JP5476705B2

JP5476705B2 - 積層半導体製造装置、積層半導体製造方法および基板ホルダラック

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Publication number: JP5476705B2
Application number: JP2008298373A
Authority: JP
Inventors: 栄裕前田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2008-11-21
Filing date: 2008-11-21
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2028-11-21
Also published as: JP2010123877A

Description

本発明は、搬送される基板ホルダを収納するための基板ホルダラックに関する。

基板を保持した基板ホルダを搬送する基板搬送装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この基板搬送装置は、例えば、基板ホルダに保持された基板と当該基板に貼り合わされる他の基板とを互いに位置合わせする位置合わせ装置に、基板及び基板ホルダを搬送するのに用いられる。基板搬送装置は、真空吸着等の吸着手段によって、基板ホルダを保持する。
特開２００６−３３２５６３号公報

２枚の基板を互いに貼り合わせる場合、従来は上述の基板搬送装置に反転機構を設け、一方の基板を保持した基板ホルダを裏返すことにより、互いの基板を対向させて位置合わせを行っていた。また、貼り合わせ後には基板を取り外し、再び反転させて収納していた。そのため、基板搬送装置に反転機構を設けることが必要となり、また、貼り合わせ工程のスループットが低下するという課題を抱えていた。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様における基板ホルダラックは、一方の面に基板を保持する基板ホルダを収容するための基板ホルダラックであって、基板ホルダのうち基板を保持する領域の外周領域に対応する位置に配された、基板ホルダを載置する載置面を構成する少なくとも３箇所の支持凸部を有する。

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い。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

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手段に必須であるとは限らない。

図１は、貼り合わせ装置１００の全体構造を模式的に示す平面図である。貼り合わせ装置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。

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、制御盤１２０とを有する。制御盤１２０は、貼り合わせ装置１００全体の動作を制御する制御部を含む。また、制御盤１２０は、貼り合わせ装置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。更に、制御盤１２０は、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。

基板カセット１１１、１１２、１１３は、貼り合わせ装置１００において接合される基板１８０、あるいは、貼り合わせ装置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を一括して貼り合わせ装置１００に装填できる。また、貼り合わせ装置１００において接合された基板１８０を一括して回収できる。

常温部１０２は、筐体１０１の内側にそれぞれ配された、プリアライナ１３０、接合部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、貼り合わせ装置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、接合部１４０の精度が安定するので、位置決めを精密にできる。

プリアライナ１３０は、高精度であるが故に狭い接合部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、接合部１４０における位置決めを確実にすることができる。

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。基板ホルダラック１５０の詳細な構造については、他の図を参照して後述する。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。

接合部１４０は、固定ステージ１４１、移動ステージ１４２および干渉計１４４を含む。また、接合部１４０を包囲して断熱壁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等に連通して温度管理され、接合部１４０における位置合わせ精度を維持する。

接合部１４０において、移動ステージ１４２は、基板１８０または基板１８０を保持した基板ホルダ１９０を搬送する。これに対して、固定ステージ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。

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、当該基板ホルダ１９０に挟まれて接合された基板１８０を取り出す。基板ホルダ１９０から取り出された基板１８０は、ロボットアーム１７２、１７１および移動ステージ１４２により基板カセット１１３に戻されて収容される。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に戻されて待機する。

なお、貼り合わせ装置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。

一対のロボットアーム１７１、１７２のうち、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および接合部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。

一方、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、接合部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に対する基板ホルダ１９０の搬入および搬出も担う。

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の熱が常温部１０２に及ぼす影響を抑制できる。

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。

基板１８０および基板ホルダ１９０が常温部１０２から高温部２０２に搬入される場合、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。加圧部２４０は、基板ホルダ１９０に挟まれた状態で加圧部２４０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。

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。

このように、貼り合わせ装置１００内の多くの領域において、基板ホルダ１９０は、基板１８０を保持した状態でロボットアーム１７２、２３０および移動ステージ１４２に搬送される。基板１８０を保持した基板ホルダ１９０が搬送される場合、ロボットアーム１７２、２３０は、真空吸着、静電吸着等により基板ホルダ１９０を吸着して保持する。また、基板ホルダ１９０は、静電吸着により基板１８０を吸着して保持する。

貼り合わせ装置１００が稼動を開始すると、ロボットアーム１７１により基板１８０が一枚ずつプリアライナ１３０に搬入され、プリアラインされる。基板１８０を保持する面が上向きである基板ホルダ１９０をロボットアーム１７２が搬送する場合には、ロボットアーム１７２は、基板ホルダ１９０を移動ステージ１４２に搭載して、ロボットアーム１７１の近傍まで搬送させる。ロボットアーム１７１は、この基板ホルダ１９０に、プリアラインされた基板１８０を載せて吸着させる。

一方、基板１８０を保持する面が下向きである基板ホルダ１９０をロボットアーム１７２が搬送する場合には、まず、ロボットアーム１７２は、基板１８０を保持する面を下向きにして収納されている基板ホルダ１９０を基板ホルダラック１５０から固定ステージ１４１に搬送する。その後、ロボットアーム１７１は、プリアラインされた基板１８０を移動ステージ１４２に搬送する。なお、この基板１８０は、接合面を下向きにしてプリアラインされるか、もしくは接合面を上向きにしてプリアラインされた後にロボットアーム１７１の反転機構を用いて接合面を下向きにされる。そして、接合面が下向きにされた基板１８０を、固定ステージ１４１に固定された基板ホルダ１９０の下方へロボットアーム１７１によって搬送し、ロボットアーム１７１に設けられたプッシュピンにより基板１８０を基板ホルダ１９０に向けて押し上げる。押し上げられた基板１８０は、例えば静電吸着により基板ホルダ１９０に吸着される。

その後、干渉計１４４により位置を監視しつつ移動ステージ１４２を精密に移動させて、基板ホルダ１９０を介して固定ステージ１４１に保持された基板１８０に対して位置合わせして接合する。このように接合を行うことで、重ね合わせる基板１８０を保持する基板ホルダ１９０を、ロボットアーム１７２により反転させる動作を必要としない。そのため、接合工程のスループットを改善することができる。

接合された基板１８０を挟んだ基板ホルダ１９０は、ロボットアーム１７２によりエアロック２２０に搬送される。エアロック２２０に搬送された基板１８０および基板ホルダ１９０は加圧部２４０に装入される。

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、基板取り外し部１６０において基板１８０および基板ホルダ１９０は分離される。このような使用方法に鑑みて、基板ホルダ１９０は、貼り合わせ装置１００においては２枚１組で使用される。

貼り合わされた基板１８０は、基板カセット１１３に搬送して収容される。この場合、移動ステージ１４２は、ロボットアーム１７２からロボットアーム１７１への搬送にも携わる。また、基板ホルダ１９０は、ロボットアーム１７２により基板ホルダラック１５０に戻される。

図２は、基板ホルダ１９０を上方から見下ろした様子を示す斜視図である。図では、基板ホルダ１９０の上面には基板１８０が保持されている。また、図３は、同じ基板ホルダ１９０を下方から見上げた様子を示す斜視図である。

基板ホルダ１９０は、ホルダ本体９１０、吸着子９２０および電圧印加端子９３０を有して、全体としては基板１８０よりも径がひとまわり大きな円板状をなす。ホルダ本体９１０は、セラミックス、金属等の高剛性材料により一体成形される。吸着子９２０は、電磁石により形成され、基板１８０を保持する表面において、保持した基板１８０よりも外側である外周領域に複数配される。図の場合、２個を一組として１２０度毎に合計６個の吸着子が配されている。吸着子９２０の極性を電気的に制御することで、２枚の基板ホルダを対向して互いに吸着させることができる。電圧印加端子９３０は、基板１８０を保持する面の裏面に埋設される。

ホルダ本体９１０は、その表面において基板１８０を保持する領域が高い平坦性を有して、保持する基板１８０に接する。また、ホルダ本体９１０は、保持した基板１８０を吸着する領域の外側に、ホルダ本体９１０を表裏に貫通して形成された、それぞれ複数の位置決め穴９１２および観察穴９１４を有する。更に、ホルダ本体９１０は、保持した基板１８０を吸着する領域の内側に、ホルダ本体９１０を表裏に貫通して形成された、複数の作業穴９１６を有する。

位置決め穴９１２は、脱落防止ピン等に嵌合して、基板ホルダ１９０の位置決めに与する。観察穴９１４は、基板１８０を保持する側の端面にフィディシャルマーク９１５を有する。観察穴９１４を通じてフィディシャルマーク９１５を観察することにより、基板ホルダ１９０に挟まれた場合に見えなくなる基板１８０の位置を推定できる。

作業穴９１６は、基板ホルダ１９０から基板１８０を取り外す場合に、ホルダ本体９１０の下面からイジェクトピン等を挿通させる。これら作業穴９１６は、基板ホルダ１９０を介して加圧することにより接合される基板１８０に影響が及ばないように、基板１８０に素子が形成されない外縁部領域に対応した位置に形成されることが好ましい。

吸着子９２０は、基板１８０を保持する平面と略同じ平面内に上面が位置するように、ホルダ本体９１０に形成された陥没領域に配される。電圧印加端子９３０は、基板１８０を保持する表面に対して裏面において、ホルダ本体９１０に埋め込まれる。電圧印加端子９３０を介して電圧を印加することにより、基板ホルダ１９０と基板１８０との間に電位差を生じさせて、基板１８０を基板ホルダ１９０に吸着する。

表裏検知穴９１８は、基板ホルダ１９０を貫通して設けられた穴であり、基板ホルダ１９０が基板ホルダラック１５０に収納されたときに、どちらの面を上向きもしくは下向きに収納されているのかを、基板ホルダラック１５０側で検知するための穴である。検知の仕方等については、後述する。なお、表裏検知穴９１８は、作業穴９１６として兼用するように構成しても良い。

図４は、貼り合わせ装置１００において用いられるロボットアーム１７２、２３０の先端部を拡大して示す斜視図である。なお、これらのロボットアーム１７２、２３０は、基板ホルダ１９０を搬送する場合があるという点で、ロボットアーム１７１とは仕様が異なる。

即ち、ロボットアーム１７１は、単独の基板１８０または貼り合わされた基板１８０を搬送する。これに対して、ロボットアーム１７２、２３０は、基板１８０を保持した基板ホルダ１９０を搬送する。基板ホルダ１９０の質量は、基板１８０よりも大きいので、ロボットアーム１７２、２３０は、大きな負荷に耐え得る構造を有する。

ロボットアーム１７２、２３０は、搭載部４１０、落下防止カバー４２０、アクチュエータ４３０およびブラケット４４０を有する。ブラケット４４０は、搭載部４１０、落下防止カバー４２０およびアクチュエータ４３０をロボットアーム本体に結合する。搭載部４１０およびアクチュエータ４３０は、ブラケット４４０から直接に支持され、落下防止カバー４２０は、アクチュエータ４３０から支持されると共に駆動される。

ロボットアーム１７２、２３０の先端部を構成する搭載部４１０は、コの字形状に二股になった腕部を有し、腕部先端の各上面と腕部分の付け根との３ヶ所に、パッキング４１２および吸引穴４１４が配される。吸引穴４１４はパッキング４１２に包囲された領域の内側に配置される。また、搭載部４１０の付け根部分のパッキング４１２の側部には、一対の接続端子４５０が配される。更に、搭載部４１０の上面には、４本の脱落防止ピン４６０が配される。

パッキング４１２は弾性を有する材料により環状に形成され、搭載部４１０の上面に吸着領域を形成する。搭載部４１０に基板ホルダ１９０が搭載された場合に、パッキング４１２はホルダ本体９１０の上面もしくは下面に対して気密に吸着する。吸着領域と基板ホルダとの相対的な関係は、別図を用いて後に詳述する。

脱落防止ピン４６０は、基板ホルダ１９０の外形に対応して配置される。これにより、搭載部４１０に基板ホルダ１９０を搭載したとき、基板ホルダ１９０の縁部が脱落防止ピン４６０に当接する。これにより、搭載部４１０からの基板ホルダ１９０の脱落が防止される。

また、搭載部４１０に基板ホルダ１９０を搭載することにより、接続端子４５０は、基板ホルダ１９０の電圧印加端子９３０に当接する。これにより、搭載部４１０に保持された基板ホルダ１９０による基板１８０の静電吸着を開始または解除させることができる。

落下防止カバー４２０は、アクチュエータ４３０により駆動され、ブラケット４４０に退避した図示の位置と、搭載部４１０の上方に前進した位置との間を進退する。また、搭載部４１０の上方に前進した場合、搭載部４１０の上面と落下防止カバー４２０の下面との間には、基板ホルダ１９０および基板１８０を合わせた厚さよりも大きな間隙がある。このような構造により、搭載部４１０に基板ホルダ１９０が支持されている場合に、基板ホルダ１９０の上方に位置して、吸着が解除された基板ホルダ１９０が搭載部４１０から落下することを防止できる。

図５は、基板ホルダ１９０を複数収納する基板ホルダラック１５０の正面斜視図である。図では、例として４枚の基板ホルダが収納可能な、４段の棚を有する基板ホルダラックを示す。そしてその使用状態において、第１段の棚５０１および第３段の棚５０３には基板ホルダが収納されておらず、第２段の棚５０２には基板を保持する面が上向きの基板ホルダ１９１が、第４段の棚５０４には基板を保持する面が下向きの基板ホルダ１９２が収納された状態を示す。なお、棚数は何段であっても構わない。

各段の棚には、基板ホルダ１９０が収納できるように、基板ホルダ１９０を載せるための支持凸部が複数設けられている。その配置については別図を用いて後に詳述するが、図５においては、基板ホルダ１９０のうち基板ホルダラック１５０の開口付近で支える支持凸部５２１と支持凸部５２２が各段の棚にそれぞれ見えている。

ロボットアーム１７２の先端部である基板ホルダ１９０の搭載部４１０は、矢印５７１の方向に、基板ホルダラック１５０に対して進入する。ロボットアームは、搭載部４１０が水平を保ったまま、矢印５７２で示す上下方向にも移動できるように構成されており、基板ホルダラック１５０のいずれの棚にも進入できる。搭載部４１０の腕部は、２つの腕部の間に支持凸部５２１と支持凸部５２２を挟み込むように、棚の底板と基板ホルダ１９０との間に入り込む。つまり、ｈ１で表される支持凸部の高さの方が、ｈ２で表される腕部の高さよりも高い関係にある。

通信線５５１は、基板ホルダラック１５０と制御盤１２０を接続し、基板ホルダラック１５０に入出力される各種信号を通信する。

図６は、基板ホルダラック１５０に、ロボットアーム１７２の搭載部４１０が進入した状態を上面から見た透視図である。具体的には、図５における第２段の棚５０２に搭載部４１０が進入した状態の透視図である。なお、図６は、基板ホルダラック１５０の各要素、第２段の棚５０２に収納されている基板ホルダ１９１の各要素、およびロボットアーム１７２の先端部である搭載部４１０の各要素の相対的な位置関係を示すための図であり、全ての要素を示すものではない。

基板ホルダ１９１は、基板を保持する面が上向きの状態で基板ホルダラック１５０に収納されているが、この収納状態においては、４つの支持凸部により形成される載置面に載置されている。具体的には、ロボットアーム１７２の進入開口であると同時に、基板ホルダ１９１の搬入搬出の開口でもある基板ホルダラック１５０の開口側に、支持凸部５２１および支持凸部５２２が配置されている。そして、この開口に対し、基板ホルダ１９１の重心よりも奥側に、支持凸部５２３および支持凸部５２４が配置されている。そしてこれら４つの支持凸部は、図示するように、基板ホルダ１９１のうち、基板を保持する領域である基板保持面１９９の外周領域に対応する位置に配置されている。本実施形態においては、これら４つの支持凸部がそれぞれ円柱形状を成し、その上面が基板ホルダ１９１の載置面となる。なお、支持凸部は、円柱形状に限らず、基板ホルダ１９１の載置面が構成される形状であれば、他の構成要素と干渉せず、基板保持面１９９の外周領域に対応する位置に配置される限りにおいて、いかなる形状であっても良い。例えば、基板ホルダ１９１と同心である、円弧リブなどであっても良い。また、支持凸部は、少なくとも３箇所あれば基板ホルダ１９１の載置面を構成することができるので、棚の底板に対して少なくとも３箇所設けられる。

基板を保持する面が上向きの状態の基板ホルダ１９１は、図で示すような、一組の吸着子９２０が最奥に位置するように常に収納される。このとき、その一組の吸着子９２０の近傍に設けられている表裏検知穴９１８は、基板ホルダラック１５０の開口側から見たときに中心より右側に存在することになる。基板を保持する面が上向きの状態で基板ホルダが収納される限り、この位置に表裏検知穴９１８が存在することになるので、この穴を検知する表裏検知センサ６０１をこの位置に設ける。同時に、基板ホルダラック１５０の開口側から見たとき基板ホルダ１９１の中心に対して左右対称の位置にも表裏検知センサ６０２を設ける。

表裏検知センサ６０１および表裏検知センサ６０２は、具体的には、棚の底板から突き出すように配置されている、プッシュピンなどが好適である。プッシュピンは、先端が進退するスイッチで構成され、穴があればスイッチが押されること無くＯＦＦとなり、穴が無ければ基板ホルダに押されてＯＮとなる。したがって、基板を保持する面が上向きの状態の基板ホルダ１９１が収納されている場合には、表裏検知センサ６０１がＯＦＦであり、表裏検知センサ６０２がＯＮである。いずれもＯＦＦであるときには、基板ホルダが収納されていないことになる。この組み合わせの信号を、通信線５５１を介して制御盤１２０が受信することにより、制御盤１２０は常に基板ホルダラック１５０の、基板ホルダの収納状態を把握することができる。なお、表裏検知センサ６０１および表裏検知センサ６０２は、プッシュピン以外にも、光センサなどを用いて構成することもできる。

搭載部４１０の構成要素のうち３箇所のパッキング４１２は、図示するように、基板ホルダ１９１の基板を保持する領域である基板保持面１９９の外周領域に対応する位置に設けられている。また、４本の脱落防止ピン４６０は、基板ホルダ１９１の外周縁部に当接する位置に設けられている。ロボットアーム１７２の先端部である搭載部４１０は、基板ホルダ１９１にわずかに離間しながら進入して図示する位置まで到達した後、３箇所のパッキング４１２が基板ホルダ１９１に接触する位置まで持ち上げられる。基板ホルダ１９１に接触する位置まで持ち上げられると、４本の脱落防止ピン４６０は、基板ホルダ１９１の外周縁部で当接する。

次に図６を参照して、基板を保持する面が下向きの状態の基板ホルダが収納されている場合について説明する。つまり、図５を用いて説明した第４段の棚５０４の収納状態と同様の状態である。

基板を保持する面が下向きの状態の基板ホルダが収納されている場合は、上向きの状態で収納されている場合と比べると、これまで説明したそれぞれの要素の相対的な位置関係はおよそ同じであるが、左右非対称に設けられた表裏検知穴９１８の位置関係が異なる。具体的には、近傍に表裏検知穴９１８を有する一組の吸着子９２０が常に最奥に位置するように収納することとすれば、表裏検知穴９１８は、表裏検知センサ６０１上ではなく、表裏検知センサ６０２上に位置することになる。

したがって、基板を保持する面が下向きの状態で基板ホルダが収納されていると、表裏検知センサ６０１がＯＮであり、表裏検知センサ６０２がＯＦＦを出力する。上述のように、基板を保持する面が上向きの状態で基板ホルダが収納されているときは逆の出力をするので、表裏検知センサ６０１および表裏検知センサ６０２は、載置された基板ホルダの表裏に関する信号を出力する出力部を構成する。なお、表裏検知センサ６０１および表裏検知センサ６０２により、表裏が検知できればよいので、表裏検知穴９１８は穴でなくても良く、例えば凹部形状にしてプッシュピンの接触を避けるような構造であっても良い。

本実施形態のように基板ホルダラック１５０を構成すると、支持凸部のいずれもが基板ホルダ１９１の基板を保持する領域である基板保持面１９９の外周領域に対応する位置に設けられているので、基板ホルダ１９０を上向きでも下向きでも収納することができる。したがって、上向きあるいは下向き専用の基板ホルダラックを用意する必要が無くなり、収納効率を上げることができるとともに、省スペース化に寄与する。また、制御盤１２０は常に基板ホルダラック１５０の基板ホルダの収納状態を把握することができるので、ロボットアーム１７２は、必要に応じて上向きあるいは下向きの基板ホルダ１９０を任意に搬出することができる。さらに、下向きの基板ホルダ１９０を下向きのまま搬出して基板１８０を吸着させることができるので、ロボットアーム１７２に反転機構を設ける必要がなくなる。同時に、反転させる工程が不要となるので、全体としてのスループット向上に寄与する。

なお、本実施形態においては、基板を保持する面を上向きにする場合も、下向きにする場合も、同じ基板ホルダ１９０を兼用できるものとして説明した。すなわち、吸着子９２０の極性を電気的に制御することで、２枚の基板ホルダを対向させて互いに吸着できるように構成している。しかし、これに限られるものではなく、基板を上向きに保持する基板ホルダと、基板を下向きに保持する基板ホルダを別々に用意しても良い。すなわち、一方の基板ホルダの吸着子を磁性体材料により形成し、一方の基板ホルダの吸着子を永久磁石により形成することで、それぞれの向きの基板ホルダを専用とすることで、効率的に基板ホルダを管理することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

貼り合わせ装置１００の全体構造を模式的に示す平面図である。基板ホルダ１９０を上方から見下ろした様子を示す斜視図である。基板ホルダ１９０を下方から見上げた様子を示す斜視図である。ロボットアーム１７２、２３０の先端部を拡大して示す斜視図である。基板ホルダラック１５０の正面斜視図である。基板ホルダラック１５０のに、ロボットアーム１７２の先端部が進入した状態を上面から見た透視図である。

符号の説明

１００貼り合わせ装置、１０１筐体、１０２常温部、１１１、１１２、１１３基板カセット、１２０制御盤、１３０プリアライナ、１４０接合部、１４１固定ステージ、１４２移動ステージ、１４４干渉計、１４５断熱壁、１４６、２２２、２２４シャッタ、１５０基板ホルダラック、１６０基板取り外し部、１７１、１７２、２３０ロボットアーム、１８０基板、１９０、１９１、１９２基板ホルダ、１９９基板保持面、２０２高温部、２１０断熱壁、２２０エアロック、２４０加圧部、４１０搭載部、４１２パッキング、４１４吸引穴、４２０落下防止カバー、４３０アクチュエータ、４４０ブラケット、４５０接続端子、４６０脱落防止ピン、５０１第１段の棚、５０２第２段の棚、５０３第３段の棚、５０４第４段の棚、５２１、５２２、５２３、５２４支持凸部、５５１通信線、５７１矢印、５７２矢印、６０１表裏検知センサ、６０２表裏検知センサ、９１０ホルダ本体、９１２位置決め穴、９１４観察穴、９１５フィディシャルマーク、９１６作業穴、９１８表裏検知穴、９２０吸着子、９３０電圧印加端子

Claims

第１半導体基板と第２半導体基板を互いに接合して積層半導体を製造する積層半導体製造装置であって、
第１基板ホルダの保持面に前記第１半導体基板を載置し、第２基板ホルダの保持面に前記第２半導体基板を載置する載置部と、
前記載置部で載置された向きを反転させること無く搬入された前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダのそれぞれの保持面が互いに向き合った状態で、前記第１基板ホルダに保持された前記第１半導体基板と前記第２基板ホルダに保持された前記第２半導体基板とを互いに接合する接合部とを備え、
前記載置部は、それぞれの前記保持面が接合時の向きを向いた状態で、前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダに前記第１半導体基板および前記第２半導体基板を載置する積層半導体製造装置。
第１基板ホルダの保持面と第２基板ホルダの保持面とが対向しうる向きで、第１半導体基板を前記第１基板ホルダの前記保持面に載置し、第２半導体基板を前記第２基板ホルダの前記保持面に載置する載置部と、
前記載置部で載置された向きを反転させること無く搬入された、前記第１基板ホルダに保持された前記第１半導体基板と前記第２基板ホルダに保持された前記第２半導体基板とを互いに接合する接合部と
を備える積層半導体製造装置。
それぞれの前記保持面が接合時の向きを向いた状態で、前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダをそれぞれ前記接合部に搬入する搬送部を備える請求項１または２に記載の積層半導体製造装置。
前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダをそれぞれ収容する基板ホルダラックを備え、
前記基板ホルダラックは、前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダをそれぞれ前記接合部での接合時の姿勢で収容する請求項３に記載の積層半導体製造装置。
前記基板ホルダラック内での前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダの姿勢を検出する検出部を備える請求項４に記載の積層半導体製造装置。
前記検出部は、前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダにそれぞれ設けられた凹部もしくは穴部を検出することにより前記姿勢を検出し、前記姿勢を示す信号を出力する請求項５に記載の積層半導体製造装置。
前記基板ホルダラックは、前記基板ホルダを支持する少なくとも３つの支持凸部を有し、３つの前記支持凸部は、それぞれ前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダの前記保持面の外側の領域に対応する位置に配される請求項４から６のいずれか一項に記載の積層半導体製造装置。
前記搬送部は、前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダをそれぞれ搭載する搭載部を有し、前記搭載部を用いて前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダをそれぞれ前記基板ホルダラックから搬出し、
前記支持凸部の高さは、前記搬送部の少なくとも前記搭載部が前記第１基板ホルダまたは前記第２基板ホルダと前記基板ホルダラックの底面との間に挿入可能な高さである請求項７に記載の積層半導体製造装置。
前記載置部はコの字形状に二股になった２つの腕部を有し、
前記支持凸部は、前記基板ホルダラックに進入する前記２つの腕部の間に配される請求項８に記載の積層半導体製造装置。
前記支持凸部のうち少なくとも２つは、支持する前記第１基板ホルダまたは前記第２基板ホルダの重心より、前記搬送部の進入開口に対して奥側に配される請求項８または９に記載の積層半導体製造装置。
前記基板ホルダラックは、複数の前記第１基板ホルダを上部に収容し、複数の前記第２基板ホルダを下部に収容する請求項４から１０のいずれか１項に記載の積層半導体製造装置。
前記第１基板ホルダの側面および前記第２基板ホルダの側面にはそれぞれ識別情報が配されている請求項１から１１のいずれか一項に記載の積層半導体製造装置。
前記第１基板ホルダに配された前記識別情報は、前記第２基板ホルダに配された前記識別情報を上下反転した形式で配されている請求項１２に記載の積層半導体製造装置。
前記識別情報には、前記第１基板ホルダと前記第２基板ホルダとを区別する情報が含まれている請求項１２または１３に記載の積層半導体製造装置。
前記接合時の前記第１基板ホルダの姿勢は、前記保持面が下を向く姿勢であり、前記接合時の前記第２基板ホルダの姿勢は、前記保持面が上を向く姿勢である請求項１から１４のいずれか一項に記載の積層半導体製造装置。
第１半導体基板と第２半導体基板を互いに接合して積層半導体を製造する積層半導体製造装置であって、
第１基板ホルダの保持面に前記第１半導体基板を載置し、第２基板ホルダの保持面に前記第２半導体基板を載置する載置部と、
前記載置部で載置された向きを反転させること無く搬入された前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダのそれぞれの保持面が互いに向き合った状態で、前記第１基板ホルダに保持された前記第１半導体基板と前記第２基板ホルダに保持された前記第２半導体基板とを互いに重ね合わせて接合する接合部とを備え、
前記載置部は、前記第１基板ホルダの前記保持面が下向きの状態で前記第１半導体基板を前記第１基板ホルダに載置する積層半導体製造装置。
保持面が下向きの姿勢である第１基板ホルダの前記保持面に第１半導体基板を載置し、保持面が上向きの姿勢である第２基板ホルダの前記保持面に第２半導体基板を載置する載置部と、
前記載置部で載置された向きを反転させること無く搬入された、前記第１基板ホルダに保持された前記第１半導体基板と前記第２基板ホルダに保持された前記第２半導体基板とを互いに接合する接合部と
を備える積層半導体製造装置。
第１半導体基板と第２半導体基板を互いに接合して積層半導体を製造する積層半導体製造方法であって、
第１基板ホルダの保持面に前記第１半導体基板を載置し、第２基板ホルダの保持面に前記第２半導体基板を載置する載置工程と、
前記載置工程で載置された向きを反転させること無く搬入された前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダのそれぞれの保持面が互いに向き合った状態で、前記第１基板ホルダに保持された前記第１半導体基板と前記第２基板ホルダに保持された前記第２半導体基板とを互いに接合する接合工程とを有し、
前記載置工程では、それぞれの前記保持面が接合時の向きを向いた状態で、前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダに前記第１半導体基板および前記第２半導体基板を載置する積層半導体製造方法。
第１基板ホルダの保持面と第２基板ホルダの保持面とが対向しうる向きで、第１半導体基板を前記第１基板ホルダの前記保持面に載置し、第２半導体基板を前記第２基板ホルダの前記保持面に載置する載置工程と、
前記載置工程で載置された向きを反転させること無く搬入された、前記第１基板ホルダに保持された前記第１半導体基板と前記第２基板ホルダに保持された前記第２半導体基板とを互いに接合する接合工程と
を有する積層半導体製造方法。
それぞれの前記保持面が接合時の向きを向いた状態で、前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダをそれぞれ接合部に搬入する搬送工程を有する請求項１８または１９に記載の積層半導体製造方法。
前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダをそれぞれ基板ホルダラックに収容する収容工程を有し、
前記収容工程は、前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダをそれぞれ前記接合工程での接合時の姿勢で収容する請求項２０に記載の積層半導体製造方法。
前記基板ホルダラック内での前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダの姿勢を検出する検出工程を有する請求項２１に記載の積層半導体製造方法。
前記検出工程は、前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダにそれぞれ設けられた凹部もしくは穴部を検出することにより前記姿勢を検出し、前記姿勢を示す信号を出力する請求項２２に記載の積層半導体製造方法。
前記収容工程は、複数の前記第１基板ホルダを上部に収容し、複数の前記第２基板ホルダを下部に収容する請求項２１から２３のいずれか１項に記載の積層半導体製造方法。
前記接合工程での前記第１基板ホルダの姿勢は、前記保持面が下を向く姿勢であり、前記接合工程での前記第２基板ホルダの姿勢は、前記保持面が上を向く姿勢である請求項１８から２４のいずれか一項に記載の積層半導体製造方法。
第１半導体基板と第２半導体基板を互いに接合して積層半導体を製造する積層半導体製造方法であって、
第１基板ホルダの保持面に前記第１半導体基板を載置し、第２基板ホルダの保持面に前記第２半導体基板を載置する載置工程と、
前記載置工程で載置された向きを反転させること無く搬入された前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダのそれぞれの保持面が互いに向き合った状態で、前記第１基板ホルダに保持された前記第１半導体基板と前記第２基板ホルダに保持された前記第２半導体基板とを互いに重ね合わせて接合する接合工程とを有し、
前記載置工程では、前記第１基板ホルダの前記保持面が下向きの状態で前記第１半導体基板を前記第１基板ホルダに載置する積層半導体製造方法。
互いに接合される二つの半導体基板の一方を保持する第１基板ホルダと、他方を保持し、前記二つの半導体基板の接合時に前記第１基板ホルダに向かい合う第２基板ホルダとを、それぞれ前記二つの半導体基板の接合時の姿勢で収容可能な基板ホルダラックであって、
前記第１基板ホルダまたは前記第２基板ホルダを支持する少なくとも３つの支持凸部を有し、
３つの前記支持凸部は、それぞれ前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダの前記半導体基板の保持面の外側の領域に対応する位置に配され、
前記支持凸部が設けられた底板を有し、
前記支持凸部は、前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダを搬入および搬出する搬送部のうち、少なくとも前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダをそれぞれ搭載する搭載部が前記底板との間に挿入されるための空間を形成する基板ホルダラック。
前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダの姿勢を検出する検出部を備える請求項２７に記載の基板ホルダラック。
前記検出部は、前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダにそれぞれ設けられた凹部もしくは穴部を検出することにより前記姿勢を検出し、前記姿勢を示す信号を出力する請求項２８に記載の基板ホルダラック。
前記基板ホルダを支持する少なくとも３つの支持凸部を有し、３つの前記支持凸部は、それぞれ前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダの保持面の外側の領域に対応する位置に配される請求項２７から２９のいずれか一項に記載の基板ホルダラック。
前記支持凸部が設けられた底板を有し、前記支持凸部の高さは、前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダを搬入および搬出する搬送部のうち、少なくとも前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダをそれぞれ搭載する搭載部が、前記第１基板ホルダまたは前記第２基板ホルダと前記基板ホルダラックの底面との間に挿入可能な高さである請求項３０に記載の基板ホルダラック。
前記搭載部はコの字形状に二股になった２つの腕部を有し、
前記支持凸部は、前記基板ホルダラックに進入する前記２つの腕部の間に配される請求項３１に記載の基板ホルダラック。
前記支持凸部のうち少なくとも２つは、支持する前記第１基板ホルダまたは前記第２基板ホルダの重心より、前記搬送部の進入開口に対して奥側に配される請求項３１または３２に記載の基板ホルダラック。
複数の前記第１基板ホルダを収容する上部と、複数の前記第２基板ホルダを収容する下部とを有する請求項２７から３３のいずれか１項に記載の基板ホルダラック。
前記接合時の前記第１基板ホルダの姿勢は、前記二つの半導体基板の一方を保持する保持面が下を向く姿勢であり、前記接合時の前記第２基板ホルダの姿勢は、前記二つの半導体基板の他方を保持する保持面が上を向く姿勢である請求項２７から３４のいずれか一項に記載の基板ホルダラック。