部１５０が読み取り可能なバーコード等として個々の基板２１０に付加してもよい。また、基板２１０の個体を識別する情報は、基板カセット１２０における個々の基板２１０の収容位置を識別情報として使用してもよい。

基板の補正量に関する情報は、上記した基板２１０の形状に関する情報を使用してもよい。個々の基板２１０に対して適用する補正量は、基板２１０の個々の形状に関する情報から予測または算出してもよい。

図２０は、他の積層装置１０１の模式的平面図である。積層装置１０１は、次に説明する部分を除くと、図１に示した積層装置１００と同じ構造を有する。よって、積層装置１００と共通の要素には同じ参照番号を伏して重複する説明を省く。

積層装置１０１は、プリアライナ５０１に隣接して設けられた待機部１６０を備える点において積層部３００と異なる構造を有する。待機部１６０は、基板２１３の補正に使用する基板ホルダ２２３のいずれかを、プリアライナ５０１の直近に置いて待機させることができる。

ここで、待機部１６０に置く基板ホルダ２２３は、使用頻度が高い基板ホルダ２２３であってもよい。また、待機部１６０に置く基板ホルダ２２３は、実行中の積層処理に続く次の積層処理で使用される基板ホルダ２２３であってもよい。これにより、使用する基板ホルダ２２３の変更に要する時間を短縮して、積層装置１０１のスループットを短縮できる。

図２１は、ステージ装置３４０の模式的斜視図である。このステージ装置３４０は、単一の固定ステージ３２２と、複数の補正ステージ３４１、３４２、３４３、３４４、３４５、３４６とを備える。補正ステージ３４１、３４２、３４３、３４４、３４５、３４６および固定ステージ３２２の各々は、保持部材の他の一例であり、基板２１０を吸着して保持する保持機構を有する。

複数の補正ステージ３４１、３４２、３４３、３４４、３４５、３４６は、共通のターンテーブル３４７上の共通の円に沿って配される。ターンテーブル３４７は、垂直な回転軸の周りに回転する。また、複数の補正ステージ３４１、３４２、３４３、３４４、３４５、３４６の各々は、ターンテーブル３４７の回転軸と平行な方向に昇降する機能を有する。複数の補正ステージ３４１、３４２、３４３、３４４、３４５、３４６は、それぞれ異なる状態を有する保持面を有する。

基板２１１が保持される固定ステージ３２２は、ターンテーブル３４７を跨ぐフレーム３４８から図中下向きに固定される。これにより、ターンテーブル３４７を回転させることにより、基板２１３が保持される補正ステージ３４１、３４２、３４３、３４４、３４５、３４６のいずれかを、固定ステージ３２２に対向させることができる。なお、上記のような複数の補正ステージ３４１、３４２、３４３、３４４、３４５、３４６と、凸量等が異なる複数の基板ホルダ２２３とを合わせて使用して、補正量をより細かく調節できるようにしてもよい。

図２２は、ステージ装置３４０の機能を説明する模式的展開図である。固定ステージ３２２は、平坦な保持面に基板を沿わせて保持する。これに対して、複数の補正ステージ３４１、３４２、３４３、３４４、３４５、３４６は、図示の例では、互いに凸量が異なる保持面を有し、この保持面に基板を沿わせて保持する。

上記のようなステージ装置３４０において、二つの基板２１１、２１３の計測した変形量、変形量計測結果から推定した基板２１１、２１３の倍率差、二つの基板２１１，２１３の位置ずれ量、および、二つの基板２１１、２１３の補正量の少なくとも一つに基づいて、複数の補正ステージ３４１、３４２、３４３、３４４、３４５、３４６のいずれかを選択して基板２１０を直接に保持させることにより、基板ホルダ２２３を用いることなく、基板２１０を異なる補正量で補正できる。よって、ステージ装置３４０を用いて、基板ホルダ２２０を用いることなく基板２１０を補正しつつ積層する積層部３００を形成できる。

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。

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。
本明細書によれば、以下の各項目に記載の構成もまた開示される。
［項目１］
第１の基板と第２の基板とを積層する積層装置であって、
前記第１の基板を保持する保持部材を複数備え、
複数の前記保持部材は、前記第２の基板に対する前記第１の基板の位置ずれを補正する補正量が互いに異なる保持部材を含む積層装置。
［項目２］
前記第１の基板および前記第２の基板に関する情報に基づいて、前記第１の基板を保持する保持部材を複数の前記保持部材から選択する保持部材選択部を備える項目１に記載の積層装置。
［項目３］
前記保持部材選択部が選択した前記保持部材に保持することにより補正する他の基板を選択する基板選択部を更に備え、
前記基板選択部が選択した前記他の基板を、前記保持部材選択部が選択した前記保持部材に保持して、前記第１の基板の積層に連続して前記他の基板を積層する項目２に記載の積層装置。
［項目４］
前記保持部材選択部により選択された前記保持部材を、当該保持部材が収容された位置から前記第１の基板を保持する位置まで搬送する搬送部を更に備える項目２または３に記載の積層装置。
［項目５］
前記第１の基板および前記第２の基板に関する情報は、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の形状に関する情報を含む項目４に記載の積層装置。
［項目６］
前記形状に関する情報は、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の反りまたは撓みに関する情報を含む項目５に記載の積層装置。
［項目７］
前記形状に関する情報は、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の面方向の歪みに関する情報を含む項目５または６に記載の積層装置。
［項目８］
前記形状に関する情報は、予め定められた形状に対する前記第１の基板の形状の相違を含む項目５から７のいずれか一項に記載の積層装置。
［項目９］
前記形状に関する情報は、前記第２の基板の形状に対する前記第１の基板の形状の相違を含む項目５から７のいずれか一項に記載の積層装置。
［項目１０］
前記第１の基板および前記第２の基板に関する情報は、前記第１の基板および前記第２の基板の間の位置ずれに関する情報を含み、
前記保持部材選択部は、前記位置ずれに関する情報に基づいて前記保持部材を選択する項目４から９のいずれか一項に記載の積層装置。
［項目１１］
前記第１の基板および前記第２の基板の間の位置ずれ量が閾値以下となる補正量を算出する算出部を備え、
前記保持部材選択部は、前記算出部で算出された補正量に対応する前記保持部材を選択する項目１０に記載の積層装置。
［項目１２］
複数の前記保持部材の保持力を制御する制御部を備え、
前記算出部は、前記保持部材選択部で選択された前記保持部材に設定された補正量と、算出した補正量との差分を算出し、
前記制御部は、算出した差分に基づいて前記保持力を制御する項目１１に記載の積層装置。
［項目１３］
複数の前記保持部材は、それぞれ前記第１の基板を予め設定された変形量で変形し、前記変形量が互いに異なる保持部材を含む項目１から１１のいずれか一項に記載の積層装置。
［項目１４］
複数の前記保持部材は、それぞれ前記第１の基板を保持する保持面を有し、前記保持面の形状が互いに異なる保持部材を含む項目１から１３のいずれか一項に記載の積層装置。
［項目１５］
複数の前記保持部材は、前記保持面の凸量および曲率の少なくとも一方が互いに異なる保持部材を含む項目１４に記載の積層装置。
［項目１６］
複数の前記保持部材は、それぞれ前記第１の基板を保持する保持面を有し、前記第１の基板に対する前記保持面の表面粗さが互いに異なる保持部材を含む項目１から１５のいずれか一項に記載の積層装置。
［項目１７］
複数の前記保持部材は、それぞれ前記第１の基板を保持する保持面を有し、前記保持面の温度が互いに異なる保持部材を含む項目１から１６のいずれか一項に記載の積層装置。
［項目１８］
複数の前記保持部材は、前記第１の基板を保持する保持面を有し、前記保持面における前記第１の基板の保持力が互いに異なる保持部材を含む項目１から１７のいずれか一項に記載の積層装置。
［項目１９］
複数の前記保持部材は、保持した前記第１の基板と共に搬送される基板ホルダを含む項目１から１８のいずれか一項に記載の積層装置。
［項目２０］
複数の前記保持部材のいずれかは、搬入された前記第１の基板を保持するステージを含む項目１から１９のいずれか一項に記載の積層装置。
［項目２１］
複数の前記保持部材は、互いに同じ補正量で前記位置ずれを補正する保持部材を更に含む項目１から２０のいずれか一項に記載の積層装置。
［項目２２］
複数の前記保持部材は、一部の形状および曲率の少なくとも一方が他の部分と異なる保持部材を含む項目１から２１のいずれか一項に記載の積層装置。
［項目２３］
第１の基板と第２の基板とを積層する積層装置であって、
前記第１の基板を保持する保持面をそれぞれが有する複数の保持部材と、
前記複数の保持部材を収容する収容部と、
前記複数の保持部材を前記収容部から搬出する搬送部と、を備え、
前記複数の保持部材の前記保持面の形状および状態の少なくとも一方は、それぞれ異なり、
前記複数の保持部材は、少なくとも一部に凹部が形成された保持面を有する保持部材を含む、積層装置。
［項目２４］
第１の基板と第２の基板とを積層する積層装置であって、
複数の保持部材を収容する収容部と、
前記複数の保持部材を前記収容部から搬出する搬送部と、
前記搬送部により搬出された保持部材が固定されるステージと、を備え、
前記ステージに固定された前記保持部材の保持面に保持された前記第１の基板と前記第２の基板とが積層され、
前記複数の保持部材の保持面の形状および状態の少なくとも一方は、それぞれ異なり、
前記複数の保持部材は、少なくとも一部に凹部が形成された保持面を有する保持部材を含む、積層装置。
［項目２５］
前記収容部は、収容された前記複数の保持部材の温度を調節する温調部を有する項目２３または２４に記載の積層装置。
［項目２６］
前記状態は、前記保持面の形状、温度の高低、表面粗さの大小、および、保持力の大小の少なくとも一つである項目２３から２５のいずれか一項に記載の積層装置。
［項目２７］
第１の基板と第２の基板とを積層する積層装置であって、
前記第１の基板を保持する保持部材を複数備え、
複数の前記保持部材は、前記第２の基板に対する前記第１の基板の位置ずれを補正する補正位置、および、前記第１の基板および前記第２の基板の歪みの差を補正する補正量の少なくとも一方が互いに異なる保持部材を含む積層装置。
［項目２８］
前記第２の基板の保持を解除して前記第２の基板を前記第１の基板に接合させることで前記第１の基板と第２の基板とを積層する、項目２３から２７のいずれか一項に記載の積層装置。
［項目２９］
複数の保持部材を収容する収容部と、
前記複数の保持部材を前記収容部から搬出する搬送部と、
前記搬送部により搬出された保持部材が固定されるステージと、を備え、
前記ステージに固定された前記保持部材の保持面に保持された前記第１の基板と前記第２の基板とが積層される項目１から２３及び２６から２８のいずれか一項に記載の積層装置。
［項目３０］
第１の基板および第２の基板を積層する積層方法であって、
前記第１の基板を保持し、前記第２の基板に対する前記第１の基板の位置ずれを互いに異なる補正量で補正する保持部材を含む複数の保持部材を用意する段階と、
前記複数の保持部材のいずれかにより前記第１の基板を保持させる段階と、
を含む積層方法。
［項目３１］
前記複数の保持部材のうちのひとつに対して、当該保持部材に設定された補正量で補正する複数の基板を選択する段階と、
前記ひとつの保持部材を繰り返し用いて、選択した前記複数の基板を連続して積層する段階と、
を更に備える項目３０に記載の積層方法。
［項目３２］
第１の基板と第２の基板とを積層する積層方法であって、
複数の保持部材を収容する収容部から前記複数の保持部材を搬出する段階と、
前記収容部から搬出された保持部材をステージに固定する段階と、
前記ステージに固定された前記保持部材の保持面に保持された前記第１の基板と前記第２の基板とを積層する段階と、を含み、
前記複数の保持部材の保持面の形状および状態の少なくとも一方は、それぞれ異なり、
前記複数の保持部材は、少なくとも一部に凹部が形成された保持面を有する保持部材を含む、
積層方法。
［項目３３］
前記第２の基板の保持を解除して前記第２の基板を前記第１の基板に接合させることで前記第１の基板と第２の基板とを積層する段階をさらに備える、項目３０から３２のいずれか一項に記載の積層方法。
［項目３４］
第１の基板に積層される第２の基板を保持する保持部材を複数備え、
複数の前記保持部材は、前記第１の基板に対する前記第２の基板の位置ずれを、それぞれ異なる補正量で補正するホルダラインナップ。

１００、１０１ 積層装置、１１０ 筐体、１２０、１３０ 基板カセット、１４０ 搬送部、１５０ 制御部、１５１ ホルダ選択部、１５２ 基板選択部、１６０ 待機部、２１０、２１１、２１３ 基板、２１２ スクライブライン、２１４ ノッチ、２１６ 回路領域、２１８ アライメントマーク、２２０、２２１、２２３、２２８、２２９、６０１、６０２、６０３、６０４、６０５、６０６、６０７、６０８、６０９ 基板ホルダ、２２５ 保持面、２３０ 積層体、３００ 積層部、３０１ 床面、３１０ 枠体、３１２ 底板、３１４ 支柱、３１６ 天板、３２２ 固定ステージ、３２４、３３４ 顕微鏡、３２６、３３６ 活性化装置、３３１ Ｘ方向駆動部、３３２ 移動ステージ、３３３ Ｙ方向駆動部、３３５ Ｚ方向駆動部、３４０ ステージ装置、３４１、３４２、３４３、３４４、３４５、３４６ 補正ステージ、３４７ ターンテーブル、３４８ フレーム、４００、４０１ ホルダストッカ、５００、５０１ プリアライナ、５１０ 回転駆動部、５２０ 縁検出部、５３０ 距離計測部

Claims (1)

1. 第１の基板と第２の基板とを積層する積層装置であって、
   前記第１の基板を保持する保持部材を複数備え、
   複数の前記保持部材は、前記第２の基板に対する前記第１の基板の位置ずれを補正する補正量が互いに異なる保持部材を含む積層装置。

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