JP5671799B2

JP5671799B2 - ホルダラック

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Publication number: JP5671799B2
Application number: JP2010000813A
Authority: JP
Inventors: 正博吉橋; 恒彦雨宮; 白数　廣; 廣白数
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2010-01-05
Filing date: 2010-01-05
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2030-01-05
Also published as: JP2011142140A

Description

本発明は、ホルダラックに関する。

回路が形成された２枚の基板を、接合すべき電極同士が接触するように重ね合わせて加熱加圧することにより接合することが知られている。ここで、２枚の基板を位置合わせして重ね合わせてから加熱加圧により接合するまでに、２枚の基板に位置ずれを生じさせないこと及び接合段階における圧力及び温度の均一性を高めることを目的として、２枚の基板を上下から２枚の基板ホルダにより挟んで保持している。

特開２００５−３０２８５８号公報

基板の直径が大きくなる傾向にある近年、重ね合わされる互いの基板全面においてサブミクロンの精度で位置合わせをすることが困難になってきている。このような事情から、基板をより高い精度で位置合わせするために、それを保持する２枚の基板ホルダを精密に管理する機構が求められている。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様におけるホルダラックは、基板を挟持して搬送するときに対で用いられる第１基板ホルダと第２基板ホルダを対で収容するホルダ対ケースと、ホルダ対ケースを載置する棚とを備える。

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。

重ね合わせ装置の全体構造を概略的に示す平面図である。上基板ホルダの構造を概略的に示す平面図である。下基板ホルダの構造を概略的に示す平面図である。ホルダ対ケースの構造を概略的に示す斜視図である。ホルダラックの構造を概略的に示す斜視図である。検出ユニットの構造を概略的に示す斜視図である。ホルダ対ケースの内部構造を示す概念図である。ホルダ対ケースの構造を概略的に示す断面図である。ホルダ対ケースの構造を概略的に示す斜視図である。ホルダ対ケースの構造を概略的に示す断面図である。重ね合わせ装置の制御手順を概略的に示すフローチャートである。

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、本実施形態に係るデバイスの製造方法を実施する重ね合わせ装置１００の全体構造を概略的に示す平面図である。重ね合わせ装置１００は、回路パターンが形成された２枚の基板を、接合すべき電極同士が接触するように重ね合わせて加熱加圧することにより接合する装置である。そして、重ね合わせ装置１００は、共通の筐体１０１の内部に形成された大気環境部１０２及び真空環境部２０２を含む。

大気環境部１０２は、筐体１０１の外部に面して制御部１１０及びＥＦＥＭ（ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＦｒｏｎｔＥｎｄＭｏｄｕｌｅ）１１２を有する。重ね合わせ装置１００に含まれる各装置の各要素は、重ね合わせ装置１００全体の制御及び演算を司る制御部１１０又は要素ごとに設けられた制御演算部が、統合制御、協調制御をすることにより動作する。制御部１１０は、重ね合わせ装置１００を制御するための情報を記憶する記憶部１１１及び重ね合わせ装置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。更に制御部１１０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。

ＥＦＥＭ１１２は、３つのロードポート１１３、１１４、１１５及びロボットアーム１１６を備える。そして各ロードポートにはＦＯＵＰ（ＦｒｏｎｔＯｐｅｎｉｎｇＵｎｉｆｉｅｄＰｏｄ）が装着される。ＦＯＵＰは密閉型の基板格納用ポッドであり、複数の基板１２０を収容することができる。

ロードポート１１３、１１４に装着されたＦＯＵＰには複数の基板１２０が収容されており、ロボットアーム１１６によって大気環境部１０２に搬入される。このように構成することで、基板１２０を外気にさらすことなくＦＯＵＰから大気環境部１０２に搬送することができ、基板１２０への塵埃の付着を防止することができる。大気環境部１０２及び真空環境部２０２によって接合された基板１２０は、ロードポート１１５に装着されたＦＯＵＰに格納される。

なお、ここでいう基板１２０は、既に回路パターンが複数周期的に形成されている単体のシリコンウエハ、化合物半導体ウエハ等である。また、装填された基板１２０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。

大気環境部１０２は、筐体１０１の内側にそれぞれ配置された、予備アライナ１３０、本アライナ１４０、ホルダラック１５０、反転機構１６０、分離機構１７０及び搬送機構１８０を備える。筐体１０１の内部は、重ね合わせ装置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、本アライナ１４０の精度が安定するので、位置決めを精確にできる。

予備アライナ１３０は、高精度であるが故に狭い本アライナ１４０の調整範囲に基板１２０の位置が収まるように、個々の基板１２０の位置を仮合わせする。これにより、本アライナ１４０における位置決めを確実にすることができる。

予備アライナ１３０は、ターンテーブル１３１、ホルダテーブル１３２及び検出器１３３を備える。ターンテーブル１３１には、ＥＦＥＭ１１２のロボットアーム１１６によって基板１２０が載置される。そして、ターンテーブル１３１によって、基板１２０の回転方向の位置が調整される。ホルダテーブル１３２には、ホルダラック１５０から搬送された基板ホルダ１９０が載置される。

検出器１３３は、ホルダテーブル１３２上に載置された基板ホルダ１９０及びその上方に位置する基板１２０を俯瞰してその一部の像を撮像素子に結像させる光学系を有する撮像部を備える。撮像部は、例えば予備アライナ１３０の天井フレームなど、振動の影響をうけにくい場所に固定されている。基板ホルダ１９０の外周には切欠が設けられており、予備アライナ１３０は、検出器１３３でこの切欠を検出することで、基板ホルダ１９０の姿勢を同定する。

基板ホルダ１９０の基板保持面には複数の挿通孔が設けられており、基板ホルダ１９０の表裏を貫通する。またホルダテーブル１３２には複数の貫通孔が設けられており、複数のリフトピンが、この貫通孔及び基板ホルダ１９０の挿通孔を突き抜けて、そのリフトピン上に基板１２０を載置できるよう構成されている。

基板スライダによってターンテーブル１３１からホルダテーブル１３２へと搬送された基板１２０は、複数のリフトピン上に載置される。そして、撮像部によって基板ホルダ１９０とともに撮像され、切欠を基準として位置合わせされる。位置合わせされた後、基板１２０は基板ホルダ１９０上で保持される。なおこのとき、予備アライナ１３０は、撮像部によって検出した切欠の位置情報を記憶部１１１に記憶させる。

ホルダテーブル１３２には電力供給ピンが設けられており、基板ホルダ１９０の裏面に設けられた電力供給端子と接続して、基板ホルダ１９０に電力を供給する。電力供給端子から電力を供給された基板ホルダ１９０は、その内部に設けられた静電チャックにより基板保持面に電位差を生じさせ、基板１２０を静電吸着する。このようにして一体化された基板１２０及び基板ホルダ１９０を、ワークと呼ぶ。

本アライナ１４０は、固定ステージ１４１、移動ステージ１４２及び干渉計１４３を備える。また、本アライナ１４０を包囲して断熱壁１４４及びシャッタ１４５が設けられる。断熱壁１４４及びシャッタ１４５に包囲された空間は空調機等に連通して温度管理され、本アライナ１４０における位置合わせ精度を維持する。

固定ステージ１４１は、移動ステージ１４２よりも上方に位置していて、固定された状態でワークを下向きに保持する。固定ステージ１４１に保持されるワークを上ワークと呼び、上ワークを構成する基板ホルダ１９０を上基板ホルダ１９１と呼ぶ。移動ステージ１４２は、載置されたワークを搬送する。移動ステージ１４２に載置されるワークを下ワークと呼び、下ワークを構成する基板ホルダ１９０を下基板ホルダ１９２と呼ぶ。上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２の具体的な構成については後述する。

固定ステージ１４１に保持された上ワークと、移動ステージ１４２に保持された下ワークは、接合面が対向するように精密に位置合わせされる。そして、下ワークを上昇させることにより接合面同士が接触して仮接合される。仮接合された２つのワークをまとめてワーク対と呼ぶ。

ホルダラック１５０は、基板ホルダ１９０を収容するホルダケース３００を複数載置する棚を備える。基板１２０を挟持して搬送するときに対で用いられる上基板ホルダ１９１と下基板ホルダ１９２について、それぞれを収納する２つのホルダケース３００を対として管理する。このように対として管理されるホルダケースをホルダ対ケースと呼ぶ。また、基板１２０を挟持して搬送するときに対で用いられる上基板ホルダ１９１と下基板ホルダ１９２の両方を収容するホルダケースもホルダ対ケースと呼ぶ。

即ち、本実施形態においてホルダ対ケースとは、基板を挟持して搬送するときに対で用いられる第１基板ホルダと第２基板ホルダを、それぞれ別々に収容して、対で管理されるホルダケースを意味するとともに、基板を挟持して搬送するときに対で用いられる第１基板ホルダと第２基板ホルダを対で収容する１つのホルダケースを意味する。

以下ではまず、基板を挟持して搬送するときに対で用いられる第１基板ホルダと第２基板ホルダをそれぞれ別々に収容して、対で管理されるホルダ対ケース３１０について説明する。ホルダラック１５０に載置されたホルダ対ケース３１０内の基板ホルダ１９０は、ロボットアーム１８６によって出し入れされる。ホルダラック１５０の具体的な構成については後述する。

反転機構１６０は、後述する第１搬送ユニット１８１及び第２搬送ユニット１８２よりも下側に位置しており、基板ホルダ１９０又はワークを支持する複数の支持ピン及び基板ホルダ１９０又はワークを把持して反転させる回転把持部を備える。第１搬送ユニット１８１又は第２搬送ユニット１８２によって基板ホルダ１９０又はワークが反転機構１６０の直上に搬送されてくると、反転機構１６０は、複数の支持ピンを上昇することでそれを支持する。そして回転把持部で把持して反転して、再び複数の支持ピン上に載置する。

このような構成を有することで、反転機構１６０は基板ホルダ１９０又はワークを反転する。なお複数の支持ピンは、基板ホルダ１９０の基板保持面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又はワークを上向きでも下向きでも支持することができる。

分離機構１７０は、後述する加熱加圧装置２４０で加熱加圧された後のワーク対から、基板ホルダ１９０に挟まれて接合された基板１２０を取り出す。ここで、加熱加圧するときに基板１２０と、基板ホルダ１９０との間に塵埃等が付着していると、その塵埃の食い込み、溶融等により基板１２０と基板ホルダ１９０との一部が固着する場合がある。特に強く固着していて分離が困難な場合、分離の過程で基板１２０が破損した場合等のエラーが発生したときには、ワーク対はホルダラック１５０に戻される。

分離後の上基板ホルダ１９１は搬送機構１８０によって、再び基板１２０を保持するべく予備アライナ１３０に搬送されるか、ホルダラック１５０に戻される。また下基板ホルダ１９２は、基板１２０を保持したまま搬送機構１８０によって予備アライナ１３０のホルダテーブル１３２に搬送される。そして、接合された基板１２０は、ＥＦＥＭ１１２のロボットアーム１１６によってロードポート１１５に装着されたＦＯＵＰに搬入される。

搬送機構１８０は、第１搬送ユニット１８１、第２搬送ユニット１８２、第１受け渡しポート１８３、第２受け渡しポート１８４、シングルスライダ１８５及びロボットアーム１８６を備える。第１搬送ユニット１８１及び第２搬送ユニット１８２は、予備アライナ１３０、反転機構１６０、第１受け渡しポート１８３及び第２受け渡しポート１８４の間で基板１２０、基板ホルダ１９０、ワーク及びワーク対の搬送をする。

第１搬送ユニット１８１と第２搬送ユニット１８２は、上下方向に並行して設けられたレール上をそれぞれ独立して走行する。そして第１搬送ユニット１８１は第２搬送ユニット１８２よりも上側に位置して、基板１２０、基板ホルダ１９０、ワーク及びワーク対を保持したままでもすれ違うことができる構造になっている。

第１受け渡しポート１８３は、分離機構１７０の上部に設けられ、基板ホルダ１９０、及びワーク対を載置するためのプッシュアップピンを備える。第２受け渡しポート１８４もプッシュアップピンを備え、シングルスライダ１８５と、第１搬送ユニット１８１及び第２搬送ユニットの間での基板ホルダ１９０、ワーク及びワーク対の受け渡しを仲介する役割を担う。

シングルスライダ１８５は、第２受け渡しポート１８４及び本アライナ１４０の間でワーク及びワーク対の搬送をする。ロボットアーム１８６は、第１受け渡しポート１８３、分離機構１７０及び後述するロードロックチャンバ２２０の間でワーク対を搬送する。またロボットアーム１８６は、ホルダラック１５０、第１受け渡しポート１８３及び分離機構１７０の間で基板ホルダ１９０を搬送する。

真空環境部２０２は、断熱壁２１０、ロードロックチャンバ２２０、ロボットアーム２３０及び複数の加熱加圧装置２４０を有する。断熱壁２１０は、真空環境部２０２を包囲して真空環境部２０２の内部温度を維持すると共に、真空環境部２０２の外部への熱輻射を遮断する。これにより、真空環境部２０２の熱が大気環境部１０２に及ぼす影響を抑制できる。

ロボットアーム２３０は、ワーク対を搬送する搬送装置であり、ロボットアーム２３０の動作を制御するロボットアーム制御部２３２と、ワーク対を保持する保持部２３４を備える。そして、保持したワーク対を、ロードロックチャンバ２２０と加熱加圧装置２４０の間で搬送する。

ロードロックチャンバ２２０は、大気環境部１０２側と真空環境部２０２側とに、交互に開閉するシャッタ２２２、２２４を有する。ワーク対が大気環境部１０２から真空環境部２０２に搬入される場合、まず、大気環境部１０２側のシャッタ２２２が開かれ、ロボットアーム１８６がワーク対をロードロックチャンバ２２０に搬入する。次に大気環境部１０２側のシャッタ２２２を閉じ、ロードロックチャンバ２２０内の空気を排出することで、真空状態にする。

ここで、ロードロックチャンバ２２０にはヒータ２２１が設けられており、搬入されるワーク対は、加熱加圧装置２４０で加熱加圧されるに先立って、ヒータ２２１で予備加熱される。すなわち、ロードロックチャンバ２２０において雰囲気を交換する時間を利用して、加熱加圧装置２４０に搬入される前にワークをある程度温めることで、加熱加圧装置２４０のスループットを向上させる。なお、ロードロックチャンバ２２０内の加熱は、ワーク対がロードロックチャンバ２２０に搬入される前から実行することが好ましい。これにより、ワーク対をロードロックチャンバ２２０に滞留させる時間を短縮できる。

ロードロックチャンバ２２０内が真空状態になった後、真空環境部２０２側のシャッタ２２４が開かれ、ロボットアーム２３０がワーク対を搬出する。このような真空環境部２０２への搬入動作により、大気環境部１０２の内部雰囲気を真空環境部２０２側に漏らすことなく、ワーク対を真空環境部２０２に搬入できる。

次にロボットアーム２３０は、ロードロックチャンバ２２０から搬出したワーク対を複数の加熱加圧装置２４０のいずれかに搬入する。そして加熱加圧装置２４０は、ワーク対を加熱加圧する。これにより基板ホルダ１９０に挟まれた状態で搬入された基板１２０は恒久的に接合される。

加熱加圧装置２４０は、ワーク対を加熱する本体と、本体を配置する加熱加圧チャンバとを含む。またロボットアーム２３０は、ロボットアームチャンバに設置される。すなわち、真空環境部２０２を構成する複数の加熱加圧チャンバ、ロボットアームチャンバ及びロードロックチャンバ２２０は、それぞれ個別に仕切られ、別々に雰囲気を調整することができる。また、図に示すように、真空環境部２０２は、ロボットアームチャンバを中心として、複数の加熱加圧チャンバとロードロックチャンバ２２０が円周方向に並べて配置されている。

真空環境部２０２から大気環境部１０２にワーク対を搬出する場合は、まず真空環境部２０２側のシャッタ２２４が開かれ、ロボットアーム２３０がワーク対をロードロックチャンバ２２０に搬入する。次に、真空環境部２０２側のシャッタ２２４が閉じられ、大気環境部１０２側のシャッタ２２２が開かれる。

なお、加熱加圧した後にワーク対を冷却する冷却部を加熱加圧装置２４０に設けても良い。これにより、加熱後に大気環境部１０２に戻すワーク対からの輻射熱を抑制して、大気環境部１０２の温度管理を容易にすることができる。また、複数の加熱加圧装置２４０の一つを冷却装置に置き換えることもできる。このとき、冷却装置を設置する冷却チャンバもロボットアームチャンバの周囲に配置される。冷却装置は、加熱加圧装置２４０で熱せられたワーク対が搬入され、これらを一定の温度まで冷やす役割を担う。冷却装置は、熱せられたワーク対が搬入されるに先立って、冷却チャンバを予め冷却しておくことが好ましい。

ここで、２枚の基板１２０が重ね合わされて一体化されるまでの流れを簡単に説明する。まず、上ワークが形成されて本アライナ１４０に搬入されるまでの流れを説明する。重ね合わせ装置１００が稼動を開始すると、ロボットアーム１８６が、ホルダラック１５０に載置されたホルダ対ケース３１０から、基板保持面が下向きに収納された上基板ホルダ１９１を搬出して、第１受け渡しポート１８３のプッシュアップピン上に載置する。

続いて、第２搬送ユニット１８２が第１受け渡しポート１８３のプッシュアップピン上に載置された上基板ホルダ１９１を保持して、反転機構１６０の上部まで移動する。反転機構１６０は、上基板ホルダ１９１を支持ピンにより持ち上げ、第２搬送ユニット１８２は退避する。そして反転機構１６０は上基板ホルダ１９１を反転して、支持ピン上に載置する。第１搬送ユニット１８１が、反転された上基板ホルダ１９１を支持ピンから持ち上げて保持して、予備アライナ１３０のホルダテーブル１３２上に移動する。そして上基板ホルダ１９１は、ホルダテーブル１３２上に載置される。

一方、上基板ホルダ１９１に保持される基板１２０は、ＥＦＥＭ１１２のロボットアーム１１６によりＦＯＵＰから搬出され、予備アライナ１３０のターンテーブル１３１上に載置される。ターンテーブル１３１によって回転方向の位置合わせがされた後、基板スライダが基板１２０を保持してホルダテーブル１３２に移動する。

そして、検出器１３３により検出された上基板ホルダ１９１の切欠を基準として基板１２０と上基板ホルダ１９１は位置合わせされて、基板１２０が上基板ホルダ１９１上に載置される。このとき、上基板ホルダ１９１の切欠の位置を示す位置情報が、記憶部１１１に記憶される。

ホルダテーブル１３２により上基板ホルダ１９１に電力が供給され、基板１２０は上基板ホルダ１９１に静電吸着により固定される。こうして形成された上ワークは、第１搬送ユニット１８１によって反転機構１６０の直上に搬送される。反転機構１６０は、上ワークを反転させて基板保持面を下にした状態で支持ピン上に載置する。そして第１搬送ユニット１８１が支持ピン上に載置された上ワークを第２受け渡しポート１８４まで移動する。

第２受け渡しポート１８４は、プッシュアップピンを上昇することにより上ワークを保持して、第１搬送ユニット１８１は退避する。その後シングルスライダ１８５が、上ワークを保持して、本アライナ１４０に搬入する。本アライナ１４０に搬入された上ワークは、移動ステージ１４２から突出されたプッシュアップピン上に仮置きされる。

本アライナ１４０は、干渉計１４３によりその位置を監視しつつ、記憶部１１１に記憶された位置情報を参照して決定された目標位置まで移動ステージ１４２を移動する。この移動により移動ステージ１４２が固定ステージ１４１の直下まで移動する。その後上ワークを固定ステージ側に持ち上げて、固定ステージ１４１に押し当てる。固定ステージ１４１は、上ワークを真空吸着により固定する。

次に、下ワークが形成されて本アライナ１４０に搬入され、上ワークと仮接合されてワーク対が形成されるまでの流れを説明する。まずロボットアーム１８６が、ホルダラック１５０に載置されたホルダ対ケース３１０から、基板保持面が上向きに収納された下基板ホルダ１９２を搬出する。ここで搬出される下基板ホルダ１９２は、既に搬出された上基板ホルダ１９１と対で管理される下基板ホルダ１９２である。

ロボットアーム１８６は、搬出した下基板ホルダ１９２を第１受け渡しポート１８３のプッシュアップピンに載置する。そして下基板ホルダ１９２は、第２搬送ユニット１８２により予備アライナ１３０のホルダテーブル１３２上まで搬送され、予備アライナ１３０によってホルダテーブル１３２上に載置される。

その一方で、下基板ホルダ１９２上に載置される基板１２０は、ＥＦＥＭ１１２のロボットアーム１１６によりＦＯＵＰから搬出され、予備アライナ１３０のターンテーブル１３１上に載置される。ターンテーブル１３１によって回転方向の位置合わせがされた後、基板スライダが基板１２０を保持してホルダテーブル１３２に移動する。

そして、検出器１３３により検出された下基板ホルダ１９２の切欠を基準として基板１２０と下基板ホルダ１９２は位置合わせされて、基板１２０が下基板ホルダ１９２上に載置される。このとき、下基板ホルダ１９２の切欠の位置を示す位置情報が、記憶部１１１に記憶される。そして、ホルダテーブル１３２により下基板ホルダ１９２に電力が供給され、基板１２０は下基板ホルダ１９２に静電吸着により固定される。

こうして形成された下ワークは、第２搬送ユニット１８２によって第２受け渡しポート１８４まで移動する。第２受け渡しポート１８４は、プッシュアップピンを上昇することにより下ワークを保持して、第１搬送ユニット１８１は退避する。その後シングルスライダ１８５が下ワークを保持して、本アライナ１４０に搬入する。本アライナ１４０に搬入された下ワークは、移動ステージ１４２から突出されたプッシュアップピン上に仮置きされる。

本アライナ１４０は、干渉計１４３によりその位置を監視しつつ、精密に移動ステージ１４２を、記憶部１１１にされた位置情報を参照して決定された目標位置に移動させて位置合わせをする。位置合わせが完了すると、移動ステージ１４２に載置された下ワークを、固定ステージ１４１に載置された上ワーク側に上昇させ、接合面同士を接触させて仮接合する。仮接合は、向かい合う２つの基板ホルダ１９０のそれぞれに設けられた吸着機構を作用させて一体化することにより実現する。このようにしてワーク対が形成される。

次に、仮接合されたワーク対が真空環境部２０２に搬入され、２枚の基板１２０が接合されて、ロードポート１１５に装着されたＦＯＵＰに搬入されるまでの流れを説明する。仮接合されて一体化されたワーク対は、シングルスライダ１８５により第２受け渡しポート１８４のプッシュアップピン上に載置される。そして第２搬送ユニット１８２により、第１受け渡しポート１８３に搬送され、第１受け渡しポート１８３のプッシュアップピン上に載置される。その後ロボットアーム１８６が第１受け渡しポート１８３上のワーク対を保持して、ロードロックチャンバ２２０に搬入する。

ロードロックチャンバ２２０のヒータ２２１により予備加熱された後、ワーク対はロボットアーム２３０により、加熱加圧装置２４０に搬入される。そして加熱加圧装置２４０において加熱加圧されることにより、２つの基板１２０は互いに接合されて恒久的に一体となる。

接合後のワーク対は、ロボットアーム２３０により加熱加圧装置２４０から搬出され、ロードロックチャンバ２２０に搬入される。そして、ロボットアーム１８６がロードロックチャンバ２２０からワーク対を搬出して、分離機構１７０に搬入する。接合された基板１２０は、分離機構１７０により、上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２から分離される。

分離された上基板ホルダ１９１は、ロボットアーム１８６によって第１受け渡しポート１８３のプッシュアップピンに載置される。この上基板ホルダ１９１を第１搬送ユニット１８１が保持して反転機構１６０に搬送する。反転機構１６０で反転された上基板ホルダ１９１は、第１搬送ユニット１８１によって予備アライナ１３０のホルダテーブル１３２に搬送される。そして、予備アライナ１３０によってホルダテーブル上に載置され、次の基板１２０を保持するべく待機する。

接合後の基板１２０を載せた下基板ホルダ１９２は、ロボットアーム１８６により第１受け渡しポート１８３のプッシュアップピンに載置される。そして、第２搬送ユニット１８２が接合後の基板１２０及び下基板ホルダ１９２を保持して、予備アライナ１３０のホルダテーブル１３２に移動する。そして、複数のリフトピンが、ホルダテーブル１３２の貫通孔及び下基板ホルダ１９２の挿通孔を突き抜けて基板１２０を持ち上げることで、基板１２０と下基板ホルダ１９２が分離される。基板１２０と下基板ホルダ１９２は、分離機構１７０により一度分離されているので容易に分離することができる。

その後、ＥＦＥＭ１１２のロボットアーム１１６が、接合後の基板１２０を保持して、ロードポート１１５に装着されたＦＯＵＰに搬入する。ホルダテーブル１３２に載置された下基板ホルダ１９２は、次の基板１２０を保持するべく待機する。

なおロボットアーム１８６が、分離機構１７０から搬出した上基板ホルダ１９１を、第１受け渡しポート１８３ではなく、ホルダラック１５０に戻すように制御しても良い。この場合、下基板ホルダ１９２も、ホルダテーブル１３２で次の基板１２０を保持するべく待機するのではなく、ホルダラック１５０に戻すよう制御する。上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２は、対として管理されているホルダ対ケース３１０に収納され、次に使用されるときはまた対として使用される。

図２は基板１２０を保持した上基板ホルダ１９１を概略的に示す平面図である。上基板ホルダ１９１は、ホルダ本体９１１及びマグネットユニット９１２を有しており、全体としては基板１２０よりも径がひとまわり大きな円板状をなす。ホルダ本体９１１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。

ホルダ本体９１１は、基板１２０を保持する領域をその表面に備える。この保持領域は研磨されて高い平坦性を有する。基板１２０の保持は、静電力を利用した吸着により行われる。具体的には、ホルダ本体９１１に埋め込まれた静電チャックに、ホルダ本体９１１の裏面に設けられた電圧印加端子を介して電圧を加えることにより、上基板ホルダ１９１と基板１２０との間に電位差を生じさせて、基板１２０を上基板ホルダ１９１に吸着させる。なお、基板１２０の吸着面は、回路領域が設けられた面とは反対の面である。

またホルダ本体９１１は、その外周の一部に切欠９１３を有する。切欠９１３は、予備アライナ１３０において、基板ホルダ１９０に基板１２０を予備的に位置合わせするときの基準として用いられる。またホルダ本体９１１は、その外周の一部に溝部９１６を備える。さらに上基板ホルダ１９１は、基板保持面の反対側の面である裏面に２次元コード１９３を有する。２次元コード１９３は、各基板ホルダ１９０に固有の識別情報を含んでおり、ホルダラック１５０が備える２次元コードリーダによって読み取られる。

マグネットユニット９１２は、基板１２０を保持する表面において、保持した基板１２０よりも外側である外周領域に複数配置される。図の場合、２個を一組として１２０度毎に合計６個のマグネットユニット９１２が配されている。

上基板ホルダ１９１は、上基板ホルダ１９１の外周形状のうち、下基板ホルダ１９２の外周形状と一致しない部分であるつば部９１５を含む点で特徴を有する。上基板ホルダ１９１の外周形状を投影した投影形状、即ち上基板ホルダ１９１をＸＹ平面上に投影した投影形状の面積は、つば部９１５を含む分だけ、下基板ホルダ１９２の外周形状を投影した投影形状の面積よりも大きくなっている。それに対して、上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２の進行方向であるＸ軸方向又はＹ軸方向からの投影形状は互いに同じ形状となるようにつば部９１５は構成されている。

分離機構１７０が接合後の基板１２０から下基板ホルダ１９２を引き離すときに、上基板ホルダ１９１は、つば部９１５を含む領域において、下基板ホルダ１９２側からの押圧力を受ける。このとき、上基板ホルダ１９１の静電吸着を有効に、下基板ホルダ１９２の静電吸着を無効にしておくことによって、基板１２０は上基板ホルダ１９１と共に持ち上げられ、下基板ホルダ１９２から分離される。

図３は、基板１２０を保持した下基板ホルダ１９２を概略的に示す平面図である。下基板ホルダ１９２は、ホルダ本体９２１及び吸着ユニット９２２を有しており、全体としては基板１２０よりも径がひとまわり大きな円板状をなす。ホルダ本体９２１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。

ホルダ本体９２１は、基板１２０を保持する領域をその表面に備える。この保持領域は研磨されて高い平坦性を有する。基板１２０の保持は、静電力を利用した吸着により行われる。具体的には、ホルダ本体９２１に埋め込まれた静電チャックに、ホルダ本体９２１の裏面に設けられた電圧印加端子を介して電圧を加えることにより、下基板ホルダ１９２と基板１２０との間に電位差を生じさせて、基板１２０を下基板ホルダ１９２に吸着させる。なお、基板１２０の吸着面は、回路領域が設けられた面とは反対の面である。

またホルダ本体９２１は、その外周に溝部９２６を備える。溝部９２６は、下基板ホルダ１９２の外周の一部を厚さ方向に削りとった形状であり、上基板ホルダ１９１の溝部９１６と同様の形状を有しているが、設けられる位置が異なる。溝部９１６及び溝部９２６は、上基板ホルダ１９１又は下基板ホルダ１９２をホルダ対ケース３１０に収納するときに、誤設置を防止する役割を果たすが、その詳細については後述する。

吸着ユニット９２２、基板１２０を保持する表面において、保持した基板１２０よりも外側である外周領域に複数配置される。図の場合、２個を一組として１２０度毎に合計６個の吸着ユニット９２２が配されている。吸着ユニット９２２は、例えば鉄等の磁性体で構成されており、上基板ホルダ１９１のマグネットユニット９１２とそれぞれ対応するように配置されている。

そして、基板１２０を保持した上基板ホルダ１９１と、基板１２０を保持した下基板ホルダ１９２を、互いに向かい合わせてマグネットユニット９１２と吸着ユニット９２２を作用させると、２つの基板１２０を重ね合わせた状態で挟持して固定することができる。このとき、吸着ユニット９２２とマグネットユニット９１２はある程度の衝撃を伴って結合するので、その衝撃によって微細な塵埃が発生する場合がある。

図４は、対として管理される２つのホルダ対ケース３１０のうちの、上基板ホルダ１９１を収納する上ホルダケースの構造を概略的に示す斜視図である。ホルダ対ケース３１０は、開閉蓋３０１、確認窓３０２、位置決めゴマ３０３、載置台３０４、誤設置防止ピン３０５、把手３０６及び挿入部３０７を備える。開閉蓋３０１は、ロボットアーム１８６が基板ホルダ１９０を搬出又は搬入する場合に、ホルダラック１５０が備えるアクチュエータによって開閉される。

確認窓３０２は、ホルダ対ケース３１０内に基板ホルダ１９０が収容されているかを確認するための窓である。確認窓３０２を通して、ホルダラック１５０が備える検出ユニットにより、基板ホルダ１９０が収容されているかが確認される。検出ユニットは例えばフォトリフレクタにより構成される。位置決めゴマ３０３は、基板ホルダ１９０を精確な位置に収納するために、ホルダ対ケース３１０の底部に設けられたコマである。本実施形態では、ホルダ対ケース３１０の開閉蓋３０１側に２つの位置決めゴマ３０３が設置されている。

２つの位置決めゴマ３０３はそれぞれ、基板ホルダ１９０を載置する面側に凸部３０８を備える。ロボットアーム１８６が、基板ホルダ１９０の側面が凸部３０８よりも内側になるよう基板ホルダ１９０を載置することにより、基板ホルダ１９０が精確な位置に収納される。

載置台３０４は、ホルダ対ケース３１０の把手３０６側の底部に設けられた、基板ホルダ１９０を載置するための台である。基板ホルダ１９０は２つの位置決めゴマ３０３及び載置台３０４上に載置されることで安定して保持される。誤設置防止ピン３０５は載置台３０４上に設けられた、基板ホルダ１９０の誤設置防止用のピンである。ホルダ対ケース３１０は、収容する基板ホルダ１９０の種類毎に専用となっており、上基板ホルダ１９１を収容する上ホルダケースと下基板ホルダ１９２を収容する下ホルダケースでは、位置決めゴマ３０３及び誤設置防止ピン３０５の位置が異なる。

上ホルダケースの位置決めゴマ３０３は、上基板ホルダ１９１の２つのつば部９１５を支持する位置に配置されている。そして、位置決めゴマ３０３は、上基板ホルダ１９１が載置されたときに、上基板ホルダ１９１のつば部９１５で接触するように設けられている。下基板ホルダ１９２はつば部を有しないので、上ホルダケースに誤って下基板ホルダ１９２を収納しようとした場合、位置決めゴマ３０３の位置と下基板ホルダ１９２との位置が合わず、誤設置と判断することができる。

上ホルダケースの誤設置防止ピン３０５は、上基板ホルダ１９１の溝部９１６に対応する位置に設置されているので、上基板ホルダ１９１は、誤設置防止ピン３０５に干渉することなく、載置台３０４上に載置される。それに対して下基板ホルダの場合、溝部９２６が上ホルダケースの誤設置防止ピン３０５と対応しない位置に設けられているので、下基板ホルダ１９２は誤設置防止ピン３０５に干渉して、載置台３０４への載置が防がれる。下ホルダケースも同様に構成されており、上ホルダケース及び下ホルダケースに、それぞれ種類の違う基板ホルダ１９０が誤設置されるのを防止する。

ホルダ対ケース３１０は、全体がホルダラック１５０から引き出せる構造になっており、ユーザは把手３０６を掴んでホルダ対ケース３１０を把手３０６側に引き出すことができる。ユーザは、基板ホルダ１９０を重ね合わせ装置１００に搬入するときは、基板ホルダ１９０をホルダ対ケース３１０に収容してホルダラック１５０に挿入する。また基板ホルダ１９０をメンテナンス等の理由で搬出するときには、ホルダ対ケース３１０をホルダラック１５０から引き出すことにより基板ホルダ１９０を搬出する。

挿入部３０７は、ホルダ対ケース３１０の種類によって異なる形状を有する。そして、ホルダラック１５０の載置段側面の形状と挿入部３０７の形状が一致しない場合に、ホルダ対ケース３１０が挿入できないように構成することで、ホルダラック１５０の棚に誤った種類のホルダ対ケース３１０が載置されるのを防止することができる。

図５は、ホルダラック１５０の構造を概略的に示す斜視図である。ホルダラック１５０は、ラック本体１５１、検出ユニット１５２、Ｚ駆動部１５３及び台座部１５４を備える。ラック本体１５１は、上ホルダケースを載置する上用棚５１１、下ホルダケースを載置する下用棚５１２、異常時等に回収したワークを収容する回収棚５１３及び予備棚５１４を備える。

このようにホルダラック１５０は、基板を挟持して搬送するときに対で用いられる上基板ホルダ１９１と下基板ホルダ１９２をそれぞれ収容し、対として管理される上ホルダケースと下ホルダケースを載置する棚を備える。以下では、上ホルダケースと下ホルダケースを別々の棚に載置する例について説明するが、対となる上ホルダケースと下ホルダケースを１つの棚に載置することで対として管理するよう構成してもよい。

本実施形態では、上用棚５１１と下用棚５１２はそれぞれ８段の載置段で構成されている。そして、上用棚５１１と下用棚５１２の各々の載置段は対応付けて管理される。例えば上から順に対応させた場合、上用棚５１１の一番上の載置段と下用棚５１２の一番上の載置段が対応して管理され、対となる上ホルダケース及び下ホルダケースが載置される。対となる上ホルダケースと下ホルダケースには、基板１２０を挟持して搬送するときに対で用いられる上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２がそれぞれ収容される。

対で用いる上基板ホルダ１９１と下基板ホルダ１９２は、複数の上基板ホルダ１９１、下基板ホルダ１９２の中から事前に決定される。どの上基板ホルダ１９１とどの下基板ホルダ１９２が対であるかを示す情報は、記憶部１１１に記憶され、制御部１１０により管理される。本実施形態では、ユーザによって、対となる上基板ホルダ１９１と下基板ホルダ１９２を、対で管理される上ホルダケースと下ホルダケースに収納してあるものとする。

回収棚５１３は、分離機構１７０において接合後のワークから基板１２０を分離できなかった場合、分離の過程で基板１２０が破損した場合などのエラー発生時に回収したワークを収容する回収用ケースを載置する棚である。回収用ケースはワーク対を収容するので、ホルダ対ケース３１０よりも縦方向に広い点でホルダ対ケース３１０と異なる。回収用ケースに収容されたワークは、回収用ケースごとラック本体１５１の裏側からユーザによって取り出される。

本実施形態では回収棚が１つであり、ワーク対を収納した状態だと、次に回収されたワーク対が収納できなくなるので、回収用ケースにワークを回収した場合は、制御部１１０が警告を出すことによってユーザに通知する。またさらに、警告を出した後ワークが搬出されたかを監視して、次のエラーが発生した時点でまだワークが搬出されていなかった場合には、そのエラーが発生した時点で警告を出すよう構成しても良い。なお、回収棚５１３を複数備えるよう構成してもかまわない。

予備棚５１４は、予備として用いられる棚である。本実施形態では予備棚５１４は２つの載置段を備え、それぞれ上ホルダケース、下ホルダケースの挿入部３０７に対応した形状を有する。なお、上ホルダケース及び下ホルダケースのいずれでも載置できるように、両方の挿入部３０７に対応した形状としても良い。このように構成することで、予備として上ホルダケース又は下ホルダケースを２つ載置することができる。

検出ユニット１５２は、開閉部５２１、ホルダ検出部５２２及び２次元コードリーダ５２３を備え、Ｚ駆動部１５３によって上下方向に移動して、各載置段にアクセスする。開閉部５２１は、アクチュエータによってホルダ対ケース３１０の開閉蓋３０１を開閉させる。ホルダ検出部５２２は、ラック本体１５１の各載置段側面に設けられた開口及びホルダ対ケース３１０の側面に設けられた確認窓３０２を通して、ホルダ対ケース３１０内に基板ホルダ１９０が収容されているかを確認する。

２次元コードリーダ５２３は、ホルダラック１５０に対して基板ホルダ１９０の出し入れをするときに、基板ホルダ１９０上の２次元コード１９３を読み取る。２次元コード１９３を読み取ることで取得した情報は、記憶部１１１に記憶される。

ラック本体１５１は、台座部１５４の上に設置される。ラック本体１５１は台座部１５４から取り外すことが可能であり、ラック本体１５１をメンテナンスするとき等は、台座部１５４から取り外して重ね合わせ装置１００の外部に搬出される。なお、台座部１５４に棚を設け、予備のホルダ対ケース３１０を載置するよう構成してもよい。

図６は、検出ユニット１５２の構造を概略的に示す斜視図である。開閉部５２１は、回転部５２４及びアクチュエータ５２５を備える。回転部５２４は、ホルダ対ケース３１０の開閉蓋３０１を支持する支持部材５２６を備えており、アクチュエータ５２５が回転部５２４を回転させることで、支持部材５２６に支持されて開閉蓋３０１が開閉される。

２次元コードリーダ５２３は、開閉蓋３０１が開いた状態で出入りする基板ホルダ１９０の表面を読み取ることができる位置に配置されている。そして、ロボットアーム１８６によって、ホルダ対ケース３１０に出入りされる基板ホルダ１９０表面の２次元コードを読み取る。２次元コードには、基板ホルダ１９０を識別する識別情報が含まれており、読み取った識別情報が記憶部１１１に記憶される。そして制御部１１０がこの識別情報により、各基板ホルダ１９０の所在を管理する。

上記実施形態では、上基板ホルダ１９１を単独で収容する上ホルダケースと下基板ホルダ１９２を単独で収容する下ホルダケースを対で管理する例を挙げて説明した。以下では、別の実施形態である、対となる上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２の両方を収容するホルダ対ケースを用いた場合について説明する。なおこの場合、ホルダラック１５０のラック本体１５１は、上用棚５１１、下用棚５１２の区別なくホルダ対ケース３１０を載置する載置棚、回収棚５１３及び予備棚５１４を備えることになる。

図７はホルダ対ケース３４０の内部構造を示す概念図である。ホルダ対ケース３４０の側壁及び上蓋は省略して図示している。ホルダ対ケース３４０は対となる上基板ホルダ７０１及び下基板ホルダ７０２の両方を収容する。ホルダ対ケース３４０、上基板ホルダ７０１保持用の底面から突出する４つの上用凸部３４１及び下基板ホルダ１９２保持用の底面から突出する４つの下用凸部３４２を備える。

４つの上用凸部３４１は、それぞれ上基板ホルダ７０１のつば部７０５に対応する位置に配置されており、上基板ホルダ７０１を載置した場合、つば部７０５で上基板ホルダ７０１を支持する。４つの下用凸部３４２は上用凸部３４１よりも高さが低く、上用凸部３４１よりも内側に配置されている。

このように構成することで、つば部を持たない下基板ホルダ７０２は、上用凸部３４１に接触することなく、下用凸部３４２上に載置することができる。そして、下基板ホルダ７０２を下用凸部３４２に載置した後、上基板ホルダ７０１を上用凸部３４１上に載置する。こうすることで、上基板ホルダ７０１と下基板ホルダ７０２を互いに接触させることなく収容することができる。基板ホルダ１９０を搬出するときは、ロボットアームがまず上基板ホルダ７０１を持ち上げて搬出し、その後に下基板ホルダ７０２を持ち上げて搬出することになる。

図８は、ホルダ対ケース３５０の構造を概略的に示す断面図である。ホルダ対ケース３５０は、上基板ホルダ１９１又は下基板ホルダ１９２のどちらからでも搬出することができる点に特徴を有する。ホルダ対ケース３４０は、上基板ホルダ１９１保持用の底面から突出する上用凸部３５１及び下基板ホルダ１９２保持用の底面から突出する凸部であって、上用凸部３５１とは高さが異なる下用凸部３５２を備える。

本実施形態ではマグネットユニット９１２と吸着ユニット９２２が吸着してしまうのを防止するために、上用凸部３５１の高さを下用凸部３５２よりも低くして、上基板ホルダ１９１は基板保持面を下向きに、下基板ホルダ１９２は基板保持面を上向きに配置する。こうすることで、マグネットユニット９１２と吸着ユニット９２２が反対方向を向くことになるので、予期しない吸着を防止することができる。

また下用凸部３５２は、ホルダ対ケース３５０底面との接触部が下基板ホルダ１９２との接触部よりも外側に位置する構造であり、上基板ホルダ１９１をホルダ対ケース３５０から出し入れするのを妨げない形状となっている。

図９は、ホルダ対ケース３５０の開閉蓋の構造を概略的に示す斜視図である。ホルダ対ケース３５０の開閉蓋は、上基板ホルダ１９１を出入させる上基板ホルダ用開閉蓋３５３と下基板ホルダ１９２を出入させる下基板ホルダ用開閉蓋３５４とからなる。上基板ホルダ用開閉蓋３５３及び下基板ホルダ用開閉蓋３５４はそれぞれ、上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２が載置されている高さに対応する位置に設けられる。従って、ロボットアーム１８６は、上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２を載置面に平行にそれぞれ独立して出し入れすることができる。

また、ホルダ対ケース３４０は、上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２の少なくとも一方が収容されているかを確認する上基板ホルダ用確認窓３５５及び下基板ホルダ用確認窓３５６を備える。上基板ホルダ用確認窓３５５及び下基板ホルダ用確認窓３５６はホルダ対ケース３４０の側面に設けられた窓であり、それぞれ上基板ホルダ１９１を保持する高さと下基板ホルダ１９２を保持する高さのそれぞれに設けられている。なお、両方の高さに対応する大きさの１つの窓としてもよい。

図１０は、ホルダ対ケース３６０の構造を概略的に示す断面図である。ホルダ対ケース３６０は、上基板ホルダ１９１保持用の底面から突出する上用支持部３６１及び、下基板ホルダ１９２保持用の底面と対向する天井面から突出する下用支持部３６２を備える。上基板ホルダ１９１は基板保持面を下向きに、下基板ホルダ１９２は基板保持面を上向きに保持することで、マグネットユニット９１２と吸着ユニット９２２が吸着してしまうのを防止する。またホルダ対ケース３６０は、ホルダ対ケース３５０と同様の開閉蓋を備えており、上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２を載置面に平行にそれぞれ独立して出し入れすることができる。

なお、上基板ホルダ１９１を単独で収容する上ホルダケース及び下基板ホルダ１９２を単独で収容する下ホルダケースと、上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２の両方を収容するホルダ対ケースを混在させてもかまわない。この場合、ホルダラック１５０は、上ホルダケース、下ホルダケース及び両方の基板を収容するホルダ対ケースをそれぞれ載置する複数の載置段を備える。

上記実施形態では、対で用いる上基板ホルダ１９１と下基板ホルダ１９２を事前に決定していた。しかしながらこれに限られず、重ね合わせ装置１００を稼動しながら対とする上基板ホルダ１９１と下基板ホルダ１９２を決定するよう構成してもよい。この場合、最初にホルダラックに収容される上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２は、任意に配置される。

上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２は、ロボットアーム１８６によってホルダラック１５０から搬出されるときに、２次元コードリーダ５２３によって２次元コードが読み取られる。２次元コードリーダ５２３が読み取った情報は記憶部１１１に記憶され、その情報を制御部１１０が管理することにより、各基板ホルダ１９０の位置が把握される。

そして制御部１１０が、１つもしくは複数の基準によって、対にする上基板ホルダ１９１と下基板ホルダ１９２を決定する。具体的には、基板１２０を保持する面の面精度の一致度、加熱加圧装置の加熱による温度変化の一致度及び吸着機構の相性の少なくとも１つを判断基準として決定される。

基板ホルダ１９０の面精度は、例えば予備アライナ１３０に面精度計測器を備えておき、基板ホルダ１９０が予備アライナ１３０に搬入されてから、基板１２０を保持するまでの間に計測する。吸着機構の相性は、例えば本アライナ１４０に塵埃を計測する塵埃計測部を備えておき、上基板ホルダ１９１と下基板ホルダ１９２を仮接合するときに発生する塵埃の量が少ないほど相性が良いものとして判断する。温度変化については、例えば加熱加圧装置２４０が備える温度センサにより、基板１２０を加熱加圧して接合するときの基板ホルダ１９０の温度を計測する。

図１１は、重ね合わせ装置１００の制御手順を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートは、対となる上基板ホルダ１９１と下基板ホルダ１９２を決定するときの基準となる情報を収集する工程を含む。各制御は、制御部１１０が主体となり、重ね合わせ装置１００に含まれる各装置が備える制御部との協調制御、統合制御により実行される。

ステップＳ１１０１では、ロボットアーム１８６が、基板保持面が下向きに上ホルダケースに収納された上基板ホルダ１９１を搬出して、第１受け渡しポートに載置する。この搬出中に２次元コードリーダ５２３によって上基板ホルダ１９１の２次元コードが読み取られ、２次元コードに含まれる識別情報が記憶部１１１に記憶される。

ステップＳ１１０２では、第１受け渡しポートに載置された上基板ホルダ１９１が、第２搬送ユニット１８２によって反転機構１６０に搬入され、反転機構１６０によって反転される。ステップＳ１１０３では、第１搬送ユニット１８１によって反転機構１６０から予備アライナ１３０へ搬送された上基板ホルダ１９１の面精度が、予備アライナ１３０が備える面精度計測器によって計測される。計測したデータは記憶部１１１に記憶される。計測は基板１２０が基板ホルダ１９０に載置されるまでに実行され、計測後基板１２０が上基板ホルダ１９１上に載置されて上ワークが形成される。

ステップＳ１１０４では、第１搬送ユニット１８１によって、予備アライナ１３０から反転機構１６０に搬入された上ワークが、反転機構１６０によって反転される。ステップＳ１１０５では、第１搬送ユニット１８１によって第２受け渡しポート１８４に載置された上ワークがシングルスライダ１８５によって本アライナ１４０に搬入され、固定ステージに保持される。

ステップＳ１１０６では、上ワーク形成後もしくは上ワークの形成工程の少なくとも一部と並行して形成された下ワークが、シングルスライダ１８５によって本アライナ１４０に搬入される。なお、下ワークを形成する工程の中で、下ワークを構成する下基板ホルダ１９２の面精度が、上基板ホルダ１９１と同様に計測される。

ステップＳ１１０７では、上ワークと下ワークが仮接合される。そしてこのときに、本アライナ１４０が備える塵埃計測部が、マグネットユニット９１２と吸着ユニット９２２の衝突によって発生する塵埃を計測する。計測した塵埃の情報は記憶部１１１に記憶される。

ステップＳ１１０８では、第２搬送ユニット１８２によりワーク対が第２受け渡しポート１８４及び第１受け渡しポート１８３を介した後、ロボットアーム１８６によってロードロックチャンバ２２０に搬入される。ステップＳ１１０９では、ワーク対が、ロボットアーム２３０によって複数の加熱加圧装置２４０の中の１つに搬入される。ステップＳ１１１０では、加熱加圧装置２４０がワーク対を加熱加圧することによって基板１２０を接合するとともに、加熱加圧装置２４０が備える温度センサが加熱加圧による上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２の温度変化を計測する。計測された温度変化の情報は記憶部１１１に記憶される。

ステップＳ１１１１では、基板１２０が接合された後のワーク対が、ロボットアーム２３０及びロボットアーム１８６によって、ロードロックチャンバ２２０を介して分離機構１７０に搬入される。ステップＳ１１１２では、分離機構１７０によるワーク対からの基板１２０の分離が成功したかを確認する。分離が成功した場合は、ステップＳ１１１３に進む。

ステップＳ１１１３では、基板１２０から分離された上基板ホルダ１９１が、ロボットアーム１８６によってホルダラック１５０に戻される。ステップＳ１１１４では、基板１２０を保持した下基板ホルダ１９２が予備アライナ１３０へ搬送され、ロボットアーム１１６によって、ロードポート１１５に装着されたＦＯＵＰに基板１２０が搬入される。

ステップＳ１１１２で分離の失敗が確認された場合は、ステップＳ１１１５に進む。ステップＳ１１１５では、ロボットアーム１８６が、分離失敗したワーク対を分離機構１７０から搬出し、ホルダラック１５０の回収棚５１３へ収納する。

以上の流れに従って、対となる上基板ホルダ１９１と下基板ホルダ１９２を決定する基準となる情報が記憶部１１１に記憶される。制御部１１０は記憶部１１１に記憶されたこれらの情報に基づいて、対とする上基板ホルダ１９１と下基板ホルダ１９２を決定する。具体的には、面精度の一致度、温度変化特性の一致度、塵埃発生量に基づく吸着機構の相性の少なくとも１つの基準を判断材料として、その値が高いものを対として決定する。

対として決定された上基板ホルダ１９１と下基板ホルダ１９２は、対として管理される上ホルダケースと下ホルダケースにそれぞれ収納される。また、対として決定された上基板ホルダ１９１と下基板ホルダ１９２は、制御部１１０によってユーザに通知される。

このようにして決定された上基板ホルダ１９１と下基板ホルダ１９２を対として用いることで、接合段階における圧力及び温度の均一性が高まることによる接合精度の向上および２枚の基板１２０の位置合わせ精度の向上が期待できる。

なお、上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２に挟持された基板１２０の歩留まりのフィードバックを受けて、歩留まりの高さを判断基準に加えても良い。挟持した基板１２０の歩留まりが高い組み合わせを積極的に対として管理することで、全体の歩留まりの向上が期待できる。

また、面精度計測、塵埃計測、温度変化計測について、対象の基板ホルダ１９０が既に計測済みである場合に計測処理を実施しないよう構成してもよい。そうすることで、計測にかかる処理負荷を抑制することができる。またこのように構成した場合に、前回計測をしてからの使用回数、経過時間を管理しておき、所定回数以上使用されているか又は所定の期間経過していたら計測を実施するよう構成してもよい。

また、既に対と決定された上基板ホルダ１９１と下基板ホルダ１９２について、使用されているうちに形状、特性が変化することが考えられるので、定期的もしくは任意のタイミングで上記基準に照らし合わせ、対を組み替えるよう構成してもかまわない。

また、ホルダラック１５０が、上ホルダケース、下ホルダケース及び両方の基板を収容するホルダ対ケースをそれぞれ載置する複数の載置段を備える場合、対が決定された上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２を優先的に、両方の基板を収容するホルダ対ケースに収容する構成としてもよい。

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、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及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のでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及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重ね合わせ装置、１０１筐体、１０２大気環境部、１１０制御部、１１１記憶部、１１２ＥＦＥＭ、１１３ロードポート、１１４ロードポート、１１５ロードポート、１１６ロボットアーム、１２０基板、１３０予備アライナ、１３１ターンテーブル、１３２ホルダテーブル、１３３検出器、１４０本アライナ、１４１固定ステージ、１４２移動ステージ、１４３干渉計、１４４断熱壁、１４５シャッタ、１５０ホルダラック、１５１ラック本体、１５２検出ユニット、１５３Ｚ駆動部、１５４台座部、１６０反転機構、１７０分離機構、１８０搬送機構、１８１第１搬送ユニット、１８２第２搬送ユニット、１８３第１受け渡しポート、１８４第２受け渡しポート、１８５シングルスライダ、１８６ロボットアーム、１９０基板ホルダ、１９１、７０１上基板ホルダ、１９２、７０２下基板ホルダ、２０２真空環境部、２１０断熱壁、２２０ロードロックチャンバ、２２１ヒータ、２２２シャッタ、２２４シャッタ、２３０ロボットアーム、２３２ロボットアーム制御部、２３４保持部、２４０加熱加圧装置、３００ホルダケース、３１０、３４０、３５０、３６０ホルダ対ケース、３０１開閉蓋、３０２確認窓、３０３位置決めゴマ、３０４載置台、３０５誤設置防止ピン、３０６把手、３０７挿入部、３０８凸部、３４１、３５１上用凸部、３４２、３５２下用凸部、３５３上基板ホルダ用開閉蓋、３５４下基板ホルダ用開閉蓋、３５５上基板ホルダ用確認窓、３５６下基板ホルダ用確認窓、３６１上用支持部、３６２下用支持部、５１１上用棚、５１２下用棚、５１３回収棚、５１４予備棚、５２１開閉部、５２２ホルダ検出部、５２３２次元コードリーダ、５２４回転部、５２５アクチュエータ、５２６支持部材、９１１ホルダ本体、９１２マグネットユニット、９１３切欠、７０５、９１５つば部、９１６溝部、９２１ホルダ本体、９２２吸着ユニット、９２６溝部

Claims

第１半導体基板を保持して搬送される第１基板ホルダと、前記第１半導体基板に重ね合せて接合される第２半導体基板を保持して搬送され、重なり合った前記第１半導体基板および前記第２半導体基板を前記第１基板ホルダとの間で挟持して搬送する第２基板ホルダとを、対で収容するホルダ対ケースと、
前記ホルダ対ケースを載置する棚と
を備え、
前記ホルダ対ケースは、複数の基板ホルダから所定の判断基準に基づいて選択された前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダを収容するホルダラック。
前記ホルダ対ケースは、前記棚に載置された状態で前記第１基板ホルダと前記第２基板ホルダを出入させる開閉蓋を備える請求項１に記載のホルダラック。
前記開閉蓋を開閉させるアクチュエータを備える請求項２に記載のホルダラック。
前記開閉蓋は、前記第１基板ホルダを出入させる第１蓋と前記第２基板ホルダを出入させる第２蓋とを有する請求項２または３に記載のホルダラック。
前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダの少なくとも一方が前記ホルダ対ケースに収容されているかを確認する確認部を備える請求項１から４のいずれか１項に記載のホルダラック。
前記確認部は、前記ホルダ対ケースに設けられた確認窓を有する請求項５に記載のホルダラック。
前記ホルダ対ケースは、前記第１基板ホルダと前記第２基板ホルダとを互いに接触させることなく収容する請求項１から６のいずれか１項に記載のホルダラック。
前記ホルダ対ケースは、一の内面から突出して前記第１基板を支持する第１凸部と、前記一の内面から突出し、前記第１凸部とは異なる高さを有し、前記第２基板を支持する第２凸部とを有する請求項７に記載のホルダラック。
前記ホルダ対ケースは、一の内面から突出して前記第１基板を支持する第１支持部と、前記一の内面と対向する他の内面から突出し、前記第２基板ホルダを支持する第２支持部とを有する請求項７に記載のホルダラック。
前記第１基板ホルダを単独で収容する第１ケースと、
前記第２基板ホルダを単独で収容する第２ケースと、
を備え、
前記棚は、前記第１ケース、前記第２ケースおよび前記ホルダ対ケースをそれぞれ載置する複数の載置段を有する請求項１から９のいずれか１項に記載のホルダラック。
前記所定の判断基準は、前記半導体基板を保持する保持面の面精度、前記接合時の温度変化特性、および、前記基板ホルダ同士を結合するための吸着機構の相性の少なくとも一つである請求項１から１０のいずれか１項に記載のホルダラック。
請求項１から１１のいずれか１項に記載のホルダラックを備える、前記第１基板ホルダと前記第２基板ホルダを用いて前記基板を重ね合わせる重ね合わせ装置。
第１半導体基板を保持して搬送される第１基板ホルダと、前記第１半導体基板に重ね合せて接合される第２半導体基板を保持して搬送され、重なり合った前記第１半導体基板および前記第２半導体基板を前記第１基板ホルダとの間で挟持して搬送する第２基板ホルダとを、複数の前記第１基板ホルダと複数の前記第２基板ホルダとのぞれぞれの中から、互いに組み合わせるための所定の判断基準に基づいて選択する選択部と、
前記第１基板ホルダと前記第２基板ホルダとに挟持された前記第１半導体基板と前記第２半導体基板とを接合する接合部と
を備える重ね合わせ装置。
前記判断基準は、前記第１基板ホルダと前記第２基板ホルダの面精度の一致度、温度変化特性の一致度、吸着機構の相性、および、フィードバックされた歩留りの高さの少なくとも一つに基づいて定められる請求項１３に記載の重ね合わせ装置。
前記第１基板ホルダと前記第２基板ホルダの面精度の一致度、温度変化特性の一致度、および、吸着機構の相性の少なくとも一つに関する計測処理を、前回の計測処理から前記第１基板ホルダと前記第２基板ホルダが所定回数以上使用されているか、または所定期間経過しているかに基づいて実行する請求項１４に記載の重ね合わせ装置。
前記選択部は、定期的に前記第１基板ホルダと前記第２基板ホルダの対を組み替える請求項１３から１５のいずれか１項に記載の重ね合わせ装置。
前記判断基準の情報を記憶する記憶部を備える請求項１３から１６のいずれか１項に記載の重ね合わせ装置。