JP5630020B2 - Substrate overlay apparatus and overlay method - Google Patents
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Description
本発明は、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.
基板の接合装置において接合される基板は、互いに対向するステージに、直接にまたは基板保持部材を介して保持される。(特許文献1参照)。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特開2009−059864号公報
Substrates to be bonded in the substrate bonding apparatus are held on opposite stages or directly or via a substrate holding member. (See Patent Document 1).
[Prior art documents]
[Patent Literature]
[Patent Document 1] JP 2009-059864 A
基板接合装置においてステージに保持させる場合に、基板または基板保持部材は、これを支持する支持部材とステージとの間に一時的に挟まれて変形する場合がある。 When the substrate is bonded to the stage in the substrate bonding apparatus, the substrate or the substrate holding member may be temporarily sandwiched between the stage and the support member that supports the substrate or the substrate deformation member.
そこで、上記課題を解決すべく、本発明の第一態様として、対向しつつ接近して個別に保持した一対の基板を接合する一対のステージと、基板を支持する複数の支持部材と、複数の支持部材を駆動して、基板の傾きを変化させながら、一対のステージの一方に基板を当接させ、当該ステージに基板を保持させる当接駆動部とを備える接合装置が提供される。 Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, as a first aspect of the present invention, a pair of stages for joining a pair of substrates held close to each other while facing each other, a plurality of support members for supporting the substrate, and a plurality of members A bonding apparatus is provided that includes a contact driving unit that drives a support member to cause the substrate to contact one of a pair of stages while holding the substrate on the stage while changing the tilt of the substrate.
また、本発明の第二態様として、複数の支持部材に基板を支持させる段階と、当接駆動部により複数の支持部材を駆動して、基板の傾きを変化させながら、一対のステージの一方に基板を当接させ、当該ステージに基板を保持させる段階と、一対のステージを、互いに対向しつつ接近させて、個別に保持した一対の基板を接合する段階とを備える接合方法が提供される。 Further, as a second aspect of the present invention, the step of supporting the substrate by the plurality of support members, and driving the plurality of support members by the contact driving unit to change the inclination of the substrate, to one of the pair of stages. There is provided a bonding method comprising: bringing a substrate into contact with each other and holding the substrate on the stage; and bringing the pair of stages close to each other while facing each other and bonding the pair of individually held substrates.
上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。これら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 present invention does not enumerate all necessary features of the present invention. A sub-combination of these feature groups can also 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。以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定しない。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。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. The following embodiments do not limit the invention according to the claims. Not all combinations of features described in the embodiments are essential for the solution of the invention.
図1は、一対の基板210を貼り合わせて積層基板212を製造する接合装置100の全体的な構造を模式的に示す平面図である。接合装置100は、筐体110と、筐体110に収容されたローダ120、加圧装置130、ホルダストッカ140、プリアライナ150、反転装置152およびアライナ160を備える。また、筐体110の外面には、複数のFOUP(Front Opening Unified Pod)201が装着される。
FIG. 1 is a plan view schematically showing the overall structure of a
FOUP201は複数の基板210を収容して、筐体110に対して個別に取り外しできる。FOUP201を用いることにより、複数の基板210を一括して接合装置100に装填できる。また、基板210を貼り合わせて作製した複数の積層基板212を、FOUP201に回収して一括して搬出できる。
The FOUP 201 accommodates a plurality of
なお、ここでいう基板210は、シリコン単結晶基板、化合物半導体基板等の半導体基板の他、ガラス基板等でもあり得る。また、貼り合わせに供される基板210は、複数の素子を含む場合がある。更に、貼り合わせに供される基板210の一方または両方それ自体が、既に積層して貼り合わされた積層基板212である場合もある。
Note that the
筐体110は、ローダ120、加圧装置130、ホルダストッカ140、プリアライナ150およびアライナ160を気密に包囲する。これにより、接合装置100における基板210の通過経路は清浄な環境に保たれる。また、筐体110内の空気を窒素等のパージガスと置換する場合もある。更に、筐体110の内部または内部の一部を排気して、真空環境で基板210を取り扱う場合もある。
The
ローダ120は、フォーク122、落下防止爪124およびフォールディングアーム126を有する。フォールディングアーム126の一端は、筐体110に対して回転自在に支持される。フォールディングアーム126の他端は、フォーク122および落下防止爪124を、垂直軸および水平軸の回りに回転自在に支持する。
The
フォーク122は、搭載した基板210または基板ホルダ220を吸着して保持する。これにより、ローダ120は、フォールディングアーム126の屈曲とフォーク122の回転とを組み合わせて、フォーク122に保持された基板210または基板ホルダ220を任意の位置に移動できる。
The
落下防止爪124は、フォーク122が反転して基板210または基板ホルダ220を下側に保持した場合に、フォーク122の下方に差し出される。これにより、基板210または基板ホルダ220が、筐体110内の床まで落下することを防止する。フォーク122が反転しない場合、落下防止爪124は、フォーク122上の基板210および基板ホルダ220と干渉しない位置まで退避する。
The
このようなローダ120は、FOUP201からプリアライナ150、プリアライナ150からアライナ160、アライナ160から加圧装置130へと基板210および基板ホルダ220を搬送できる。更に、ローダ120は、基板210を貼り合わせて形成された積層基板212をFOUP201に搬送する。
Such a
ホルダストッカ140は、基板210を保持する基板ホルダ220を収容して待機させる。基板ホルダ220は、ローダ120により1枚ずつ取り出され、それぞれが基板210を一枚ずつ保持する。基板210を保持した基板ホルダ220は、接合装置100の内部においては基板210と一体的に取り扱われる。これにより、薄く脆弱な基板210を保護して、接合装置100の内部における基板210の取り扱いを容易にする。ただし、基板ホルダ220を用いることなく、基板210を直接に操作して積層基板212を製造することもできる。
The
なお、基板ホルダ220は、積層基板212が接合装置100から搬出される場合に、積層基板212から分離されてホルダストッカ140に戻される。これにより、少なくとも接合装置100が稼働している期間は、基板ホルダ220が接合装置100の外部に取り出されることはない。
The
プリアライナ150は、位置合わせ精度よりも処理速度を重視した位置合わせ機構を有する。プリアライナ150は、例えば、ローダ120に対する基板210または基板ホルダ220の搭載位置のばらつきを、予め定められた範囲に収まるように調整する。これにより、後述するアライナ160における位置合わせに要する時間を短縮できる。なお、接合装置100によっては、基板210を基板ホルダ220に対して位置合わせして保持させる作業をプリアライナ150において実行する場合もある。
The pre-aligner 150 has an alignment mechanism in which processing speed is more important than alignment accuracy. For example, the pre-aligner 150 adjusts the variation in the mounting position of the
プリアライナ150は、基板210の結晶配向方向をローダ120に対して一定の向きに揃える回転補正部を有してもよい。これにより、後述するアライナ160における調整量を減少させ、アライナ160における作業時間を短縮する。
The pre-aligner 150 may include a rotation correction unit that aligns the crystal orientation direction of the
反転装置152では、基板210を保持した基板ホルダ220を、表裏反転してローダに搭載させる。これにより、ローダ120は、後述するように下面に吸着プレート192を有する上ステージ190に、基板ホルダ220を保持させることができる。
In the reversing
アライナ160は、それぞれが基板ホルダ220に保持された一対の基板210を相互に位置合わせした後に重ね合わせる。アライナ160に求められる位置合わせ精度は高く、例えば、素子が形成された半導体基板を位置合わせする場合には、サブミクロンレベルの精度が求められる。アライナ160の構造および動作については後述する。
The
加圧装置130は、アライナ160において位置合わせされて重ね合わされた一対の基板210を加圧して、基板210どうしを接着させる。これにより基板210は恒久的に積層された積層基板212となる。加圧装置130の構造および動作については後述する。
The pressurizing
図2は、基板ホルダ220を斜め上方から見下ろした斜視図である。基板ホルダ220は、保持面222、フランジ部224および貫通穴226を有する。
FIG. 2 is a perspective view of the
基板ホルダ220は、全体として円板状をなして、基板210を保持する平坦な保持面222を中央に有する。フランジ部224は、保持面222に隣接して、保持面222の周囲に配される。保持面222およびフランジ部224の間には段差223が形成され、保持面222は、フランジ部224に対して僅かに隆起する。
The
貫通穴226は、後述するリフトピンが挿通されるので、保持面222を避けてフランジ部224に三つ以上設けられる。フランジ部224の側周面には、基板ホルダ220の周囲を一周する溝221が形成される。溝221の用途については後述する。
Three or more through-
図3は、基板ホルダ220を下方から見上げた斜視図である。基板ホルダ220の下面には、貫通穴226および給電用接点228が配される。フランジ部224の側周面に配された溝221はこの視点でも見える。
FIG. 3 is a perspective view of the
図示のように、貫通穴226の各々は基板ホルダ220の裏面まで貫通する。給電用接点228は、基板ホルダ220の下面と共通の面をなして、基板ホルダ220の内部に埋設された内部電極に接続される。これにより、給電用接点228を介して内部電極に電圧を印加することにより基板210を保持面222に静電吸着して保持できる。
As illustrated, each of the through
なお、内部電極は、ひとつの基板ホルダ220に複数設けられる場合があり、給電用接点228も、内部電極に対応して複数設けられる場合がある。また、基板ホルダ220は、セラミックス、金属等の剛性の高い材料により一体成形されるが、少なくとも給電用接点228に対しては絶縁される。
A plurality of internal electrodes may be provided on one
図4は、アライナ160単独の構造と動作を示す模式的な縦断面図である。アライナ160は、枠体162と、枠体162の内側に配された駆動部180、下ステージ170および上ステージ190とを備える。
FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view showing the structure and operation of the
枠体162は、それぞれが水平で互いに平行な底板161および天板165と、底板161および天板165を結合する複数の支柱163とを有する。底板161、支柱163および天板165はそれぞれ高剛性な材料により形成され、アライナ160の動作に伴う反力が作用した場合も枠体162は変形しない。
The
底板161の上面には、駆動部180と、駆動部180に搭載された下ステージ170とが載置される。駆動部180は、底板161上に順次積層された、X方向駆動部182、Y方向駆動部184、Z方向駆動部186と、複数の垂直アクチュエータ188とを含む。
A driving
X方向駆動部182は、底板161上の案内レール181に案内されて、図中に矢印で示すX方向に下ステージ170を移動させる。Y方向駆動部184は、X方向駆動部182上で、図中に矢印で示すY方向に下ステージ170を移動させる。Z方向駆動部186は、Y方向駆動部184上で、図中に矢印で示すZ方向に下ステージ170全体を昇降させる。
The X
垂直アクチュエータ188は、球面座174により揺動自在に支持された下ステージ170の縁部近傍を個別に昇降させて、下ステージ170を揺動させる。これにより、下ステージ170に搭載された基板210および基板ホルダ220を揺動させて、水平面に対する傾斜を変化させることができる。また、駆動部180および球面座174の機能を併せることにより、下ステージ170は、底板161に対して自由度6を有する。
The
下ステージ170は、既に記載した通り、球面座174により揺動自在に支持されると共に、顕微鏡171、吸着プレート172および反射鏡173を搭載する。顕微鏡171は、図中に点線で示すように、上方に視野を有して、上方に位置する対象物を観察できる。
As described above, the
吸着プレート172は、図示していない減圧源に結合された場合に、上面に搭載された基板ホルダ220を吸着して保持する。減圧源への結合が絶たれた場合、吸着プレート172は、保持していた基板ホルダ220を開放する。
The
反射鏡173は、図示していない干渉計の発生した光を反射して、下ステージ170の位置を検出する場合に利用される。更に、下ステージ170は、基板210および基板ホルダ220の搬入および搬出を助けるリフトピン312を備えるが、リフトピン312については後述する。
The reflecting
天板165の下面には、ハンガ194により、上ステージ190が下向きに懸下される。上ステージ190の上面と天板165との間には、上ステージ190が下から押し上げられた場合に、上ステージ190に印加された圧力を検出する複数のロードセル196が配される。
On the lower surface of the
なお、図中では一対のロードセル196が描かれているが、ロードセル196は、例えば、上ステージ190と同軸の円の上に等間隔に配される。これにより、上ステージ190に不均一な圧力がかかった場合に、それを検出できる。
Although a pair of
また、上ステージ190の下面には、吸着プレート192が配される。吸着プレート192は、図示していない減圧源に結合された場合に、下面に接した基板ホルダ220を吸着して保持する。減圧源への結合が絶たれた場合、吸着プレート192は、保持していた基板ホルダ220を開放する。
A
アライナ160において基板の位置合わせが開始される段階では、吸着プレート172、192のそれぞれに吸着された基板ホルダ220には、基板210がそれぞれ保持されている。これら基板210および基板ホルダ220は、下ステージ170および上ステージ190が互いにずれた位置にあって互いに対向していない状態で、下ステージ170および上ステージ190に装填される。
At the stage where alignment of the substrate is started in the
図5は、アライナ160の続く動作を説明する図である。まず、X方向駆動部182およびY方向駆動部184を動作させて、下ステージ170および上ステージ190に保持させた一対の基板210を互いに概ね対向させる。この状態で、例えば、図示していないカメラ等で側方から観察しつつ垂直アクチュエータ188を個別に動作させて、下ステージ170および上ステージ190に保持された一対の基板210の対向する面を互いに平行する。
FIG. 5 is a diagram for explaining the subsequent operation of the
次に、X方向駆動部182およびY方向駆動部184を動作させて、上ステージ190に保持された基板210のアライメントマークを顕微鏡171の視野に入れて観察する。これにより、当該基板210の位置を検知できる。下ステージ170に搭載された基板210の顕微鏡171に対する相対位置は既知なので、顕微鏡171による観察で、一対の基板210の相対位置ずれを知ることができる。
Next, the X
図6は、アライナ160の次の動作を示す図である。上記の通り、互いに平行であって、且つ、水平方向の位置ずれがなくなった一対の基板210は、垂直アクチュエータ188に比べて駆動力もストロークも大きいZ方向駆動部186で下ステージ170を上昇させることにより、その一方を他方に当接させて仮接合できる。
FIG. 6 is a diagram illustrating the next operation of the
仮接合された一対の基板210においては、基板210の各々の表面に形成された複数のパッドが相互に結合され、一対の基板210の両方を通じて一体的な回路が形成される。なお、一対の基板210を仮接合のために当接させる場合は、ロードセル196の検出値を監視して、過大な負荷、あるいは、局部的な負荷が基板210にかからないように管理することが好ましい。
In the pair of temporarily bonded
図7は、加圧装置130の模式的な縦断面図である。加圧装置130は、筐体132の底部から順次積層された定盤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。
FIG. 7 is a schematic longitudinal sectional view of the
加圧装置130には、既に位置合わせして重ね合わされた基板210が、基板ホルダ220および基板ホルダ220と共に搬入される。搬入された基板210および基板ホルダ220は、定盤138の加熱プレート136上面に載置される。
The
加圧装置130は、加熱プレート136を昇温すると共に、圧下部134を降下して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の間に挟まれた基板210並びに基板ホルダ220および基板ホルダ220が加熱および加圧され、基板210は恒久的に接着される。
The pressurizing
なお、図示は省いたが、加熱、加圧した後に、基板210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、ある程度冷却した基板210を搬出して、迅速にFOUP201に戻すことができる。
Although not shown, a cooling unit that cools the
また、加熱プレート136による加熱温度が高い場合は、基板210の表面が雰囲気と科学的に反応する場合がある。そこで、基板210を加熱加圧する場合は、筐体132の内部を排気して真空環境とすることが好ましい。このため、装入口131を気密に閉鎖する、開閉可能なシャッタを設けてもよい。更に、加熱プレート136を省略して、鏡面研磨された基板210を常温で接合させる場合もある。
When the heating temperature by the
図8、図9、図10および図11は、接合装置100における基板210の状態の変遷を示す図である。以下、これらの図面を参照しつつ、接合装置100の動作を説明する。
8, 9, 10 and 11 are diagrams showing the transition of the state of the
貼り合わせに供される基板210は、FOUP201に収容された状態で接合装置100に装填される。接合装置100においては、ローダ120が、ホルダストッカ140から搬出した基板ホルダ220を、プリアライナ150に載置する。
The
プリアライナ150において、基板ホルダ220は、まずローダ120に対する搭載位置を調整される。続いて、ローダ120は、プリアライナ150において定められた位置に基板ホルダ220を置く。これらの手順により、プリアライナ150における基板ホルダ220は、比較的高い精度で位置決めされる。
In the pre-aligner 150, the mounting position of the
次に、ローダ120は、FOUP201から1枚ずつ搬出した基板210を、プリアライナ150に搬入する。プリアライナ150においては、基板210も、ローダ120に対する搭載位置を調整された上で、プリアライナ150内に載置された基板ホルダ220に搭載される。これにより、ローダ120は、比較的高い精度で、基板210を、基板ホルダ220に対して位置決めできる。
Next, the
こうして、基板210は基板ホルダ220に対して比較的高精度に位置決めされ、基板ホルダ220はローダ120に比較的高精度に位置決めされる。よって、ローダ120は、同様に比較的高い位置精度で、基板210および基板ホルダ220をアライナ160に装填できる。
Thus, the
基板ホルダ220に載せられた基板210は、静電吸着等により、基板ホルダ220に保持され、以下の工程において、基板210および基板ホルダ220は一体的に取り扱われる。接合装置100においては、上ステージ190および下ステージ170にそれぞれ基板210が装填されるので、基板210を保持した基板ホルダ220は、少なくとも2つ用意される。
The
図8に示すように、アライナ160に装填された基板210および基板ホルダ220は、互いに対向して配される。即ち、アライナ160に搬入される2組の基板210および基板ホルダの少なくとも一方は、他方に対して反転された状態で装填される。この状態で、一対の基板は互いに高精度に位置合わせされる。
As shown in FIG. 8, the
次に、図9に示すように、位置合わせされた一対の基板210は、アライナ160により相互に積層される。このとき、アライナ160は、一対の基板210を相互に押し付けて仮接合する。
Next, as shown in FIG. 9, the pair of aligned
そこで、図10に示すように、基板ホルダ220の溝221にクリップ230を嵌めて、位置合わせされた状態が保存される。こうして、アライナ160による位置合わせが保存された一対の基板210および一対の基板ホルダは、ローダ120によりアライナ160から搬出され、加圧装置130に装填される。
Therefore, as shown in FIG. 10, the
加圧装置130は、仮接合された1対の基板210を挟んだ一対の基板ホルダ220の一方を他方に向かって圧下することにより、一対の基板210を強く圧迫して恒久的に接合させる。なお、加圧装置130は、加熱装置を備えて、基板210を加熱しつつ加圧する場合もある。
The
接合された一対の基板210は、基板ホルダ220から分離され、積層基板212としてFOUP201に回収される。また、基板ホルダ220は、ホルダストッカ140に戻されて待機する。
The pair of bonded
図12は、下ステージ170に配された搭載部310の構造を示す縦断面図である。搭載部310は、リフトピン312、連結部材314、垂直駆動部316およびブラケット318を含む。なお、以下の図において、図4から図6に示したアライナ160と共通の要素には、同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing the structure of the mounting
リフトピン312は、下ステージ170を上下に貫通して、吸着プレート172の周囲に複数配される。リフトピン312の各々は、上端が下ステージ170上面から上方に突出する。
A plurality of lift pins 312 are arranged around the
リフトピン312の下端は、下ステージ170の下方において、連結部材314により相互に連結される。これにより、複数のリフトピン312は、下ステージ170に対して一体的に昇降可能になる。また、リフトピン312は、下ステージ170から流体軸受け176を介して位置決めされる。これらにより、リフトピン312は、下ステージ170に対して円滑に昇降する。
The lower ends of the lift pins 312 are connected to each other by a connecting
リフトピン312の昇降は、連結部材314を下方から支持する垂直駆動部316により駆動される。垂直駆動部316は、ブラケット318を介して、下ステージ170の下面に結合される。よって、下ステージ170が駆動部180により移動、昇降または揺動した場合、リフトピン312も、下ステージ170と共に移動、昇降または揺動する。
The lifting and lowering of the
また、垂直駆動部316が伸縮した場合、リフトピン312は下ステージ170に対して昇降する。これは、リフトピン312が、下ステージ170に対して、並進自由度1を有することを意味する。
Further, when the
なお、図中では一対のリフトピン312が描かれているが、リフトピン312は、例えば、下ステージ170と同軸の円の上に等間隔に3本配される。これにより、後述するように、基板ホルダ220をリフトピン312で支持できる。
Although a pair of lift pins 312 is illustrated in the figure, for example, three
下ステージ170を下方から支持する球面座174は、重量打ち消し部183により下方から支持される。重量打ち消し部183は、下ステージ170と、下ステージ170が支持する部材、即ち、顕微鏡171、吸着プレート172、反射鏡173、球面座174および搭載部310等が一体となった下ステージ組立体の重量を打ち消すべく、重力に相反する駆動力を発生する。これにより、下ステージ組立体の重力が見かけ上打ち消されるので、駆動部180は、慣性の影響を受けることなく、下ステージ170を精密に位置制御できる。
The
重量打ち消し部183は、下ステージ170組立体の重心付近に配されるので、多くの場合は下ステージ170の中心近くに配される。このため、リフトピン312を連結する連結部材314は、中心に位置する重量打ち消し部183を避けて、環状またはフォーク状の形状となる。
Since the
また、同様の理由により、垂直駆動部316は、重心をはずれた位置でリフトピン312および連結部材314に上昇または下降の駆動力を伝える。このため、リフトピン312には、重力方向からはずれた力が僅かに作用する。そこで、下ステージ170に対してリフトピン312の各々を位置決めする流体軸受け176の軸受けギャップを、垂直駆動部316から遠いリフトピン312ほど広くすることが好ましい。これにより、重力方向からはずれた駆動力が作用しても、リフトピン312は円滑に昇降する。
Further, for the same reason, the
図12は、搭載部310の構造と共に、その動作の最初の段階も示す。図示の状態では、下ステージ170は、駆動部180により、上ステージ190の下方からはずれた位置に移動している。これにより、下ステージ170の上方は広く空いている。垂直駆動部316は最も短縮した状態にあり、リフトピン312の上端は、吸着プレート172の上面よりも低くい位置まで降下している。
FIG. 12 shows the structure of the mounting
上記のような状態のアライナ160に対して、ローダ120のフォーク122に搭載された基板ホルダ220が搬入される。基板ホルダ220は、基板210を保持する。この基板ホルダ220は、反転装置152により表裏が反転され、下面に基板210を保持する。ローダ120は、このような基板ホルダ220を、吸着プレート172の上方まで搬送する。
The
なお、図中では、描画を簡明にする目的で、フォーク122が、基板210の径よりも狭い間隔で基板ホルダ220を支持している。しかしながら、基板210の表面には接合に係る素子が実装されている。よって、フォーク122は、フランジ部224において基板ホルダ220を支持することが好ましい。
In the drawing, the
図13は、搭載部310の次の動作を示す図である。図示のように、垂直駆動部316が伸長すると、リフトピン312が上昇して、基板ホルダ220に下方から当接する。更にリフトピン312が上昇すると、基板ホルダ220はフォーク122から離間して、リフトピン312により支持される。
FIG. 13 is a diagram illustrating the next operation of the mounting
図14は、搭載部310の次の動作を示す図である。基板210は、リフトピン312に支持されるので、基板ホルダ220の搬入におけるフォーク122の役割はいったん終了する。よって、フォーク122はアライナの160の外部に退出し、専らリフトピン312が基板ホルダ220を支持する。なお、リフトピン312も、フランジ部224において基板ホルダ220を支持する。
FIG. 14 is a diagram illustrating the next operation of the mounting
また、フォーク122が退避したので、基板ホルダ220を支持するリフトピン312を、図上で側方に移動させることができる。そこで、X方向駆動部182を動作させて、基板ホルダ220を、上ステージ190の吸着プレート192の下方に移動させる。
Further, since the
更に、基板ホルダ220が上ステージ190の下方に位置した状態で駆動部180の垂直アクチュエータ188を動作させることにより、基板ホルダ220を、上ステージ190の吸着プレート192の下面と平行にさせることができる。即ち、リフトピン312は、自由度6を有する下ステージ170と一体的に移動、昇降または揺動するので、駆動部180を用いてリフトピン312を移動または揺動させることができる。これにより、後述するように基板ホルダ220が吸着プレート192に当接した場合に、局部的に大きな衝撃または圧力が生じることを防止できる。
Further, by operating the
図15は、搭載部310の次の動作を示す図である。基板ホルダ220が吸着プレート192の下方に位置した状態で、垂直駆動部316を更に伸長させることにより、基板ホルダ220を、吸着プレート192に当接させることができる。更に、吸着プレート192を減圧源に結合することにより、基板ホルダ220を吸着プレート192に保持させることができる。こうして、基板ホルダ220は、上ステージ190に保持される。
FIG. 15 is a diagram illustrating the next operation of the mounting
なお、吸着プレート192の下面と基板ホルダ220の上面とが平行ではなかった場合は、吸着プレート192が減圧源に結合されても、基板ホルダ220を良好に吸着できない場合がある。しかしながら、互いに平行ではない基板ホルダ220および吸着プレート192が当接した場合は、複数のロードセル196相互で異なる圧力が検知される。
If the lower surface of the
ロードセル196が異なる圧力を検知した場合は、吸着プレート192が基板ホルダ220を吸着する前に、検出結果に基づいて垂直アクチュエータ188を動作させて、下ステージ170と共にリフトピン312が支持する基板ホルダ220を揺動させて、吸着プレート192および基板ホルダ220を平行にできる。これにより、吸着プレート192は、基板ホルダ220を確実に吸着できる。
When the
図16は、搭載部310の次の動作を示す図である。基板ホルダ220が上ステージ190の吸着プレート192に吸着されると、垂直駆動部316を短縮させて、リフトピン312を降下させる。これにより、基板ホルダ220は上ステージ190に残り、下ステージ170は、水平に移動できる状態になる。そこで、駆動部180を動作させて、下ステージ170を、再び、上方が開放された初期位置に戻すことができる。
FIG. 16 is a diagram illustrating the next operation of the mounting
図17は、搭載部310の次の動作を示す図である。初期位置に戻った下ステージ170に対して、再びローダ120が、フォーク122に搭載した基板ホルダ220を搬入する。搬入される基板ホルダ220は、下ステージ170の吸着プレート172上に搭載されるべく、上面に基板210を保持して、下ステージ170の上方に搬送される。
FIG. 17 is a diagram illustrating the next operation of the mounting
図18は、搭載部310の次の動作を示す図である。ローダ120により差し出された基板ホルダ220に対して、垂直駆動部316を伸長させることによりリフトピン312を下方から当接させる。これにより、基板ホルダ220は、フォーク122から持ち上げられ、ローダ120は基板ホルダ220から開放される。
FIG. 18 is a diagram illustrating the next operation of the mounting
図19は、搭載部310の次の動作を示す図である。基板ホルダ220の支持から開放されたローダ120のフォーク122は、基板ホルダ220および吸着プレート172の間から退避する。これにより、基板ホルダ220は、吸着プレート172の直上に、リフトピン312により支持される。
FIG. 19 is a diagram illustrating the next operation of the mounting
図20は、搭載部310の次の動作を示す図である。ここで、垂直駆動部316を短縮させることにより、リフトピン312を降下させる。これにより、基板ホルダ220も降下して、やがて吸着プレート172の上面に当接する。ここで、吸着プレート172を減圧源に結合することにより、基板ホルダ220は下ステージ170に保持される。リフトピン312は更に降下して、基板ホルダ220の下面から離間する。
FIG. 20 is a diagram illustrating the next operation of the mounting
図21は、搭載部310の次の動作を示す図である。基板ホルダ220を保持した下ステージ170は、上ステージ190の下方まで、駆動部180に搬送される。これにより、図5に示したように、アライナ160において対向する一対の基板210が下ステージ170および上ステージ190に保持された状態となる。よって、既に説明した通り、一対の基板210の位置合わせと接合を実行できる。
FIG. 21 is a diagram illustrating the next operation of the mounting
なお、上記実施形態では、下ステージ170に対してリフトピン312を進退させる垂直駆動部316を設けた。しかしながら、リフトピン312を下ステージ170に対して固定する一方、吸着プレート172を下ステージ170に対して昇降させる構造としても同様の機能を実現できる。この形態では、Z方向駆動部186を用いて、リフトピン312に支持された基板ホルダ220を上ステージに当接させることができる。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、各々が予め基板210を搭載した基板ホルダ220を下ステージ170または上ステージ190に搭載した。しかしながら、個別の基板ホルダ220および基板210を、下ステージ170および上ステージ190に順次搭載してもよい。ただし、その場合は、基板ホルダ220と別に基板210を操作する基板用のリフトピンを設けることができる。
Further, in the above embodiment, the
更に、上記実施形態では、先に上ステージ190に基板ホルダ220および基板210を保持させた。しかしながら、先に下ステージ170に基板ホルダ220を搭載してもよい。ただし、その場合は、下ステージ170上の基板ホルダ220を貫通してリフトピンを突出させることになる。よって、当初は、基板ホルダ220を下ステージ170に搭載し、次いで、上ステージ190に基板ホルダ220および基板210を保持させ、最後に下ステージ170上の基板ホルダ220に基板210を保持させる手順となる。
Further, in the above embodiment, the
更に、上記の例では、複数のリフトピン312を連結部材314で相互に連結して、単一の垂直駆動部316により一体的に昇降する構造とした。しかしながら、複数のリフトピン312を駆動する構造はこれに限られるわけではない。例えば、互いに独立して昇降可能な複数のリフトピン312のそれぞれに垂直駆動部を設けて、複数のリフトピン312を個別に昇降させてもよい。
Further, in the above example, the plurality of lift pins 312 are connected to each other by the connecting
このような構造を有する接合装置100では、下ステージ170を移動、昇降または揺動させる場合に、X方向駆動部182、Y方向駆動部184、Z方向駆動部186および垂直アクチュエータ188等の駆動に同期させて、垂直駆動部に複数のリフトピン312の各々を駆動させることができる。また、リフトピン312が基板ホルダ220に当接する場合に、複数のリフトピン312の当接のタイミングが相互にずれて、一時的に片当りが生じることがある。このような場合に、複数のリフトピン312の当接のタイミングを個別に補正して、片当りを防止することができる。
In the
また更に、上記の例では、接合装置100に搬入された基板210はまず基板ホルダ220に保持され、以後は基板210および基板ホルダ220を一体的に取り扱う構造とした。しかしながら、接合装置100内における基板210取り扱いの一部または全部を、基板ホルダ220なしに、基板210を直接に取り扱う構造としてもよい。
Furthermore, in the above example, the
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。 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. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
なお、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の動作および方法における手順、ステップおよび段階等の実行順序は、「より前に」、「先立って」等と明示している場合、あるいは、前段の出力を後段で用いる場合を除いて任意の順序で実現し得る。特許請求の範囲、明細書および図面において便宜上「まず」、「次に」等を用いていたとしても、この順序による実行が必須であることを意味するとは限らない。 The execution order of the procedures, steps, stages, etc. in the operation and method of the apparatus shown in the claims, the specification, and the drawings is clearly indicated as “before”, “prior”, etc. Alternatively, it can be realized in any order except when the output of the previous stage is used in the subsequent stage. Even if “first”, “next”, and the like are used for convenience in the claims, the description, and the drawings, it does not necessarily mean that execution in this order is essential.
100 接合装置、110、132 筐体、120 ローダ、122 フォーク、124 落下防止爪、126 フォールディングアーム、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 プリアライナ、152 反転装置、160 アライナ、161 底板、162 枠体、163 支柱、165 天板、170 下ステージ、171 顕微鏡、172、192 吸着プレート、173 反射鏡、174 球面座、180 駆動部、181 案内レール、182 X方向駆動部、183 重量打ち消し部、184 Y方向駆動部、186 Z方向駆動部、188 垂直アクチュエータ、190 上ステージ、194 ハンガ、196 ロードセル、201 FOUP、210 基板、212 積層基板、220 基板ホルダ、221 溝、222 保持面、223 段差、224 フランジ部、226 貫通穴、228 給電用接点、230 クリップ、310 搭載部、312 リフトピン、314 連結部材、316 垂直駆動部、318 ブラケット
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記第1半導体基板を保持する第1ステージと、
前記第2半導体基板を保持し、前記第2半導体基板を前記第1半導体基板に重ね合わせるべく前記第1ステージに対して相対的に移動する第2ステージと、
前記第1半導体基板および前記第2半導体基板をそれぞれ前記第1ステージと前記第2ステージとの間に搬入する搬送部と、
搬入された前記第1半導体基板を支持し、前記第1半導体基板を前記第1ステージに保持すべく変位可能な支持部と、
を備え、
前記第1半導体基板が前記第1ステージに平行になるように前記第1半導体基板の傾きを変化させて、前記支持部の変位により前記第1半導体基板が前記第1ステージに当接したときの衝撃が抑制されるように前記第1半導体基板が前記第1ステージに保持されることを特徴とする基板重ね合わせ装置。 A substrate stacking apparatus for stacking a first semiconductor substrate and a second semiconductor substrate,
A first stage for holding the first semiconductor substrate;
A second stage that holds the second semiconductor substrate and moves relative to the first stage to superimpose the second semiconductor substrate on the first semiconductor substrate;
A transport section for carrying the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate between the first stage and the second stage, respectively;
A support portion that supports the first semiconductor substrate that is carried in, and is displaceable to hold the first semiconductor substrate on the first stage;
With
When the inclination of the first semiconductor substrate is changed so that the first semiconductor substrate is parallel to the first stage, and the first semiconductor substrate contacts the first stage due to the displacement of the support portion The substrate overlaying apparatus, wherein the first semiconductor substrate is held on the first stage so that an impact is suppressed.
前記支持部は、前記第2ステージの保持面から突出して配置される複数の支持部材を有し、前記複数の支持部材のそれぞれの突出量を変化させることにより前記第1半導体基板の傾きを変化させる請求項1に記載の基板重ね合わせ装置。 The transport unit carries the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate into the support unit,
The support portion includes a plurality of support members disposed so as to protrude from the holding surface of the second stage, and the inclination of the first semiconductor substrate is changed by changing a protrusion amount of each of the plurality of support members. The substrate superimposing apparatus according to claim 1 .
前記支持部は、前記荷重検出部の検出に基づいて前記第1半導体基板の傾きを変化させる請求項1から6のいずれか一項に記載の基板重ね合わせ装置。 A load detection unit for detecting a load when the first semiconductor substrate contacts the first stage;
7. The substrate overlaying device according to claim 1 , wherein the support unit changes an inclination of the first semiconductor substrate based on detection by the load detection unit.
前記支持部は、前記第2ステージと共に傾きを変えることにより、前記第1半導体基板の傾きを変化させる請求項1から6のいずれか一項に記載の基板重ね合わせ装置。 A tilt drive unit for changing the tilt of the second stage;
7. The substrate overlaying device according to claim 1 , wherein the support portion changes an inclination of the first semiconductor substrate by changing an inclination together with the second stage. 8.
前記傾動駆動部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記第2ステージの傾きを変化させる請求項8に記載の基板重ね合わせ装置。 A detector for detecting a relative inclination of the first stage and the second stage;
The substrate stacking apparatus according to claim 8 , wherein the tilt driving unit changes the tilt of the second stage based on a detection result of the detection unit.
前記支持部が前記第1半導体基板を支持している場合において、前記第1半導体基板を前記第1ステージに保持させるべく、前記第2ステージと共に前記支持部を前記第1ステージに向けて変位する
駆動部を更に備える請求項1から9のいずれか一項に記載の基板重ね合わせ装置。 In the case where the first stage holds the first semiconductor substrate and the second stage holds the second semiconductor substrate, the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate are overlapped with each other. Bringing the second stage closer to the first stage;
When the support portion supports the first semiconductor substrate, the support portion is displaced toward the first stage together with the second stage to hold the first semiconductor substrate on the first stage. The board | substrate superimposition apparatus as described in any one of Claim 1 to 9 further provided with a drive part.
前記第1半導体基板を保持するための第1ステージと前記第2半導体基板を保持するための第2ステージとの間に前記第1半導体基板を搬入する第1搬入工程と、
前記第1半導体基板が前記第1ステージに当接する衝撃を抑制しつつ、前記第1ステージに前記第1半導体基板を保持する第1保持工程と、
前記第2半導体基板を前記第2ステージに搬入する第2搬入工程と、
前記第2ステージに前記第2半導体基板を保持する第2保持工程と、
前記第1ステージおよび前記第2ステージを互いに近接させて、前記第1半導体基板および前記第2半導体基板を互いに重ね合わせる重ね合わせ工程と
を含む重ね合わせ方法。 A method of superimposing a first semiconductor substrate and a second semiconductor substrate on each other,
A first loading step of loading the first semiconductor substrate between a first stage for holding the first semiconductor substrate and a second stage for holding the second semiconductor substrate;
A first holding step of holding the first semiconductor substrate on the first stage while suppressing an impact of the first semiconductor substrate contacting the first stage;
A second loading step of loading the second semiconductor substrate into the second stage;
A second holding step of holding the second semiconductor substrate on the second stage;
A superposition method including a superposition step of superposing the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate on each other by bringing the first stage and the second stage close to each other.
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