JP5487741B2

JP5487741B2 - 基板貼り合わせ装置

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Publication number: JP5487741B2
Application number: JP2009139658A
Authority: JP
Inventors: 慶一田中
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2029-06-10
Also published as: JP2010287695A

Description

本発明は、基板貼り合わせ装置に関する。

複数の素子等が形成された半導体基板を貼り合わせる積層型半導体装置の製造装置がある。積層型半導体装置の製造装置は、基板の位置合わせ装置、基板の接着をする加圧装置等、互いに異なる処理をする複数の装置を組み合わせて形成される（特許文献１参照）。

特開２００５−２５１９７２号公報

半導体基板の大型化に伴い、位置合わせ装置、加圧装置等も個々に大型化する。更に、それらを組み合わせた製造装置は、一層大型化すると共に、製造装置の内部で半導体基板を搬送する距離が長くなり、生産性向上の妨げとなっている。

そこで、上記課題を解決すべく、本発明の態様として、素子を形成された基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、前記基板に対して処理を実行する３以上の処理部と、前記３以上の処理部の夫々に対して前記基板を搬送する搬送部とを備え、前記３以上の処理部のいずれかは、前記基板を互いに位置合わせして重ね合わせる位置合わせ装置であり、前記３以上の処理部の夫々は前記搬送部の回動中心に対する円周上に配される基板貼り合わせ装置が提供される。

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。

基板貼り合わせ装置１００全体の構造を示す平面図である。基板貼り合わせ装置１００全体の構造を示す縦断面図である。加圧装置１３０の構造を模式的に示す縦断面図である。半導体基板１０２の状態を示す図である。半導体基板１０２の状態を示す図である。半導体基板１０２の状態を示す図である。半導体基板１０２の状態の変遷を示す図である。環境ローダ１５０の動作を説明する平面図である。環境ローダ１５０の動作を説明する平面図である。環境ローダ１５０の動作を説明する平面図である。環境ローダ１５０の動作を説明する平面図である。環境ローダ１５０の動作を説明する側面図である。環境ローダ１５０の動作を説明する側面図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、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、基板貼り合わせ装置１００の平面図である。また、図２は、基板貼り合わせ装置１００の縦断面図である。これら図面を参照して、基板貼り合わせ装置１００全体の構造を説明する。

基板貼り合わせ装置１００は、筐体１１０に収容された位置合わせ装置１２０、加圧装置１３０、ホルダストッカ１４０、環境ローダ１５０、ロードロック室１６０、プリアライナ１６６、回転補正部１７０、大気ローダ１８０およびクライオパネル２１０を備える。また、筐体の外面には、複数のＦＯＵＰ（ＦｒｏｎｔＯｐｅｎｉｎｇＵｎｉｆｉｅｄＰｏｄ）１９０が取り付けられる。

ＦＯＵＰ１９０は、筐体１１０に対して個別に取り外しできる。また、ＦＯＵＰ１９０の各々は、複数の半導体基板１０２を収容する。ＦＯＵＰ１９０を基板貼り合わせ装置１００に装着することにより、複数の半導体基板１０２を一括して基板貼り合わせ装置１００に装填できる。また、後述するように貼り合わされた半導体基板１０２は、ＦＯＵＰ１９０に回収され、ＦＯＵＰ１９０と共に一括して搬出される。

筐体１１０の内部において、ＦＯＵＰ１９０の直前には大気ローダ１８０が配される。大気ローダ１８０は、基板貼り合わせ装置１００の外部と同じ大気環境に配される。

大気ローダ１８０は、フォーク１８４および支持アーム１８６を有する。フォーク１８４は、支持アーム１８６により支持され、支持アーム１８６の伸縮に応じて進退する。また、大気ローダ１８０は、ＦＯＵＰ１９０が配された筐体１１０の一辺に沿って配されたガイドレール１８２に沿って移動する。

これにより、大気ローダ１８０は、ＦＯＵＰ１９０のいずれかから半導体基板１０２を一枚ずつ搬出して保持する。また、大気ローダ１８０は、保持した半導体基板１０２を回転補正部１７０に搬送する。

回転補正部１７０は、大気ローダ１８０によりＦＯＵＰ１９０から半導体基板１０２を１枚ずつ搬入される。回転補正部１７０は、搬入された半導体基板１０２を回転させた後、再び大気ローダ１８０に保持させる。こうして、大気ローダ１８０に対する半導体基板１０２の搭載方向が補正される。

これにより、回転補正部１７０を経た後、大気ローダ１８０に対する半導体基板１０２の搭載方向は一定になる。大気ローダ１８０への搭載方向を補正された半導体基板１０２は、大気ローダ１８０によりロードロック室１６０に搬入される。従って、ロードロック室１６０に対する半導体基板１０２の搬入方向は一定になる。

ロードロック室１６０は、大気ローダ１８０側と、後述する環境ローダ１５０側とに、個別に開閉するシャッタ１６４、１６２を有する。シャッタ１６４、１６２は、それぞれ、ロードロック室１６０を気密に封鎖できる。また、ロードロック室１６０の内部は、図示していない真空源に結合される。これにより、シャッタ１６２、１６４により封鎖されたロードロック室１６０の内部を排気して、ロードロック室１６０内を真空環境にできる。

プリアライナ１６６は、ロードロック室１６０の内部に配される。プリアライナ１６６は、後述する基板ホルダ１０４に対する半導体基板１０２の搭載位置のばらつきが一定の範囲に収まるように調整する。このようなプリアライナ１６６の動作を制御するプリアライナ制御部１１６は、プリアライナ１６６の近傍に配される。

基板ホルダ１０４は、平滑な保持面を有して、真空吸着、静電吸着等により半導体基板１０２を保持面に保持する。半導体基板１０２を基板ホルダ１０４に保持させた状態で取り扱うことにより、脆弱な半導体基板１０２の取り扱いが容易且つ安全になる。

基板ホルダ１０４に半導体基板１０２を搭載する場合、プリアライナ１６６は、半導体基板１０２の搭載位置のばらつきが一定の範囲内に納まるように調整する。これにより、後述する位置合わせ装置１２０において半導体基板１０２の精密な位置合わせをする場合に、半導体基板１０２の調整量が一定の範囲に抑制される。従って、位置合わせ装置１２０の位置合わせ動作にかかる時間を短縮できる。

位置合わせ装置１２０は、筐体１１０内部において、図中の上端に配される。位置合わせ装置１２０は、下ステージ１２６、Ｘ駆動部１２３、Ｙ駆動部１２１および上ステージ２２６を有する。下ステージ１２６は、Ｘ駆動部１２３およびＹ駆動部１２１に駆動されて、図中に矢印で示すＸ方向およびＹ方向に移動する。

下ステージ１２６の上には、互いに直交して配された一対の反射鏡１２８が搭載される。反射鏡１２８は、図示していない干渉計の出射光を反射するので、下ステージ１２６の位置および変位を正確に測定できる。

また、下ステージ１２６は、ダクト１２５を通じて、電圧源、減圧源等に結合される。これにより、下ステージ１２６は、基板ホルダ１０４等を上面に吸着して保持できる。また、基板ホルダ１０４に電圧を供給する等して、半導体基板１０２の保持を継続させることができる。

上ステージ２２６は、図２に示すように位置合わせ装置１２０の天井面から懸下され、下向きに固定される。上ステージ２２６は、真空吸着等により、半導体基板１０２を保持した基板ホルダ１０４を下向きに保持する。これにより、下ステージ１２６および上ステージ２２６において基板ホルダ１０４に保持された半導体基板１０２は互いに対向する。

既に説明したように、下ステージ１２６はＸ−Ｙ方向に移動するので、例えば、固定された上ステージ２２６に対する下ステージ１２６の相対位置を調節することができる。これにより、上ステージ２２６に保持された半導体基板１０２に対して下ステージ１２６が保持する半導体基板１０２を位置合わせできる。

位置合わせされた一対の半導体基板１０２は、下ステージ１２６をＺ方向に移動させて互いに重ね合わせることにより、位置合わせされた状態を保持しつつ仮接合される。仮接合された半導体基板１０２は、後述する加圧装置１３０に搬送される。位置合わせ装置１２０に隣接して配された位置合わせ制御部１１２は、上記の一連の位置合わせ動作を制御する。

なお、位置合わせ装置１２０は、基板貼り合わせ装置１００の筐体１１０に対して、防振脚１１１を介して支持される。また、基板貼り合わせ装置１００全体において、最も端部に配される。更に、大気ローダ１８０等の振動を伴う動作をする部材から離して配されている。これにより、大気ローダ１８０、環境ローダ１５０、加圧装置１３０等の動作により生じる振動が、位置合わせ装置１２０の位置合わせ精度に与える影響が抑制される。

また、位置合わせ装置１２０は、筐体１１０の内部において、耐熱壁１２９により包囲される。これにより、後述する加圧装置１３０等から輻射される熱が位置合わせ装置１２０の精度に及ぼす影響を遮断する。耐熱壁１２９の一面（図示の例では下側の一面）に装入口１２２が配され、装入口１２２を通じて半導体基板１０２等が搬入される。

基板貼り合わせ装置１００の中程には、環境ローダ１５０が配される。環境ローダ１５０は、互いに反対の方向を向いた一対のメインフォーク１５２、２５２と、一対のメインフォーク１５２、２５２を共通に支持する共通支持部１５７とを有する。一対のメインフォーク１５２、２５２の各々は、それぞれ、補助フォーク１５６、２５６を有する。

共通支持部１５７は、フォーク部支柱１５１により、アーム１５４の一端に支持される。アーム１５４の他端側は、筐体１１０の底面から起立するアーム部支柱１５９により回動自在に支持される。環境ローダ１５０は、半導体基板１０２よりも遥かに重量の大きな基板ホルダ１０４を搬送できる。

なお、前述のように、上ステージ２２６は、その下面に基板ホルダ１０４および半導体基板１０２を保持する。従って、環境ローダ１５０は、半導体基板１０２およびそれを保持した基板ホルダ１０４の表裏を反転させて上ステージ２２６に保持させる。このため、環境ローダ１５０は、メインフォーク１５２、２５２を反転させる機能を有する。図示載例では、メインフォーク１５２，２５２は、互いに共通の軸線の周りに回動する。

また、メインフォーク１５２、２５２が反転した場合に半導体基板１０２および基板ホルダ１０４が落下することを防止する補助フォーク１５６、２５６を備える。補助フォーク１５６、２５６の各々は、対応するメインフォーク１５２、２５６と共に反転する。

一対のメインフォーク１５２、２５２は、例えば、位置合わせ装置１２０に搬入または搬出する室温の基板ホルダ１０４を搬送する場合と、後述する加圧装置１３０から搬出する高温の基板ホルダ１０４を搬送する場合とで使い分けることができる。これにより、環境ローダ１５０から基板ホルダ１０４に伝わった熱により、位置合わせ装置１２０における位置合わせ精度が低下することを防止できる。

また、環境ローダ１５０は、ロードロック室１６０、位置合わせ装置１２０、複数のホルダストッカ１４０および複数の加圧装置１３０に包囲される。これにより、環境ローダ１５０は、基板貼り合わせ装置１００を形成する各要素に対して、半導体基板１０２を搬入または搬出できる。

ロードロック室１６０、位置合わせ装置１２０、ホルダストッカ１４０および加圧装置１３０の間は、気密壁１６１により気密に閉鎖される。これにより、環境ローダ１５０の周囲を排気して、位置合わせ装置１２０、加圧装置１３０および環境ローダ１５０を真空雰囲気で動作させることができる。

なお、位置合わせ装置１２０の装入口１２２は、柔軟なベローズ１２７を介して気密壁１６１に結合される。これにより、加圧装置１３０、環境ローダ１５０、ロードロック室１６０等で生じた振動が位置合わせ装置に伝わって、位置合わせ精度が低下することを防止できる。

ホルダストッカ１４０は、その時点で使用していない基板ホルダ１０４を収容して待機させる。換言すれば、少なくとも基板貼り合わせ装置１００が稼働している期間は、基板ホルダ１０４が、基板貼り合わせ装置１００の外部に取り出されることはない。加圧装置１３０については、図３を参照して後述する。

クライオパネル２１０は、ロードロック室１６０に対して、環境ローダ１５０側の近傍に配される。クライオパネル２１０は、ペルチェ効果素子、外部から供給される冷媒等により冷却されて、周囲よりも低い温度を有する冷却面２１２を形成する。冷却面２１２は、ロードロック室１６０に半導体基板１０２および基板ホルダ１０４を搬入または搬出する直前および直後の環境ローダ１５０に対向して配される。

これにより、加圧装置１３０において加熱された環境ローダ１５０、半導体基板１０２および基板ホルダ１０４から輻射された熱を高効率に吸収して迅速に室温に近づける。従って、半導体基板１０２を搬出するまでの時間、および、基板ホルダ１０４および環境ローダ１５０を再利用するまでの時間を短縮する。特に、環境ローダ１５０を冷却することにより、位置合わせ装置１２０への搬入に用いるメインフォーク１５２、２５２の選択範囲を拡げ、基板貼り合わせ装置１００のスループットを向上させることができる。

なお、上記実施形態では、環境ローダ１５０の稼働領域を真空雰囲気として、位置合わせ装置１２０の装入口１２２にはロードロックを設けなかった。しかしながら、例えば、位置合わせ装置１２０の内部雰囲気を窒素ガス等で置換した場合、後述する加圧装置１３０で発生した熱が雰囲気を媒体として位置合わせ装置１２０に伝わり、位置合わせ精度に影響を与える場合がある。そこで、位置合わせ装置１２０内部およびその周辺に熱媒体となる雰囲気がある場合は、装入口１２２にロードロックを設けることが好ましい。

図３は、加圧装置１３０単独の構造を模式的に示す縦断面図である。加圧装置１３０は、筐体１３２の底部から積層された定盤１３８および加熱プレート１３６と、筐体１３２の天井面から垂下された圧下部１３４および加熱プレート１３６とを有する。加熱プレート１３６の各々はヒータを内蔵する。また、筐体１３２の側面のひとつには装入口１３１が設けられる。

加圧装置１３０には、既に位置合わせして重ね合わされた半導体基板１０２が搬入され、定盤１３８の加熱プレート１３６上面に載置される。加圧装置１３０は、加熱プレート１３６を昇温させた後に、圧下部１３４により、上側の加熱プレート１３６を押し下げる。これにより、加熱プレート１３６の間に挟まれた半導体基板１０２および基板ホルダ１０４が加圧され、半導体基板１０２は、恒久的に接着される。

なお、図示は省いたが、加熱、加圧した後に、半導体基板１０２を冷却する冷却部を加圧装置１３０に設けてもよい。これにより、室温までに至らなくても、ある程度冷却した半導体基板１０２を搬出して、迅速にＦＯＵＰ１９０に戻すことができる。また、基板貼り合わせ装置１００は加圧制御部１１３を備え、加圧装置１３０の動作を制御する。

以上、図１から図３までに示すように、位置合わせ装置１２０、加圧装置１３０、ホルダストッカ１４０およびロードロック室１６０は、環境ローダ１５０を包囲して、環境ローダ１５０の回動中心を中心とする円周上に、搬入口が配列されるように配置される。これにより、環境ローダ１５０は、後述するアーム１５４の回動により、いずれの装置に対しても基板ホルダ１０４を搬入または搬出できる。

なお、環境ローダ１５０の周囲が真空環境ではない場合は、加圧装置１３０の挿入口にロードロックを設け、加圧装置１３０内を真空にして加圧することが好ましい。これにより、半導体基板１０２を加熱した場合に雰囲気との間で生じる化学反応を抑制できる。

図４、図５、図６および図７は、基板貼り合わせ装置１００における半導体基板１０２の状態の変遷を示す図である。以下、図４、図５、図６および図７を参照しつつ、図１および図２に示す基板貼り合わせ装置１００の動作を説明する。

まず、貼り合わせに供される半導体基板１０２を、ＦＯＵＰ１９０に収容して基板貼り合わせ装置１００に装填する。基板貼り合わせ装置１００においては、まず、ロードロック室１６０において、少なくとも大気ローダ１８０側のシャッタ１６４を閉じた状態で、気密壁１６１の内側が排気され、真空環境とされる。

次に、大気ローダ１８０が半導体基板１０２をＦＯＵＰ１９０から搬出して回転補正部１７０に搬送する。回転補正部１７０は、半導体基板１０２に形成されたノッチあるいはオリエンテーションフラットを指標にして、半導体基板１０２の大気ローダ１８０に対する搭載方向を補正する。

これらの動作と並行して、環境ローダ１５０は、ホルダストッカ１４０から搬出した基板ホルダ１０４をロードロック室１６０内のプリアライナ１６６に搬入する。次に、環境ローダ１５０側のシャッタ１６２を閉じて、気密壁１６１内の真空環境を維持しつつ、大気ローダ１８０側のシャッタ１６４が開かれる。

大気ローダ１８０は、回転補正部１７０から搬出して、回転補正を終えた半導体基板１０２を、開いたシャッタ１６４からロードロック室１６０内に搬入する。プリアライナ１６６は、搬入された半導体基板１０２をプリアライメントして、基板ホルダ１０４に搭載する。

基板ホルダ１０４は、搭載された半導体基板１０２を静電吸着等により保持する。こうして、図４に示すように、半導体基板１０２を保持した基板ホルダ１０４が用意される。半導体基板１０２を保持した基板ホルダ１０４は、少なくとも２組用意される。以下の工程において、半導体基板１０２および基板ホルダ１０４が一体的に取り扱われる。

次に、大気ローダ１８０側のシャッタ１６４が閉じられ、ロードロック室１６０内が排気される。ロードロック室１６０内が真空環境になると、環境ローダ１５０側のシャッタ１６２が開かれ、ロードロック室１６０は、気密壁１６１内側の真空環境に連通する。

続いて、環境ローダ１５０は、各々が半導体基板１０２を保持した基板ホルダ１０４を、位置合わせ装置１２０に順次搬送する。例えば、最初に搬送された基板ホルダ１０４は環境ローダ１５０により反転されて上ステージ２２６に保持される。また、次に搬入された基板ホルダ１０４は、そのままの向きで下ステージ１２６に保持される。これら基板ホルダ１０４に保持された半導体基板１０２は、図５に示すように、相互に位置合わせして仮接合される。

ここで、位置合わせ装置１２０において仮接合された一対の半導体基板１０２はまだ接着されていないので、図６に示すように、基板ホルダ１０４の溝１０５にクリップ１０６が嵌められる。これにより、位置合わせ装置１２０による位置合わせを保持したまま、位置合わせした半導体基板１０２を挟んだ一対の基板ホルダ１０４を一体的に搬送できる。

仮接合された１対の半導体基板１０２を挟んだ基板ホルダ１０４は、環境ローダ１５０により加圧装置１３０に搬入される。加圧装置１３０において加熱、加圧された１対の半導体基板１０２は恒久的に接着される。これにより、一対の半導体基板１０２は、図７に示すように、積層型半導体基板１０３となる。

そこで、環境ローダ１５０は、基板ホルダ１０４および積層型半導体基板１０３を分離する。基板ホルダ１０４はホルダストッカ１４０に搬送される。また、積層型半導体基板１０３は、再びロードロック室１６０を通過してＦＯＵＰ１９０に回収される。

なお、例えば、積層型半導体基板１０３を搬出する場合にはロードロック室１６０の減圧を解くが、その期間に、ロードロック室１６０の内部で、積層型半導体基板１０３と基板ホルダ１０４とを引き剥がしてもよい。これにより、ロードロック室１６０の利用効率が高くなり、基板貼り合わせ装置１００の稼働効率を向上させることができる。

上記のような基板貼り合わせ装置１００においては、貼り合わせに供する目的で搬入された半導体基板１０２の動線が直線状であると共に、搬送距離も短い。これにより、基板貼り合わせ装置１００の稼働効率を向上させることができる。

また、振動を嫌う位置合わせ装置１２０を、振動源となる環境ローダ１５０、加圧装置１３０、大気ローダ１８０等から離れた位置に配することができる。これにより、半導体基板１０２の位置合わせを高精度で実行できる。

図８は、環境ローダ１５０を単独で示す平面図である。環境ローダ１５０は、メインフォーク１５２、２５２、アーム１５４、ガイドバー１５５、２５５、補助フォーク１５６、２５６および補助フォーク支持部１５８、２５８を含む。

一対のメインフォーク１５２、２５２は、互いに反対の向きに、共通支持部１５７により共通に支持される。メインフォーク１５２、２５２は、真空吸着等により基板ホルダ１０４を保持する。また、共通支持部１５７は、アーム１５４に対して水平に回転する。補助フォーク１５６、２５６は、ガイドバー１５５、２５５を介して補助フォーク支持部１５８、２５８により支持される。

図９は、環境ローダ１５０の動作を説明する平面図である。アーム１５４は、一端に設けられたヒンジ１５３を介してもう１本のアーム２５４の一端に回動自在に連結される。アーム２５４の他端は、アーム部支柱１５９から回動自在に支持される。

これにより、一対のアーム１５４、２５４およびヒンジ１５３は、フォールディングアーム２５０を形成して、メインフォーク１５２、２５２および補助フォーク１５６、２５６を水平に移動させることができる。なお、アーム部支柱１５９は、筐体１１０の底部に固定されて移動しない。

従って、図１に示した基板貼り合わせ装置１００において、アーム２５４を回転させてメインフォーク１５２、２５２の向きを変えた上でフォールディングアーム２５０を延ばすことにより、位置合わせ装置１２０、加圧装置１３０、ホルダストッカ１４０およびロードロック室１６０のいずれに対しても、基板ホルダ１０４を搬入または搬出することができる。

このように、基板貼り合わせ装置１００における環境ローダ１５０は、アーム１５４、２５４の回転により、目的の装置に基板ホルダ１０４を搬入または搬出できる。また、環境ローダ１５０全体を移動させる機構は省略できるので、構造が簡便になると共に、制御も容易になる。

図１０は、環境ローダ１５０の他の動作を説明する平面図である。環境ローダ１５０において、ガイドバー１５５、２５５は、補助フォーク支持部１５８、２５８に対して摺動して、図中の上下方向に変位する。

補助フォーク１５６、２５６が共通支持部１５７から離れた場合、補助フォーク１５６、２５６は、メインフォーク１５２、２５２に保持された基板ホルダ１０４を覆う。これにより、後述するようにメインフォーク１５２、２５２が反転した状態で基板ホルダ１０４の保持がはずれた場合に、基板ホルダ１０４が落下することを防止できる。

また、補助フォーク１５６、２５６がそれぞれメインフォーク１５２，２５２の上方から退避して、共通支持部１５７に最も接近している場合、補助フォーク１５６，２５６は、メインフォーク１５２、２５２に保持された基板ホルダ１０４からはずれた位置にある。これにより、メインフォーク１５２、２５２に対する基板ホルダ１０４の着脱を補助フォーク１５６、２５６が妨げることはない。

図１１は、図１０に示す状態の環境ローダ１５０を、図１０中の矢印Ｖの方向から見た様子を示す側面図である。補助フォーク１５６、２５６は、メインフォーク１５２、２５２に対して十分な間隔をおいて配されているので、メインフォーク１５２、２５２に搭載された基板ホルダ１０４の上方に移動したときに、基板ホルダ１０４および半導体基板１０２に接することはない。

図１２は、環境ローダ１５０の他の動作を説明する平面図である。図示の状態では、図中で上側に位置する一方のメインフォーク２５２、補助フォーク２５６および補助フォーク支持部２５８は、共通支持部１５７に対して一体的に反転している。これにより、メインフォーク２５２は、下面に基板１０２および基板ホルダ１０４を保持して、位置合わせ装置１２０において、基板ホルダ１０４を下向きに保持する上ステージ２２６に対して基板ホルダ１０４を搬入できる。なお、図中の符号ａ〜ｄについては後述する。

図１３は、図１２に示す状態の環境ローダ１５０を、図１２中の矢印Ｖの方向から見た様子を示す側面図である。一方のメインフォーク２５２は、反転した状態でも基板ホルダ１０４を吸着して保持するので、補助フォーク１５６、２５６が、メインフォーク１５２、２５２に保持された基板ホルダ１０４および半導体基板１０２に接することはない。

また、ガイドバー１５５、２５５を支持する補助フォーク支持部１５８、２５８は、共通支持部１５７の回動中心Ｐに対してＸ方向の長さが異なっている。図示の例では、回動中心Ｐから補助フォーク支持部１５８を貫通するガイドバー１５５までの間隔ｂが、回動中心Ｐから補助フォーク支持部２５８を貫通するガイドバー２５５までの間隔ａよりも大きい。また、ガイドバー１５５、２５５は、メインフォーク１５２、２５２が反転する場合の回動軸に対してそれぞれ平行に延在する。これにより、一方のメインフォーク２５２、補助フォーク２５６および補助フォーク支持部２５８が反転した場合に、補助フォーク２５６および補助フォーク支持部２５８が他方の補助フォーク１５６と干渉しない。従って、一対のメインフォーク１５２、２５２を柔軟に運用して、基板貼り合わせ装置１００のスループットを向上させることができる。

更に、補助フォーク支持部２５８の支持端部と反対側の端部から回動中心Ｐまでの間隔ｃは、回動中心Ｐから補助フォーク支持部１５８を貫通するガイドバー１５５までの間隔ｂよりも小さい。また、補助フォーク支持部１５８の支持端部と反対側の端部から回動中心Ｐまでの間隔ｄは、回動中心Ｐから補助フォーク支持部２５８を貫通するガイドバー２５５までの間隔ａよりも小さい。これにより、ガイドバー１５５、２５５の一部が長手方向に重なるまでメインフォーク１５２、２５２の間隔を接近させることができるので、環境ローダ１５０の寸法を小型化することができる。また、フォールディングアーム２５０を回転させた場合に環境ローダ１５０が占有する面積を縮小できる。従って、環境ローダ１５０による搬送時間を短縮できると共に、基板貼り合わせ装置を小型化することができる。

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。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を、後の処理で用いる場合でない限り、任意の順序で実現しうることに留意されたい。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１００貼り合わせ装置、１０２半導体基板、１０３積層型半導体基板、１０４基板ホルダ、１０５溝、１０６クリップ、１１０、１３２筐体、１１１防振脚、１１２位置合わせ制御部、１１３加圧制御部、１１６プリアライナ制御部、１２０位置合わせ装置、１２１Ｙ駆動部、１２２装入口、１２３Ｘ駆動部、１２５ダクト、１２６下ステージ、１２７ベローズ、１２８反射鏡、１２９耐熱壁、１３０加圧装置、１３１装入口、１３４圧下部、１３６加熱プレート、１３８定盤、１４０ホルダストッカ、１５０環境ローダ、１５１フォーク部支柱、１５２、２５２メインフォーク、１５３ヒンジ、１５４、２５４アーム、１５５、２５５ガイドバー、１５６、２５６補助フォーク、１５７共通支持部、１５８、２５８補助フォーク支持部、１５９アーム部支柱、１６０ロードロック室、１６１気密壁、１６２、１６４シャッタ、１６６プリアライナ、１７０回転補正部、１８０大気ローダ、１８２ガイドレール、１８４フォーク、１８６支持アーム、１９０ＦＯＵＰ、２２６上ステージ、２１０クライオパネル、２１２冷却面、２５０フォールディングアーム

Claims

素子が形成された二つの基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、
前記基板に対して処理を実行する３以上の処理部と、
前記３以上の処理部のそれぞれに前記基板を搬送する搬送部と、
を備え、
前記３以上の処理部は、前記二つの基板を互いに位置合わせして重ね合わせる位置合わせ部と、前記位置合わせ部で重ね合わされた前記二つの基板を加熱する加熱部とを含み、前記３以上の処理部の夫々は、前記搬送部の周囲に配置され、
前記搬送部は、それぞれが前記基板を保持し得る複数の保持部を有し、
前記複数の保持部のうちの第１の保持部が保持する前記基板の温度範囲は、前記複数の保持部のうちの第２の保持部が保持する前記基板の温度範囲と異なる基板貼り合わせ装置。
前記３以上の処理部は、前記搬送部の回動中心を中心とする円周上に配される請求項１に記載の基板貼り合わせ装置。
前記二つの基板が互いに貼り合わされる前および貼り合わされた後に収容される基板収容部を備え、
前記基板収容部は、前記位置合わせ部との間に前記搬送部を介在するように配置されている請求項１または２に記載の基板貼り合わせ装置。
前記搬送部を包囲して配置された気密壁を備え、
前記位置合わせ部は、前記気密壁からの振動伝達を防止する手段を介して前記気密壁に結合されている請求項１から３のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
前記手段は、ベローズである請求項４に記載の基板貼り合わせ装置。
前記位置合わせ部、前記加熱部および前記搬送部の雰囲気は同一である請求項１から３のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
前記雰囲気は減圧である請求項６に記載の基板貼り合わせ装置。
前記位置合わせ部と前記搬送部との雰囲気が互いに異なる請求項１から５のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
前記搬送部の雰囲気は減圧であり、前記位置合わせ部と前記搬送部との間には、前記位置合わせ部の雰囲気と前記搬送部の雰囲気とを切り替えるロードロックが設けられている請求項８に記載の基板貼り合わせ装置。
前記位置合わせ部の雰囲気は窒素ガスである請求項８または９に記載の基板貼り合わせ装置。
前記３以上の処理部は、前記搬送部の減圧状態を外気から遮断するロードロック室を含む請求項７または９に記載の基板貼り合わせ装置。
前記ロードロック室、前記搬送部、前記位置合わせ部の順に直線状に並んで配置されている請求項１１に記載の基板貼り合わせ装置。
前記ロードロック室には、前記基板の位置を検出するプリアライナ部が設けられている請求項１１または１２に記載の基板貼り合わせ装置。
前記搬送部の周囲に配置され、前記基板を保持する基板ホルダを収容するホルダ収容部を備える請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
前記ホルダ収容部の雰囲気は、前記搬送部の雰囲気と同一である請求項１４に記載の基板貼り合わせ装置。
前記加熱部は、前記搬送部の周囲に複数設けられる請求項１から１５のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
前記複数の保持部の一部は、前記搬送部の回動の径方向に重なって配置される請求項１から１６のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
前記複数の保持部は、個別に上下反転する請求項１から１７のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
前記複数の保持部の各々は、前記複数の保持部の各々の上側に前記基板を保持した場合に前記基板の上方から退避して前記基板の積み下ろしを許し、前記複数の保持部の各々の下側に前記基板を保持した場合に前記基板の下方に移動して前記基板の落下を防止する補助保持部をそれぞれ有する請求項１８に記載の基板貼り合わせ装置。
前記複数の保持部は、共通の反転軸の回りに回転して上下反転し、
前記複数の保持部の各々が有する前記補助保持部は、前記反転軸に対して異なる間隔を有して前記反転軸と平行に延在する支持部を有する請求項１９に記載の基板貼り合わせ装置。
前記第１の保持部の前記温度範囲は前記第２の保持部の前記温度範囲よりも高く、前記第１の保持部は、前記加熱部からの前記基板の搬出を行い、前記第２の保持部は、前記位置合わせ部への前記基板の搬入および前記位置合わせ部からの前記基板の搬出を行う請求項１から２０の何れか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
前記搬送部を冷却する冷却部を更に備える請求項１から２１のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
前記冷却部は、前記基板貼り合わせ装置の他の部分よりも低い温度まで冷却されたクライオパネルを含む請求項２２に記載の基板貼り合わせ装置。