JP5417751B2

JP5417751B2 - Joining apparatus and joining method

Info

Publication number: JP5417751B2
Application number: JP2008171590A
Authority: JP
Inventors: 正博吉橋; 栄裕前田; 覚真田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2028-06-30
Also published as: JP2010010628A

Description

本発明は、接合装置および接合方法に関する。より詳細には、ウエハ等の基板を積層して接合する接合装置および接合方法に関する。 The present invention relates to a bonding apparatus and a bonding method. More specifically, the present invention relates to a bonding apparatus and a bonding method for stacking and bonding substrates such as wafers.

各々に素子、回路等が形成された半導体基板を積層して製造された積層型半導体装置がある（特許文献１参照）。積層型半導体装置は、立体的な構造により、素子面積を拡大することなく実効的に高い集積密度を有する。また、積層された基板相互の配線が短いので、動作速度の向上及び消費電力の低減も期待される。 There is a stacked semiconductor device manufactured by stacking semiconductor substrates each formed with an element, a circuit, and the like (see Patent Document 1). The stacked semiconductor device has a high integration density due to a three-dimensional structure without increasing the element area. In addition, since the wiring between the stacked substrates is short, an improvement in operating speed and a reduction in power consumption are also expected.

基板を貼り合わせる場合には、互いに平行に保持された一対の基板を、半導体回路の線幅精度で精密に位置決めして積層した後、基板全体に加熱、加圧して接合させる。このため、一対の基板を位置決めする位置決め装置（特許文献２参照）と、加熱加圧して接合を恒久的に保持する加熱加圧装置（特許文献３）とを組み合わせた接合装置が用いられる。 When the substrates are bonded together, a pair of substrates held in parallel with each other are positioned and laminated with high precision in the line width of the semiconductor circuit, and then heated and pressed to join the entire substrate. For this reason, a bonding apparatus is used that combines a positioning apparatus that positions a pair of substrates (see Patent Document 2) and a heating and pressurizing apparatus (Patent Document 3) that holds the bonding permanently by heating and pressing.

また、接合装置等において基板を取り扱う場合は、基板を保護すると共に、基板全体を均一に加圧する目的で、基板ホルダが用いられる（特許文献４）。基板ホルダは、位置決め装置に搬入される前の基板に装着され、加熱加圧装置から搬出された後に基板から取り外されて、接合装置の内部で繰り返し使用される。
特開平１１−２６１０００号公報特開２００５−２５１９７２号公報特開２００７−１１５９７８号公報特開２００４−１２８２４９号公報 Moreover, when handling a board | substrate in a joining apparatus etc., while protecting a board | substrate, a board | substrate holder is used in order to pressurize the whole board | substrate uniformly (patent document 4). The substrate holder is mounted on the substrate before being carried into the positioning device, removed from the substrate after being unloaded from the heating and pressing device, and repeatedly used inside the bonding apparatus.
JP 11-261000 A JP 2005-251972 A JP 2007-115978 A JP 2004-128249 A

接合装置において、高い精度が要求される位置決め装置は、室温に近い温度環境に管理して使用される。一方、基板ホルダは、加熱加圧装置において基板と共に数百度まで加熱される。このため、一旦使用された基板ホルダは、次に使用されるまでの間に、位置決め装置の温度管理を阻害しない程度の温度まで冷却される。しかしながら、基板ホルダを十分に冷却するには時間がかかるので、接合装置のスループットを低下させる要因のひとつになっている。 In a joining apparatus, a positioning apparatus that requires high accuracy is used while being managed in a temperature environment close to room temperature. On the other hand, the substrate holder is heated to several hundred degrees together with the substrate in the heating and pressing apparatus. For this reason, once used, the substrate holder is cooled to a temperature that does not hinder the temperature management of the positioning device until it is next used. However, since it takes time to sufficiently cool the substrate holder, it is one of the factors that reduce the throughput of the bonding apparatus.

そこで、上記課題を解決すべく、本発明の第１の形態として、複数の基板を重ねて接合する基板接合装置であって、複数の基板を保持する複数の基板ホルダを加熱しつつ加圧する加圧部と、加圧部から搬出され、保持していた基板を離した基板ホルダの熱分布を、放置する場合よりも早く均一にする温度制御部とを備える接合装置が提供される。 Accordingly, in order to solve the above problems, as a first aspect of the present invention, there is provided a substrate bonding apparatus for stacking and bonding a plurality of substrates, wherein a plurality of substrate holders holding the plurality of substrates are heated and pressurized. There is provided a bonding apparatus including a pressure unit and a temperature control unit that uniformizes the heat distribution of the substrate holder unloaded from the pressurizing unit and separated from the substrate held earlier than when left unattended.

本発明の第２の形態として、複数の基板を保持した基板ホルダを加熱および加圧して接合する接合段階と、接合段階の後に、保持していた基板を離した基板ホルダの熱分布を、放置する場合よりも早く均一にする温度制御段階とを備える接合方法が提供される。 As a second aspect of the present invention, a bonding stage in which a substrate holder holding a plurality of substrates is bonded by heating and pressing, and a heat distribution of the substrate holder from which the held substrate is released after the bonding stage are left untreated. And a temperature control step for making the temperature uniform before and when the bonding is performed.

なお、上記の発明の概要は、発明の全ての特徴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発明となり得る。 The above summary of the invention does not enumerate all the features of the invention. Further, a sub-combination of these feature groups can be an invention.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。以下に記載する実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせ全てが発明の解決に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. The embodiments described below do not limit the invention according to the claims. In addition, not all combinations of features described in the embodiments are essential for the solution of the invention.

図１は、接合装置１００の構造を模式的に示す平面図である。接合装置１００は、共通の筐体１０１の内部に形成された常温部１０２および高温部２０２を含む。 FIG. 1 is a plan view schematically showing the structure of the bonding apparatus 100. The bonding apparatus 100 includes a normal temperature part 102 and a high temperature part 202 formed inside a common casing 101.

常温部１０２は、筐体１０１の外部に面して、複数の基板カセット１１１、１１２、１１３と、操作盤１２０とを有する。操作盤１２０は、接合装置１００の電源投入、各種設定等をする場合にユーザが外部から操作する操作部を有する。また配備された他の機器と接続する接続部を含む場合もある。 The room temperature unit 102 has a plurality of substrate cassettes 111, 112, 113 and an operation panel 120 facing the outside of the housing 101. The operation panel 120 includes an operation unit that is operated by the user from the outside when the joining apparatus 100 is turned on, various settings, and the like are performed. Moreover, the connection part connected with the other apparatus deployed may be included.

基板カセット１１１、１１２、１１３は、接合装置１００において接合される基板１８０、あるいは、接合装置１００において接合された基板１８０を収容する。また、基板カセット１１１、１１２、１１３は、筐体１０１に対して脱着自在に装着される。これにより、複数の基板１８０を一括して接合装置１００に装填できる。また、接合装置１００において接合された基板１８０を一括して回収できる。 The substrate cassettes 111, 112, and 113 accommodate the substrate 180 bonded in the bonding apparatus 100 or the substrate 180 bonded in the bonding apparatus 100. The substrate cassettes 111, 112, and 113 are detachably attached to the housing 101. As a result, a plurality of substrates 180 can be loaded into the bonding apparatus 100 at once. Further, the substrates 180 bonded in the bonding apparatus 100 can be collected at a time.

常温部１０２は、筐体１０１の内側に配された、プリアライナ１３０、位置決め部１４０、基板ホルダラック１５０および基板取り外し部１６０と、一対のロボットアーム１７１、１７２とを備える。筐体１０１の内部は、接合装置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。これにより、位置決め部１４０の精度が安定するので、位置決めを精密にできる。 The normal temperature unit 102 includes a pre-aligner 130, a positioning unit 140, a substrate holder rack 150 and a substrate removal unit 160, and a pair of robot arms 171 and 172 disposed inside the housing 101. The inside of the housing 101 is temperature-controlled so that the temperature is substantially the same as the room temperature of the environment where the bonding apparatus 100 is installed. Thereby, since the accuracy of the positioning unit 140 is stabilized, the positioning can be made precise.

プリアライナ１３０は、高精度であるが故に狭い位置決め部１４０の調整範囲に基板１８０の位置が収まるように、個々の基板１８０の位置を仮合わせする。これにより、位置決め部１４０における位置決めを確実にすることができる。 The pre-aligner 130 temporarily aligns the positions of the individual substrates 180 so that the positions of the substrates 180 are within the narrow adjustment range of the positioning unit 140 because of its high accuracy. Thereby, positioning in the positioning part 140 can be ensured.

基板ホルダラック１５０は、複数の基板ホルダ１９０を収容して待機させる。また、基板ホルダ１９０による基板１８０の保持は、例えば静電吸着による。更に、基板ホルダラック１５０は、均熱室１５２を含む。 The substrate holder rack 150 accommodates a plurality of substrate holders 190 and makes them stand by. The substrate 180 is held by the substrate holder 190 by, for example, electrostatic adsorption. Further, the substrate holder rack 150 includes a soaking chamber 152.

位置決め部１４０は、上ステージ１４１、下ステージ１４２および干渉計１４４を含む。また、位置決め部１４０を包囲する断熱壁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１４７に連通して温度管理されている。 Positioning unit 140 includes an upper stage 141, a lower stage 142, and an interferometer 144. Further, a heat insulating wall 145 and a shutter 146 that surround the positioning unit 140 are provided. The space surrounded by the heat insulating wall 145 and the shutter 146 communicates with the air conditioner 147 and is temperature-controlled.

なお、温度管理の一環として、断熱壁１４５およびシャッタ１４６に包囲された空間内に更に温度センサ１４９を設けてもよい。また、本実施形態では、常温部１０２の筐体１０１内部に位置決め部１４０を配置したが、筐体１０１の外部に配置してもよい。 As part of the temperature management, a temperature sensor 149 may be further provided in the space surrounded by the heat insulating wall 145 and the shutter 146. In the present embodiment, the positioning unit 140 is disposed inside the housing 101 of the room temperature unit 102, but may be disposed outside the housing 101.

位置決め部１４０において、下ステージ１４２は、基板ホルダ１９０と共に基板１８０を搭載して移動する。これに対して、上ステージ１４１は固定された状態で、基板ホルダ１９０および基板１８０を保持する。干渉計１４４は、互いに交差する方向について、基板１８０または基板ホルダ１９０の位置を検出する。干渉計１４４の検出結果を参照しつつ、下ステージ１４２を移動させることにより、基板１８０を精密に位置決めできる。なお、干渉計１４４に替えて、他の測定器を使用することもできる。 In the positioning unit 140, the lower stage 142 moves with the substrate 180 mounted thereon together with the substrate holder 190. In contrast, the upper stage 141 holds the substrate holder 190 and the substrate 180 in a fixed state. The interferometer 144 detects the position of the substrate 180 or the substrate holder 190 in the directions intersecting with each other. The substrate 180 can be accurately positioned by moving the lower stage 142 while referring to the detection result of the interferometer 144. In addition, it can replace with the interferometer 144 and can also use another measuring device.

基板取り外し部１６０は、後述する加圧部２４０から搬出された基板ホルダ１９０から、接合された基板１８０を取り出す。基板ホルダ１９０から取り出された基板１８０は、基板カセット１１１、１１２、１１３のうちのひとつに収容される。また、基板１８０を取り出された基板ホルダ１９０は、基板ホルダラック１５０に戻される。 The substrate removing unit 160 takes out the bonded substrate 180 from the substrate holder 190 carried out from the pressurizing unit 240 described later. The substrate 180 taken out from the substrate holder 190 is accommodated in one of the substrate cassettes 111, 112, 113. Further, the substrate holder 190 from which the substrate 180 has been taken out is returned to the substrate holder rack 150.

なお、接合装置１００に装填される基板１８０は、単体のシリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、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もよい。また、装填された基板１８０が、既に複数のウエハを積層して形成された積層基板である場合もある。 The substrate 180 loaded in the bonding apparatus 100 may be a single silicon wafer, compound semiconductor wafer, glass substrate, or the like, in which elements, circuits, terminals, and the like are formed. In addition, the loaded substrate 180 may be a laminated substrate that is already formed by laminating a plurality of wafers.

ロボットアーム１７１、１７２は、常温部１０２の内部において基板１８０等を搬送する。基板カセット１１１、１１２、１１３に近い側に配置されたロボットアーム１７１は、基板カセット１１１、１１２、１１３、プリアライナ１３０および位置決め部１４０の間で基板１８０を搬送する。また、ロボットアーム１７１は、接合する基板１８０の一方を裏返す機能も有する。これにより、基板１８０において回路、素子、端子等が形成された面を対向させて接合することができる。 The robot arms 171 and 172 carry the substrate 180 and the like inside the room temperature unit 102. The robot arm 171 disposed on the side close to the substrate cassettes 111, 112, 113 transports the substrate 180 between the substrate cassettes 111, 112, 113, the pre-aligner 130 and the positioning unit 140. The robot arm 171 also has a function of turning over one of the substrates 180 to be joined. Accordingly, the surfaces of the substrate 180 on which circuits, elements, terminals, and the like are formed can be opposed to each other.

基板カセット１１１、１１２、１１３から遠い側に配置されたロボットアーム１７２は、位置決め部１４０、基板ホルダラック１５０、基板取り外し部１６０、基板ホルダラック１５０およびエアロック２２０の間で基板１８０および基板ホルダ１９０を搬送する。また、ロボットアーム１７２は、基板ホルダラック１５０における均熱室１５２に対する基板ホルダ１９０の搬入および搬出も担う。 The robot arm 172 disposed on the side far from the substrate cassettes 111, 112, and 113 includes a substrate 180 and a substrate holder 190 between the positioning unit 140, the substrate holder rack 150, the substrate removing unit 160, the substrate holder rack 150, and the air lock 220. Transport. The robot arm 172 is also responsible for loading and unloading the substrate holder 190 with respect to the soaking chamber 152 in the substrate holder rack 150.

更に、ロボットアーム１７２は、基板取り外し部１６０における冷却室１６２に対する基板１８０および基板ホルダ１９０の搬入および搬出も担う。なお、ロボットアーム１７２に温度センサ１７９を設けて、保持した基板ホルダ１９０から高い温度を検出した場合に、その基板ホルダ１９０の使用を待つようにしてもよい。 Furthermore, the robot arm 172 is also responsible for loading and unloading the substrate 180 and the substrate holder 190 with respect to the cooling chamber 162 in the substrate removing unit 160. Note that a temperature sensor 179 may be provided in the robot arm 172, and when a high temperature is detected from the held substrate holder 190, use of the substrate holder 190 may be awaited.

高温部２０２は、断熱壁２１０、エアロック２２０、ロボットアーム２３０および複数の加圧部２４０を有する。断熱壁２１０は、高温部２０２を包囲して、高温部２０２の高い内部温度を維持すると共に、高温部２０２の外部への熱輻射を遮断する。これにより、高温部２０２の温度が常温部１０２に及ぼす影響を抑制できる。 The high temperature unit 202 includes a heat insulating wall 210, an air lock 220, a robot arm 230, and a plurality of pressure units 240. The heat insulating wall 210 surrounds the high temperature part 202 to maintain a high internal temperature of the high temperature part 202 and to block heat radiation to the outside of the high temperature part 202. Thereby, the influence which the temperature of the high temperature part 202 has on the normal temperature part 102 can be suppressed.

ロボットアーム２３０は、加圧部２４０のいずれかとエアロック２２０との間で基板１８０および基板ホルダ１９０を搬送する。エアロック２２０は、常温部１０２側と高温部２０２側とに、交互に開閉するシャッタ２２２、２２４を有する。 The robot arm 230 conveys the substrate 180 and the substrate holder 190 between any of the pressurizing units 240 and the air lock 220. The air lock 220 includes shutters 222 and 224 that open and close alternately on the normal temperature part 102 side and the high temperature part 202 side.

基板１８０および基板ホルダ１９０が常温部１０２から高温部２０２に搬入する場合、まず、常温部１０２側のシャッタ２２２が開かれ、ロボットアーム１７２が基板１８０および基板ホルダ１９０をエアロック２２０に搬入する。次に、常温部１０２側のシャッタ２２２が閉じられ、高温部２０２側のシャッタ２２４が開かれる。続いて、ロボットアーム２３０が、エアロック２２０から基板１８０および基板ホルダ１９０を搬出して、加圧部２４０のいずれかに装入する。 When the substrate 180 and the substrate holder 190 are carried from the normal temperature unit 102 to the high temperature unit 202, first, the shutter 222 on the normal temperature unit 102 side is opened, and the robot arm 172 carries the substrate 180 and the substrate holder 190 into the air lock 220. Next, the shutter 222 on the normal temperature part 102 side is closed, and the shutter 224 on the high temperature part 202 side is opened. Subsequently, the robot arm 230 unloads the substrate 180 and the substrate holder 190 from the air lock 220 and loads them into one of the pressurizing units 240.

高温部２０２から常温部１０２に基板１８０および基板ホルダ１９０を搬出する場合は、上記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、高温部２０２の内部雰囲気を常温部１０２側に漏らすことなく、基板１８０および基板ホルダ１９０を高温部２０２に搬入または搬出できる。 When the substrate 180 and the substrate holder 190 are carried out from the high temperature unit 202 to the normal temperature unit 102, the above series of operations are executed in reverse order. Through a series of these operations, the substrate 180 and the substrate holder 190 can be carried into or out of the high temperature part 202 without leaking the internal atmosphere of the high temperature part 202 to the normal temperature part 102 side.

加圧部２４０は、基板ホルダ１９０に挟まれた状態で加圧部に搬入された基板１８０を熱間で加圧する。これにより、基板１８０は恒久的に接合される。 The pressurizing unit 240 hot pressurizes the substrate 180 carried into the pressurizing unit while being sandwiched between the substrate holders 190. Thereby, the substrate 180 is permanently bonded.

接合された基板１８０は、予備冷却部２４４に予備冷却目標温度まで冷却された後に搬出される。これにより、基板１８０および基板ホルダ１９０は、位置決め部１４０に対する熱輻射の影響が低減された状態で高温部２０２から常温部１０２に搬送される。なお、予備冷却目標温度は、搬出された基板１８０および基板ホルダ１９０からの熱輻射が、常温部１０２において周囲に与える影響を防止できる程度に設定される。 The bonded substrate 180 is transported to the preliminary cooling unit 244 after being cooled to the preliminary cooling target temperature. Thereby, the substrate 180 and the substrate holder 190 are transported from the high temperature part 202 to the normal temperature part 102 in a state where the influence of thermal radiation on the positioning part 140 is reduced. Note that the preliminary cooling target temperature is set to such an extent that the heat radiation from the substrate 180 and the substrate holder 190 carried out can prevent the ambient temperature portion 102 from affecting the surroundings.

図２は、接合装置１００における基板１８０および基板ホルダ１９０の態様の変遷を示す図である。接合装置１００が稼動を開始する当初は、図２（Ａ）に示すように、基板１８０の各々は個別に、基板カセット１１１、１１２、１１３のいずれかに収容されている。また、基板ホルダ１９０も、基板ホルダラック１５０に各々個別に収容されている。 FIG. 2 is a diagram illustrating changes in the mode of the substrate 180 and the substrate holder 190 in the bonding apparatus 100. At the beginning of the operation of the bonding apparatus 100, as shown in FIG. 2A, each of the substrates 180 is individually accommodated in one of the substrate cassettes 111, 112, and 113. The substrate holders 190 are also individually accommodated in the substrate holder rack 150.

接合装置１００が稼動を開始すると、ロボットアーム１７１により基板１８０が一枚ずつ搬入され、基板ホルダラック１５０においてプリアライメントされた基板ホルダ１９０に、位置決め部１４０の上ステージ１４１及び下ステージ１４２上で搭載される。搭載された基板１８０は、それぞれ基板ホルダ１９０により保持される。こうして、図２（Ｂ）に示すように、それぞれが基板１８０を保持した一対の基板ホルダ１９０が用意される。 When the bonding apparatus 100 starts operation, the substrate 180 is carried one by one by the robot arm 171 and mounted on the upper stage 141 and the lower stage 142 of the positioning unit 140 on the substrate holder 190 pre-aligned in the substrate holder rack 150. Is done. The mounted substrates 180 are each held by a substrate holder 190. Thus, as shown in FIG. 2B, a pair of substrate holders 190 each holding the substrate 180 are prepared.

位置決め部１４０において位置決めされた基板１８０および基板ホルダ１９０は、図２（Ｃ）に示すように、側面に形成された溝１９１に嵌められた複数の止め具１９２により連結されて、位置決めされた状態を維持する。連結された基板１８０および基板ホルダ１９０は、一体に搬送されて加圧部２４０に装入される。 As shown in FIG. 2C, the substrate 180 and the substrate holder 190 positioned in the positioning unit 140 are connected and positioned by a plurality of stoppers 192 fitted in grooves 191 formed on the side surfaces. To maintain. The connected substrate 180 and substrate holder 190 are transported together and inserted into the pressure unit 240.

加圧部２４０において加熱および加圧されることにより、基板１８０は互いに接合されて一体になる。その後、基板１８０および基板ホルダ１９０は、高温部２０２から搬出されて、冷却室１６２において冷却される。なお、このような使用方法に鑑みて、接合装置１００において、基板ホルダ１９０は２枚１組で使用される。 By being heated and pressurized in the pressurizing unit 240, the substrates 180 are joined and integrated. Thereafter, the substrate 180 and the substrate holder 190 are carried out of the high temperature part 202 and cooled in the cooling chamber 162. In view of such a method of use, in the bonding apparatus 100, the substrate holder 190 is used as a set of two sheets.

更に、図２（Ｄ）に示すように、基板取り外し部１６０において、接合された基板１８０が基板ホルダ１９０から分離される。また、基板ホルダ１９０も相互に分離されて、個別の基板ホルダ１９０として基板ホルダラック１５０に戻される。接合された基板１８０は、基板カセット１１１、１１２、１１３のいずれかに搬送される。 Further, as shown in FIG. 2D, the bonded substrate 180 is separated from the substrate holder 190 in the substrate removing unit 160. The substrate holders 190 are also separated from each other and returned to the substrate holder rack 150 as individual substrate holders 190. The bonded substrate 180 is transferred to one of the substrate cassettes 111, 112, and 113.

図３は、加圧部２４０の構造を模式的に示す図である。加圧部２４０は、一対のプレス部材２４６と、プレス部材２４６の各々に設けられた加熱部２４２および予備冷却部２４４とを有する。 FIG. 3 is a diagram schematically showing the structure of the pressure unit 240. The pressurizing unit 240 includes a pair of press members 246 and a heating unit 242 and a pre-cooling unit 244 provided in each of the press members 246.

プレス部材２４６は、互いに対向する押圧面を接近させることにより、間に挟んだ基板１８０および基板ホルダ１９０を加圧する。加熱部２４２は、例えば電熱線により発生した熱を、基板ホルダ１９０に接したプレス部材２４６を介して伝えることにより基板１８０を加熱する。 The pressing member 246 pressurizes the substrate 180 and the substrate holder 190 sandwiched therebetween by bringing the pressing surfaces facing each other closer to each other. The heating unit 242 heats the substrate 180 by transmitting heat generated by, for example, a heating wire through the press member 246 in contact with the substrate holder 190.

予備冷却部２４４は、例えば、外部に配置された図示されていない熱交換器に連通する冷却水循環路として形成される。これにより加圧後の基板１８０および基板ホルダ１９０を冷却することより、加圧後に常温部１０２に戻された基板１８０および基板ホルダ１９０からの輻射熱を抑制し、常温部１０２の温度管理を容易にする。 The preliminary cooling unit 244 is formed, for example, as a cooling water circulation path that communicates with a heat exchanger (not shown) disposed outside. Thus, by cooling the substrate 180 and the substrate holder 190 after pressurization, the radiant heat from the substrate 180 and the substrate holder 190 returned to the room temperature unit 102 after the pressurization is suppressed, and temperature management of the room temperature unit 102 is facilitated. To do.

図４は、冷却室１６２の構造を模式的に示す図である。冷却室１６２は、高温部２０２から搬出された基板１８０および基板ホルダ１９０を一組ずつ載せる複数の冷却台１６４を有する。また、冷却室１６２は、冷却台１６４の前方に、それぞれ開口１６１を有して、基板１８０および基板ホルダ１９０を搬入または搬出できる。冷却台１６４の各々の内部には、冷媒を流通させる冷媒管１６６が埋設される。冷媒管１６６は、筐体１０１の外部に配置された熱交換器１６８に連通する。 FIG. 4 is a diagram schematically showing the structure of the cooling chamber 162. The cooling chamber 162 has a plurality of cooling stands 164 on which the substrate 180 and the substrate holder 190 carried out from the high temperature part 202 are placed one by one. In addition, the cooling chamber 162 has an opening 161 in front of the cooling table 164, and can load or unload the substrate 180 and the substrate holder 190 therein. A refrigerant pipe 166 that circulates the refrigerant is embedded in each of the cooling tables 164. The refrigerant pipe 166 communicates with a heat exchanger 168 disposed outside the housing 101.

更に、冷却台１６４および熱交換器１６８の間で、冷媒管１６６の各々には循環ポンプ１６５が装着される。これにより、冷却台１６４および熱交換器１６８の間で冷媒を循環させ、冷却台１６４に載せられた基板１８０および基板ホルダ１９０を高い冷却速度で冷却することができる。なお、冷媒としては、熱容量の大きな水等の液体を好ましく例示できるが、これに限定されるわけではない。 Further, a circulation pump 165 is attached to each refrigerant pipe 166 between the cooling table 164 and the heat exchanger 168. Thereby, a refrigerant | coolant can be circulated between the cooling stand 164 and the heat exchanger 168, and the board | substrate 180 and the substrate holder 190 which were mounted on the cooling stand 164 can be cooled at a high cooling rate. In addition, as a refrigerant | coolant, liquids, such as water with a large heat capacity, can be illustrated preferably, However, it is not necessarily limited to this.

冷却室１６２における基板１８０および基板ホルダ１９０の冷却は、常温部１０２の雰囲気温度、即ち、例えば室温を目標温度とする。冷却室１６２における冷却の完了は、例えば冷却時間により管理できる。即ち、加圧部２４０における加熱温度および予備冷却の目標温度は予め決まっている。また、冷却室１６２の冷却性能も予め判っている。従って、基板１８０および基板ホルダ１９０を、例えば室温である目標温度まで冷却するのに求められる冷却時間を予め想定することができる。なお、冷却室１６２に温度センサ１６９を更に設けて温度管理してもよい。 The cooling of the substrate 180 and the substrate holder 190 in the cooling chamber 162 is performed using the ambient temperature of the room temperature unit 102, that is, for example, room temperature as a target temperature. Completion of cooling in the cooling chamber 162 can be managed by, for example, cooling time. That is, the heating temperature in the pressurizing unit 240 and the target temperature for preliminary cooling are determined in advance. The cooling performance of the cooling chamber 162 is also known in advance. Therefore, the cooling time required for cooling the substrate 180 and the substrate holder 190 to a target temperature, for example, room temperature, can be assumed in advance. Note that a temperature sensor 169 may be further provided in the cooling chamber 162 for temperature management.

このような管理により、目標温度近傍、例えば目標温度の前後１度程度まで冷却できる。冷却が完了すると、基板ホルダ１９０は搬出されて、基板取り外し部１６０に搬入される。 By such management, it is possible to cool to near the target temperature, for example, about 1 degree before and after the target temperature. When the cooling is completed, the substrate holder 190 is unloaded and loaded into the substrate removing unit 160.

これにより、冷却室１６２において、冷却効率が高く、高い冷却速度が得られる冷却装置を用いることができる。また、予備冷却部２４４は、加圧部２４０自体と基板ホルダ１９０および基板１８０とを併せて冷却しなければならない。これに対して、冷却室１６２では、基板ホルダ１９０および基板１８０を冷却すればよいので冷却効率が高い。また、冷却室１６２において冷却することにより、加圧部２４０を早期に空けることができるので、接合装置１００全体のスループットを向上させることができる。 Thereby, in the cooling chamber 162, a cooling device with high cooling efficiency and a high cooling rate can be used. Further, the preliminary cooling unit 244 must cool the pressurizing unit 240 itself, the substrate holder 190 and the substrate 180 together. In contrast, the cooling chamber 162 has a high cooling efficiency because the substrate holder 190 and the substrate 180 may be cooled. Further, by cooling in the cooling chamber 162, the pressurizing unit 240 can be quickly emptied, so that the throughput of the entire bonding apparatus 100 can be improved.

なお、接合装置１００の筐体１０１の内部において、冷却室１６２は、基板取り外し部１６０とは重ねて配置される。このように、冷却室１６２および基板取り外し部１６０は、互いに隣接して配置されてもよい。また、基板ホルダ１９０が後述する均熱室１５２に搬入される前に、冷却室１６２から搬出された基板ホルダ１９０から基板１８０を取り外す基板取り外し部１６０を更に備えてもよい。これにより、筐体１０１の内部における占有面積を小さくできるので、接合装置１００の設置面積縮小にも寄与する。 Note that the cooling chamber 162 is disposed so as to overlap the substrate removing unit 160 inside the housing 101 of the bonding apparatus 100. As described above, the cooling chamber 162 and the substrate removing unit 160 may be disposed adjacent to each other. Further, a substrate removing unit 160 for removing the substrate 180 from the substrate holder 190 carried out from the cooling chamber 162 may be further provided before the substrate holder 190 is carried into the soaking chamber 152 described later. Thereby, since the occupation area in the housing | casing 101 can be made small, it contributes also to the installation area reduction of the joining apparatus 100. FIG.

図５は、基板ホルダラック１５０に形成される均熱室１５２の構造を模式的に示す図である。基板ホルダラック１５０は、複数の棚板１５６を有して、各々の段が基板ホルダ１９０を１枚ずつ収容する。また、基板ホルダラック１５０の各段は、均熱室１５２を兼ねる。 FIG. 5 is a diagram schematically showing the structure of the soaking chamber 152 formed in the substrate holder rack 150. The substrate holder rack 150 has a plurality of shelf plates 156, and each stage accommodates one substrate holder 190. Each stage of the substrate holder rack 150 also serves as a soaking chamber 152.

なお、図上の基板ホルダラック１５０が収容する基板ホルダ１９０の数は模式的なものであって、実際には、全ての加圧部２４０で加圧を実行できる枚数の基板ホルダ１９０を収容できる容量を有する。更に、基板ホルダ１９０の冷却および均熱にかかる時間を考慮すると、加圧部２４０の数よりも２以上多い枚数の基板ホルダ１９０が用意されることが好ましい。 It should be noted that the number of substrate holders 190 accommodated in the substrate holder rack 150 in the drawing is a schematic one, and actually, the number of substrate holders 190 that can be pressurized by all the pressure units 240 can be accommodated. Have capacity. Furthermore, in consideration of the time required for cooling and soaking of the substrate holder 190, it is preferable to prepare the number of substrate holders 190 that is two or more larger than the number of pressure units 240.

図中で左側にあたる基板ホルダラック１５０の前面は、搬出または搬入する場合に基板ホルダ１９０が通過するように開いている。また、基板ホルダラック１５０の背面はダクト１５１を介して送風扇１５３に連通するので、均熱室１５２の各々では、後方から前方に向かって室温に管理された空気が吹き抜ける。 The front surface of the substrate holder rack 150 on the left side in the drawing is open so that the substrate holder 190 passes when carrying out or carrying in. Moreover, since the back surface of the substrate holder rack 150 communicates with the blower fan 153 via the duct 151, air controlled to room temperature blows out from the rear toward the front in each of the soaking chambers 152.

これにより、基板ホルダラック１５０に載置された基板ホルダ１９０は、空気よりも温度が高い部分は冷却され、空気よりも温度が低い部分は加熱される。従って、基板ホルダ１９０の各部の温度が急速に均され、基板ホルダ１９０が放冷された場合に比較すると温度分布は急速に解消される。 As a result, the substrate holder 190 placed on the substrate holder rack 150 is cooled at a portion where the temperature is higher than that of air, and is heated at a portion where the temperature is lower than that of air. Accordingly, the temperature of each part of the substrate holder 190 is quickly leveled, and the temperature distribution is rapidly eliminated as compared with the case where the substrate holder 190 is allowed to cool.

前記したように、冷却室１６２では、例えば室温を目標温度として基板ホルダ１９０を積極的に冷却して、例えば、所与の冷却時間が経過した後に搬出される。これにより、冷却室１６２から搬出された基板ホルダ１９０は、略室温まで冷却されている。 As described above, in the cooling chamber 162, the substrate holder 190 is actively cooled, for example, using room temperature as a target temperature, and is carried out, for example, after a given cooling time has elapsed. Thereby, the substrate holder 190 carried out from the cooling chamber 162 is cooled to substantially room temperature.

しかしながら、冷却室１６２から搬出された基板ホルダ１９０には熱分布が残っており、基板ホルダ１９０全体が室温になっているわけではない。また、冷却室１６２において、室温よりも低い温度の冷媒を用いた場合は、基板ホルダ１９０の一部が目標温度よりも低くなっている場合もある。温度分布の残る基板ホルダ１９０を用いて位置決め部１４０において位置決めを実行した場合は位置決め精度が低下する。 However, heat distribution remains in the substrate holder 190 carried out of the cooling chamber 162, and the entire substrate holder 190 is not at room temperature. In addition, when a coolant having a temperature lower than room temperature is used in the cooling chamber 162, a part of the substrate holder 190 may be lower than the target temperature. When positioning is performed in the positioning unit 140 using the substrate holder 190 in which the temperature distribution remains, positioning accuracy decreases.

これに対して、均熱室１５２では、連続的に送風する室温の空気に触れさせつつ基板ホルダ１９０を基板ホルダラック１５０に保管する。基板ホルダ１９０に室温よりも高い温度の部分がある場合は、当該部分を冷却して急速に室温に近づける。また、基板ホルダ１９０に室温よりも温度が低い部分がある場合は、当該部分を加熱して急速に室温に近づける。これにより、熱分布の残る基板ホルダ１９０を室温雰囲気に放置した場合よりも急速に温度分布が解消される。 In contrast, in the soaking chamber 152, the substrate holder 190 is stored in the substrate holder rack 150 while being in contact with room temperature air continuously blown. If the substrate holder 190 has a part having a temperature higher than room temperature, the part is cooled and rapidly brought close to room temperature. If the substrate holder 190 has a portion whose temperature is lower than room temperature, the portion is heated to rapidly approach the room temperature. As a result, the temperature distribution is eliminated more rapidly than when the substrate holder 190 in which the heat distribution remains is left in a room temperature atmosphere.

なお、図４および図５を参照して説明したように、冷却室１６２は液体の冷媒を用いて冷却し、均熱室１５２は気体を冷媒として用いている。これにより、冷却室１６２において、基板ホルダ１９０は高い冷却速度で冷却される。一方、均熱室１５２では、基板ホルダ１９０の表裏に広い面積で冷媒を触れさせて、急速に温度分布を解消することができる。 As described with reference to FIGS. 4 and 5, the cooling chamber 162 is cooled using a liquid refrigerant, and the soaking chamber 152 uses gas as the refrigerant. Thereby, in the cooling chamber 162, the substrate holder 190 is cooled at a high cooling rate. On the other hand, in the soaking chamber 152, the temperature distribution can be quickly eliminated by allowing the refrigerant to touch the front and back of the substrate holder 190 over a wide area.

また、均熱室１５２の内部において、経験的に温度分布が大きくなる位置に温度センサ１５９を設けて温度分布の解消を確認してもよい。更に、温度センサ１５９が、室温から大きくはずれた温度を検出した場合は、送風扇１５３の回転速度を上げて、均熱処理の速度を上げさせてもよい。 In addition, the temperature sensor 159 may be provided in a position where the temperature distribution becomes empirically inside the soaking chamber 152 to confirm the elimination of the temperature distribution. Further, when the temperature sensor 159 detects a temperature greatly deviating from room temperature, the rotational speed of the blower fan 153 may be increased to increase the soaking temperature.

このようにして、複数の基板１８０を重ねて接合する接合装置１００であって、複数の基板１８０を保持する複数の基板ホルダ１９０を加熱しつつ加圧する加圧部２４０と、加圧部２４０から搬出され、保持していた基板１８０を離した基板ホルダ１９０の熱分布を、放置する場合よりも早く均一にする均熱室１５２とを備える接合装置１００が形成される。 In this way, the bonding apparatus 100 that stacks and bonds the plurality of substrates 180, the pressing unit 240 that heats and pressurizes the plurality of substrate holders 190 that hold the plurality of substrates 180, and the pressing unit 240 The bonding apparatus 100 including the heat equalizing chamber 152 that uniformizes the heat distribution of the substrate holder 190 from which the substrate 180 that has been carried out and held away from the substrate 180 is left to stand is formed.

これにより、加圧部２４０で加熱された基板ホルダ１９０を迅速に搬出して、加圧部２４０の稼動効率を向上させることができる。また、冷却室１６２において迅速に冷却するので、基板ホルダ１９０の冷却に要する時間を短縮でき、アイドルタイムを短縮できる。基板ホルダ１９０が接合に関与できる時間が長くなるので、稼動効率を向上させると共に、接合装置１００のスループットを向上させることができる。 Thereby, the substrate holder 190 heated by the pressurizing unit 240 can be quickly carried out, and the operating efficiency of the pressurizing unit 240 can be improved. Further, since the cooling is performed quickly in the cooling chamber 162, the time required for cooling the substrate holder 190 can be shortened, and the idle time can be shortened. Since the time during which the substrate holder 190 can participate in the bonding becomes longer, the operating efficiency can be improved and the throughput of the bonding apparatus 100 can be improved.

更に、基板ホルダ１９０自体の利用効率も向上させることができるので、接合装置１００に装備させる基板ホルダ１９０の数を削減することもできる。ただし、加圧部２４０から搬出されてから、冷却室１６２および均熱室１５２における温度制御を経て、再び使用されるまでの期間を確保するには、接合装置１００に、複数の加圧部２４０の数よりも２以上多い基板ホルダ１９０を装備させることが好ましい。 Furthermore, since the utilization efficiency of the substrate holder 190 itself can be improved, the number of substrate holders 190 to be equipped in the bonding apparatus 100 can be reduced. However, in order to ensure a period from when it is unloaded from the pressurizing unit 240 until it is used again through temperature control in the cooling chamber 162 and the soaking chamber 152, the bonding apparatus 100 includes a plurality of pressurizing units 240. It is preferable to equip two or more substrate holders 190 than the number of the above.

なお、本実施形態に係る接合装置１００においては、基板ホルダラック１５０は、その棚板１５６により形成された各段に、バーコードリーダ１５８を有する。また、この接合装置１００で使用される基板ホルダ１９０は、それぞれが固有のバーコードを有する。これにより、基板ホルダ１９０を識別して各々の稼動時間等を記録することにより、使用状況に応じて基板ホルダ１９０を適切に検査または交換することができる。 In the bonding apparatus 100 according to the present embodiment, the substrate holder rack 150 has a barcode reader 158 at each stage formed by the shelf plate 156. In addition, each substrate holder 190 used in the bonding apparatus 100 has a unique barcode. Thereby, by identifying the substrate holder 190 and recording each operation time and the like, the substrate holder 190 can be appropriately inspected or exchanged according to the use situation.

また、接合に使用する基板ホルダ１９０を基板ホルダラック１５０から位置決め部１４０に向かって搬出する場合に、基板ホルダ１９０が識別されているので、均熱室１５２に最後に搬入された基板ホルダ１９０を除いてから搬出する基板ホルダ１９０を選択できる。これにより、均熱室１５２で十分に冷却および均熱された基板ホルダ１９０を使用できる。また、搬入された基板ホルダ１９０に対しては、長い冷却時間をとることができる。 In addition, when the substrate holder 190 used for bonding is unloaded from the substrate holder rack 150 toward the positioning unit 140, the substrate holder 190 is identified, so that the substrate holder 190 finally loaded into the soaking chamber 152 is The substrate holder 190 to be carried out after removal can be selected. Thereby, the substrate holder 190 sufficiently cooled and soaked in the soaking chamber 152 can be used. Further, a long cooling time can be taken for the substrate holder 190 carried in.

図６および図７は、接合装置１００の制御手順を示す流れ図である。まず、図６に示す制御手順について説明する。 6 and 7 are flowcharts showing the control procedure of the joining apparatus 100. FIG. First, the control procedure shown in FIG. 6 will be described.

接合装置１００が動作を開始すると、まず、ロボットアーム１７１により、基板カセット１１１、１１２の何れかから１枚の基板１８０を搬出させ、プリアライナ１３０に搬送させる（ステップＳ１０１）。プリアライナ１３０において、基板１８０はプリアライメントされる。なお、本実施例では、基板カセット１１１、１１２に個別の基板１８０が装填されており、基板カセット１１３には接合された基板１８０が回収される。 When the bonding apparatus 100 starts operating, first, the robot arm 171 causes one substrate 180 to be unloaded from either of the substrate cassettes 111 and 112 and transported to the pre-aligner 130 (step S101). In the pre-aligner 130, the substrate 180 is pre-aligned. In this embodiment, individual substrates 180 are loaded in the substrate cassettes 111 and 112, and the bonded substrates 180 are collected in the substrate cassette 113.

次に、ロボットアーム１７２により、基板ホルダラック１５０から１枚の基板ホルダ１９０を搬出させ、位置決め部１４０に搬送させる（ステップＳ１０２）。続いて、ロボットアーム１７１により、プリアライメントされた基板１８０を、プリアライナ１３０から位置決め部１４０に搬送させる（ステップＳ１０５）。 Next, one substrate holder 190 is unloaded from the substrate holder rack 150 by the robot arm 172, and is conveyed to the positioning unit 140 (step S102). Subsequently, the pre-aligned substrate 180 is transferred from the pre-aligner 130 to the positioning unit 140 by the robot arm 171 (step S105).

ここで、位置決め部１４０に装填された基板１８０および基板ホルダ１９０が２組目か否かを検査する（ステップＳ１０６）。装填された基板１８０および基板ホルダ１９０がまだ１組目であった場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）は、ステップＳ１０１からステップＳ１０５までの一連の動作を繰り返す。これにより、位置決め部１４０に、基板１８０を保持した基板ホルダ１９０が一対装填される。装填された基板１８０および基板ホルダ１９０が２組目であった場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）は、位置決め部１４０に、基板ホルダ１９０が位置決めさせる（ステップＳ１０７）。 Here, it is inspected whether or not the substrate 180 and the substrate holder 190 loaded in the positioning unit 140 are the second set (step S106). If the loaded substrate 180 and substrate holder 190 are still in the first set (step S106: NO), a series of operations from step S101 to step S105 is repeated. As a result, a pair of substrate holders 190 holding the substrates 180 are loaded on the positioning unit 140. When the loaded substrate 180 and substrate holder 190 are in the second set (step S106: YES), the substrate holder 190 is positioned by the positioning unit 140 (step S107).

上記のように重ねて位置決めされた基板１８０および基板ホルダ１９０は、ロボットアーム１７２により加圧部２４０のひとつに搬送させる（ステップＳ１０８）。また、基板１８０および基板ホルダ１９０を装填された加圧部２４０に、加熱および加圧を開始させる（ステップＳ１０９）。 The substrate 180 and the substrate holder 190 that are positioned as described above are transported to one of the pressurization units 240 by the robot arm 172 (step S108). In addition, heating and pressurization are started in the pressurizing unit 240 loaded with the substrate 180 and the substrate holder 190 (step S109).

ここで、複数の加圧部２４０の全てに基板１８０および基板ホルダ１９０が装填されたか否かを検査する（ステップＳ１１０）。加圧部２４０の全てが既に基板１８０および基板ホルダ１９０を装填されている場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）は、加圧部２４０のいずれかが空くまで待機する。 Here, it is inspected whether or not the substrate 180 and the substrate holder 190 are loaded in all of the plurality of pressure units 240 (step S110). When all of the pressurization units 240 are already loaded with the substrate 180 and the substrate holder 190 (step S110: NO), the process waits until one of the pressurization units 240 becomes empty.

加圧部２４０にまだ空きがある場合あるいは空きが生じた場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）は、ステップＳ１０１からステップＳ１０９までの一連の手順を繰り返させる。このような一連の手順により、複数の加圧部２４０の稼動率を向上させ、基板１８０の接合を連続的に実行できる。 When the pressurizing unit 240 is still empty or has been empty (step S110: NO), a series of procedures from step S101 to step S109 are repeated. Through such a series of procedures, the operating rate of the plurality of pressure units 240 can be improved, and the substrates 180 can be joined continuously.

次に、図７に示す制御手順について説明する。基板１８０および基板ホルダ１９０を加熱および加圧して基板１８０が接合されると、まず、加熱部２４２を停止すると共に予備冷却部２４４を動作させて、基板１８０および基板ホルダ１９０を予備冷却目標温度まで冷却させる（ステップＳ１１１）。 Next, the control procedure shown in FIG. 7 will be described. When the substrate 180 is bonded by heating and pressurizing the substrate 180 and the substrate holder 190, first, the heating unit 242 is stopped and the preliminary cooling unit 244 is operated to bring the substrate 180 and the substrate holder 190 to the preliminary cooling target temperature. Cooling is performed (step S111).

続いて、ロボットアーム２３０および１７２により、予備冷却目標温度まで冷却された基板１８０および基板ホルダ１９０を冷却室１６２に搬送させる（ステップＳ１１２）。更に、冷却室１６２において、基板１８０および基板ホルダ１９０を、目標温度まで急速に冷却する（ステップＳ１１３）。 Subsequently, the substrate 180 and the substrate holder 190 cooled to the preliminary cooling target temperature are transferred to the cooling chamber 162 by the robot arms 230 and 172 (step S112). Further, in the cooling chamber 162, the substrate 180 and the substrate holder 190 are rapidly cooled to the target temperature (step S113).

基板１８０および基板ホルダ１９０が目標温度に達すると、ロボットアーム１７２により、基板１８０および基板ホルダ１９０を、基板取り外し部１６０に搬送させる（ステップＳ１１４）。次に、基板ホルダ１９０から、接合された基板１８０を取り出させる（ステップＳ１１５）。接合された状態で取り出された基板１８０は、基板カセット１１３に搬送させる（ステップＳ１１６）。こうして、接合された基板１８０は、基板カセット１１３に蓄積される。 When the substrate 180 and the substrate holder 190 reach the target temperature, the robot arm 172 causes the substrate 180 and the substrate holder 190 to be transferred to the substrate removal unit 160 (step S114). Next, the bonded substrate 180 is taken out from the substrate holder 190 (step S115). The substrate 180 taken out in the bonded state is transported to the substrate cassette 113 (step S116). Thus, the bonded substrates 180 are accumulated in the substrate cassette 113.

一方、基板取り外し部１６０において基板１８０を取り出された基板ホルダ１９０は、ロボットアーム１７２により、均熱室１５２へと１枚ずつ搬送される（ステップＳ１１７）。均熱室１５２では、基板ホルダ１９０の温度分布を急速に解消させる。（ステップＳ１１８）。 On the other hand, the substrate holder 190 from which the substrate 180 has been taken out by the substrate removing section 160 is conveyed one by one to the soaking chamber 152 by the robot arm 172 (step S117). In the soaking chamber 152, the temperature distribution of the substrate holder 190 is rapidly eliminated. (Step S118).

図５を参照して既に説明したように、この実施形態においては、均熱室１５２は、基板ホルダラック１５０を兼ねるので、均熱化された基板ホルダ１９０は、次回の使用まで均熱室１５２で待機する。 As already described with reference to FIG. 5, in this embodiment, the soaking chamber 152 also serves as the substrate holder rack 150, so that the soaking substrate holder 190 remains soaked until the next use. Wait at.

このようにして、複数の基板１８０を保持した基板ホルダ１９０を加熱および加圧して接合する接合段階と、接合段階の後に、保持していた基板１８０を取り外した基板ホルダ１９０の熱分布を、放置する場合よりも早く均一にする温度制御段階とを備える接合方法が実施される。これにより、接合装置１００全体のスループットを向上させることができる。また、位置決め部１４０における位置決め精度を向上させることができる。 In this way, the bonding stage in which the substrate holder 190 holding the plurality of substrates 180 is bonded by heating and pressing, and the heat distribution of the substrate holder 190 from which the held substrate 180 has been removed after the bonding stage is left untreated. And a temperature control step for making the temperature uniform before and when the bonding method is performed. Thereby, the throughput of the whole joining apparatus 100 can be improved. Moreover, the positioning accuracy in the positioning part 140 can be improved.

図８は、既に稼動している接合装置１００において、加圧部２４０に空きが生じた場合に付加される手順を示す流れ図である。このような場合は、接合装置１００に装備された基板ホルダ１９０の一部は加圧部２４０において使用されている。しかしながら、加圧部２４０の数よりも多数の基板ホルダ１９０を装備させることにより、加圧部２４０に空きができ次第、直ちに次の基板１８０の接合に着手できる。本実施形態においては、図６に示したステップＳ１０１およびステップＳ１０２の間に付加的な手順を加えることができる。 FIG. 8 is a flowchart showing a procedure added when the pressurizing unit 240 is empty in the joining apparatus 100 that is already operating. In such a case, a part of the substrate holder 190 provided in the bonding apparatus 100 is used in the pressure unit 240. However, by mounting a larger number of substrate holders 190 than the number of pressure units 240, as soon as the pressure units 240 are empty, the next substrate 180 can be immediately joined. In this embodiment, an additional procedure can be added between step S101 and step S102 shown in FIG.

即ち、ステップＳ１０２において基板ホルダ１９０を搬送させる前に、基板ホルダラック１５０に複数の基板ホルダ１９０が残っているか否かを検査する（ステップＳ１１９）。基板ホルダラック１５０に１組の基板ホルダ１９０しか残っていない場合（ステップＳ１１９：ＮＯ）は、その基板ホルダ１９０を使用せざるを得ない。ただし、基板ホルダ１９０の温度が下がり切っていない場合は、均熱室１５２において熱分布の解消が完了するのを待つことが好ましい。 That is, before the substrate holder 190 is transported in step S102, it is inspected whether or not a plurality of substrate holders 190 remain in the substrate holder rack 150 (step S119). When only one set of substrate holder 190 remains in the substrate holder rack 150 (step S119: NO), the substrate holder 190 must be used. However, when the temperature of the substrate holder 190 has not been lowered, it is preferable to wait for the heat distribution to be eliminated in the soaking chamber 152.

一方、基板ホルダラック１５０に複数の基板ホルダ１９０が残っている場合（ステップＳ１１９：ＹＥＳ）は、残っている基板ホルダ１９０のうち、最後に均熱室１５２に装填された基板ホルダ１９０を特定させる（ステップＳ１２０）。続いて、最後に装填された基板ホルダ１９０を除く基板ホルダ１９０のうちから、次に位置決め部１４０に搬送させる基板ホルダ１９０を選択する（ステップＳ１２１）。 On the other hand, when a plurality of substrate holders 190 remain in the substrate holder rack 150 (step S119: YES), the substrate holder 190 that is finally loaded in the soaking chamber 152 is specified among the remaining substrate holders 190. (Step S120). Subsequently, the substrate holder 190 to be conveyed next to the positioning unit 140 is selected from the substrate holders 190 excluding the last loaded substrate holder 190 (step S121).

このように、複数の加圧部２４０と、加圧部２４０の数よりも２以上多い数の基板ホルダ１９０とを備え、複数の基板ホルダのうち、均熱室に最後に搬入された基板ホルダを除く基板ホルダが加圧部に搬入してもよい。 As described above, the plurality of pressure units 240 and the number of the substrate holders 190 that is two or more than the number of the pressure units 240 are provided, and among the plurality of substrate holders, the substrate holder that is finally carried into the soaking chamber. The substrate holder except for may be carried into the pressure unit.

このように、複数の加圧部２４０を備えた接合装置１００に、加圧部２４０の数よりも２以上多い数の基板ホルダ１９０を装備させて、新たな基板１８０の接合を開始した場合に、基板ホルダ１９０のうち、均熱室１５２に最後に搬入された基板ホルダ１９０を除く基板ホルダ１９０から選択された基板ホルダ１９０を使用してもよい。これにより、使用する基板ホルダ１９０の均熱室１５２における処理時間を長くして、基板ホルダ１９０の温度分布を略完璧に解消できる。従って、位置決め部１４０における精度を向上させることができる。 As described above, when the bonding apparatus 100 including the plurality of pressure units 240 is equipped with more than two substrate holders 190 than the number of the pressure units 240, and a new substrate 180 is started to be bonded. Of the substrate holders 190, a substrate holder 190 selected from the substrate holders 190 other than the substrate holder 190 that is finally carried into the soaking chamber 152 may be used. Thereby, the processing time in the soaking chamber 152 of the substrate holder 190 to be used can be lengthened, and the temperature distribution of the substrate holder 190 can be almost completely eliminated. Therefore, the accuracy in the positioning unit 140 can be improved.

図９は、上記制御手順を実行した場合に基板ホルダ１９０に生じる温度プロファイルを示すグラフである。図示のように、当初基板ホルダラック１５０に収容されている基板ホルダ１９０の温度は、常温部１０２の雰囲気と同じ温度、即ち、室温になっている。 FIG. 9 is a graph showing a temperature profile generated in the substrate holder 190 when the above control procedure is executed. As shown in the figure, the temperature of the substrate holder 190 initially accommodated in the substrate holder rack 150 is the same temperature as the atmosphere of the room temperature unit 102, that is, room temperature.

しかしながら、タイミングＴ１に基板ホルダラック１５０から搬出された基板ホルダ１９０は、タイミングＴ２に加圧部２４０に搬入されると、加熱部２４２により加熱されて、最大数百度程度まで加熱される。タイミングＴ３に加熱部２４２により加熱が終了すると、基板ホルダ１９０は予備冷却部２４４により冷却される。しかしながら、予備冷却部２４４は、基板ホルダ１９０を室温まで冷却することは求められない。従って、加圧部２４０からは早めのタイミングＴ４に加圧部２４０から搬出できる。 However, when the substrate holder 190 carried out from the substrate holder rack 150 at the timing T1 is carried into the pressurizing unit 240 at the timing T2, it is heated by the heating unit 242 and is heated up to about several hundred degrees. When the heating unit 242 finishes heating at timing T3, the substrate holder 190 is cooled by the preliminary cooling unit 244. However, the preliminary cooling unit 244 is not required to cool the substrate holder 190 to room temperature. Therefore, the pressure unit 240 can be carried out from the pressure unit 240 at an earlier timing T4.

続いて、タイミングＴ５からは、冷却室１６２において基板ホルダ１９０は急速に冷却される。更に、タイミングＴ６に冷却室１６２から搬出された後、タイミングＴ７から、均熱室１５２において均熱化される。なお、冷却室１６２における目標温度が室温よりも低めの場合、タイミングＴ７からタイミングＴ８に至る温度勾配は、平坦あるいは上昇する。こうして、タイミングＴ８には、基板ホルダ１９０全体の温度が均一に室温になる。 Subsequently, from timing T5, the substrate holder 190 is rapidly cooled in the cooling chamber 162. Further, after being unloaded from the cooling chamber 162 at timing T6, the temperature is equalized in the soaking chamber 152 from timing T7. When the target temperature in the cooling chamber 162 is lower than the room temperature, the temperature gradient from timing T7 to timing T8 is flat or rises. Thus, at the timing T8, the temperature of the entire substrate holder 190 is uniformly room temperature.

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。また、上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。更に、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。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. Furthermore, it is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

接合装置１００の構造を模式的に示す平面図である。2 is a plan view schematically showing the structure of the bonding apparatus 100. FIG. 基板１８０および基板ホルダ１９０の態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect of the board | substrate 180 and the board | substrate holder 190. FIG. 加圧部２４０の構造を模式的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the pressurization part 240 typically. 冷却室１６２の構造を模式的に示す縦断面図である。3 is a longitudinal sectional view schematically showing the structure of a cooling chamber 162. FIG. 均熱室１５２の構造を模式的に示す縦断面図である。3 is a longitudinal sectional view schematically showing the structure of a soaking chamber 152. FIG. 接合装置１００の制御手順の一部を示す流れ図である。4 is a flowchart showing a part of a control procedure of the joining apparatus 100. 接合装置１００の制御手順を図６に続いて示す流れ図である。It is a flowchart which shows the control procedure of the joining apparatus 100 following FIG. 接合装置１００の制御手順の一部を示す流れ図である。4 is a flowchart showing a part of a control procedure of the joining apparatus 100. 基板ホルダ１９０の温度プロファイルを示すグラフである。5 is a graph showing a temperature profile of a substrate holder 190.

Explanation of symbols

１００接合装置、１０１筐体、１０２常温部、１１１、１１２、１１３基板カセット、１２０操作盤、１３０プリアライナ、１４０位置決め部、１４１上ステージ、１４２下ステージ、１４４干渉計、１４５、２１０断熱壁、１４６、２２２、２２４シャッタ、１４７空調機、１４９、１５９、１６９、１７９温度センサ、１５０基板ホルダラック、１５１ダクト、１５２均熱室、１５３送風扇、１５６棚板、１５８バーコードリーダ、１６０基板取り外し部、１６１開口、１６２冷却室、１６４冷却台、１６５循環ポンプ、１６６冷媒管、１６８熱交換器、１７１、１７２、２３０ロボットアーム、１８０基板、１９０基板ホルダ、１９１溝、１９２止め具、２０２高温部、２２０エアロック、２４０加圧部、２４２加熱部、２４４予備冷却部、２４６プレス部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Joining apparatus, 101 Case, 102 Room temperature part, 111, 112, 113 Substrate cassette, 120 Operation panel, 130 Pre-aligner, 140 Positioning part, 141 Upper stage, 142 Lower stage, 144 Interferometer, 145, 210 Thermal insulation wall, 146 , 222, 224 shutter, 147 air conditioner, 149, 159, 169, 179 temperature sensor, 150 substrate holder rack, 151 duct, 152 soaking chamber, 153 blower fan, 156 shelf plate, 158 bar code reader, 160 substrate removal unit , 161 opening, 162 cooling chamber, 164 cooling stand, 165 circulation pump, 166 refrigerant pipe, 168 heat exchanger, 171, 172, 230 robot arm, 180 substrate, 190 substrate holder, 191 groove, 192 stopper, 202 high temperature part , 220 aero Click, 240 pressing, 242 heating section 244 precooling unit, 246 a press member

Claims

In a bonding method for bonding a first substrate and a second substrate to each other using a substrate holder,
A positioning step of positioning the first substrate and the second substrate with each other by the positioning unit using the substrate holder;
Pressurizing the first substrate and the second substrate with a pressurizing unit using the substrate holder under a second temperature higher than the first temperature, which is the ambient temperature of the positioning unit. A bonding process for bonding together,
A pressurizing unit side cooling step for cooling the first substrate, the second substrate, and the substrate holder in the pressurizing unit;
And a conveying step of unloading the substrate holder from the pressure unit when the temperature of the pressure unit is equal to or lower than the second temperature and higher than the first temperature.

2. The bonding method according to claim 1, further comprising a loading step of loading the substrate holder into the positioning unit after the temperature of the substrate holder is brought close to the first temperature after the bonding step.

A cooling unit side cooling step of cooling the substrate holder by a cooling unit so that the temperature of the substrate holder approaches the first temperature, and in the transfer step, the substrate holder is moved from the pressure unit to the cooling unit. The joining method according to claim 1 or 2, wherein the joining method is carried.

A pressurizing unit side cooling step of cooling the substrate holder in the pressurizing unit to a third temperature lower than the second temperature and higher than the first temperature;
The bonding method according to claim 3, wherein the cooling unit cools the substrate holder to a temperature lower than the third temperature.

The cooling method of the said cooling part is a joining method of Claim 4 faster than the cooling rate in the said pressurization part side cooling process .

The joining method according to claim 3, wherein the substrate holder is unloaded from the cooling unit when the temperature of the substrate holder is within a range of 1 ° C. before and after the first temperature.

A temperature sensor that detects the temperature of the substrate holder is provided in the transport unit that carries the substrate holder out of the cooling unit, and when the temperature detected by the temperature sensor is higher than a predetermined temperature, the substrate The joining method according to any one of claims 3 to 6, wherein the use of the holder is stopped.

The joining method according to any one of claims 3 to 7, further comprising a temperature control step of making the heat distribution of the substrate holder cooled by the cooling unit uniform.

In the temperature control step, when the temperature of the substrate holder is lower than the first temperature, the substrate holder is heated, and when the temperature of the substrate holder is higher than the first temperature, the substrate holder is cooled. The joining method according to claim 8.

The joining method according to claim 8 or 9, wherein a cooling rate in the temperature control step is faster than a case where the cooling rate is left as it is.

The bonding method according to claim 8, wherein the temperature control step is performed in a substrate holder rack that stores a plurality of the substrate holders.

12. The method according to claim 11, further comprising: selecting a substrate holder that is different from the substrate holder for which the temperature control by the temperature control step was last started among the plurality of substrate holders stored in the substrate holder rack. The joining method described.

A step of reading each barcode provided on each of the plurality of substrate holders by a barcode reader provided on the substrate holder rack,
The bonding method according to claim 12, wherein, in the selection step, the substrate holder is selected based on information stored corresponding to the barcode read by the barcode reader.

A substrate removing step of removing the bonded first substrate and second substrate from the substrate holder cooled by the cooling unit;
The bonding method according to any one of claims 8 to 13, wherein the temperature control step is performed after the first substrate and the second substrate are removed from the substrate holder.

A substrate bonding method for bonding a plurality of substrates held by a substrate holder,
A heating and pressurizing step of heating and pressurizing the plurality of substrates held by the substrate holder;
A pressure part side cooling step for cooling the plurality of substrates and the substrate holder in the heating and pressing step;
A cooling step of cooling the substrate holder heated in the heating and pressing step;
A temperature control step of making the heat distribution of the substrate holder cooled in the cooling step uniform.

In a bonding apparatus for bonding a first substrate and a second substrate to each other using a substrate holder,
A positioning portion for positioning the first substrate and the second substrate with each other using the substrate holder;
The first substrate and the second substrate are bonded together by pressurizing the first substrate and the second substrate using the substrate holder under a second temperature that is higher than the first temperature that is the ambient temperature of the positioning portion. A pressure unit;
A pressurizing unit side cooling unit that cools the first substrate, the second substrate, and the substrate holder in the pressurizing unit;
A bonding apparatus comprising: a conveying unit that unloads the substrate holder from the pressing unit when the temperature of the pressing unit is equal to or lower than the second temperature and higher than the first temperature.

The bonding apparatus according to claim 16, wherein the transport unit loads the substrate holder into the positioning unit after the temperature of the substrate holder is brought close to the first temperature.

A cooling unit that cools the substrate holder; and the transport unit transports the substrate holder from the pressure unit to the cooling unit, and the substrate holder is cooled by the cooling unit, whereby the temperature of the substrate holder is increased. The joining device according to claim 16 or 17, wherein the temperature approaches the first temperature.

The pressurizing unit has a pressurizing unit side cooling unit that cools the substrate holder to a third temperature lower than the second temperature and higher than the first temperature,
The bonding apparatus according to claim 18, wherein the cooling unit cools the substrate holder to a temperature lower than the third temperature.

The bonding apparatus according to claim 19, wherein a cooling rate of the cooling unit is faster than a cooling rate of the pressurizing unit side cooling unit.

21. The joining apparatus according to claim 18, further comprising a transport unit that carries the substrate holder into the cooling unit and carries the substrate holder out of the cooling unit.

The bonding apparatus according to claim 21, wherein the transfer unit carries the substrate holder out of the cooling unit when the temperature of the substrate holder is within a range of 1 ° C before and after the first temperature.

The temperature sensor which detects the temperature of the said substrate holder is provided in the said conveyance part, and when the temperature detected by the said temperature sensor is higher than predetermined | prescribed temperature, use of the said substrate holder is stopped or 22. The joining apparatus according to 22.

The bonding apparatus according to any one of claims 18 to 23, further comprising a temperature control unit that uniformizes a heat distribution of the substrate holder cooled by the cooling unit.

The temperature control unit heats the substrate holder when the temperature of the substrate holder is lower than the first temperature, and cools the substrate holder when the temperature of the substrate holder is higher than the first temperature. The joining apparatus according to claim 24.

26. The joining apparatus according to claim 24 or 25, wherein a cooling rate of the temperature control unit is faster than when the temperature control unit is left unattended.

27. The bonding apparatus according to claim 24, wherein the temperature control unit is provided in a substrate holder rack that stores a plurality of the substrate holders.

28. The bonding according to claim 27, wherein the substrate holder that is different from the substrate holder for which the temperature control by the temperature control unit was last started is selected from the plurality of substrate holders stored in the substrate holder rack. apparatus.

The substrate holder rack is provided with a barcode reader for reading the barcodes respectively provided on the plurality of substrate holders, and the information stored corresponding to the barcodes read by the barcode reader is stored in the substrate holder rack. The bonding apparatus according to claim 28, wherein the substrate holder is selected based on the selection.

A substrate removing unit for removing the bonded first substrate and second substrate from the substrate holder cooled by the cooling unit;
30. The bonding apparatus according to claim 24, wherein the substrate holder is carried into the temperature control unit after the first substrate and the second substrate are removed.

A substrate bonding apparatus for bonding a plurality of substrates held by a substrate holder,
A heating and pressurizing unit for joining by heating and pressurizing the plurality of substrates held by the substrate holder;
A pressurizing unit side cooling unit that cools the plurality of substrates and the substrate holder in the heating and pressurizing unit;
A cooling unit for cooling the substrate holder heated by the heating and pressing unit;
And a temperature control unit that makes the heat distribution of the substrate holder cooled by the cooling unit uniform.