JP5707793B2

JP5707793B2 - 基板貼り合せ装置、基板貼り合せ方法および積層半導体装置製造方法

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Publication number: JP5707793B2
Application number: JP2010201015A
Authority: JP
Inventors: 前田　栄裕; 栄裕前田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2010-09-08
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2030-09-08
Also published as: JP2012059882A

Description

本発明は、基板ホルダ、基板貼り合せ装置、積層半導体装置製造方法及び積層半導体装置に関する。

半導体装置の実装密度を高める目的で、電子回路が形成された複数の基板を積層した積層型の半導体装置が注目されている。複数の基板を積層する場合に、特許文献１が開示したような基板位置合せ装置により基板同士を位置合せする。当該基板位置合せ装置において、基板が基板ホルダにより保持される。
特許文献１特開２００９−２４５９６３号公報

しかし、基板を保持した基板ホルダがステージに設置される場合、予め定められた位置から大きくずれると、その後の基板の位置合せが難しくなり、極端の場合には基板同士の位置合せができなくなるおそれがある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、基板を載置面に載置するホルダ本体と、ホルダ本体に設けられた一対の端子、および、一対の端子間を電気的に接続する接続線を有し、ホルダ本体が予め定められた位置に配された場合に一対の端子が外部の端子に接触して電気的な閉回路を形成する接続部材とを備える基板ホルダが提供される。

本発明の第２の態様においては、基板を互いに対向する載置面に挟んで保持する一対のホルダ本体と、一対のホルダ本体のそれぞれに配され、一対のホルダ本体が基板を載置面に挟んで保持する場合に、互いに電気的に接続する接続線、および、電気的に接続された接続線の両端に配された一対の端子であって、ホルダ本体が予め定められた位置に配された場合に一対の端子が外部の端子に接触して電気的な閉回路を形成する接続部材とを備え、一対の端子は、一対のホルダ本体の何れか一方に露出して配される、または、一対のホルダ本体の両方に一つずつ露出して配される基板ホルダが提供される。

本発明の第３の態様においては、上記の基板ホルダを用いて、複数の基板を重ね合わせて貼り合せる基板貼り合せ装置が提供される。

本発明の第４の態様においては、上記基板貼り合せ装置により複数の基板を積層して積層半導体装置を製造する積層半導体装置製造方法が提供される。

本発明の第５の態様においては、上記積層半導体装置製造方法により製造された積層半導体装置が提供される。

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。

一実施形態である基板貼り合せ装置１００の全体構造を模式的に示す平面図である。ステージ装置１４０の構造を概略的に示す正面図である。下基板ホルダ１２５の一例を概略的に示す平面図である。下基板ホルダ１２５における接続部材及び静電吸着部と第２テーブル１４２における給電回路との対応関係を概略的に示す断面図である。接続部材の他の実施形態を概略的に示す断面図である。接続部材の他の実施形態を概略的に示す断面図である。接続部材により閉回路を形成した図６の実施形態を示す断面図である。接続部材の他の実施形態を概略的に示す断面図である。積層半導体装置の製造方法の概略を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、基板貼り合せ装置１００の全体構造を模式的に示す平面図である。基板貼り合せ装置１００は、筐体１０２と、常温部１０４と、高温部１０６と、基板カセット１１２、１１４、１１６とを備える。常温部１０４および高温部１０６は、共通の筐体１０２の内部に設けられる。

基板カセット１１２、１１４、１１６は、筐体１０２の外部に、筐体１０２に対して脱着自在に装着される。基板カセット１１２、１１４、１１６は、基板貼り合せ装置１００において接合される第１基板１２２および第２基板１２３を収容する。基板カセット１１２、１１４、１１６により、複数の第１基板１２２および第２基板１２３が一括して基板貼り合せ装置１００に装填される。また、基板貼り合せ装置１００において接合された第１基板１２２および第２基板１２３が一括して回収される。

常温部１０４は、筐体１０２の内側にそれぞれ配された、プリアライナ１２６、ステージ装置１４０、基板ホルダラック１２８および基板取り外し部１３０と、一対の搬送部１３２、１３４とを備える。常温部１０４の内部は、基板貼り合せ装置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。常温部１０４は、大気中で第１基板１２２および第２基板１２３を搬送する。

プリアライナ１２６は、高精度であるが故にステージ装置１４０の狭い調整範囲に第１基板１２２または第２基板１２３の位置が収まるように、個々の第１基板１２２または第２基板１２３の位置を仮合わせする。この場合に、プリアライナ１２６は第１基板１２２等の外形を観察することにより、第１基板１２２等の位置決めを行う。これにより、ステージ装置１４０が第１基板１２２および第２基板１２３の位置を確実に位置決めすることができる。

基板ホルダラック１２８は、複数の上基板ホルダ１２４および複数の下基板ホルダ１２５を収容して待機させる。基板ホルダラック１２８は、アライメント機能を有する。上基板ホルダ１２４又は下基板ホルダ１２５が搬送部１３４によりステージ装置１４０に載置されるとき、大きな位置ずれが発生しないように、基板ホルダラック１２８は、上基板ホルダ１２４又は下基板ホルダ１２５の向きを予め合わせることができる。

ステージ装置１４０は、貼り合せの対象である第１基板１２２と第２基板１２３における接合すべき電極同士の位置を合わせて、重ね合わせる。ステージ装置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、ステージ装置１４０における位置合わせ精度を維持する。

ステージ装置１４０は、第１テーブル１４１と、第２テーブル１４２と、制御部１４８とを有する。第１テーブル１４１は、ステージ装置１４０の天板の下面に固定される。第１テーブル１４１の下面が真空吸着により上基板ホルダ１２４を保持する。当該吸着方法は、静電吸着であってもよい。上基板ホルダ１２４は、静電吸着により第１基板１２２を保持する。

第２テーブル１４２は、第１テーブル１４１に対向して、ステージ装置１４０の底板の上に、ＸＹＺ方向に移動可能に配置される。第２テーブル１４２は、傾斜機能を有する。第２テーブル１４２の上面が真空吸着により下基板ホルダ１２５を保持する。下基板ホルダ１２５は、第２基板１２３を静電吸着により保持する。

制御部１４８は、第２テーブル１４２の移動を制御する。制御部１４８は、第２テーブル１４２を移動させて、第１テーブル１４１に保持された第１基板１２２に対して、第２基板１２３の位置を合わせる。制御部１４８は、第２テーブル１４２を上昇させて、第１基板１２２と第２基板１２３を重ね合せることができる。その後、上基板ホルダ１２４と下基板ホルダ１２５に挟まれた第１基板１２２と第２基板１２３は、位置止め機構により仮止めされる。上基板ホルダ１２４と下基板ホルダ１２５及びそれらに挟まれた第１基板１２２と第２基板１２３の組合せを「ホルダ対」と記載することがある。

基板取り外し部１３０は、高温部１０６から搬出された上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５に挟まれて貼り合わされた第１基板１２２および第２基板１２３を取り出す。貼り合わされた第１基板１２２および第２基板１２３を「積層基板」と記載することがある。上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５から取り出された積層基板は、搬送部１３４、１３２および第２テーブル１４２により基板カセット１１２、１１４、１１６のうちのひとつに戻されて収容される。積層基板を取り出された上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５は、基板ホルダラック１２８に戻されて待機する。基板取り外し部１３０は、基板ホルダラック１２８の上方に配される。

なお、基板貼り合せ装置１００に装填される第１基板１２２および第２基板１２３は、単体のシリコンウエハ、化合物半導体ウェハ、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あってよい。また、装填された第１基板１２２および第２基板１２３が、既に複数のウェハを積層して形成された積層基板である場合もある。

一対の搬送部１３２、１３４のうち、基板カセット１１２、１１４、１１６に近い側に配置された搬送部１３２は、基板カセット１１２、１１４、１１６、プリアライナ１２６およびステージ装置１４０の間で第１基板１２２および第２基板１２３を搬送する。一方、基板カセット１１２、１１４、１１６から遠い側に配置された搬送部１３４は、ステージ装置１４０、基板ホルダラック１２８、基板取り外し部１３０およびエアロック２２０の間で、第１基板１２２、第２基板１２３、上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５を搬送する。

搬送部１３４は、基板ホルダラック１２８に対して、上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５の搬入および搬出も担う。第１テーブル１４１に第１基板１２２を保持させる場合に、搬送部１３４は、まず基板ホルダラック１２８から一枚の上基板ホルダ１２４を取り出して第２テーブル１４２に載置する。第２テーブル１４２は、基板カセット１１２、１１４、１１６に近い側に移動する。搬送部１３２は、プリアライナ１２６からプリアライメントされた第１基板１２２を取り出して、第２テーブル１４２の上の上基板ホルダ１２４に載置して、静電吸着させる。

第２テーブル１４２は、再び基板カセット１１２、１１４、１１６から遠い側に移動する。搬送部１３４は、第２テーブル１４２から第１基板１２２を静電吸着した上基板ホルダ１２４を受け取り、裏返して第１テーブル１４１に近づける。第１テーブル１４１は、真空吸着によりその上基板ホルダ１２４を保持する。

搬送部１３４は、第２テーブル１４２に下基板ホルダ１２５を載置する。搬送部１３２は、その上に第２基板１２３を載置して保持させる。これにより、第２テーブル１４２に保持された第２基板１２３における回路等が形成された面は、第１テーブル１４１に保持された第１基板１２２における回路等が形成された面に、対向するように配置される。

高温部１０６は、断熱壁１０８、エアロック２２０、搬送部２３０、複数の加圧室２４０および冷却室２５０を有する。断熱壁１０８は、高温部１０６を包囲して、高温部１０６の外部への熱輻射を遮断する。これにより、高温部１０６の熱が常温部１０４に及ぼす影響を抑制する。高温部１０６は、その内部が一定の真空状態に維持される。これにより、高温部１０６に搬入された基板の汚染及び酸化を抑えることができる。

搬送部２３０は、加圧室２４０、冷却室２５０とエアロック２２０との間で第１基板１２２、第２基板１２３、上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５を搬送する。

エアロック２２０は、常温部１０４と高温部１０６とを連結する。エアロック２２０は、常温部１０４側と高温部１０６側とに、交互に開閉するシャッタ２２２、２２４を有する。

第１基板１２２、第２基板１２３、上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５から構成されるホルダ対が常温部１０４から高温部１０６に搬入される場合、まず、常温部１０４側のシャッタ２２２が開かれ、搬送部１３４がホルダ対をエアロック２２０に搬入する。次に、常温部１０４側のシャッタ２２２が閉じられ、エアロック２２０内部が真空に引かれる。エアロック２２０内部の真空度が、高温部１０６側の真空度になったら、高温部１０６側のシャッタ２２４が開かれる。

続いて、搬送部２３０が、エアロック２２０からホルダ対を搬出して、加圧室２４０のいずれかに装入する。加圧室２４０は、ホルダ対を加熱および加圧して、第１基板１２２と第２基板１２３を貼り合せる。その後、搬送部２３０が、加圧室２４０からホルダ対を搬出して、冷却室２５０に装入して冷却する。加圧室２４０は、ホルダ対を加圧するだけで、第１基板１２２と第２基板１２３を貼り合せてもよい。

高温部１０６から常温部１０４にホルダ対を搬出する場合は、常温部１０４から高温部１０６に搬入する場合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１０６の内部雰囲気を常温部１０４側に漏らすことなく、ホルダ対を高温部１０６に搬入または搬出できる。

基板貼り合せ装置１００内の多くの領域において、上基板ホルダ１２４が第１基板１２２を保持した状態で、又は下基板ホルダ１２５が第２基板１２３を保持した状態で、搬送部１３４、２３０および第２テーブル１４２により搬送される。第１基板１２２を保持した上基板ホルダ１２４又は第２基板１２３を保持した下基板ホルダ１２５が搬送される場合、搬送部１３４、２３０は、真空吸着又は静電吸着により上基板ホルダ１２４又は下基板ホルダ１２５を吸着して保持する。

図２は、ステージ装置１４０の構造を概略的に示す。ステージ装置１４０は、本体３１０の内側に、第１テーブル１４１、第２テーブル１４２及び制御部１４８の他、第１顕微鏡３４４と、第２顕微鏡３４２と、干渉計３７０と、第１固定鏡３７４と、第２固定鏡３７６とを更に備える。

本体３１０は、互いに平行で水平な天板３１２および底板３１６と、天板３１２および底板３１６を結合する複数の支柱３１４とを備える。天板３１２、支柱３１４および底板３１６は、それぞれ高剛性な材料により形成され、内部機構の動作に係る反力が作用した場合も変形を生じない。なお、基板貼り合せ装置１００に組み込まれた場合は、支柱３１４相互の間は断熱壁１４５により封止される。

第２テーブル１４２は、第１テーブル１４１に対向して昇降部３６０に配される。昇降部３６０は、底板３１６の上に載置され、底板に対して固定されたガイドレール３５２に案内されつつＸ方向に移動するＸステージ３５４と、Ｘステージ３５４の上でＹ方向に移動するＹステージ３５６の上に載置される。よって、制御部１４８の制御により、第２テーブル１４２は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向にも移動できる。Ｚ方向の移動距離は変位センサ３７２により検知できる。変位センサ３７２が検出したデータが制御部１４８にフィードバックされる。

昇降部３６０は、制御部１４８からの指示に応じて、第２テーブル１４２をＺ方向に昇降する。昇降部３６０の駆動形式の例として、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）による駆動、シリンダー及びピストンによる駆動等が挙げられる。第２テーブル１４２は、粗動微動分離駆動機構を有してよい。第２テーブル１４２は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸を回転軸として回転する機能を有する。

第１顕微鏡３４４は、第２テーブル１４２に配置され、第２テーブル１４２と共に第１テーブル１４１に対して移動できる。第１顕微鏡３４４は、オートフォーカスセンサを有する。第１顕微鏡３４４は、第１テーブル１４１に保持された第１基板１２２の表面に設けられた指標を観察して、その位置、距離を計測する。第１顕微鏡３４４により計測される位置、距離のデータは、制御部１４８に送信される。

第２顕微鏡３４２は、天板３１２の下面に、第１テーブル１４１に対して既知の間隔をおいて固定される。第２顕微鏡３４２は、オートフォーカスセンサを有する。第２顕微鏡３４２は、第２テーブル１４２に保持された第２基板１２３の表面に設けられた指標を観察して、その位置、距離を計測する。第２顕微鏡３４２により計測される位置、距離のデータは、制御部１４８に送信される。制御部１４８は、受信したデータに基づいて、第２テーブル１４２を制御する。

干渉計３７０は、それぞれ第１テーブル１４１及び第２テーブル１４２に固定された第１固定鏡３７４及び第２固定鏡３７６に光を照射して、第１固定鏡３７４及び第２固定鏡３７６から反射される光の干渉により、第１テーブル１４１に対する第２テーブル１４２の相対位置を検知できる。干渉計３７０は、検出したデータを制御部１４８にフィードバックする。

制御部１４８は、第１テーブル１４１及び第２テーブル１４２における干渉計３７０、変位センサ３７２、第１顕微鏡３４４及び第２顕微鏡３４２の位置を記憶しているので、干渉計３７０、変位センサ３７２、第１顕微鏡３４４及び第２顕微鏡３４２により送信されるデータに基づいて、上基板ホルダ１２４を介して第１テーブル１４１に保持された第１基板１２２と、下基板ホルダ１２５を介して第２テーブル１４２に保持された第２基板１２３との相対位置を算出できる。制御部１４８は、算出した結果に基づいて、第２テーブル１４２を精密に制御して、第１基板１２２と第２基板１２３の位置合せをして、重ね合せることができる。

図３は、下基板ホルダ１２５の一例を概略的に示す平面図である。下基板ホルダ１２５は、ホルダ本体４００と、静電吸着部４０１と、接続部材４１０とを有する。図４は、下基板ホルダ１２５における静電吸着部４０１及び接続部材４１０と第２テーブル１４２における給電回路との対応関係を概略的に示す断面図である。

ホルダ本体４００の外形は、第２基板１２３よりも径がひとまわり大きな円板状をなす。ホルダ本体４００は、セラミックス、金属等の高剛性材料により形成される。ホルダ本体４００の材料として、ＳｉＣ及びＡｌＮが例示できる。ホルダ本体４００の上面は、第２基板１２３を保持する載置面である。当該載置面が高い平坦性を有して、第２基板１２３を吸着する。

接続部材４１０は、接続線４１２と、端子４１４と、端子４１６とを含む。端子４１４と端子４１６は、ホルダ本体４００の裏面から外部に露出する。接続線４１２、端子４１４及び端子４１６は、電気伝導性材料から形成され、互いに電気的に接続される。図４に示すように、下基板ホルダ１２５が第２テーブル１４２の予め定められた位置に配された場合に、端子４１４と端子４１６はそれぞれ第２テーブル１４２に設けられる外部の給電端子４３４及び給電端子４３６に接触して電気的な閉回路を形成する。この回路には、更に電源４７２と、電流計４７４と、抵抗４７６とを含む。

電源４７２は、回路に電力を供給する。抵抗４７６は、予想外の短絡による回路の破壊を防ぐ。電流計４７４は、回路に流れる電流を計測して、下基板ホルダ１２５が第２テーブル１４２の予め定められた位置に配置されたか否かを検知する。電流計４７４により計測された電流値が予め定められた閾値を超えた場合には、上記閉回路が形成されたとみなすことができ、よって下基板ホルダ１２５が予め定められた位置に配置されたと判断される。一方、電流計４７４により計測される電流値がゼロの場合には、下基板ホルダ１２５が第２テーブル１４２に載置されていないか、または、載置されているが載置されるべき位置からずれているかのいずれかである。

ここで、下基板ホルダ１２５が第２テーブルに載置されているか否かを検知することにより上記二つの状態を区別することができる。例えば、搬送部１３４に荷重センサを設けて、当該荷重センサの出力が上がった後に下がった場合に、下基板ホルダ１２５を保持した後に第２テーブル１４２に載置したと考えられる。よって、当該荷重センサの出力が上がった後に下がったにも関わらず電流計４７４の電流値が閾値を超えない場合には、下基板ホルダ１２５が第２テーブル１４２に載置されているが載置されるべき位置からずれていると判断することができる。

下基板ホルダ１２５の位置がずれていると判断された場合に、搬送部１３４は、下基板ホルダ１２５を基板ホルダラック１２８に戻して、下基板ホルダ１２５について再度アライメントしてから、第２テーブル１４２に載置しなおす。そして、電流計４７４で電流値が再び測定される。このように、第２テーブル１４２に載置される下基板ホルダ１２５の位置ずれを解消すると、後続の第１基板１２２と第２基板１２３の位置合せが順調に進行でき、位置合せの時間が短縮できる。

静電吸着部４０１は、接続部材４１０とは別個にホルダ本体４００の内部に設けられる。静電吸着部４０１は、第２基板１２３をホルダ本体４００に静電吸着させる。静電吸着部４０１は、双極方式の静電吸着部である。即ち、静電吸着部４０１は、二つの静電吸着電極４０２、４０６を有する。静電吸着電極４０２、４０６は、それぞれホルダ本体４００の裏面から露出して外部から接触できる静電受電端子４０４、４０８を有する。図４に示すように、静電吸着電極４０２、４０６は、静電受電端子４０４、４０８を通じて、それぞれ第２テーブル１４２に設けられる静電給電端子４２６及び静電給電端子４２８と接触して、外部の静電吸着電源４６２からの電力供給により、第２基板１２３を載置面に静電吸着することができる。また、静電吸着は単極方式であってもよい。

給電端子４３４、給電端子４３６、静電給電端子４２６及び静電給電端子４２８は、それぞればね４８２、４８４、４８６、４８８により上下伸縮可能に第２テーブル１４２に設置される。下基板ホルダ１２５が第２テーブル１４２に載置されていない場合は、給電端子４３４、給電端子４３６、静電給電端子４２６及び静電給電端子４２８の先端部は、ばね４８２、４８４、４８６、４８８により上方に延伸する。下基板ホルダ１２５が第２テーブル１４２に載置された場合は、給電端子４３４、給電端子４３６、静電給電端子４２６及び静電給電端子４２８は、それぞれホルダ本体４００に設けられた端子４１４、端子４１６、静電受電端子４０４及び静電受電端子４０８に当接して、下方に押し込まれる。この場合に、給電端子４３４、給電端子４３６、静電給電端子４２６及び静電給電端子４２８は、ばね４８２、４８４、４８６、４８８の弾性力によりそれぞれ端子４１４、端子４１６、静電受電端子４０４及び静電受電端子４０８に押し付けられる状態にあり、端子４１４、端子４１６、静電受電端子４０４及び静電受電端子４０８と確実に電気的に接続でき、安定な電力供給ができる。上記ばねとしては、コイルばね等が例示できる。

図３及び図４に示すように、接続部材４１０の端子４１４と端子４１６の外部に露出する露出面積は、静電吸着部４０１の静電受電端子４０４、４０８の露出面積よりも小さい。従って、下基板ホルダ１２５が第２テーブル１４２に配置されて、小さい露出面積を有する端子４１４と端子４１６が精度よくそれぞれ給電端子４３４及び給電端子４３６に接触して閉回路が形成されたときは、大きい露出面積を有する静電受電端子４０４、４０８もそれぞれ静電給電端子４２６及び静電給電端子４２８に接触することができる。よって、電流計４７４が検出する電流値を制御パラメータとして、スイッチ４６４を制御することができる。例えば、電流計４７４が検出した電流値が閾値を超えたら、下基板ホルダ１２５が第２テーブル１４２の予め定められた位置に設置されたので、スイッチ４６４をオンにして静電吸着の電力を供給してよい。

図３に示すように、接続部材４１０の端子４１４と端子４１６は、静電吸着部４０１の静電受電端子４０４と静電受電端子４０８に隣接して配されてよい。このように配置されると、第２テーブル１４２に設けられる双方の給電回路の配線等の配置設計が容易になる。

図５は、接続部材４１０の他の実施形態を概略的に示す断面図である。見やすくする目的で、図５において静電吸着部が省略された。この実施形態において、接続線４１２は、他の部分よりも耐久性の低い材料で形成されるモニタ部５１２を有する。

モニタ部５１２は、接続線４１２の他の部分に比して機械的に脆弱な部分であってよい。例えば、図５に示すように、モニタ部５１２は接続線４１２の他の部分に比して断面積が小さい細い部分であって、ホルダ本体４００が衝撃を受けて、モニタ部５１２が断線したら、電流計４７４により検出する電流が下がるので、この検出結果を目安として、下基板ホルダ１２５をメンテナンス又は交換することができる。なお、モニタ部５１２は、接続線４１２の他の部分に比して劣化しやすい材料により形成されてよい。例えば、モニタ部５１２は、劣化により断線したら、電流計４７４により検出する電流が下がるので、この検出結果を目安として、下基板ホルダ１２５をメンテナンス又は交換することができる。また、モニタ部５１２は、劣化に伴って抵抗値が変化する材料により形成され、その抵抗値の変化の計測により、メンテナンス又は交換の時期が判断されても良い。

接続部材４１０は、ホルダ本体４００に脱着することのできるカセット５２０に設けられる。下基板ホルダ１２５は、メンテナンスされた後、断線した接続部材４１０を含むカセット５２０が新しいものに交換されたら、再び使用する。

図６は、接続部材の他の実施形態を概略的に示す断面図である。図７は、接続部材により閉回路を形成した図６の実施形態を示す断面図である。この実施形態では、接続部材は、それぞれ上基板ホルダ１２４に配される接続線４１２、端子４１４、端子４１６、及び下基板ホルダ１２５に配される接続電極６１４、接続電極６１６、ばね６２４、ばね６２６、接続端子６３４、接続端子６３６を含む。

図６の実施形態では、接続線４１２、端子４１４及び端子４１６は、上基板ホルダ１２４のホルダ本体に設けられる。さらに端子４１４及び端子４１６は、第１基板１２２を載置する上基板ホルダ１２４の載置面に露出する。

接続端子６３４及び接続端子６３６は、下基板ホルダ１２５を上下貫通する孔に嵌合されて固定される。接続端子６３４及び接続端子６３６は、下面が下基板ホルダ１２５の裏面に露出する。下基板ホルダ１２５が第２テーブル１４２の予め定められた位置に配された場合に、接続端子６３４及び接続端子６３６はそれぞれ第２テーブル１４２に設けられる外部の給電端子４３４及び給電端子４３６に接触することができる。

接続電極６１４及び接続電極６１６は、それぞればね６２４とばね６２６を介して、接続端子６３４及び接続端子６３６の上部に上下伸縮可能に設置される。接続電極６１４及び接続電極６１６は、上部から押さえられない限り、それぞればね６２４とばね６２６により押し上げられて、上方に延伸する。ばね６２４及びばね６２６として、コイルばね等が例示できる。接続電極６１４、接続電極６１６、ばね６２４、ばね６２６、接続端子６３４及び接続端子６３６は、伝導性材料から形成される。

第１テーブル１４１に載置された上基板ホルダ１２４と第２テーブル１４２に載置された下基板ホルダ１２５がそれぞれ互いに対向する載置面に第１基板１２２及び第２基板１２３を保持して、位置合せされて、重ね合わせられ、第１基板１２２及び第２基板１２３を挟んで保持した場合には、図７に示すように、接続線４１２、端子４１４、端子４１６、接続電極６１４、接続電極６１６、ばね６２４、ばね６２６、接続端子６３４及び接続端子６３６は、互いに電気的に接続する。なお、その両端にある接続端子６３４及び接続端子６３６は、下基板ホルダ１２５が第２テーブル１４２における予め定められた位置に配された場合に、それぞれ第２テーブル１４２に設けられる外部の給電端子４３４及び給電端子４３６に接触して電気的な閉回路を形成する。

図７に示すように、第１基板１２２及び第２基板１２３が重ね合わせられた場合に、接続電極６１４及び接続電極６１６は、それぞれ上基板ホルダ１２４に設けられた端子４１４及び端子４１６に当接して、下方に押し込まれる。この場合に、接続電極６１４及び接続電極６１６は、ばねの弾性力によりそれぞれ端子４１４及び端子４１６に押し付けられる状態にあり、端子４１４、端子４１６と確実に電気的に接続できる。なお、この場合に、給電端子４３４及び給電端子４３６は、ばねの弾性力によりそれぞれ接続端子６３４、接続端子６３６に押し付けられる状態にあり、接続端子６３４、接続端子６３６と確実に電気的に接続でき、安定な電力供給ができる。電流計４７４は、電流値を測定することにより、上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５がそれぞれ予め定められた位置に配置されたか否かを検出することができる。

図７の実施形態では、接続端子６３４又は接続端子６３６に、図５のモニタ部５１２のようなモニタ部が設けられてもよい。図７に示す電気的な閉回路が、上下逆転してもよい。即ち、給電端子４３４、給電端子４３６、電源４７２と、電流計４７４と、抵抗４７６、ばね４８２及びばね４８４は、第１テーブル１４１に設けられてよく、接続電極６１４、接続電極６１６、ばね６２４、ばね６２６、接続端子６３４及び接続端子６３６は、上基板ホルダ１２４に設けられてよく、接続線４１２、端子４１４及び端子４１６は、下基板ホルダ１２５に設けられてよい。この場合、上基板ホルダ１２４が第１テーブル１４１における予め定められた位置に配され、上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５にそれぞれ保持された第１基板１２２及び第２基板１２３が位置合せされて、重ね合わせられると、電気的な閉回路が形成され、電流計４７４により電流を測定することができる。

なお、端子４１４と接続電極６１４、および、端子４１６と接続電極６１６が接触できる範囲は、接続端子６３４と給電端子４３４、および、接続端子６３６と給電端子４３６が接触できる範囲よりも広いことが好ましい。例えば、端子４１４、４１６が露出する面積は、接続端子６３４、６３６が露出する面積よりも広いことが好ましい。これにより、上基板ホルダ１２４と下基板ホルダ１２５とは、それぞれが保持した第１基板１２２および第２基板１２３同士を基準に位置合わせしても、互いの電気的な接続を担保することができる。

図８は、接続部材の他の実施形態を概略的に示す断面図である。この実施形態では、接続部材は、それぞれ上基板ホルダ１２４に配される接続線８１２、及び下基板ホルダ１２５に配される接続電極６１６、ばね６２６、接続端子６３６を含む。図６及び図７に示す実施形態では、外部の端子と接続する接続部材の両端は、接続端子６３４及び接続端子６３６から構成され、同一の下基板ホルダ１２５に設けられ、下基板ホルダ１２５の裏面から露出している。それに対して、図８の実施形態では、外部の端子と接続する接続部材の両端は、それぞれ上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５に配される接続線８１２及び接続端子６３６から形成される。即ち、接続部材の両端は、上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５の両方に一つずつ露出して配される。

接続電極６１６、ばね６２６、接続端子６３６は、図６に示すものと同様であってよい。接続線８１２は、上基板ホルダ１２４を上下貫通する孔に嵌合されて固定される。接続線８１２の両端は、それぞれ上基板ホルダ１２４の基板載置面及び裏面に露出する。接続線８１２は、電気伝導性材料により形成される。

端子８０６は、第１テーブル１４１に設けられた凹部に設けられる。端子８０６は、ばね８１６を介して当該凹部から上下伸縮可能に設けられる。第１テーブル１４１に上基板ホルダ１２４が保持されていない場合には、端子８０６は、下方に延伸する。上基板ホルダ１２４が第１テーブル１４１における予め定められた位置に載置された場合には、端子８０６は、接続線８１２の上端面に当接して、接続線８１２により上方に押し込まれる。この場合に、端子８０６の下端は、ばね８１６の弾性力により接続線８１２に押し付けられる状態にあり、接続線８１２と確実に電気的に接続できる。安定な電力供給ができる。

図７の実施形態と同様に、下基板ホルダ１２５が第２テーブル１４２における予め定められた位置に配置された場合には、給電端子４３６は確実に接続端子６３６に電気的に接続して、安定な電力を供給することができる。なお、上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５にそれぞれ保持された第１基板１２２及び第２基板１２３が位置合せされて、重ね合わせられた場合に、接続電極６１６は、ばね６２６の弾性力により、接続線８１２の下端と確実に接続することができる。この場合に、上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５に設けられた接続部材は、上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５の外部に設けられた電源８７２、電流計８７４及び抵抗８７６と共に、電気的な閉回路を形成する。電流計８７４は、この閉回路の電流を測定することにより、上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５がそれぞれ予め定められた位置に配置されたか否かを検出することができる。また、図８の実施形態では、接続線８１２に、図５のモニタ部５１２のようなモニタ部が設けられてもよい。

上述の実施形態では、上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５がそれぞれステージ装置１４０における第１テーブル１４１及び第２テーブル１４２に載置される場合の位置検出の例を示したが、第１テーブル１４１又は第２テーブル１４２に設けられた電源、電流計等を加圧室２４０、冷却室２５０又はエアロック２２０等に設けることにより、それぞれ上基板ホルダ１２４又は下基板ホルダ１２５を設置するときの位置を確認することもできる。

図９は、積層半導体装置の製造方法の概略を示すフローチャートである。図９に示すように、積層半導体装置は、当該積層半導体装置の機能・性能設計を行うステップＳ１１０、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップＳ１２０、積層半導体装置の基材である基板を製造するステップＳ１３０、マスクのパターンを用いたリソグラフィを含む基板処理ステップＳ１４０、上記の基板貼り合せ装置を用いた基板貼り合せ工程等を含むデバイス組み立てステップＳ１５０、検査ステップＳ１６０等を経て製造される。なお、デバイス組み立てステップＳ１５０は、基板貼り合せ工程に続いて、ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む。

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、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基板貼り合せ装置、１０２筐体、１０４常温部、１０６高温部、１０８断熱壁、１１２基板カセット、１１４基板カセット、１１６基板カセット、１２２第１基板、１２３第２基板、１２４上基板ホルダ、１２５下基板ホルダ、１２６プリアライナ、１２８基板ホルダラック、１３０基板取り外し部、１３２搬送部、１３４搬送部、１４０ステージ装置、１４１第１テーブル、１４２第２テーブル、１４５断熱壁、１４６シャッタ、１４８制御部、２２０エアロック、２２２シャッタ、２２４シャッタ、２３０搬送部、２４０加圧室、２５０冷却室、３１０本体、３１２天板、３１４支柱、３１６底板、３４２第２顕微鏡、３４４第１顕微鏡、３５２ガイドレール、３５４Ｘステージ、３５６Ｙステージ、３６０昇降部、３７０干渉計、３７２変位センサ、３７４第１固定鏡、３７６第２固定鏡、４００ホルダ本体、４０１静電吸着部、４０２静電吸着電極、４０４静電受電端子、４０６静電吸着電極、４０８静電受電端子、４１０接続部材、４１２接続線、４１４端子、４１６端子、４２６静電給電端子、４２８静電給電端子、４３４給電端子、４３６給電端子、４６２静電吸着電源、４６４スイッチ、４７２電源、４７４電流計、４７６抵抗、４８２ばね、４８４ばね、４８６ばね、４８８ばね、５１２モニタ部、５２０カセット、６１４接続電極、６１６接続電極、６２４ばね、６２６ばね、６３４接続端子、６３６接続端子、８０６端子、８１２接続線、８１６ばね、８７２電源、８７４電流計、８７６抵抗

Claims

基板を載置する載置面を有するホルダ本体と、
前記ホルダ本体に設けられ、前記ホルダ本体が予め定められた位置に配された場合に外部の接続部に接続して電気的な閉回路を形成する接続部材と、
前記接続部材とは別個に前記ホルダ本体に設けられ、電力供給により、前記基板を前記載置面に静電吸着する静電吸着部と
を備える基板ホルダを用いて、前記基板を含む複数の基板を重ね合わせて貼り合せる基板貼り合せ装置であって、
前記基板ホルダが載置されるテーブルと、
前記テーブルに設けられ、前記静電吸着部に電力供給する静電給電部と
を備え、
前記外部の接続部は、前記テーブルに設けられており、前記基板ホルダが前記テーブルに前記位置で載置されたときに前記接続部材に接触され、
前記静電給電部は、前記閉回路が形成されたことを検出したら前記静電吸着部に電力供給する基板貼り合せ装置。
前記接続部材は、前記ホルダ本体に設けられた一対の端子、および、前記一対の端子間を電気的に接続する接続線を有し、前記一対の端子が前記外部の接続部に接触する請求項１に記載の基板貼り合せ装置。
前記静電吸着部は、前記ホルダ本体から露出して外部から接触される端子を有し、
前記接続部材の前記一対の端子のいずれの露出面積も、前記静電吸着部の前記端子の露出面積より小さい請求項２に記載の基板貼り合せ装置。
前記静電吸着部は、前記ホルダ本体から露出して外部から接触される端子を有し、
前記接続部材の前記一対の端子は、前記静電吸着部の前記端子に隣接して配される請求項２または３に記載の基板貼り合せ装置。
前記接続線は、他の部分よりも耐久性の低い材料で形成されるモニタ部を有する請求項４に記載の基板貼り合せ装置。
前記接続部材は、前記ホルダ本体に着脱可能なカセットに設けられている請求項１から５のいずれか一項に記載の基板貼り合せ装置。
前記閉回路に電力を供給する電源と、
前記閉回路に流れる電流を計測する電流計と、を備え、
前記電流計で計測した電流値に基づいて、前記基板ホルダが前記位置に載置されたか否かを検出する請求項１から６のいずれか一項に記載の基板貼り合せ装置。
基板ホルダを用いて複数の基板を重ね合わせて貼り合せる基板貼り合せ装置であって、
前記基板ホルダは、
それぞれが基板を載置する載置面を有し、前記基板を挟んで保持する一対のホルダ本体と、
前記一対のホルダ本体に配され、前記一対のホルダ本体が予め定められた位置に配された場合に外部の接続部に接続して電気的な閉回路を形成する接続部材と、
前記接続部材とは別個に前記一対のホルダ本体の少なくとも一方に設けられ、電力供給により、前記基板を前記載置面に静電吸着する静電吸着部と
を備え、
前記接続部材は、前記一対のホルダ本体の何れか一方における前記基板を挟んでいる面と反対の面に露出して配され、
基板貼り合せ装置は、
前記基板ホルダが載置されるテーブルと、
前記テーブルに設けられ、前記静電吸着部に電力供給する静電給電部と
を備え、
前記外部の接続部は、前記テーブルに設けられており、前記基板ホルダが前記テーブルに前記位置で載置されたときに前記接続部材に接触され、
前記静電給電部は、前記閉回路が形成されたことを検出したら前記静電吸着部に電力供給する基板貼り合せ装置。
前記接続部材は、前記一対のホルダ本体が前記基板を挟んで保持したときに、互いに電気的に接続される接続線、および、電気的に接続された前記接続線の両端に配された一対の端子を有し、前記一対の端子が前記外部の接続部に接触する請求項８に記載の基板貼り合せ装置。
前記閉回路に電力を供給する電源と、
前記閉回路に流れる電流を計測する電流計と、を備え、
前記電流計で計測した電流値に基づいて、前記基板ホルダが前記位置に載置されたか否かを検出する請求項８または９に記載の基板貼り合せ装置。
前記電流計で計測した電流値に基づいて、前記一対のホルダ本体がそれぞれ所定の位置に重ね合されているか否かを検出する請求項１０に記載の基板貼り合せ装置。
基板ホルダを用いて複数の基板を重ね合わせて貼り合せる基板貼り合せ装置であって、
前記基板ホルダは、
それぞれが基板を載置する載置面を有し、前記基板を挟んで保持する一対のホルダ本体と、
前記一対のホルダ本体に配され、前記一対のホルダ本体が予め定められた位置に配された場合に外部の接続部に接続して電気的な閉回路を形成する接続部材と、
前記接続部材とは別個に前記一対のホルダ本体の少なくとも一方に設けられ、電力供給により、前記基板を前記載置面に静電吸着する静電吸着部と
を備え、
前記接続部材は、前記一対のホルダ本体が前記基板を挟んで保持したときに、互いに電気的に接続される接続線、および、電気的に接続された前記接続線の両端に配された一対の接続部を有し、前記一対の接続部が前記外部の接続部に接触し、
前記一対の接続部の一方は、前記一対のホルダ本体の一方における前記基板を挟んでいる面と反対の面に露出して配され、前記一対の接続部の他方は、前記一対のホルダ本体の他方における前記基板を挟んでいる面と反対の面に露出して配され、
基板貼り合せ装置は、
前記一対のホルダ本体の一方が保持される第１テーブルと、
前記一対のホルダ本体の他方が前記一対のホルダ本体の一方に対向するように保持する第２テーブルと、
前記第１テーブルおよび前記第２テーブルの少なくとも一方に設けられ、前記静電吸着部に電力供給する静電給電部と
を備え、
前記第１テーブルには、前記一対のホルダ本体の一方から露出した前記一対の接続部の一方が接触される前記外部の接続部が設けられており、前記第２テーブルには、前記一対のホルダ本体の他方から露出した前記一対の接続部の他方が接触される前記外部の接続部が設けられており、
前記外部の接続部は、前記基板ホルダのそれぞれが前記第１テーブルおよび前記第２テーブルにそれぞれ前記位置で載置されたときに、前記接続部材に接触され、
前記静電給電部は、前記閉回路が形成されたことを検出したら前記静電吸着部に電力供給する基板貼り合せ装置。
前記閉回路に電力を供給する電源と、
前記閉回路に流れる電流を計測する電流計と、を備え、
前記電流計で計測した電流値に基づいて、前記一対のホルダ本体がそれぞれ前記位置に載置されたか否かを検出する請求項１２に記載の基板貼り合せ装置。
前記電流計で計測した電流値に基づいて、前記一対のホルダ本体がそれぞれ所定の位置に重ね合されているか否かを検出する請求項１３に記載の基板貼り合せ装置。
基板を載置する載置面を有するホルダ本体と、
前記ホルダ本体に設けられ、前記ホルダ本体が予め定められた位置に配された場合に外部の接続部に接続して電気的な閉回路を形成する接続部材と、
前記接続部材とは別個に前記ホルダ本体に設けられ、電力供給により、前記基板を前記載置面に静電吸着する静電吸着部とを備える基板ホルダを用いて、前記基板を含む複数の基板を重ね合わせて貼り合せる基板貼り合せ方法であって、
前記基板ホルダをテーブルに載置する載置ステップと、
前記ホルダ本体に設けられた前記接続部材を前記テーブルに設けられた前記外部の接続部に接触させることにより前記閉回路を形成する形成ステップと、
前記形成ステップで前記閉回路が形成されたことを検出したら、前記テーブルに設けられた静電給電部から前記ホルダ本体に設けられた前記静電吸着部に電力を供給する供給ステップと
を含む基板貼り合せ方法。
前記閉回路に電力を供給する供給ステップと、
前記閉回路に流れる電流を計測する計測ステップと、
前記計測ステップで計測した電流値に基づいて、前記基板ホルダが前記位置に載置されたか否かを検出する検出ステップと、
を含む請求項１５に記載の基板貼り合せ方法。
基板ホルダを用いて、複数の基板を重ね合わせて貼り合せる基板貼り合せ方法であって、
前記基板ホルダは、
それぞれが基板を載置する載置面を有し、前記基板を挟んで保持する一対のホルダ本体と、
前記一対のホルダ本体に配され、前記一対のホルダ本体が予め定められた位置に配された場合に外部の接続部に接続して電気的な閉回路を形成する接続部材と、
前記接続部材とは別個に前記一対のホルダ本体の少なくとも一方に設けられ、電力供給により、前記基板を前記載置面に静電吸着する静電吸着部とを備え、
前記接続部材は、前記一対のホルダ本体の何れか一方における前記基板を挟んでいる面と反対の面に露出して配され、
基板貼り合せ方法は、
前記基板ホルダをテーブルに載置する載置ステップと、
前記一対のホルダ本体に設けられた前記接続部材を前記テーブルに設けられた前記外部の接続部に接触させることにより前記閉回路を形成する形成ステップと、
前記形成ステップで前記閉回路が形成されたことを検出したら、前記テーブルに設けられた静電給電部から前記一対のホルダ本体に設けられた前記静電吸着部に電力を供給する供給ステップと
を含む基板貼り合せ方法。
前記閉回路に電力を供給する供給ステップと、
前記閉回路に流れる電流を計測する計測ステップと、
前記計測ステップで計測した電流値に基づいて、前記基板ホルダが前記位置に載置されたか否かを検出する検出ステップと、
を含む請求項１７に記載の基板貼り合せ方法。
前記検出ステップは、前記計測ステップで計測した電流値に基づいて、前記一対のホルダ本体がそれぞれ所定の位置に重ね合されているか否かを検出する請求項１８に記載の基板貼り合せ方法。
基板ホルダを用いて、複数の基板を重ね合わせて貼り合せる基板貼り合せ方法であって、
前記基板ホルダは、
それぞれが基板を載置する載置面を有し、前記基板を挟んで保持する一対のホルダ本体と、
前記一対のホルダ本体に配され、前記一対のホルダ本体が予め定められた位置に配された場合に外部の接続部に接続して電気的な閉回路を形成する接続部材と、
前記接続部材とは別個に前記一対のホルダ本体の少なくとも一方に設けられ、電力供給により、前記基板を前記載置面に静電吸着する静電吸着部とを備え、
前記接続部材は、前記一対のホルダ本体が前記基板を挟んで保持したときに、互いに電気的に接続される接続線、および、電気的に接続された前記接続線の両端に配された一対の接続部を有し、前記一対の接続部が前記外部の接続部に接触し、
前記一対の接続部の一方は、前記一対のホルダ本体の一方における前記基板を挟んでいる面と反対の面に露出して配され、前記一対の接続部の他方は、前記一対のホルダ本体の他方における前記基板を挟んでいる面と反対の面に露出して配され、
基板貼り合せ方法は、
前記一対のホルダ本体の一方を第１テーブルに保持する第１保持ステップと、
前記一対のホルダ本体の他方が前記一対のホルダ本体の一方に対向するように前記一対のホルダ本体の他方を第２テーブルに保持する第２保持ステップと、
前記一対のホルダ本体の一方に設けられた前記一対の接続部の一方を前記第１テーブルに設けられた前記外部の接続部に接触し、前記一対のホルダ本体の他方に設けられた前記一対の接続部の他方を前記第２テーブルに設けられた前記外部の接続部に接触することにより前記閉回路を形成する形成ステップと、
前記形成ステップで前記閉回路が形成されたことを検出したら、前記第１テーブルおよび前記第２テーブルの少なくとも一方に設けられた静電給電部から前記一対のホルダ本体に設けられた前記静電吸着部に電力供給する電力供給ステップと
を含む基板貼り合せ方法。
前記閉回路に電力を供給する供給ステップと、
前記閉回路に流れる電流を計測する計測ステップと、
前記計測ステップで計測した電流値に基づいて、前記一対のホルダ本体が前記位置に載置されたか否かを検出する検出ステップと、
を含む請求項２０に記載の基板貼り合せ方法。
前記検出ステップは、前記計測ステップで計測した電流値に基づいて、前記一対のホルダ本体がそれぞれ所定の位置に重ね合されているか否かを検出する請求項２１に記載の基板貼り合せ方法。
前記検出ステップで前記基板ホルダが前記位置からずれたと検出した場合、前記基板ホルダの位置合わせを再度行い、前記テーブルに載置し直す請求項１６、１８から１９、および、２１から２２のいずれか一項に記載の基板貼り合せ方法。
前記供給ステップは、前記検出ステップで前記基板ホルダが前記位置に配置されたことを検出した後に実行される請求項１６、１８から１９、および、２１から２３のいずれか一項に記載の基板貼り合せ方法。
請求項１５から２４のいずれか一項に記載の基板貼り合せ方法により複数の基板を積層して積層半導体装置を製造する積層半導体装置製造方法。