JP5319152B2 - Stage device and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、チルトテーブルの傾斜を調整して、搭載された基板を他の基板に貼り合わせるためのステージ装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a stage apparatus for adjusting a tilt of a tilt table and bonding a mounted substrate to another substrate and a control method thereof.
半導体基板などの基板同士の貼り合わせにおいて、ステージ装置が用いられる。このステージ装置は、一般的に、水平面内におけるXY方向の位置決めを行うXYステージ上に搭載され、XYステージによりXY方向について基板の位置決めがなされた後で、回転(θ)方向及び鉛直(Z)方向の位置決めを行うと共に、チルトの調整を行うものである。 A stage apparatus is used for bonding substrates such as semiconductor substrates. This stage apparatus is generally mounted on an XY stage that performs positioning in the XY direction in a horizontal plane, and after the substrate is positioned in the XY direction by the XY stage, the rotation (θ) direction and vertical (Z) In addition to positioning in the direction, the tilt is adjusted.
ここで、基板同士を貼り合せる際には、貼り合わせ不良や破損を防ぐため、基板の高い平行度が要求される。従来、このような基板の平行度を出す技術として、例えば特許文献1に開示されたものがある(なお、この特許文献1に開示の技術は、基板同士の貼り合わせに関するものではなく、半導体チップとTABテープとのボンディングに関するものである)。このステージ装置では、レーザ変位計やダイヤルゲージなどにより計測用部材33を介してボンディングツール下面の傾斜を計測し、この計測値に基づいてチルトテーブル(プレート16)の傾斜を調整することで、チップ搭載ステージ20をボンディングツールの下面の平行度に倣い合わせている。
しかしながら、上記した従来の技術を基板の貼り合わせに利用したのでは、ある程度の平行度まで倣い合わせることはできるものの、達成できる平行度に限界があるため、残った微小な傾きにより過度な反力が作用して基板を破損させたり、貼り合わせ不良が生じたりするおそれがあった。 However, if the above-mentioned conventional technique is used for bonding the substrates, it can be traced to a certain degree of parallelism, but there is a limit to the parallelism that can be achieved. May damage the substrate or cause poor bonding.
本発明は、上記した事情に鑑みて為されたものであり、貼り合わせられる他の基板に対して搭載する基板の高い平行度を出すことが可能なステージ装置及びその制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a stage apparatus and a control method thereof capable of providing high parallelism of a substrate to be mounted with respect to another substrate to be bonded. Objective.
本発明に係るステージ装置は、基板を保持するための保持面を有する基板保持テーブルと、基板保持テーブルの保持面と反対側に位置する面上の異なる三点であって三角形の頂点を構成する三点にそれぞれ対向するように配置され、基板保持テーブルに保持された基板が貼り合わせられる他の基板と当接することにより基板保持テーブルを介して入力される荷重を検出する第1の荷重センサ、第2の荷重センサ及び第3の荷重センサと、第1から第3の各荷重センサの検出値に基づいて、基板保持テーブルを傾動させるための傾動機構と、を備え、傾動機構は、基板保持テーブルの平面視において互いに交差する二つの軸のうち一方の軸の周りに基板保持テーブルを傾動させるための第1駆動機構と、他方の軸の周りに基板保持テーブルを傾動させるための第2駆動機構とを有することを特徴とする。 A stage apparatus according to the present invention forms a vertex of a triangle, which is a substrate holding table having a holding surface for holding a substrate, and three different points on a surface located on the opposite side of the holding surface of the substrate holding table. A first load sensor disposed so as to oppose each of the three points, and detecting a load input via the substrate holding table by contacting with another substrate to which the substrate held by the substrate holding table is bonded; A second load sensor, a third load sensor, and a tilting mechanism for tilting the substrate holding table based on detection values of the first to third load sensors , the tilting mechanism holding the substrate A first drive mechanism for tilting the substrate holding table around one of two axes intersecting each other in plan view of the table, and tilting the substrate holding table around the other axis And having a second drive mechanism for.
このステージ装置では、基板保持テーブルを介して入力される荷重を検出する第1から第3の荷重センサを備えているため、貼り合わせられる他の基板に対する基板の微小な傾きを、第1から第3の荷重センサの検出値のバラツキとして検出することが可能となり、この検出値に基づいて傾動機構を駆動して基板保持テーブルの傾斜を調整することで、基板の高い平行度を出すことが可能となる。また、傾動機構は、基板保持テーブルの平面視において互いに交差する二つの軸のうち一方の軸の周りに基板保持テーブルを傾動させるための第1駆動機構と、他方の軸の周りに基板保持テーブルを傾動させるための第2駆動機構とを有している。このため、傾斜の調整が容易になる。 Since this stage apparatus includes the first to third load sensors that detect the load input via the substrate holding table, the minute inclination of the substrate with respect to the other substrates to be bonded can be changed from the first to the first. It is possible to detect the variation in the detection value of the load sensor 3 and to drive the tilting mechanism based on this detection value to adjust the inclination of the substrate holding table, thereby providing high parallelism of the substrate. It becomes. The tilt mechanism includes a first drive mechanism for tilting the substrate holding table around one of two axes that intersect each other in plan view of the substrate holding table, and a substrate holding table around the other axis. And a second drive mechanism for tilting. For this reason, adjustment of inclination becomes easy.
ステージ装置は、傾動機構を駆動制御する制御装置を更に備え、制御装置は、第1から第3の各荷重センサの検出値がそれぞれ同一の範囲内に収まるように、傾動機構を駆動すると好ましい。このようにすれば、制御装置により自動で傾斜調整することができる。 The stage device further includes a control device that drives and controls the tilting mechanism, and the control device preferably drives the tilting mechanism so that the detection values of the first to third load sensors are within the same range. In this way, the inclination can be automatically adjusted by the control device.
二つの軸は、基板保持テーブルの平面視における保持中心である原点を通り且つ互いに直交しており、第1の荷重センサ及び第2の荷重センサは、それぞれ他方の軸と平行なライン上に一方の軸を挟んで配置され、第3の荷重センサは、他方の軸を挟んで第1の荷重センサ及び第2の荷重センサが配置された側と反対側で一方の軸上に配置されていると好ましい。このようにすれば、傾斜調整のための第1及び第2駆動機構の制御が容易になる。 The two axes pass through the origin, which is the holding center in the plan view of the substrate holding table, and are orthogonal to each other. The first load sensor and the second load sensor are respectively on one line parallel to the other axis. The third load sensor is arranged on one axis on the opposite side to the side where the first load sensor and the second load sensor are arranged across the other axis. And preferred. This facilitates control of the first and second drive mechanisms for adjusting the inclination.
制御装置は、第1及び第2の各荷重センサの検出値に基づいて、これらが同一の範囲内に収まるように第1駆動機構を駆動すると共に、第1及び第2の荷重センサの検出値の平均値と第3の荷重センサの検出値とがそれぞれ同一の範囲内に収まるように第2駆動機構を駆動すると好ましい。このようにすれば、傾斜の調整が容易になる。 The control device drives the first drive mechanism based on the detection values of the first and second load sensors so that they are within the same range, and the detection values of the first and second load sensors. Preferably, the second drive mechanism is driven so that the average value of the first load sensor and the detection value of the third load sensor fall within the same range. This makes it easy to adjust the inclination.
ステージ装置は、基板保持テーブルを上下動させるZ駆動機構を更に備え、制御装置は、第1及び第2駆動機構を駆動して基板保持テーブルの傾斜姿勢を調整した後に、第1から第3の各荷重センサの検出値がそれぞれ目標値の同一の範囲内に収まるように、Z駆動機構を駆動すると好ましい。このようにすれば、基板の平行度を出した後で、所望の貼り合わせ力で基板同士を貼り合わせることができ、貼り合わせ不良や破損をより一層低減することができる。 The stage device further includes a Z drive mechanism that moves the substrate holding table up and down, and the control device drives the first and second drive mechanisms to adjust the tilt posture of the substrate holding table, and then performs the first to third operations. It is preferable to drive the Z drive mechanism so that the detection values of the respective load sensors fall within the same range of the target values. If it does in this way, after taking out the parallelism of a board | substrate, substrates can be bonded together by desired bonding force, and a bonding defect and damage can be reduced further.
ステージ装置は、基板保持テーブルを搭載する搭載面を有するチルトテーブルを更に備え、第1から第3の各荷重センサは、それぞれチルトテーブルの搭載面と基板保持テーブルとの間に設けられていると好ましい。このようにすれば、チルトテーブルを介して基板保持テーブルを傾動させることができる。また、第1から第3の各荷重センサを、それぞれチルトテーブルの搭載面と基板保持テーブルとの間に安定して保持することができる。また、荷重センサを基板保持テーブルに近い位置に配置することができるため、基板に作用する荷重をより正確に測定することができる。 The stage device further includes a tilt table having a mounting surface on which the substrate holding table is mounted, and each of the first to third load sensors is provided between the mounting surface of the tilt table and the substrate holding table. preferable. In this way, the substrate holding table can be tilted via the tilt table. In addition, the first to third load sensors can be stably held between the mounting surface of the tilt table and the substrate holding table. Further, since the load sensor can be disposed at a position close to the substrate holding table, the load acting on the substrate can be measured more accurately.
基板保持テーブルとチルトテーブルとは、鉛直方向に弾性を有する回転規制用板バネによって連結されていると好ましい。このようにすれば、基板保持テーブルを介して入力される荷重を検出可能としつつ、チルトテーブルに対する基板保持テーブルのθz方向回転(XY面内回転)を規制することができる。 It is preferable that the substrate holding table and the tilt table are connected by a rotation restricting plate spring having elasticity in the vertical direction. In this way, it is possible to regulate the θz direction rotation (XY in-plane rotation) of the substrate holding table relative to the tilt table while making it possible to detect the load input via the substrate holding table.
本発明に係るステージ装置の制御方法は、基板を保持する保持面を有する基板保持テーブルを備えたステージ装置の制御方法である。この方法は、基板保持テーブルの保持面に保持された基板に作用する荷重を、基板保持テーブルの保持面と反対側に位置する面上の異なる三点であって三角形の頂点を構成する三点にそれぞれ対向するように基板保持テーブルの下方に配置された第1から第3の荷重センサにより検出する荷重検出工程と、荷重検出工程で検出された第1から第3の荷重センサの検出値に基づいて、第1から第3の荷重センサの検出値がそれぞれ同一の範囲内に収まるように、基板保持テーブルの姿勢を第1及び第2駆動機構によって調整する姿勢調整工程と、を含み、姿勢調整工程では、第1駆動機構によって、基板保持テーブルの平面視において互いに交差する二つの軸のうち一方の軸の周りに基板保持テーブルを傾動させ、第2駆動機構によって、基板保持テーブルの平面視において互いに交差する二つの軸のうち他方の軸の周りに基板保持テーブルを傾動させることを特徴とする。
このステージ装置の制御方法では、基板保持テーブルに保持された基板と貼り合わせられる他の基板とが当接することにより入力される荷重を第1から第3の荷重センサにより検出する荷重検出工程を備えているため、貼り合わせられる他の基板に対する基板の微小な傾きを、第1から第3の荷重センサの検出値のバラツキとして検出することが可能となり、この検出値に基づいて第1から第3の荷重センサの検出値がそれぞれ同一の範囲内に収まるように基板保持テーブルの傾斜を調整することで、基板の高い平行度を出すことが可能となる。
A method for controlling a stage apparatus according to the present invention is a method for controlling a stage apparatus including a substrate holding table having a holding surface for holding a substrate. In this method, the load acting on the substrate held on the holding surface of the substrate holding table is divided into three different points on the surface located on the opposite side of the holding surface of the substrate holding table and constituting the apex of the triangle. Load detection steps detected by first to third load sensors arranged below the substrate holding table so as to face each other, and detection values of the first to third load sensors detected in the load detection step. based, as the detection value of the third load sensor from the first falls within the same range, respectively, seen containing a posture adjustment step of adjusting the posture of the substrate holding table by the first and second driving mechanisms, and In the attitude adjustment step, the substrate holding table is tilted around one of the two axes that intersect each other in plan view of the substrate holding table by the first driving mechanism, and the substrate is then moved by the second driving mechanism. Characterized in that tilting the substrate holding table around the other axis of the two axes which intersect each other in a plan view of the lifting table.
This control method of the stage apparatus includes a load detection step of detecting loads input by the first to third load sensors when the substrate held on the substrate holding table and another substrate to be bonded come into contact with each other. Therefore, it is possible to detect a slight inclination of the substrate with respect to the other substrates to be bonded as variations in the detection values of the first to third load sensors, and based on this detection value, the first to third By adjusting the inclination of the substrate holding table so that the detection values of the load sensors are within the same range, it is possible to obtain a high degree of parallelism of the substrates.
本発明によれば、貼り合わせられる他の基板に対して搭載する基板の高い平行度を出すことが可能なステージ装置及びその制御方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the stage apparatus which can take out the high parallelism of the board | substrate mounted with respect to the other board | substrate bonded together, and its control method can be provided.
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本実施形態に係るステージ装置を備えた基板組立装置の構成を模式的に示す概略図である。図1に示すように、基板組立装置1は、除振器12、定盤14、ボディー16、上部ステージ20、下部ステージ30、及び制御装置90を備えている。
FIG. 1 is a schematic view schematically showing a configuration of a substrate assembly apparatus including a stage apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
除振器12は、基板組立装置1へ伝わる振動を取り除く。この除振器12の上に、定盤14が設けられている。ボディー16は、側壁部と上壁部とを有し、定盤14上で密閉空間を形成する。
The
上部ステージ20は、ボディー16の上壁部の内面に搭載されている。上部ステージ20は、XYステージ22とウェハテーブル24とを有している。ウェハテーブル24は、貼り合せの対象である上部基板Wuを、静電吸着や真空吸着により保持する。XYステージ22は、水平面内でウェハテーブル24に保持された上部基板WuのXY方向の位置決めを行う
The
下部ステージ30は、定盤14上に搭載されている。下部ステージ30は、XYステージ32と本実施形態に係るステージ装置34とを有している。ステージ装置34は、ウェハテーブル36、チルトテーブル38、第1から第3ロードセル(第1から第3の荷重センサ)40,42,44、支持テーブル45、第1及び第2駆動機構(傾動機構)46,48、θ駆動機構50、及びZ駆動機構52を備えている。
The
このステージ装置34は、チルトテーブル38を第1及び第2駆動機構46,48で駆動し、支持テーブル45をθ駆動機構50で駆動することによって、載置面38a(すなわち、載置面38a上に搭載されたウェハテーブル36に保持される下部基板Wd)の傾斜角度調整及び回動角度調整が行われる。また、エアシリンダであるZ駆動機構52によって、高さ位置の調整も行われる。なお、図3に示すように、水平面内で互いに90度をなすようにX軸及びY軸を設定し、鉛直方向にZ軸を定めて3次元直交座標系を設定し、以下必要な場合にXYZ座標系を用いて説明する。
In this
ウェハテーブル36は、図1及び図2に示すように、貼り合せの対象である下部基板Wdを保持する。このウェハテーブル36は、静電力によりウェハを吸着する静電チャックESCと、静電チャックESCを真空吸着する真空チャックVACとを有している。 As shown in FIGS. 1 and 2, the wafer table 36 holds a lower substrate Wd to be bonded. The wafer table 36 includes an electrostatic chuck ESC that attracts the wafer by electrostatic force, and a vacuum chuck VAC that vacuum-sucks the electrostatic chuck ESC.
チルトテーブル38は、図3から図5に示すように、円板状のテーブルであり、ウェハテーブル36を載置するための平面状の載置面38aを上面側に有し、凸球面状の軸受面38bを下面側に有する。この軸受面38bの鉛直方向の中心軸線Lはチルトテーブルの中心軸線と一致する。
As shown in FIGS. 3 to 5, the tilt table 38 is a disk-shaped table, and has a flat mounting
チルトテーブルの側面38cには、中心軸線Lから見てX軸方向の位置に、断面L字型の作動部60が設けられる。図3に示すように、作動部60は、支持テーブル45よりも低い位置でX軸方向に突出する第1の作動片60cと、第1の作動片60cの中心軸線L側の端部と側面38cとを連結させるための鉛直方向に延びる連結部60dとを有している。また、側面38cには、中心軸線Lから見てY軸方向の位置に、断面L字型の作動部62が設けられている。作動部62は、支持テーブル45よりも低い位置でY軸方向に突出する第2の作動片62cと、第2の作動片62cの中心軸線L側の端部と側面38cとを連結させるための鉛直方向に延びる連結部62dとを有している。なお、第1の及び第2の作動片60c,62cはXY平面上に広がる矩形板とされている。
On the
矩形状の支持テーブル45は、エアシリンダであるZ駆動機構52に設けられたロッド53の上端に形成されている。図5に示すように、支持テーブル45の上面の略中央部には、チルトテーブル38の軸受面38bを支持するために凹球面状とされた軸受面45bが形成されている。
The rectangular support table 45 is formed at the upper end of a
また、支持テーブル44には、軸受面45bを形成するように多孔部45cが埋設され、軸受面45bには多数の微小な孔が形成されている。この多孔部45cからは、パイプP45が導出されて外部の空気圧源(図示せず)と接続されている。空気圧源は、多孔部45cへ圧縮空気を供給し、その圧縮空気が軸受面45bの多数の孔から軸受面38bに対して吹きつけられる。これによって、軸受面38bと軸受面45bの間に空気膜が形成され、軸受面38bは、軸受面45bから抵抗を受けることなく非接触状態で支持されることとなる。
The support table 44 is embedded with a
支持テーブルの側面45dには、図3に示すように、中心軸線Lから見てY軸の反対方向の位置に、断面L字型の作動部64が設けられる。作動部64は、Y軸の負の方向へ突出する連結部64dと、連結部64dの自由端部から下方へ突出する第3の作動片64cを有している。なお、第3の作動片64cは、YZ平面上に広がる矩形板とされている。
On the
第1駆動機構(傾動機構)46は、第1の作動片60cの上方に配置された支持片66a及び下方に配置された支持片66bとを有する支持部材66と、支持片66aと第1の作動片60cとの間に延在するベローズアクチュエータ68と、支持片66bと第1の作動片60cとの間に延在するベローズアクチュエータ70とからなる。そして、第1の作動片60cは、ベローズアクチュエータ68の先端とベローズアクチュエータ70の先端とで挟み込まれる。また、支持部材66は、支持片66a,66bを連結させる矩形板状の連結部66cを有しており、連結部66cの支持テーブル45側の側面は、支持テーブル45に固定されている。
The first drive mechanism (tilting mechanism) 46 includes a
ベローズアクチュエータ68は、図6に示すように、鉛直方向に伸縮可能なベローズ68aと、ベローズ68aの下端側の開口部を封止する円板状の作動板68bとを備える。ベローズ68aの上端側の開口部は支持片66aに固定されることにより封止される。これによって、ベローズアクチュエータ68の内部空間68cは、ベローズ68aと、支持片66aと作動板68bとによって密閉され、その気密性は保たれている。
As shown in FIG. 6, the bellows actuator 68 includes a bellows 68 a that can be expanded and contracted in the vertical direction, and a disk-shaped
作動板68bの中央部には、上方へ延びるシャフト68dが形成され、このシャフト68dは、支持片66aに設けられたボス66cのガイド穴に挿入されることによって鉛直方向に移動可能とされている。また、作動板68bの中央部には、第1の作動片60cへ向かって突出する半球面状の押圧部68eが形成され、この押圧部68eは、第1の作動片60cの上面60aと当接することによってベローズアクチュエータ68の鉛直方向の駆動に伴い発生する力を第1の作動片60cに伝達することができる。
A
ベローズアクチュエータ68の内部空間68cからは、配管P68が導出され、外部に設けられたサーボ弁68fと接続されている。そして、サーボ弁68fを制御することで、内部空間68c内の空気を供給及び排出することができ、内部空間68cの気圧の変化に伴って、作動板68bの鉛直方向の移動量を任意に制御することができる。
A pipe P68 is led out from the
ベローズアクチュエータ70も、上述のベローズアクチュエータ68と同様の構成を有し、サーボ弁70fを制御することで作動板70bの鉛直方向の移動量を任意に制御することができる。また、押圧部70eは、第1の作動片60cの下面60bと当接することによって、ベローズアクチュエータ70の鉛直方向の駆動に伴い発生する力を第1の作動片60cに伝達することができる。なお、ベローズアクチュエータ70は、ベローズ70a、内部空間70c、シャフト70d、を備え、内部空間70cとサーボ弁70fとは配管P70で連結されている。
The bellows actuator 70 also has the same configuration as the bellows actuator 68 described above, and the amount of movement of the
第2駆動機構(傾動機構)48は、図4に示すように、第2の作動片62cの上方に配置された支持片72a及び下方に配置された支持片72bを有する断面コ字型の支持部材72と、支持片72aと第2の作動片62cとの間に延在するベローズアクチュエータ74と、支持片72bと第2の作動片62cとの間に延在するベローズアクチュエータ76とからなる。そして、第2の作動片62cは、ベローズアクチュエータ74の先端とベローズアクチュエータ76の先端とで挟み込まれる。また、支持部材72は、支持片72aと支持片72bとを連結させる矩形板状の連結部72c有し、連結部72cの支持テーブル45側の側面は、支持テーブル45に固定されている。なお、ベローズアクチュエータ74,76は、ベローズアクチュエータ68と同様の構成を有している。
As shown in FIG. 4, the second drive mechanism (tilting mechanism) 48 is a U-shaped support having a
θ駆動機構50は、図3に示すように、第3の作動片64cを間に挟むようにX軸方向に離間して配置された支持片56a及び支持片56bを有する断面コ字型の支持部材56と、支持片56aと第3の作動片64cとの間に延在するベローズアクチュエータ78と、支持片56bと第3の作動片64cとの間に延在するベローズアクチュエータ80とからなる。そして、第3の作動片64cは、ベローズアクチュエータ78の先端とベローズアクチュエータ80の先端とで挟み込まれている。また、支持部材56は、支持片56aと支持片56bとを連結する矩形板状の連結部56cを有し、連結部56cは、ベースプレート82の上面82aに固定されている。なお、ベローズアクチュエータ78,80の構成は、ベローズアクチュエータ68と同様の構成を有している。
As shown in FIG. 3, the
エアシリンダであるZ駆動機構52のロッド53は、図5に示すように、下端に円筒体52aの内周と略同一の径を有する円板状のピストン53aを有する。円筒体52aの内部空間において、ピストン53aよりも上側の内部空間52b及び下側の内部空間52cからは、それぞれパイプP84,P86が導出されている。
As shown in FIG. 5, the
第1から第3ロードセル(第1から第3の荷重センサ)40,42,44は、上記したチルトテーブル38の載置面38aとウェハテーブル36との間において、異なる三点であって三角形の頂点を構成する三点にそれぞれ対向するように配置されており、ウェハテーブル36を介して入力される荷重を検出する。このとき、平面視において、この三角形の内部にウェハテーブル36の重心が位置するような配置とされている。本実施形態では、図7に示すように、上記したXYZ座標系の原点Oをチルトテーブル38の平面視における中心(基板の保持中心)に設定した場合において、X軸と平行なライン上にY軸を挟んでそれぞれ第1及び第2ロードセル40,42が配置されている。また、X軸を挟んで第1及び第2ロードセル40,42と反対のY軸上に第3ロードセル44が配置されている。ここでは、第1から第3ロードセル40,42,44は、原点Oを中心とした120度の等角度間隔の位置に配置されている。
The first to third load cells (first to third load sensors) 40, 42, and 44 are three different points between the mounting
そして、前述した第1駆動機構46は、X軸上に配置されてY軸周りのチルトを調整する。また、第2駆動機構48は、Y軸上に配置されてX軸周りのチルトを調整する。
The
図2に示すように、ウェハテーブル36とチルトテーブル38とは、鉛直方向に弾性を有するL字状の回転規制用板バネ39によって連結されている。回転規制用板バネ39は、中心軸線L周りに互いに直角をなして4箇所に配置されており、板バネ39の一端は、チルトテーブル38にネジ止めされ、他端はウェハテーブル36にネジ止めされている。回転規制用板バネ39によって、ウェハテーブル36がチルトテーブル38に対して中心軸線L周りに回転してしまうこととXY面内でチルトテーブル38に対してウェハテーブル36がXY並進方向にずれることを防止することができる。
As shown in FIG. 2, the wafer table 36 and the tilt table 38 are connected by an L-shaped rotation restricting
なお、図3から図5では、チルトテーブル38より上部の構成の図示を省略しているが、かかる構成のステージ装置34が、ベースプレート82を介してXYステージ32に搭載されている。
3 to 5, the illustration of the configuration above the tilt table 38 is omitted, but the
制御装置90は、ステージ装置34の制御も含めて、基板組立装置1の制御を行う。この制御装置90による制御の詳細は、後述する。
The
次に、基板組立装置1による基板の貼り合わせについて説明する。
Next, the bonding of substrates by the
まず、上部ステージ20のウェハテーブル24に貼り合せの対象である上部基板Wuを保持し、XYステージ22により上部基板WuのXY方向の位置決めを行う。次に、下部ステージ30のウェハテーブル36に貼り合せの対象である下部基板Wdを保持し、XYステージ32により下部基板WdのXY方向の位置決めを行う。次に、θ駆動機構50により支持テーブル45を駆動し、中心軸線L(Z軸)周りの下部基板Wdの回転位置の位置決めを行う。これらの位置決めは、レーザ干渉計や顕微鏡など、図示しない光学系からの検出信号に基づいて、制御装置90により自動制御される。
First, the upper substrate Wu to be bonded is held on the wafer table 24 of the
この状態から、貼り合わせに移る。この場合のステージ装置34の制御方法について、図8及び図9のフローチャートを参照して説明する。
From this state, the process proceeds to bonding. A method for controlling the
まず、第1から第3ロードセル40,42,44の現在の検出値で、ゼロリセットする(ステップS1)。次に、Z駆動機構52により、支持テーブル45を上昇させる(ステップS2)。支持テーブル45の上昇により、ウェハテーブル36に保持された下部基板Wdが上部基板Wuに当接すると、反力が生じて第1から第3ロードセル40,42,44に荷重が入力される。この第1から第3ロードセル40,42,44による検出値LC1,LC2,LC3は、制御装置90に送られる。制御装置90は、第1から第3ロードセル40,42,44による検出値LC1,LC2,LC3のいずれかがゼロより大きいか否か判定し(ステップS3)、いずれも未だゼロであれば、ステップS2に戻ってZ駆動機構52により支持テーブル45を更に上昇させる。
First, the current detection values of the first to
一方、ステップS3において第1から第3ロードセル40,42,44による検出値LC1,LC2,LC3のいずれかがゼロより大きいと判定されると、制御装置90は、第1から第3ロードセル40,42,44による検出値LC1,LC2,LC3がいずれも上限値A(>0)を下回るか否か判定する(ステップS4)。
On the other hand, if it is determined in step S3 that one of the detection values LC1, LC2, and LC3 detected by the first to
そして、ステップS3において第1から第3ロードセル40,42,44による検出値LC1,LC2,LC3のいずれかが上限値A以上であると判定されると、Z駆動機構52によって支持テーブル45を下降させ(ステップS5)、ステップS3に戻る。一方、ステップS3において第1から第3ロードセル40,42,44による検出値LC1,LC2,LC3がいずれも上限値Aを下回ると判定されると、ステップS6に進む。
When it is determined in step S3 that one of the detection values LC1, LC2, and LC3 detected by the first to
ステップS6においては、制御装置90は、第1ロードセル40による検出値LC1が、第2ロードセル42による検出値LC2より大きいか否か判定する。ステップS6における判定がYESの場合は、上部基板Wuを基準として、Y軸周りの時計周り方向に下部基板Wdが傾斜しているとして、第1の作動片60cを押し上げる方向に第1駆動機構46を駆動する(ステップS7:Aθx上昇)。一方、ステップS6における判定がNOの場合は、上部基板Wuを基準として、Y軸周りの反時計周り方向に下部基板Wdが傾斜しているとして、第1の作動片60cを押し下げる方向に第1駆動機構46を駆動する(ステップS8:Aθx下降)。
In step S <b> 6, the
このように、ステップS7又はステップS8において第1駆動機構46を駆動したら、再度、制御装置90は、第1から第3ロードセル40,42,44による検出値LC1,LC2,LC3がいずれも上限値A(>0)を下回るか否か判定する(ステップS9)。そして、ステップS9において第1から第3ロードセル40,42,44による検出値LC1,LC2,LC3のいずれかが上限値A以上であると判定されると、ステップS5に戻ってZ駆動機構52によって支持テーブル45を下降させ、ステップS3に戻る。一方、ステップS9において第1から第3ロードセル40,42,44による検出値LC1,LC2,LC3がいずれも上限値Aを下回ると判定されると、ステップS10に進む。
As described above, when the
ステップS10では、制御装置90は、第1ロードセル40による検出値LC1が、第2ロードセル42による検出値LC2と等しいか否か判定する。なお、ステップS10における「等しい」か否かの判定は、完全同一だけではなく、荷重整定範囲(E>0)を設定し、誤差範囲(±E)内にある実質的に等しい場合も含むものである。ステップS10の判定がNOの場合は、ステップS6に戻り、再度Y軸周りの傾斜を調整する。一方、ステップS10の判定がYESの場合は、ステップS11に進み、X軸周りの傾斜の調整に移る。
In step S <b> 10, the
ステップS11では、第3ロードセル44の検出値LC3が、第1及び第2ロードセル40,42の検出値LC1,LC2の平均値よりも大きいか否か判定する。ステップS11における判定がYESの場合は、上部基板Wuを基準として、X軸周りの時計周り方向に下部基板Wdが傾斜しているとして、第2の作動片62cを押し下げる方向に第2駆動機構48を駆動する(ステップS12::Aθy下降)。一方、ステップS11における判定がNOの場合は、上部基板Wuを基準として、X軸周りの反時計周り方向に下部基板Wdが傾斜しているとして、第2の作動片62cを押し上げる方向に第2駆動機構48を駆動する(ステップS13:Aθy上昇)。
In step S11, it is determined whether or not the detection value LC3 of the
このように、ステップS12又はステップS13において第2駆動機構48を駆動したら、再度、制御装置90は、第1から第3ロードセル40,42,44による検出値LC1,LC2,LC3がいずれも上限値A(>0)を下回るか否か判定する(ステップS14)。そして、ステップS14において第1から第3ロードセル40,42,44による検出値LC1,LC2,LC3のいずれかが上限値A以上であると判定されると、ステップS5に戻ってZ駆動機構52によって支持テーブル45を下降させ、ステップS3に戻る。一方、ステップS14において第1から第3ロードセル40,42,44による検出値LC1,LC2,LC3がいずれも上限値Aを下回ると判定されると、ステップS15に進む。
As described above, when the
ステップS15では、制御装置90は、第1及び第2ロードセル40,42による検出値L1,L2の平均値が、第3ロードセル44による検出値L3と等しいか否か判定する。なお、ステップS15における「等しい」か否かの判定は、完全同一だけではなく、荷重整定範囲(E>0)を設定し、誤差範囲(±E)内にある実質的に等しい場合も含むものである。ステップS15の判定がNOの場合は、ステップS11に戻り、再度X軸周りの傾斜を調整する。一方、ステップS15の判定がYESの場合は、第1から第3ロードセル40,42,44の検出値LC1,LC2,LC3が等しく、チルトが調整されて基板Wu,Wdの平行度が極めて高くなったものとして、ステップS16に進み、貼り合わせ荷重の調整に移る。
In step S <b> 15, the
なお、第1及び第2ロードセル40,42による検出値L1,L2の平均値が、第3ロードセル44による検出値L3と等しいか否かの判定は、第1及び第2ロードセル40,42による検出値L1,L2が等しい状態では、第1ロードセル40による検出値L1と第3ロードセル44による検出値L3とが等しいか否か、或いは第2ロードセル42による検出値L2と第3ロードセル44による検出値L3とが等しいか否かを判定しているのと同義であり、これにより判定するようにしてもよい。
Whether or not the average value of the detection values L1 and L2 by the first and
ステップS16では、制御装置90は、第1から第3ロードセル40,42,44による検出値LC1,LC2,LC3がいずれも貼り合せの目標荷重B(>0)を下回るか否か判定する。そして、ステップS16において第1から第3ロードセル40,42,44による検出値LC1,LC2,LC3のいずれも貼り合せの目標荷重Bを下回ると判定されると、Z駆動機構52によって支持テーブル45を上昇させる(ステップS17)。一方、ステップS16において第1から第3ロードセル40,42,44による検出値LC1,LC2,LC3のいずれかが貼り合せの目標荷重B以上であると判定されると、Z駆動機構52によって支持テーブル45を下降させる(ステップS18)。
In step S <b> 16, the
そして、第1から第3ロードセル40,42,44による検出値L1,L2,L3のいずれも貼り合せの目標荷重Bと等しいか否か判定する(ステップS19)。なお、ステップS19における「等しい」か否かの判定は、完全同一だけではなく、荷重整定範囲(E>0)を設定し、誤差範囲(±E)内にある実質的に等しい場合も含むものである。
Then, it is determined whether or not the detection values L1, L2, and L3 detected by the first to
ステップS19における判定がNOの場合は、目標荷重Bが付与されていないとして、ステップS16に戻る。一方、ステップS19における判定がYESの場合は、目標荷重Bが付与されているとして、この貼り合わせ荷重で基板Wu,Wd同士の貼り合わせを行い、基板の組立を完了する。 When the determination in step S19 is NO, the target load B is not applied and the process returns to step S16. On the other hand, if the determination in step S19 is YES, assuming that the target load B is applied, the substrates Wu and Wd are bonded together with this bonding load, and the assembly of the substrates is completed.
以上詳述したように、本実施形態のステージ装置34では、ウェハテーブル36を介して入力される荷重を検出する第1から第3ロードセル40,42,44を備えているため、貼り合わせられる上部基板Wuに対する下部基板Wdの微小な傾きを、第1から第3ロードセル40,42,44の検出値LC1,LC2,LC3のバラツキとして検出することが可能となり、この検出値LC1,LC2,LC3に基づいて第1及び第2駆動機構46,48を駆動し、検出値LC1,LC2,LC3が等しくなるようにチルトステージ38のチルトを調整することで、基板Wdの高い平行度を出すことが可能となる。
As described above in detail, the
また、チルトテーブル38の平面視において中心を原点OとしXY座標系を設定した場合において、第1駆動機構46は、X軸上に配置されてY軸周りのチルトを調整し、第2駆動機構48は、Y軸上に配置されてX軸周りのチルトを調整するため、それぞれの軸周りのチルト調整が分担され、チルトの調整が容易になる。
When the XY coordinate system is set with the center as the origin O in the plan view of the tilt table 38, the
また、X軸と平行なライン上にY軸を挟んでそれぞれ第1及び第2ロードセル40,42が配置され、X軸を挟んで第1及び第2ロードセル40,42と反対のY軸上に第3ロードセル44が配置されているため、ロードセルからの検出値に基づく演算が容易になり、チルト調整のための第1及び第2駆動機構46,48の制御が容易になる。
The first and
特に、制御装置90は、Z駆動機構52を駆動して支持テーブル45を上昇させ、ウェハテーブル36に保持された下部基板Wdが貼り合わせられる上部基板Wuと当接することにより生じる反力を第1から第3ロードセル40,42,44により検出し、第1及び第2ロードセル40,42の検出値LC1,LC2が等しくなるように第1駆動機構46を駆動すると共に、第1及び第2ロードセル40,42の検出値LC1,LC2の平均値と第3ロードセル44の検出値LC3とが等しくなるように第2駆動機構48を駆動するため、制御装置90により自動で容易にチルト調整することができる。
In particular, the
また、制御装置90は、第1及び第2駆動機構46,48を駆動してチルトを調整した後に、第1から第3ロードセル40,42,44の検出値LC1,LC2,LC3が目標荷重Bになるように、Z駆動機構52を駆動するため、基板Wu,Wdの平行度を出した後で、所望の貼り合わせ力で基板同士を貼り合わせることができ、貼り合わせ不良や破損をより一層低減することができる。
Further, after the
また、ウェハテーブル36とチルトテーブル38とは、鉛直方向に弾性を有する回転規制用板バネ39によって連結されているため、ウェハテーブル36を介して入力される荷重を検出可能としつつ、チルトテーブル38に対するウェハテーブル36の回転を規制することができる。
Further, since the wafer table 36 and the tilt table 38 are connected by a rotation restricting
なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、第1から第3ロードセル40,42,44は、図7に示すように、120度の角度間隔で配置されている必要は無く、平面視においてXY座標の原点Oがこれら三つのロードセルを結ぶ三角形内に含まれる配置であれば、他の配置であってもよい。また、第2駆動機構48は、X軸上に位置しなければ、Y軸上に限らず他の位置に存在していてもよい。ただし、これらの場合は、チルト調整のための第1及び第2駆動機構46,48の駆動量の演算量が増加するため、上記した実施形態の配置が好ましい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, as shown in FIG. 7, the first to
また、上記実施形態では、第1及び第2ロードセル40,42の検出値LC1,LC2を用いてY軸周りのチルトを調整してから、更に第3ロードセル44の検出値LC3を加味してX軸周りのチルトを調整していたが、同時にX軸及びY軸周りのチルトを調整してもよい。
In the above embodiment, the tilt around the Y-axis is adjusted using the detection values LC1 and LC2 of the first and
また、上記実施形態では、下部基板Wdを上昇させて上部基板Wuに当接させていたが、上部ステージ20にZ駆動機構を設けて上部基板Wuを下降させて下部基板Wdに当接させるようにしてもよいし、下部ステージ30と上部ステージ20の双方にZ駆動機構を設けて上部基板Wuと下部基板Wdとを当接させるようにしてもよい。この場合でも、第1から第3ロードセル40,42,44を利用した高度なチルト調整が可能である。
In the above embodiment, the lower substrate Wd is raised and brought into contact with the upper substrate Wu. However, a Z drive mechanism is provided in the
また、上記実施形態では、第1乃至第3ロードセルは、下部ステージ30側においてチルトテーブル38の載置面38aとウェハテーブル36との間に設けられていたが、下部ステージ30側でなく上部ステージ20側に第1乃至第3ロードセルを設けてもよいし、下部ステージ30側と上部ステージ20側の双方に第1乃至第3ロードセルを設けてもよい。
また、上部ステージ20側の構成を下部ステージ30側の構成と同様にし、上部ステージ20のウェハテーブル24を傾動させるようにしてもよいし、上部ステージ20のウェハテーブル24と下部ステージ30のウェハテーブル36の双方を傾動させるようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the first to third load cells are provided between the mounting
Further, the configuration on the
また、上記実施形態では、半導体基板の貼り合わせについて説明したが、ガラス基板など他の基板同士の貼り合わせにも本発明は適用可能である。 Moreover, in the said embodiment, although bonding of the semiconductor substrate was demonstrated, this invention is applicable also to bonding of other board | substrates, such as a glass substrate.
1…基板組立装置、20…上部ステージ、30…下部ステージ、34…ステージ装置、36…ウェハテーブル、38…チルトテーブル、39…回転規制用板バネ、40…第1ロードセル、42…第2ロードセル、44…第3ロードセル、45…支持テーブル、46…第1駆動機構、48…第2駆動機構、52…Z駆動機構、90…制御装置、Wu…上部基板、Wd…下部基板。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記基板保持テーブルの前記保持面と反対側に位置する面上の異なる三点であって三角形の頂点を構成する三点にそれぞれ対向するように配置され、前記基板保持テーブルに保持された基板が貼り合わせられる他の基板と当接することにより前記基板保持テーブルを介して入力される荷重を検出する第1の荷重センサ、第2の荷重センサ及び第3の荷重センサと、
前記第1から第3の各荷重センサの検出値に基づいて、前記基板保持テーブルを傾動させるための傾動機構と、を備え、
前記傾動機構は、前記基板保持テーブルの平面視において互いに交差する二つの軸のうち一方の軸の周りに前記基板保持テーブルを傾動させるための第1駆動機構と、他方の軸の周りに前記基板保持テーブルを傾動させるための第2駆動機構とを有することを特徴とするステージ装置。 A substrate holding table having a holding surface for holding the substrate;
The substrate held by the substrate holding table is arranged so as to be opposed to three different points on the surface of the substrate holding table opposite to the holding surface, which are three points constituting the apex of a triangle. A first load sensor, a second load sensor, and a third load sensor for detecting a load input via the substrate holding table by contacting with another substrate to be bonded;
A tilting mechanism for tilting the substrate holding table based on the detection values of the first to third load sensors ,
The tilt mechanism includes a first drive mechanism for tilting the substrate holding table around one of two axes that intersect each other in plan view of the substrate holding table, and the substrate around the other axis. A stage apparatus comprising: a second drive mechanism for tilting the holding table .
前記制御装置は、
前記第1から第3の各荷重センサの検出値がそれぞれ同一の範囲内に収まるように、前記傾動機構を駆動することを特徴とする請求項1又は2に記載のステージ装置。 A control device for driving and controlling the tilt mechanism;
The controller is
The detected value of the first to third each load sensor is such that each falls within the same range, the stage apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that for driving the tilting mechanism.
前記基板保持テーブルの前記保持面に保持された前記基板に作用する荷重を、前記基板保持テーブルの前記保持面と反対側に位置する面上の異なる三点であって三角形の頂点を構成する三点にそれぞれ対向するように前記基板保持テーブルの下方に配置された第1から第3の荷重センサにより検出する荷重検出工程と、
前記荷重検出工程で検出された前記第1から第3の荷重センサの検出値に基づいて、前記第1から第3の荷重センサの検出値がそれぞれ同一の範囲内に収まるように、前記基板保持テーブルの姿勢を第1駆動機構及び第2駆動機構によって調整する姿勢調整工程と、を含み、
前記姿勢調整工程では、前記第1駆動機構によって、前記基板保持テーブルの平面視において互いに交差する二つの軸のうち一方の軸の周りに前記基板保持テーブルを傾動させ、前記第2駆動機構によって、前記基板保持テーブルの平面視において互いに交差する二つの軸のうち他方の軸の周りに前記基板保持テーブルを傾動させることを特徴とするステージ装置の制御方法。 In a control method of a stage apparatus provided with a substrate holding table having a holding surface for holding a substrate,
The load acting on the substrate held on the holding surface of the substrate holding table is three different points on the surface of the substrate holding table opposite to the holding surface, and constitutes the apex of a triangle. A load detection step of detecting by first to third load sensors arranged below the substrate holding table so as to face points respectively;
Based on the detection values of the first to third load sensors detected in the load detection step, the substrate holding is performed so that the detection values of the first to third load sensors are within the same range. A posture adjustment step of adjusting the posture of the table by the first drive mechanism and the second drive mechanism ,
In the posture adjustment step, the first drive mechanism tilts the substrate holding table around one of two axes that intersect each other in plan view of the substrate holding table, and the second drive mechanism A method of controlling a stage apparatus , comprising: tilting the substrate holding table around the other axis of two axes intersecting each other in plan view of the substrate holding table .
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