JP5428226B2 - 基板接合装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステージ装置および接合装置に関する。より詳細には、搭載した対象物を昇降または揺動させるステージ装置と、当該ステージ装置を含む接合装置とに関する。

積層型半導体装置を製造する場合は、積層される基板、ダイ等を相互に精密に位置決めすることが求められる。このため、基板等を位置決めして接合する接合装置においては、搭載した対象物の精密な位置決めができるステージ装置が使用される。また、接合装置は、接合する基板等にかかる荷重を検出するロードセル等の荷重センサ等も備える（特許文献１参照）。
特開平０５−１６０３４０号公報

複数のロードセルを備えたステージ装置では、ステージを傾斜させることもできるように、ステージを全てのロードセルに結合しない構造が採られる。このため、ロードセルを備えたステージ装置では、ステージとロードセルとのずれにより、位置決め精度が低下する場合がある。

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、保持面において対象物を保持するステージ本体と、保持面と交差する方向に駆動力を発生するアクチュエータと、アクチュエータに駆動される被駆動部と、ステージ本体に結合されるステージ側取付部、被駆動部に結合されるアクチュエータ側取付部、および、ステージ側取付部およびアクチュエータ側取付部を連結しつつ保持面に沿った方向に延在して保持面の法線方向に撓む起歪体を有するロードセルとを備えるステージ装置が提供される。

また、本発明の第２の形態として、保持面において一の基板を保持するステージ本体と、保持面と交差する方向に駆動力を発生するアクチュエータと、アクチュエータに駆動される被駆動部と、ステージ本体に結合されるステージ側取付部、被駆動部に結合されるアクチュエータ側取付部、および、ステージ側取付部およびアクチュエータ側取付部を連結しつつ保持面に沿った方向に延在して保持面の法線方向に撓む起歪体を有するロードセルと、被駆動部がアクチュエータに駆動された場合に、一の基板に当接する他の基板を保持する基板保持部とを備える接合装置が提供される。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、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。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決に必須であるとは限らない。

図１は、ステージ装置２００の斜視図である。図示のように、ステージ装置２００は、基盤２１０、アクチュエータ３００およびステージ組立体２０１を備える。

基盤２１０の上面には、複数のアクチュエータ３００が直立して固定される。アクチュエータ３００の各々は、基盤２１０に固定されたシリンダ組立体３１０と、作動流体を供給された場合にシリンダ組立体３１０に対して上昇するピストン組立体３２０とを含む。

また、アクチュエータ３００の各々は、ピストン組立体３２０と共に昇降するリニアスケール３４０と、シリンダ組立体３１０に固定されたスケール読取部３３０とを備える。これにより、アクチュエータ３００の各々におけるピストン組立体３２０の移動量が判る。

ステージ組立体２０１は、全体として、複数のアクチュエータ３００により下方から支持される。また、ステージ組立体２０１は、上テーブル２２２、反射鏡２２４、バランスウエイト２２６およびステージ本体２２０を備える。

上テーブル２２２は平坦な矩形の部材であり、その２辺に沿って、互いに直角をなす一対の反射鏡２２４が直立して配される。反射鏡２２４は、外部から照射されたレーザ光等を反射する。これにより、干渉計等を用いて、反射鏡２２４の反射面に直交する方向について、ステージ組立体２０１の位置を精密に測定できる。

上テーブル２２２の上面には、ステージ本体２２０も搭載される。ステージ本体２２０は、上テーブル２２２の略中央に位置する保持面２２８を有する。保持面２２８には、搭載された対象物を保持する静電チャック、真空チャック等が設けられる場合もある。

更に、上テーブル２２２において反射鏡２２４に対向する位置には、バランスウエイト２２６が配される。バランスウエイト２２６は、反射鏡２２４による重量の偏りを補償して、上テーブル２２２とその搭載物の重心を、保持面２２８の中心と一致させている。これにより、アクチュエータ３００によりステージ組立体２０１を駆動する場合の制御性を向上させることができる。

図２は、ステージ装置２００から、上テーブル２２２およびその搭載物を除いた状態を示す斜視図である。より詳細には、図１に示したステージ装置２００から、ステージ本体２２０、上テーブル２２２、反射鏡２２４、バランスウエイト２２６を取り除いた状態を示す。

上テーブル２２２の下方には、ロードセル２３０、下テーブル２４２、回転テーブル２５２、連結部２４８およびバランスウエイト２４６が配される。後述するように、下テーブル２４２は、アクチュエータ３００により駆動されて昇降または傾動する。また、ステージ組立体２０１は、図１に示す上テーブル２２２およびその搭載物と、ロードセル２３０、下テーブル２４２、回転テーブル２５２、連結部２４８およびバランスウエイト２４６等とを全て含む。即ち、ステージ組立体２０１は、アクチュエータ３００が稼動した場合に昇降または傾動する部分全体を意味する。

連結部２４８は、ネジ２４１により、ピストン組立体３２０の頂部に結合される。これにより、連結部２４８は、ピストン組立体３２０と共に昇降する。また、連結部２４８は、ネジ２４３により、下テーブル２４２に対しても結合される。これにより、下テーブル２４２も、ピストン組立体３２０と共に昇降する。

回転テーブル２５２は、下テーブル２４２から支持される。また、回転テーブル２５２は、側方に延在するコントロールアーム２５６を有する。下テーブル２４２による回転テーブル２５２の支持構造と、コントロールアーム２５６の作用については後述する。

ロードセル２３０は、アクチュエータ側取付部２３２、起歪体２３４およびステージ側取付部２３６を有する。アクチュエータ側取付部２３２は、回転テーブル２５２の上面に、ネジ２３１により結合される。

また、ロードセル２３０において、ステージ側取付部２３６には、ネジ穴２３５が形成される。前述した上テーブル２２２は、ネジ穴２３５に下から挿通されたネジにより、ステージ側取付部２３６に対して結合される。

バランスウエイト２４６は、回転テーブル２５２のコントロールアーム２５６に対して対称な位置に装着される。これにより、下テーブル周りの重心が回転テーブル２５２の中心に一致するようになり、アクチュエータ３００がステージ組立体２０１を駆動する場合の制御性が向上される。

図３は、アクチュエータ３００を単独で示す斜視図である。アクチュエータ３００は、シリンダ組立体３１０と、シリンダ組立体３１０に対して昇降するピストン組立体３２０とを有する。

シリンダ組立体３１０は、円筒状のシリンダ本体３１９と、シリンダ本体３１９に対して固定されたスケール読取部３３０および制止部材３６２を有する。スケール読取部３３０は、ブラケット３３２を介して、ネジ３３１によりシリンダ本体３１９の側面に固定される。一対の制止部材３６２は、シリンダ本体３１９の側面から、シリンダ組立体３１０の径方向に外側に向かって突出する一対の突起部３６１、３６３を有する。なお、スケール読取部３３０は、例えば光学センサであり、リニアスケール３４０に形成された目盛りを読み取る。

ピストン組立体３２０は、ブラケット３２２、球支持部３２４、蓋部３２６、リニアスケール３４０、傾動部材３７０およびガイドバー３５０を含む。球支持部３２４および蓋部３２６は、ピストン組立体３２０の頂部に積層され、ネジ３７１により固定される。

これに対して、傾動部材３７０は、蓋部３２６の上面から突出して、ピストン組立体３２０に対して傾動自在に装着される。傾動部材３７０は、一対のネジ穴３７２をその頂面に有する。

リニアスケール３４０は、スケール支持部３４２に支持される。また、スケール支持部３４２は、球支持部３２４の側面に、ネジ３４１で固定される。リニアスケール３４０の下端近傍は、シリンダ本体３１９に固定された案内バネ３４４に案内される。これにより、リニアスケール３４０は、シリンダ本体３１９の側面およびスケール読取部３３０のいずれにも接触することなく昇降する。

ブラケット３２２は、球支持部３２４の側面から側方に突出する。ガイドバー３５０は、ブラケット３２２に対してネジ３５１で結合され、ブラケット３２２の先端近傍から下方に向かって鉛直に垂下される。また、ガイドバー３５０は、制止部材３６２の突起部３６１、３６３に挟まれている。これにより、シリンダ本体３１９の接線方向について、ガイドバー３５０の変位が規制される。

ガイドバー３５０の下端近傍には、シリンダ本体３１９の接線方向に突出した制止突起３５２と、シリンダ本体３１９の径方向に突出した制止突起３５４とが形成される。また、ガイドバー３５０の下端近傍には、シリンダ本体３１９の側面との間に挟まれた滑動部材３５６が装着される。

一方の制止突起３５２は、ピストン組立体３２０が上昇した場合に、制止部材３６２の突起部３６１の下面に当接する。これにより、ピストン組立体３２０が、シリンダ組立体３１０から脱落することが防止される。他方の制止突起３５４は、ピストン組立体３２０が降下した場合に、基盤２１０上に固定された制止部材３５９（図１および図２を参照）に当接して、シリンダ組立体３１０およびピストン組立体３２０が衝突した場合の衝撃を緩和する。

ピストン組立体３２０の他の部分はシリンダ本体３１９の内側に配されている。そこで、断面図を参照して、シリンダ組立体３１０およびピストン組立体３２０の構造を更に説明する。

図４は、アクチュエータ３００単独の断面斜視図である。なお、図３と共通の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省く。

ピストン組立体３２０は、既に説明した部材に加えて、ピストン本体３２９、硬質球３９０およびストッパ３２８を有する。ピストン本体３２９は、球支持部３２４の下面にネジ３２３で結合される。蓋部３２６は、ネジ３７１により球支持部３２４に対して結合される。

ピストン本体３２９は、シリンダ本体３１９の内面と略相補的な寸法を有して、シリンダ本体３１９の内側に昇降自在に収容される。これにより、蓋部３２６、球支持部３２４およびピストン本体３２９は、シリンダ本体３１９の長手方向に沿って一体的に昇降する。

ピストン本体３２９は、上方に向かって径が大きくなるテーパ穴３２５を上面に有する。硬質球３９０は、テーパ穴３２５の内側に配される。また、硬質球３９０は、球支持部３２４の内面により側方からも支持される。これにより、硬質球３９０は、ピストン本体３２９に対して位置決めされる。なお、硬質球３９０は、変形と磨耗が少ない材料、例えばセラミックス、金属等により形成される。

硬質球３９０の上には、傾動部材３７０が載せられる。傾動部材３７０は、蓋部３２６から上方に突出した突出部３７４と、蓋部３２６の内側で径を増したフランジ部３７６とを有する。突出部３７４は、蓋部３２６の内径よりも小さな外径を有する。一方、フランジ部３７６は、蓋部３２６の内径よりも大きな外径を有する。

また、蓋部３２６およびフランジ部３７６の間には、スプリングワッシャ３８０が挟まれる。スプリングワッシャ３８０は、傾動部材３７０を硬質球３９０に向かって押しつける。

このような構造により、傾動部材３７０は、ピストン本体３２９が上昇または下降した場合に、蓋部３２６から脱落することなく、ピストン組立体３２０の一部として共に昇降する。また、傾動部材３７０は、蓋部３２６に対して傾動しつつピストン本体３２９の変位を伝えられるので、ネジ２４１および連結部２４８により結合された下テーブル２４２が傾斜することを妨げない。

ピストン本体３２９の下端面には、ストッパ３２８がネジ３２１により装着される。ストッパ３２８の下端は、ピストン本体３２９の下端面から下方に突出する。これにより、ピストン本体３２９が降下し切った場合も、シリンダ本体３１９の底面とピストン本体３２９の下面との間には、圧力室３１８となる間隙が残る。

上記のようなピストン組立体３２０に対して、シリンダ組立体３１０は、一対の継ぎ手３１４、３１６と、排出孔３１５とを更に有する。一方の継ぎ手３１４は、シリンダ本体３１９側面の下端近傍に配される。継ぎ手３１４は、圧力室３１８に作動流体を供給または排出する場合の経路となる。

他方の継ぎ手３１６は、シリンダ本体３１９側面の上方に配される。継ぎ手３１６からは、シリンダ本体３１９およびピストン本体３２９の間に流体が供給される。これにより、シリンダ本体３１９およびピストン本体３２９の間に流体の層流が生じ、流体軸受けが形成される。

このような構造により、シリンダ本体３１９およびピストン本体３２９が直接に摺動することが防止される。なお、流体軸受けを形成する層流は、シリンダ本体３１９において継ぎ手３１６と対向する位置に設けられた排出孔３１５から排出される。また、作動流体として例えば空気を用いた場合、流体軸受けを形成する双方の継ぎ手３１４、３１４から共に空気を供給してもよい。

図５は、アクチュエータ３００単独の一の断面を示す断面図である。図５には、リニアスケール３４０を含む断面が示される。

リニアスケール３４０は、スケール支持部３４２に支持される。スケール支持部３４２は、上端においてピストン組立体３２０の球支持部３２４に対して固定される。球支持部３２４は、ピストン本体３２９に対して固定されている。

従って、ピストン本体３２９がシリンダ本体３１９に対して昇降した場合、リニアスケール３４０は、シリンダ本体３１９の外側で、ピストン本体３２９と共に昇降する。一方、スケール読取部３３０は、シリンダ本体３１９に対して固定されている。

図６は、アクチュエータ３００単独の他の断面を示す断面図である。図６には、ガイドバー３５０を含む断面が示される。

ガイドバー３５０は、球支持部３２４から直接に突出したブラケット３２２に対して、ネジ３５１により上端を結合される。球支持部３２４は、ピストン本体３２９に対して固定されている。従って、ピストン本体３２９がシリンダ本体３１９に対して昇降した場合、ガイドバー３５０も、シリンダ本体３１９の外側で、ピストン組立体３２０と共に昇降する。

ガイドバー３５０は、シリンダ本体３１９の外側に固定されている。しかしながら、ガイドバー３５０は、ピストン組立体３２０の昇降のストロークに対して十分な高さを有する。従って、ピストン組立体３２０が昇降した場合も、ガイドバー３５０が、制止部材３６２の突起部３６１、３６３に挟まれた状態が維持される。

このような構造により、ガイドバー３５０がシリンダ本体３１９の周方向に移動することが防止される。このように、ガイドバー３５０および制止部材３６２により、ピストン組立体３２０のシリンダ本体３１９に対する回転を制止する回転制止部３０１が形成される。従って、リニアスケール３４０およびスケール読取部３３０の位置関係が安定し、読取精度が向上される。

回転制止部３０１により、ピストン組立体３２０が、シリンダ組立体３１０に対して回転することが防止されるので、リニアスケール３４０およびスケール読取部３３０の位置関係は常に一定になる。従って、リニアスケール３４０およびスケール読取部３３０によるピストン組立体３２０の移動量の検出精度が安定する。

なお、上記アクチュエータ３００において、回転制止部３０１が、シリンダ本体３１９の径方向について、リニアスケール３４０およびスケール読取部３３０よりも外側に配されてもよい。これにより、ピストン組立体３２０の回転を効率よく制止させることができる。なお、ガイドバー３５０および制止部材３６２の間隙にも空気のような作動流体を供給して、流体ベアリングを形成することも好ましい。

図７は、他の実施形態に係るアクチュエータ３００の構造を示す断面図である。なお、以下に説明する部分を除くと、図７に示すアクチュエータ３００は、図３から図６に示したアクチュエータ３００と同じ構造を有する。そこで、共通の構成要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

図示のように、このアクチュエータ３００においては、シリンダ本体３１９の内側に回転制止部３０１が配される。即ち、シリンダ本体３１９の内側底部からは、円柱状のガイドバー３５０が直立する。一方、ピストン本体３２９は、底部に開口して、ピストン本体３２９の長手方向に延在する直穴状の制止部３６６を有する。ガイドバー３５０の上端は、制止部３６６に挿入される。

また、ガイドバー３５０および制止部３６６は、いずれもシリンダ本体３１９およびピストン本体３２９の中心から逸れた位置に配される。これにより、ピストン本体３２９のシリンダ本体３１９に対する回転を制止する回転制止部３０１が形成される。

このようにして、回転制止部３０１を、シリンダ本体３１９の内側に配してもよい。これにより、シリンダ本体３１９の外側に装着される部品の点数が減少するので、アクチュエータ３００を小型化できる。

図８は、図２に示した状態のステージ装置２００を示す一部断面斜視図である。ここでは、アクチュエータ３００、下テーブル２４２および回転テーブル２５２の断面が現れている。

下テーブル２４２は、その略中央に、上方が開口した円筒状の軸受け部２４４を有する。一方、下テーブル２４２は、下面中央から下方に延在する、円筒状の軸部２５４を有する。軸部２５４は、軸受け部２４４に挿入される。更に、軸部２５４および軸受け部２４４の間には複数のボールベアリング２４９が配される。

これにより、回転テーブル２５２は、軸部２５４を軸として、基盤２１０に対して垂直な軸の周りに回転する。回転テーブル２５２にはロードセル２３０のアクチュエータ側取付部２３２が、ロードセル２３０のステージ側取付部２３６には上テーブル２２２がそれぞれ結合される。従って、これらの部材は、回転テーブル２５２と共に回転する。

また、回転テーブル２５２は、側方に延在するコントロールアーム２５６を有する。回転テーブル２５２とは反対側のコントロールアーム２５６端部からは、被駆動部２５８が垂下される。被駆動部２５８は、他端を下テーブル２４２側に結合されたベローズアクチュエータ２６２により、基盤２１０と平行な方向に駆動される。これにより、コントロールアーム２５６を介して回転テーブル２５２を回転させることができる。

図９は、図２に示した状態のステージ装置２００の断面図である。この図では、図８に現れていた断面を、当該断面と直交する方向から見た様子が示される。なお、他の図と共通する構成要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

図示のように、下テーブル２４２は、最も下方に位置する軸受け部２４４の底部においても、基盤２１０から離れている。従って、下テーブル２４２は、アクチュエータ３００により専ら支持されている。また、既に説明したように、回転テーブル２５２およびロードセル２３０下テーブル２４２に支持される。更に、上テーブル２２２から上側の構造物はロードセル２３０により支持される。

従って、駆動されたアクチュエータ３００が、図中に矢印Ｚで示す鉛直方向に伸縮した場合、ステージ組立体２０１は、ピストン組立体３２０の昇降と共に昇降する。また、複数のアクチュエータ３００の駆動量を相互に相違させた場合は、ステージ組立体２０１を揺動させることもできる。これにより、保持面２２８に保持された対象物を昇降させ、揺動させることができる。

また、ロードセル２３０の各々において、起歪体２３４は、水平に貫通して両側面に開口したスリット２３９を有する。従って、ロードセル２３０は、アクチュエータ側取付部２３２に対するステージ側取付部２３６のＺ軸方向の変位に対して敏感に変形する。一方、Ｚ軸に直交する平面内の変形に対しては高い剛性を示す。

これにより、アクチュエータ側取付部２３２に対するステージ側取付部２３６の昇降方向への変位が高感度に検出され、ステージ本体２２０に印加される荷重を正確に検出できる。また、Ｚ軸に直交する平面内のステージ組立体２０１の変位は、ロードセル２３０により規制される。従って、ステージ本体２２０を精度よく位置決めすることができる。

こうして、保持面２２８において対象物を保持するステージ本体２２０と、保持面２２８の法線方向に駆動力を発生するアクチュエータ３００と、ステージ本体２２０に結合されるステージ側取付部２３６、アクチュエータの駆動力を受けるアクチュエータ側取付部２３２、および、ステージ側取付部２３６およびアクチュエータ側取付部２３２を連結しつつ保持面２２８に沿った方向に延在して保持面の法線方向に撓む起歪体２３４を有するロードセル２３０とを備えるステージ装置２００が形成される。

図１０は、ステージ本体２２０を除いたステージ装置２００の平面図である。即ち、図１０は、図２、図８および図９に示した状態のステージ装置２００を上方から見下ろした様子を示す。なお、他の図と共通する構成要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省いた。

図示のように、下テーブル２４２は略三角形をなし、その頂点の各々に連結部２４８を装着される。また、下テーブル２４２がなす三角形の各辺のうちの２辺にはバランスウエイト２４６が、残る１辺にはアクチュエータ組立体２６０がそれぞれ装着される。

アクチュエータ組立体２６０は、下テーブル２４２に対して固定されたサブフレーム２６４と、サブフレーム２６４の内側に、回転テーブル２５２の接線方向に配列された一対のベローズアクチュエータ２６２とを有する。一対のベローズアクチュエータ２６２の間には、回転テーブル２５２のコントロールアーム２５６先端から垂下された被駆動部２５８が挟まれる。これにより、一対のベローズアクチュエータ２６２を相補的に伸縮させて、回転テーブル２５２を、下テーブル２４２に対して回転させることができる。

ここで、一対のバランスウエイト２４６は、単一のアクチュエータ組立体２６０およびコントロールアーム２５６による重心の偏りを補償するように調整されている。これにより、アクチュエータ３００により支持された一連の部材の総合的な重心は、回転テーブル２５２の中心と一致する。従って、アクチュエータ３００がステージ組立体２０１を駆動して昇降または揺動させた場合に、被駆動物の重心の変位が殆どないので制御性が向上される。

また、ロードセル２３０は、ステージ組立体２０１の重心に一致した回転テーブル２５２の中心から放射状に、互いに１２０°の角度なして等間隔に配される。アクチュエータ３００も、下テーブル２４２を含む組立体の重心を中心にして、ステージ側取付部２３６のいずれかと対称な位置で下テーブル２４２を駆動している。これにより、アクチュエータ３００の駆動力の作用が、ステージ装置２００の各部に対して均衡するので、ステージ装置２００の動作精度が高くなる。

更に、ロードセル２３０の各々は、ステージ側取付部２３６がアクチュエータ側取付部２３２よりも重心から遠くなる向きに配されている。このように、ステージ装置２００は、複数のロードセル２３０を備え、ロードセル２３０の各々は、ステージ本体２２０を含みステージ本体２２０と共にアクチュエータ３００に駆動されるステージ組立体２０１において、ステージ組立体２０１の重心から保持面２２８に沿って放射状に配され、且つ、ステージ側取付部２３６がアクチュエータ側取付部２３２よりも重心から遠くなる向きに配されてもよい。これにより、回転テーブル２５０を小型化して、アクチュエータ３００の負荷を低減できる。

なお、本実施形態では、下テーブル２４２に対して駆動力を作用させるアクチュエータ３００と、下テーブル２４２の変位を上テーブル２２２に伝達するステージ側取付部２３６とが、下テーブル２４２を含むステージ組立体２０１の重心を中心にして対称になるように、連結部２４８およびロードセル２３０を配置した。しかしながら、このようなレイアウトに限定されるわけではなく、例えば、ステージ側取付部２３６および連結部２４８を近接して配置して、アクチュエータ３００の各々が、ステージ側取付部２３６の近傍、例えば、ステージ側取付部２３６の各々の直下においてステージ組立体２０１を駆動してもよい。これにより、可動部各部のトレランスの影響を排して、精密な位置決めができる。

図１１は、ステージ装置２００を備えた接合装置１００の構造を模式的に示す断面図である。なお、図面が煩雑になることを避ける目的でステージ装置２００を簡略に描くが、このステージ装置２００は、図１から図１０までに示したステージ装置２００またはアクチュエータ３００と共通の構造を有するものとする。また、図１から図１０までに示したステージ装置２００またはアクチュエータ３００と共通の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省く。

接合装置１００は、枠体１１０とその内側に配置されたステージ装置２００とを備える。枠体１１０は、互いに平行で水平な天板１１２および底板１１６と、天板１１２および底板１１６を結合する複数の支柱１１４とを備える。天板１１２、支柱１１４および底板１１６は、何らかの荷重がかかった場合でも変形が生じない高剛性な材料によりそれぞれ形成される。

底板１１６の上には、紙面に対して直交する方向に移動するＹステージ１２０が搭載され、更に、Ｙステージ１２０の上にステージ装置２００が搭載される。天板１１２の下面には、固定部材１３２により、基板１４０を保持した基板ホルダ１３０が固定される。

ステージ装置２００は、基盤２１０、アクチュエータ３００およびステージ組立体２０１を有する。基盤２１０は、Ｙステージ１２０の上に搭載されて、Ｘステージを兼ねる。これにより、ステージ装置２００は、底板１１６の上で任意の位置に移動できる。

複数のアクチュエータ３００は、基盤２１０の上に下端を固定され、上端でステージ組立体２０１を支持する。アクチュエータ３００の各々は、基盤２１０に固定されたシリンダ組立体３１０と、シリンダ組立体３１０に対して昇降するピストン組立体３２０とを備え、外部から供給された作動流体の圧力に応じてステージ組立体２０１を、図中に矢印Ｚで示す方向に上昇または下降させる。

ステージ組立体２０１は、ステージ本体２２０、ロードセル２３０、下テーブル２４２および回転テーブル２５０を含む。下テーブル２４２は、端部近傍において、アクチュエータ３００から支持される。また、略中央に軸受け部２４４を有する。

回転テーブル２５０は、下端の軸部２５４を軸受け部２４４に挿入され、下テーブル２４２に垂直な軸の周りに回転する。ステージ本体２２０は、ロードセル２３０を介して回転テーブル２５０の上面に結合される。

ステージ本体２２０の上面には、基板１５０等の対象物が搭載される。これにより、基板１５０は、天板１１２の側に保持された基板１４０と対向する。更に、アクチュエータ３００を伸長させることにより、ステージ本体２２０は基板１５０を上昇させ、やがて、基板１４０、１５０は相互に接合される。

接合に先立って、Ｙステージ１２０および基盤２１０のそれぞれを、Ｘ方向またはＹ方向に移動させることにより、基板１５０を基板１４０に対して位置決めできる。また、アクチュエータ３００の駆動量を相互に変化させることにより、ステージ本体２２０を揺動させて、基板１４０、１５０を互いに平行にさせることができる。更に、回転テーブル２５０を回転させることにより、Ｚ軸周りの回転についても、基板１４０、１５０を互いに平行にさせることができる。

また、ステージ本体２２０に搭載された基板１５０が、天板１１２に対して固定された基板１４０に当接すると、ロードセル２３０に印加される荷重が増加する。これにより、基板１４０、１５０に印加される荷重を検出することができる。

このようにして、保持面２２８において基板１５０を保持するステージ本体２２０と、保持面２２８の法線方向に駆動力を発生するアクチュエータ３００と、ステージ本体２２０に結合されるステージ側取付部２３６、アクチュエータ３００の駆動力を受けるアクチュエータ側取付部２３２、および、ステージ側取付部２３６およびアクチュエータ側取付部２３２を連結しつつ保持面２２８に沿った方向に延在して保持面２２８の法線方向に撓む起歪体２３４を有するロードセル２３０と、ステージ本体２２０がアクチュエータ３００に駆動された場合に、基板１５０に当接する他の基板１４０を保持する基板ホルダ１３０とを備える接合装置１００が形成される。

上記の例では、ステージ装置２００を接合装置１００に搭載したが、ステージ装置２００の用途がこれに限定されるわけではない。即ち、露光装置等の半導体製造装置の他、液晶表示装置、マイクロマシンの製造装置等、精密な位置決めが求められる様々な用途において利用できる。

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。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。

ステージ装置２００の構造を示す斜視図である。 ステージ組立体２０１の一部を除くステージ装置２００を示す斜視図である。 アクチュエータ３００を単独で示す斜視図である。 アクチュエータ３００単独の断面斜視図である。 アクチュエータ３００単独の一の断面を示す断面図である。 アクチュエータ３００単独の他の断面を示す断面図である。 他の実施形態に係るアクチュエータ３００の構造を示す断面図である。 図２に示すステージ装置２００の一部断面斜視図である。 図２に示すステージ装置２００の断面図である。 図２に示すステージ装置２００の平面図である。 接合装置１００の構造を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１００ 接合装置、１１０ 枠体、１１２ 天板、１１４ 支柱、１１６ 底板、１２０ Ｙステージ、１３０ 基板ホルダ、１３２ 固定部材、１４０、１５０ 基板、２００ ステージ装置、２０１ ステージ組立体、２１０ 基盤、２２０ ステージ本体、２２２ 上テーブル、２２４ 反射鏡、３２５ テーパ穴、２２６、２４６ バランスウエイト、２２８ 保持面、２３０ ロードセル、２３１、２４１、２４３、３２１、３２３、３３１、３４１、３５１、３７１ ネジ、２３２ アクチュエータ側取付部、２３４ 起歪体、２３５ ネジ穴、２３６ ステージ側取付部、２３９ スリット、３４０ リニアスケール、２４２ 下テーブル、２４４ 軸受け部、２４８ 連結部、２４９ ボールベアリング、２５０ 回転テーブル、２５２ 回転テーブル、２５４ 軸部、２５６ コントロールアーム、２５８ 被駆動部、２６０ アクチュエータ組立体、２６２ ベローズアクチュエータ、２６４ サブフレーム、３００ アクチュエータ、３０１ 回転制止部、３１０ シリンダ組立体、３１４、３１６ 継ぎ手、３１５ 排出孔、３１８ 圧力室、３１９ シリンダ本体、３２０ ピストン組立体、３２２、３３２ ブラケット、３２４ 球支持部、３２６ 蓋部、３２８ ストッパ、３２９ ピストン本体、３３０ スケール読取部、３４０ リニアスケール、３４２ スケール支持部、３４４ 案内バネ、３５０ ガイドバー、３５２、３５４ 制止突起、３５６ 滑動部材、３５９、３６２ 制止部材、３６１、３６３ 突起部、３６６ 制止部、３７０ 傾動部材、３７２ ネジ穴、３７４ 突出部、３７６ フランジ部、３８０ スプリングワッシャ、３９０ 硬質球

Claims (7)

1. 第一の基板を保持する保持面を有するステージ本体と、
   前記第一の基板に接合される第二の基板を保持する基板保持部と、
   前記第一の基板と前記第二の基板とを互いに接触させるべく前記ステージ本体を前記基板保持部に向けて移動させるアクチュエータと、
   前記アクチュエータから駆動力を受けて前記ステージ本体に伝える被駆動部と、
   前記アクチュエータの駆動により前記第一の基板と前記第二の基板とが互いに接触したときの荷重を検出するために、前記ステージ本体と前記被駆動部との間に配置される複数のロードセルとを備え、
   前記複数のロードセルは、それぞれ前記ステージ本体に結合されるステージ側取付部、前記被駆動部に結合されるアクチュエータ側取付部、および、前記ステージ側取付部および前記アクチュエータ側取付部を連結しつつ前記保持面に沿った方向に延在して前記保持面の法線方向に撓む起歪体を有し、
   前記複数のロードセルの前記アクチュエータ側取付部は、それぞれ前記被駆動部の中心部に固定され、ステージ側取付部は、アクチュエータ取付部よりも重心から遠くなる向きに配される基板接合装置。
2. 前記複数のロードセルの前記起歪体は、それぞれ前記アクチュエータ側取付部から前記保持面に沿って放射状に延在する請求項１に記載の基板接合装置。
3. 前記複数のロードセルの前記アクチュエータ側取付部は、前記ステージ本体、前記複数のロードセルおよび前記被駆動部の重心で前記被駆動部に固定される請求項２に記載の基板接合装置。
4. 前記複数のロードセルは、前記重心の周りに等間隔に配される請求項３に記載の基板接合装置。
5. 複数の前記アクチュエータを備え、
   前記複数のアクチュエータの各々は、複数の前記ステージ側取付部の近傍において前記被駆動部を駆動する請求項２から４のいずれか一項に記載の基板接合装置。
6. 複数の前記アクチュエータを備え、
   前記複数のアクチュエータの各々は、複数の前記ステージ側取付部の下方に配置される請求項２から４のいずれか一項に記載の基板接合装置。
7. 複数の前記アクチュエータを備え、
   前記複数のアクチュエータの各々は、前記ステージ本体、前記複数のロードセルおよび前記被駆動部の重心を中心として、複数の前記ステージ側取付部のいずれかと対称な位置で前記被駆動部を駆動する請求項２から４のいずれか一項に記載の基板接合装置。

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