JP6051523B2 - 基板ホルダ対、基板接合装置およびデバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板ホルダ対、デバイスの製造方法、分離装置、基板の分離方法、基板ホルダおよび基板位置合わせ装置に関する。

各々に素子、回路等が形成された半導体基板を積層して製造された積層型半導体デバイスがある（特許文献１参照）。半導体基板を積層する場合には、基板ホルダに保持された一対の半導体基板を、半導体回路の線幅精度で精密に位置決めして積層した後、基板全体を加熱加圧して接合させる。このとき、一対の半導体基板を加熱加圧して恒久的な接合を実現する加熱加圧装置（特許文献２参照）が用いられる。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開平１１−２６１０００号公報
［特許文献２］ 特開２００７−１１５９７８号公報

加熱加圧装置によって接合された基板を基板ホルダから取り出すとき、基板及び基板ホルダの間に不可避に存在する塵埃等の食い込み、溶融等により基板と基板ホルダの一部が固着して、分離が困難になる場合がある。そこで、基板と基板ホルダの一部が固着している場合でも、適切に基板と基板ホルダを分離することができる機構が望まれている。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様における基板ホルダ対は、互いに接合される二つの基板の一方の基板を保持する第１基板ホルダと、他方の基板を保持し、接合された二つの基板を第１基板ホルダとの間で保持する第２基板ホルダとを備え、第１基板ホルダは、第２基板ホルダから分離されるときに第２基板ホルダから離れる方向への力を受ける受圧部を有する。

また、上記課題を解決するために、本発明の第２の態様における基板ホルダ対は、互いに接合された二つの基板を挟持して搬送する基板ホルダ対であって、二つの基板の一方を保持し、第１外周形状を有する第１基板ホルダと、他方の基板を保持し、第１外周形状とは異なる第２外周形状を有する第２基板ホルダとを備える。

上記課題を解決するために、本発明の第３の態様におけるデバイスの製造方法は、複数の基板を重ね合わせて製造されるデバイスの製造方法であって、複数の基板を重ね合わせる工程は、複数の基板を、第１外周形状を有する第１基板ホルダと、第１外周形状とは異なる第２外周形状を有する第２の基板ホルダとからなる基板ホルダ対で挟持する挟持ステップと、挟持ステップにより基板ホルダ対に挟持された複数の基板を一体的に搬送する搬送ステップとを含む。

上記課題を解決するために、本発明の第４の態様における分離装置は、互いに接合される二つの基板の一方の基板を保持する第１基板ホルダと、他方の基板を保持し、接合された二つの基板を第１基板ホルダとの間で保持し、外部からの押圧力を受ける受圧部を有する第２基板ホルダと、第１基板ホルダと第２基板ホルダとの間に接合された二つの基板を挟んだ状態で第１基板ホルダを吸着するテーブルと、第１基板ホルダがテーブルに吸着された状態で、テーブルから遠ざかる向きに第２基板ホルダの受圧部を押圧する押圧部とを備える。

上記課題を解決するために、本発明の第５の態様における基板の分離方法は、上記分離装置を用いた基板の分離方法であって、第１基板ホルダおよび第２基板ホルダのそれぞれは基板を吸着する吸着力を発生する動作状態と吸着力を開放した休止状態とを切り替えることができる吸着部を有し、第１基板ホルダと第２基板ホルダとの間に接合された二つの基板を挟んだ状態で第１基板ホルダをテーブルに吸着するステップと、第１基板ホルダがテーブルに吸着された状態で、かつ、第１基板ホルダの吸着部を動作状態にして第２基板ホルダの吸着部を休止状態にして、押圧部により、テーブルから遠ざかる向きに第２基板ホルダの受圧部を押圧するステップと、第１基板ホルダがテーブルに吸着された状態で、かつ、第１基板ホルダの吸着部を休止状態にして第２基板ホルダの吸着部を動作状態にして、押圧部により、テーブルから遠ざかる向きに第２基板ホルダの受圧部を押圧するステップとを備える。

上記課題を解決するために、本発明の第６の態様における基板ホルダは、互いに接合される二つの基板の一方を保持し、接合された二つの基板を他の基板ホルダとの間に保持する基板ホルダであって、一方の基板を保持する保持部と、他の基板ホルダとの間に二つの基板を保持した状態において他の基板ホルダを露出させる切り欠きとを有する。

上記課題を解決するために、本発明の第７の態様における基板位置合わせ装置は、基板と基板を保持する基板ホルダとを、基板ホルダに設けられた切欠を基準として位置合わせをする予備アライナと、予備アライナにより基板が位置合わせされた基板ホルダを予備アライナから搬送する搬送機構と、搬送中の切欠を観察する観察器とを備える。

上記課題を解決するために、本発明の第８の態様におけるデバイスの製造方法は、複数の基板を重ね合わせて製造されるデバイスの製造方法であって、複数の基板を重ね合わせる工程は、複数の基板の一の基板と一の基板を保持する基板ホルダとを、基板ホルダに設けられた切欠を基準として一の基板を基板ホルダに予備的に位置合わせをする予備位置合わせステップと、予備位置合わせステップにより一の基板が予備的に位置合わせされた基板ホルダを搬送する搬送ステップと、搬送ステップによる搬送途中に切欠を観察する観察ステップとを含む。

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。 反転機構の構造を概略的に示す斜視図である。 回転把持部の構造を概略的に示す平面図である。 ハンド部が閉じた状態の回転把持部を概略的に示す平面図である。 回転把持部の動作を概略的に示す平面図である。 回転把持部の動作を概略的に示す平面図である。 回転把持部の動作を概略的に示す平面図である。 回転把持部の動作を概略的に示す平面図である。 回転把持部の動作を概略的に示す平面図である。 回転把持部の動作を概略的に示す平面図である。 分離機構の構造及び動作を概略的に示す断面図である。 分離機構の動作を概略的に示す断面図である。 上基板ホルダの構造の他の例を概略的に示す平面図である。 下基板ホルダの構造の他の例を概略的に示す平面図である。

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、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位置合わせを行う位置合わせ装置として機能する。筐体１０１の外部に面して、制御部１１０及びＥＦＥＭ（Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ Ｍｏｄｕｌｅ）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、また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（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）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、切欠を基準として精確に位置合わせされる。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、それぞれが基板ホルダ１９０に保持されて搬送されてきた２つの基板１２０を対向させて重ね合わせる重ね合わせ機構である。本アライナ１４０は、固定ステージ１４１、移動ステージ１４２、干渉計１４３及び制御部１４４を備える。また、本アライナを包囲して断熱壁１４５及びシャッタ１４６が設けられる。断熱壁１４５及びシャッタ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、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、制御部１４４の制御によって、記憶部１１１に記憶された情報に基づいて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、移動ステージ１４２が上昇す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を収納する棚を複数備える。各棚には、基板ホルダ１９０を載せるための支持凸部が少なくとも３箇所設けられている。各支持凸部は、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を上向きでも下向きでも収納することができる。ここでは、上基板ホルダ１９１は基板１２０を保持する保持面を下向きに、下基板ホルダ１９２は保持面を上向きに収納されている。

反転機構１６０は、搬送機構１８０によって搬送されてきた基板１２０、基板ホルダ１９０及びワークを反転する機構を備える。反転機構１６０の具体的な構成については後述する。

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及び基板ホルダ１９０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。そこで、基板１２０を取り出す場合は、基板ホルダ１９０から積極的に分離することが求められる。

なお、基板１２０及び基板ホルダ１９０が強く固着している場合は、無理に引き剥がそうとすると、基板１２０の接着の剥がれ、基板１２０の割れ等を生じる場合がある。そこで、基板１２０を基板ホルダ１９０から分離する場合であっても、基板１２０に過大な応力が生じないことが望ましい。分離機構１７０の具体的な構成については後述する。

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、ロボットアーム１８６及び観察器１８７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。

観察器１８７は、第２受け渡しポート１８４の上部に設置された撮像部により構成され、搬送中の基板ホルダ１９０の切欠を観察する。予備アライナ１３０から搬出されるワークは、予備アライナ１３０により位置合わせされているが、反転機構１６０及び搬送機構１８０に取り扱われることで、その位置がずれてしまう可能性が考えられる。その場合、記憶部１１１に記憶された切欠の位置情報が実際の切欠の位置と異なることになるので、本アライナ１４０による重ね合わせの精度が落ちてしまう。

そこで本実施形態では、本アライナ１４０の制御部１４４が、記憶部１１１に記憶された予備アライナ１３０における切欠の位置と、観察器１８７によって観察される切欠の位置とのずれを判断して、そのずれを補正した上で基板１２０を重ね合わせる。このように構成することで、反転機構１６０及び搬送機構１８０で生じたずれの問題を解決することができ、高精度な重ね合わせを実現することができる。

上述したように観察器１８７の撮像部は、基板ホルダ１９０の搬送中のずれを検出するために基板ホルダ１９０の切欠を撮像する。ここで、基板ホルダ１９０は予備アライナ１３０で位置合わせされていて大きなずれは生じないので、観察器１８７の撮像部の撮像視野は、予備アライナ１３０の撮像部の撮像視野よりも狭くすることができる。

なお、ここでは観察器１８７が第２受け渡しポート１８４の上部に設置された例を挙げて説明したが、これに限られない。予備的な位置合わせから仮接合の間に発生するずれを検出することが目的であるので、予備アライナ１３０から本アライナ１４０への経路上のいずれかの位置に設置されれば良い。特に、反転機構１６０での反転により位置がずれる可能性があるので、観察器１８７は反転機構１６０から本アライナ１４０の間に設けることが望ましい。

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、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から、載置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は精確に位置合わせされて、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出す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。この搬送の間に上ワークは観察器１８７により観察され、上ワークを構成する上基板ホルダ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。

そして、予備アライナ１３０における切欠９１３の位置及び観察器１８７により観察された切欠９１３の位置から、予備アライナ１３０から本アライナ１４０へ搬送される間に生じたずれが判断され、そのずれの情報が記憶部１１１に記憶される。制御部１１０は、記憶部１１１に記憶された上基板ホルダ１９１のずれの情報を参照して、固定ステージ１４１に載置する上ワークの目標位置を修正する。

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をその目標位置に移動させる。この移動により移動ステージ１４２が固定ステージ１４１の直下まで移動される。そして、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を搬出して、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は精確に位置合わせされて、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出す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。この搬送の間に下ワークは観察器１８７により観察され、下ワークを構成する下基板ホルダ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、予備アライナ１３０における切欠９１３の位置及び観察器１８７により観察された切欠９１３の位置とから、予備アライナ１３０から本アライナ１４０へ搬送される間に生じたずれが判断され、そのずれの情報が記憶部１１１に記憶される。制御部１１０は、記憶部１１１に記憶された上基板ホルダ１９１のずれ情報及び下基板ホルダ１９２のずれ情報を参照して、移動ステージ１４２に載置する下ワークの目標位置を修正する。なお、制御部１１０ではなく、本アライナ１４０が備える制御部で実行するよう構成してもかまわない。

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をその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を固定ステージ１４１側へ移動させ、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。こうしてワーク対が形成される。このように本アライナ１４０は、反転機構１６０により反転された上基板ホルダ１９１と、反転機構１６０を介すことなく搬送された下基板ホルダ１９２とを対向させて重ね合わせる。

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。なお、ロボットアーム１８６は、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に戻すように構成しても良い。

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。

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を有する点に特徴を有する。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、基板ホルダ１９０の搬送中の位置ずれの確認に用いられる。即ち、本アライナ１４０が、記憶部１１１に記憶された予備アライナ１３０における切欠９１３の位置と、観察器１８７により観察された切欠９１３の位置とを比較することでそのずれを判断する。切欠９１３はＸ方向及びＹ方向に沿った直角形状を有しており、予備アライナ１３０及び観察器１８７は、少なくともその直角形状部分を含むように切欠９１３を観察する。

ここで、予備アライナ１３０によって撮像されるときは、切欠９１３が大きくずれている可能性があるので、撮像視野をその分大きくしなければならない。それに対して、観察器１８７の撮像部の撮像視野は、撮像視野９１６が示すように切欠９１３一部に該当する大きさでもよいので、予備アライナ１３０の撮像部の撮像視野よりも狭くすることができる。

このように切欠９１３は観察器１８７によって観察されるが、切欠９１３に厚みがあると、観察器１８７との角度によっては、エッジが精確に検出できない場合がある。そこで本実施形態では、切欠９１３の形状を、先端部を尖らせたテーパー状としている。このように構成することで、エッジの検出精度が上がり、観察器１８７との角度による影響を軽減することができる。

ここで、切欠９１３の先端部が、基板ホルダ１９０の基板保持面側又は裏面側に偏ったテーパー状となっていても、エッジの検出精度を高めることができる。しかしながら上基板ホルダ１９１では、切欠９１３を、予備アライナ１３０で観察する場合は基板保持面側から観察し、観察器１８７で観察する場合は裏面側から観察することになる。このような場合は観察器１８７と切欠９１３との間の距離が変わるので、計測誤差が発生する可能性がある。そこで、切欠９１３の形状は偏りのあるテーパー状ではなく、基板ホルダ１９０の厚さ方向の中心に先端がくる偏りのない形状とするのが望ましい。

なお、テーパー状ではなく、切欠９１３の先端部を薄い板状にするなど、切欠９１３の先端部の厚さを基板ホルダ１９０の厚さよりも薄く加工するものであれば、他の形状としてもかまわない。また、切欠９１３の数は１つでも良いが、基板ホルダ１９０の中心基準の回転を計測するために２つ以上備えることが望ましい。この場合、観察器１８７は、切欠の数に応じて複数設けられ、複数の観察器１８７の観察結果によって、基板ホルダ１９０の中心基準の回転方向のずれを検出することができる。

また切欠９１３は、基板ホルダ１９０の中心からできるだけ離れた位置に設けられるのが望ましい。基板ホルダ１９０の中心から離れるほど、基板ホルダ１９０の中心基準の回転計測誤差を低減することができ、中心から最も離れた位置に設置すれば、回転計測誤差を最小にすることができる。

また切欠９１３は、Ｘ方向及びＹ方向に沿った直角形状を有することが望ましい。このような形状を有することにより、観察器１８７の計測視野内でＸ方向成分及びＹ方向成分が容易に判別できる。また、そのＸ方向とＹ方向の直角接続部である角部分をＲ形状とする場合には、Ｘ方向成分及びＹ方向成分を容易に判別するために、観察器１８７による計測視野で観察できる直線部分が長い方が望ましい。

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。基板ホルダ１９０から基板１２０を分離する具体的な構成については後述する。

基板ホルダ１９０は、基板１２０を保持した状態で搬送機構１８０上を搬送され、またロードロックチャンバ２２０及び加熱加圧装置２４０内に搬入される。ここで重ね合わせ装置１００全体の省スペースの観点から、搬送機構１８０、ロードロックチャンバ２２０及び加熱加圧装置２４０はより小さいサイズであることが望ましい。特にロードロックチャンバ２２０は内部を真空にする機構を有するが、サイズが小さいほど短時間で真空状態にすることができるので、全体のスループットの観点からも小さいサイズであることが望まれる。

これら装置のサイズは基板ホルダ１９０の大きさに依存するので、基板ホルダ１９０のサイズを小さくすることが望まれる。しかしながら、基板ホルダ１９０は基板１２０を保持する領域及びマグネットユニット９１２等の仮接合のための機構を備えるので、サイズを全体的に小さくするには限界がある。

そこで本実施形態では、円板形状を基本とする基板ホルダ１９０の端を切り取った形状としている点に特徴を有する。図２に示す通り、上基板ホルダ１９１はＸ軸方向及びＹ軸方向に沿った端を切り取った形状をしており、場所によって直径方向の長さが異なっている。例えば図２では、直径方向で一番長い部分が３６０ｍｍであるのに対して、Ｘ軸及びＹ軸に沿った直径方向の長さは３５０ｍｍとなっている。

このような形状にするとともに、搬送時及びロードロックチャンバ２２０等への搬入時に、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に搬送又は搬入するよう制御することで、搬送機構１８０、ロードロックチャンバ２２０及び加熱加圧装置２４０のサイズを小さく設計することができる。これにより、重ね合わせ装置１００全体の省スペース化を実現できるとともに、ロードロックチャンバ２２０を真空にする時間を短縮することで全体のスループットを向上することができる。

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。

下基板ホルダ１９２は、上基板ホルダ１９１と同様に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿った端を切り取った形状をしているので、ワーク対を形成した場合もＸ軸方向及びＹ軸方向に沿った端を切り取った形状となる。

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。

図４は、反転機構１６０を概略的に示す斜視図である。反転機構１６０は、第２搬送ユニット１８２よりも下側に設置されており、第２搬送ユニット１８２が反転機構１６０まで移動すると、第２搬送ユニット１８２の直下に位置することになる。反転機構１６０は、基板１２０、基板ホルダ１９０及びワークを反転することができるが、以下ではワークを反転する場合を例に挙げて説明する。反転機構１６０は、搬送機構１８０からワークを受け取る複数の支持ピン１６１、支持ピン１６１を上下方向に駆動させるＺ駆動部１６２、及びワークを把持して回転する回転把持部１６３とを備える。

Ｚ駆動部１６２は、機構部１６６及び底板１６７を備えている。機構部１６６はボールねじ及びリニアガイドをモータで駆動する構成となっており、底板１６７をＺ軸方向に移動させる。本実施形態では支持ピン１６１は４つ備えられており、各支持ピン１６１は底板１６７上に設置されている。即ち支持ピン１６１は、Ｚ駆動部１６２によってＺ軸方向に移動する。

支持ピン１６１は、その先端部に電力供給ピン１６４及びギャップセンサ１６５を備える。電力供給ピン１６４は、ワークを構成する基板ホルダ１９０に設けられた電力供給端子と接続して、基板ホルダ１９０に電力を供給することで、静電吸着によりワークを固定する。ギャップセンサ１６５は、支持ピン１６１により支持するワークの水平度を検知する。水平度は水平であれば０であり、傾き度合いに応じてその絶対値が大きくなる数値で表すことができる。４つの支持ピン１６１すべてにギャップセンサ１６５は備えられている。

Ｚ駆動部１６２により上昇された４つの支持ピン１６１は、それぞれ回転把持部１６３の隙間１６８を突き抜けて、第１搬送ユニット１８１又は第２搬送ユニット１８２が保持するワークを持ち上げる。なお、図４では隙間１６８として１箇所を指し示しているが、隙間１６８は４つの支持ピン１６１のそれぞれの直上に存在する。第１搬送ユニット１８１又は第２搬送ユニット１８２が退避した後に、支持ピン１６１を降下させることにより回転把持部１６３の位置までワークを降下する。

回転把持部１６３は、ワークを把持して、中心線１６９を回転軸としてワークを反転させる。中心線１６９は、ワークを構成する基板１２０の接合面である表面の中心線と一致する。このような中心線１６９を回転軸としてワークを反転することにより、反転の前後で、基板１２０の表面のＺ軸方向の位置を維持することができる。

図５は、回転把持部１６３の構造を概略的に示す平面図である。回転把持部１６３は、ハンド部６３１及びハンド開閉部６３４を備える。またハンド部６３１は、吸着部６３２及びつめ部６３３を備える。吸着部６３２は、吸着部６３２上に載置されたワークを真空吸着により固定する。つめ部６３３は、吸着部６３２の上部に位置して、ワークを回転したときに、万が一吸着部６３２から外れてしまった場合に、ワークが床等に落下するを防止する。

ハンド開閉部６３４は、アクチュエータによってハンド部６３１を開閉する。図５は、ハンド部６３１が開いた状態である。ハンド部６３１が開いた状態の場合、ワークは、ハンド部６３１の内側をＺ軸方向に通過することができる。これにより、ワークを、吸着部６３２とつめ部６３３の間にあたる高さに配置することが可能となる。ハンド開閉部６３４が、ハンド部６３１をＹ軸方向に移動させることによって、ハンド部６３１は閉じた状態になる。

図６は、ハンド部６３１が閉じた状態の回転把持部１６３を概略的に示す平面図である。ワークが吸着部６３２とつめ部６３３の間にあたる高さに配置された状態でハンド部６３１が閉じられると、ワークの端部が、吸着部６３２及びつめ部６３３の間に挟まれる位置に配置される。この状態で、支持ピン１６１を降下させることで、ワークは吸着部６３２上に載置された状態となる。

次に、第１搬送ユニット１８１又は第２搬送ユニット１８２からワークを受け取ってから、ワークを反転するまでの流れを説明する。図７は、回転把持部１６３の動作を示す断面図である。具体的には、Ｚ駆動部１６２によってワークが降下し、吸着部６３２とつめ部６３３の間にあたる高さに配置された状態の断面図である。特に、図６で示すそれぞれＡ−Ａ線に沿った断面図を表す。この状態で、ハンド開閉部６３４は、ハンド部６３１をＹ軸方向に移動させる。

図８は、回転把持部１６３の続きの動作を示す断面図である。具体的には、ハンド部６３１が閉じられて、吸着部６３２とつめ部６３３がワークを挟む位置に配置された状態の断面図である。ワークの端部が吸着部６３２の直上に位置する。そして、底板１６７の降下により支持ピン１６１を降下させる。

図９は、回転把持部１６３の続きの動作を示す断面図である。具体的には、支持ピン１６１が降下することにより、ワークが吸着部６３２上に載置された状態を示す断面図である。この状態で吸着部６３２を動作させることで、ワークを真空吸着する。そして、回転駆動部６３５を動作させることによりワークを回転させるが、そのままワークを回転させると、ワークと支持ピン１６１が接触してしまうので、支持ピン１６１を接触しないように退避させる。

ここで、支持ピン１６１をワークが回転する空間領域の外側まで降下させることで、接触を回避することができる。しかしながら、その位置まで降下させるための時間が必要になり、重ね合わせ装置１００全体のスループットを低下させる一因となってしまう。また更に、その位置まで降下させるための空間が必要になることから、その分反転機構１６０の大きさが大きくなり、空間の有効利用が図れない。

そこで本実施形態では、支持ピン１６１を、ワークが回転する空間領域から退避する方向に傾倒するよう構成している。具体的には、支持ピン１６１が関節部及び駆動モータを備えており、駆動モータを駆動させることにより、関節部から傾倒することができる。

図１０は、回転把持部１６３の続きの動作を示す断面図である。具体的には、支持ピン１６１を傾倒し、ワークを回転している状態を示す断面図である。回転把持部１６３は、ワークを構成する基板１２０の中心線と一致する中心線１６９を回転軸としてワークを回転する。このように構成することで、反転の前後で、基板１２０の表面のＺ方向の位置を維持することができる。

点線で表される空間領域６３６は、ワークが回転する空間領域である。上述したように、支持ピン１６１を空間領域６３６から退避する方向に傾倒するよう構成することで、支持ピン１６１を降下させて空間領域６３６から退避するよりも早く退避することができ、処理の高速化を図ることができる。また、支持ピン１６１を降下させるための空間を必要としないので、空間の有効利用を図ることができる。

なお、傾倒する前に、ワークを下方向に所定量退避させることで、より確実に衝突しない位置まで退避するよう構成してもかまわない。更には、下方向への退避と並行して傾倒を行うことで、より短時間で基板ホルダ１９０が回転する空間領域から退避するよう構成してもかまわない。また本実施形態では、支持ピン１６１が関節部を備えてその部分で傾倒するよう構成していたが、支持ピン１６１全体を傾倒するなど、空間領域６３６から退避できれば他の傾倒方法でもかまわない。

図１１は、回転把持部１６３の続きの動作を示す断面図である。具体的には、ワークの回転が完了して、支持ピン１６１が傾倒状態から直立状態に戻った状態の断面図である。ここで万が一ワークが吸着部６３２から外れても、つめ部６３３によって保持されるので、ワークが床などに落下することを防止することができる。この状態で支持ピン１６１が再び上昇して、ワークに接した後で、吸着部６３２の真空吸着が解除される。

図１２は、回転把持部１６３の続きの動作を示す断面図である。具体的には、ハンド開閉部６３４がハンド部６３１を開いた状態の断面図である。この状態で支持ピン１６１はＺ駆動部１６２の駆動により上昇し、第１搬送ユニット１８１又は第２搬送ユニット１８２によって搬出される。

なお、第１搬送ユニット１８１又は第２搬送ユニット１８２からワークを受け取り、吸着部６３２とつめ部６３３の間にあたる高さに配置したときに、ギャップセンサ１６５により検知したワークの水平度が０でなかった場合は、検知した水平度に基づいてワークの回転量を調整する処理が加わる。

例えば、検知した水平度が１度だった場合、回転駆動部６３５がハンド部６３１を予め１度回転させておいてから、ハンド開閉部６３４がハンド部６３１を駆動させる。このように制御することでハンド部６３１と水平の状態でワークを保持することができる。ここで、ワークを１度回転した状態で保持しているので、回転量を１８０度ではなく、１７９度として回転する。このように構成することで、ワークは回転後に水平の状態となる。

第１搬送ユニット１８１又は第２搬送ユニット１８２によってワークが搬出された後、反転機構１６０は、回転把持部１６３を元に戻すことなくそのままの状態で待機する。そして、回転したワーク又はその他のワークを受け取って、前の方向とは反対の方向に回転して、搬送機構１８０に引き渡すように制御する。このように制御することにより、毎回回転把持部１６３を元の状態に戻すのに比べて駆動量を低減することができ、駆動により発生する塵埃を抑制するとともに、駆動部の劣化を抑えることができる。

なおこの場合は、吸着部６３２が上に、つめ部６３３が下に位置することになる。そこで、ワークを吸着部６３２とつめ部６３３の間に配置したら、ハンド部６３１を閉じ、支持ピン１６１でワークを上昇させて吸着部６３２に押し付けて、真空吸着を実行するよう制御する。

図１３は、分離機構１７０の構造及び動作を概略的に示す断面図である。分離機構１７０は底板１７１と、底板１７１上に設置されたテーブル１７２、Ｚ駆動部１７３及び給電線１７７とを備える。テーブル１７２は、その上面に載置された下基板ホルダ１９２を吸着して固定する真空チャック１７４を備える。図は真空チャック１７４が動作して、下基板ホルダ１９２が真空吸着されている状態を表している。Ｚ駆動部１７３は、テーブル１７２の側面に沿って配置されたアクチュエータ１７５及びリフトアップピン１７６を備える。アクチュエータ１７５は、リフトアップピン１７６を垂直に昇降させる。リフトアップピン１７６の押圧面の形状は円形であってもよいし、上基板ホルダ１９１の周方向に伸びた楕円形状、長方形等であってもよい。

テーブル１７２上には、接合された基板１２０を挟持した上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２が載置される。なお、テーブル１７２の載置面は、上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２の径よりも小さな径を有する。このため、上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２の外周部近傍が、テーブル１７２の側方に迫り出している。

上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２は、上述したように、個別に動作させまたは休止させることができる静電チャック９１４、９２４を有する。上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２は給電線１７７から、電力の供給を受ける。図は、静電チャック９１４、９２４が動作した状態を表している。

分離機構１７０は、リフトアップピン１７６を４つ備えており、それぞれが上基板ホルダ１９１のつば部９１５に対応する位置に設置されている。このため、リフトアップピン１７６を上昇させると、リフトアップピン１７６の上端は、下基板ホルダ１９２には接触せずに上基板ホルダ１９１のつば部９１５に到達する。

図１４は分離機構１７０の動作を概略的に示す断面図である。接合された基板１２０を挟持した上基板ホルダ１９１及び下基板ホルダ１９２がテーブル１７２上に載置されると、真空チャック１７４が動作することにより下基板ホルダ１９２がテーブル１７２に真空吸着される。そして、下基板ホルダ１９２の静電チャック９２４を休止状態にした後で、アクチュエータ１７５によりリフトアップピン１７６を上昇させる。これにより、リフトアップピン１７６の上端は、やがて上基板ホルダ１９１のつば部９１５に当接する。図では斜線の有無により静電チャック９１４、９２４の動作状態を表しており、斜線が有る場合は動作中、斜線がない場合は休止中を表す。

このとき、下基板ホルダ１９２は、テーブル１７２に真空吸着されて固定されている。また、基板１２０は、上基板ホルダ１９１に吸着されて密着した状態を維持している。従って、アクチュエータ１７５によりリフトアップピン１７６を更に上昇させると、上基板ホルダ１９１が基板１２０とともに持ち上がり、基板１２０が下基板ホルダ１９２から分離される。

このように構成することで、基板１２０と下基板ホルダ１９２が、塵埃を挟んだ状態で加熱加圧されることによりその一部が固着していた場合であっても、その固着を解除することができる。加熱加圧により生じた固着が解除されると、もう一度基板１２０を下基板ホルダ１９２に載置しても、また簡単に下基板ホルダ１９２から基板１２０を持ち上げることができる。なお、下基板ホルダ１９２の静電チャックを休止状態にした場合、すぐに静電吸着が完全に解除されない場合があるので、リフトアップピン１７６を上昇させるまでに少し時間を空けることが望ましい。

そして、アクチュエータ１７５によってリフトアップピン１７６を降下させることにより、上基板ホルダ１９１及び基板１２０を降下させる。続いて、上基板ホルダ１９１についても同様にして、基板１２０が分離される。即ち、まず静電チャック９２４を休止状態から動作状態に変える一方、静電チャック９１４を休止状態にする。これにより、いったん分離した基板１２０が、再び下基板ホルダ１９２に吸着されて密着する。

基板１２０及び下基板ホルダ１９２の、加熱加圧装置２４０における加熱加圧による固着は既に解かれているので、下基板ホルダ１９２の静電チャック９２４の動作を解除することにより、下基板ホルダ１９２による基板１２０の吸着は確実に解除できる。

そして、静電チャック９２４による吸着を維持したまま、アクチュエータ１７５を動作させてリフトアップピン１７６を再び上昇させることにより、上基板ホルダ１９１を再び上昇させる。このとき、基板１２０は下基板ホルダ１９２に静電吸着されているので、上基板ホルダ１９１が上昇して、基板１２０と上基板ホルダ１９１が分離される。

この状態で、上基板ホルダ１９１は、ロボットアーム１８６によって分離機構１７０から搬出され、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、アクチュエータ１７５を動作させることでリフトアップピン１７６を降下するとともに、真空チャック１７４を休止状態にすることで真空吸着を解除する。その後、接合された基板１２０を保持する下基板ホルダ１９２は、ロボットアーム１８６によって分離機構１７０から搬出され、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。なお、上基板ホルダ１９１からの分離と下基板ホルダ１９２からの分離との時間的順序は上記と逆であってもよい。

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た基板１２０及び下基板ホルダ１９２は、第２搬送ユニット１８２に保持され、予備アライナ１３０のホルダテーブル１３２に搬送される。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に基板１２０を搬入する。以上の流れによって、回路パターンが形成されている２つの基板１２０を重ね合わせた接合基板を製造する。

図１５は、上基板ホルダ１９１の他の例である。図１５の上基板ホルダ１９１において、図２の上基板ホルダ１９１と同一の構成には同一の番号を付す。また、図１５は外形形状を示すべく、マグネットユニット９１２が省略されている。

図１５の上基板ホルダ１９１は、直径３００ｍｍウエハに用いられる。ホルダ本体９１１は、大きな半径Ｒ１の部分と中程度の半径Ｒ２の部分と小さな半径Ｒ３の部分とを有する。大きな半径Ｒ１の部分に、リフトアップピン１７６の押圧力を受けるつば部９１５が設けられる。ここで、半径Ｒ１の一例は１８５ｍｍであり、Ｒ２の一例は１８０ｍｍであり、Ｒ３の一例は１７５ｍｍである。また、図２の上基板ホルダ１９１と同様に、図１５の上基板ホルダ１９１の外形もＸ方向およびＹ方向に沿った直線部分を有し、向かい合う平行な直線部分の間隔は例えば３５０ｍｍである。

マグネットユニットを収容する収容部７０１は、二個一組として３組設けられている。三組の周方向の間隔θ１は、例えば１２０°である。また一組内の二個の収容部７０１の周方向の間隔の半分であるθ２は、例えば０．５°から２０°で、好ましくは１０°である。さらに、収容部７０１の大きさはマグネットユニットの大きさによるが、例えば幅ｅは１０ｍｍから３０ｍｍ、好ましくは２４ｍｍである。収容部７０１の外縁からの深さｆは１０ｍｍから４０ｍｍであって、大きな半径Ｒ１に対して約５％から２５％である。

図１６は、下基板ホルダ１９２の他の例である。図１６の下基板ホルダ１９２において、図３の下基板ホルダ１９２と同一の構成には同一の番号を付す。また、図１６は外形形状を示すべく、吸着ユニット９２２が省略されている。

図１６の下基板ホルダ１９２は、図１５の上基板ホルダ１９１と対をなす。ホルダ本体９２１は、大きな半径Ｒ１の部分と中程度の半径Ｒ２の部分と小さな半径Ｒ３の部分とを有する。小さな半径Ｒ３の部分に、切欠７０５が設けられる。当該切欠７０５は、上基板ホルダ１９１と重ね合わされた場合に、つば部９１５を露出させる部分である。これにより、リフトアップピン１７６でつば部９１５を押圧することができる。ここで、半径Ｒ１の一例は１８５ｍｍであり、Ｒ２の一例は１８０ｍｍであり、Ｒ３の一例は１７５ｍｍである。また、図３の下基板ホルダ１９２と同様に、図１６の下基板ホルダ１９２の外形もＸ方向およびＹ方向に沿った直線部分を有し、向かい合う平行な直線部分の間隔は３５０ｍｍである。

吸着子を収容する収容部７０３は、マグネットユニットの収容部７０１と対応する位置に設けられている。さらに、収容部７０３の大きさは吸着子の大きさによるが、その幅は収容部７０１の幅ｅよりも大きく、好ましくは３０ｍｍである。

切欠７０５の大きさはリフトアップピン１７６の大きさによる。ここでリフトアップピン１７６の押圧面の面積を大きくしたほうが押圧力が大きくなるが、リフトアップピン１７６の押圧面が周方向に伸びた形状である場合には、その面積を大きくするのに周方向を伸ばせばよい。よって、それに伴って切欠７０５も周方向に伸ばせばよく、下基板ホルダ１９２の大型化を抑制することができる。切欠７０５の具体的な形状は、例えば外縁からの深さが５ｍｍから４０ｍｍであって、大きな半径Ｒ１の３％から２５％であり、好ましくは１０ｍｍすなわち５．４％である。さらに切欠７０５の周方向の長さは、１０ｍｍから５０ｍｍであって、好ましくは４３ｍｍである。また、切欠７０５の周方向の位置を、一組の収容部７０３の中央線寄りの始点で示すと、当該中央線から１０°から５０°の間であることが好ましい。

切欠９１３の大きさは、観測器１８７の視野の大きさによるが、例えば幅ｃは５ｍｍから２０ｍｍであり、好ましくは１０ｍｍである。また、切欠９１３の外縁からの深さｄは５ｍｍから３０ｍｍであり、好ましくは８ｍｍである。

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、請求の範囲の記載から明らかである。

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。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、１１２ ＥＦＥＭ、１１３、１１４、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 制御部、１４５ 断熱壁、１４６ シャッタ、１５０ ホルダラック、１６０ 反転機構、１６１ 支持ピン、１６２ Ｚ駆動部、１６３ 回転把持部、１６４ 電力供給ピン、１６５ ギャップセンサ、１６６ 機構部、１６７ 底板、１６８ 隙間、１６９ 中心線、１７０ 分離機構、１７１ 底板、１７２ テーブル、１７３ Ｚ駆動部、１７４ 真空チャック、１７５ アクチュエータ、１７６ リフトアップピン、１７７ 給電線、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、１８７ 観察器、１９０ 基板ホルダ、１９１ 上基板ホルダ、１９２ 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、６３１ ハンド部、６３２ 吸着部、６３３ つめ部、６３４ ハンド開閉部、６３５ 回転駆動部、７０１ 収容部、７０３ 収容部、７０５ 切欠、９１１ ホルダ本体、９１２ マグネットユニット、９１３ 切欠、９１４ 静電チャック、９１５ つば部、９１６ 撮像視野、９２１ ホルダ本体、９２２ 吸着ユニット、９２４ 静電チャック

Claims (27)

1. 第１基板ホルダと、
   互いに接合された第１の基板および第２の基板を前記第１基板ホルダとの間で保持する第２基板ホルダと、
   を備え、
   前記第１基板ホルダは、前記第２基板ホルダから分離されるときに押圧部材により押圧される受圧部を有し、
   前記第２基板ホルダは、前記押圧部材による前記受圧部の押圧を可能とすべく前記押圧部材を通す通し部を有する基板ホルダ対。
2. 前記第１基板ホルダは、前記第１の基板を保持する第１保持部を有し、
   前記受圧部は、前記第１基板ホルダの前記第１保持部以外の部分に設けられている請求項１に記載の基板ホルダ対。
3. 前記第２基板ホルダは、前記第２の基板を保持する第２保持部を有し、
   前記通し部は、前記第２保持部以外の部分に形成されている請求項１または２に記載の基板ホルダ対。
4. 前記第１基板ホルダの外周形状である第１外周形状の面積は、前記第２基板ホルダの外周形状である第２外周形状の面積よりも大きい請求項１から３のいずれか１項に記載の基板ホルダ対。
5. 前記第１基板ホルダの外周形状と前記第２基板ホルダの外周形状とは互いに異なる請求項１から４のいずれか１項に記載の基板ホルダ対。
6. 前記第１基板ホルダと前記第２基板ホルダの重ね合わせ方向に直交する一方向からの前記第１基板ホルダと前記第２基板ホルダの投影形状は、互いに同じ形状である請求項１から５のいずれか１項に記載の基板ホルダ対。
7. 前記一方向は、前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダが搬送される方向である請求項６に記載の基板ホルダ対。
8. 前記一方向に直交する他の方向からの前記第１基板ホルダと前記第２基板ホルダとの投影形状が互いに同じ形状である請求項７に記載の基板ホルダ対。
9. 前記通し部は、前記第２基板ホルダの外周部に形成された切り欠きである請求項１から８のいずれか１項に記載の基板ホルダ対。
10. 前記第２基板ホルダは円形をなしており、前記切り欠きは、前記第２基板ホルダの周方向に沿って伸びる請求項９に記載の基板ホルダ対。
11. 前記切り欠きは、周方向に前記円形の半径の６％から２７％の長さで伸びており、径方向に前記円形の半径の３％から２５％の長さで伸びている請求項１０に記載の基板ホルダ対。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の基板ホルダ対と、
    前記第１基板ホルダに保持された前記第１の基板と前記第２基板ホルダに保持された前記第２の基板とを互いに接合する接合部と、
    互いに接合された前記第１の基板および前記第２の基板と、前記第１基板ホルダと、前記第２基板ホルダとを、それぞれ分離する分離部と、
    を備える基板接合装置。
13. 前記第１基板ホルダに設けられた基準部に対する前記第１の基板の位置合わせと、前記第２基板ホルダに設けられた基準部に対する前記第２の基板の位置合わせとを行う予備アライナと、
    前記予備アライナにより位置合わせされた前記第１の基板を保持する前記第１基板ホルダと、前記予備アライナにより位置合わせされた前記第２の基板が保持された前記第２基板ホルダをそれぞれ前記予備アライナから搬送する搬送機構と、
    前記搬送機構による搬送中に前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダのそれぞれの前記基準部を観察する観察器と
    を備える請求項１２に記載の基板接合装置。
14. 前記第１基板ホルダに保持された前記第１の基板と前記第２基板ホルダに保持された前記第２の基板とを互いに位置合わせして重ね合わせるアライナを備え、
    前記搬送機構の搬送路は前記予備アライナから前記アライナへの経路の少なくとも一部を形成し、
    前記アライナは、前記予備アライナにおける前記基準部の位置と前記観察器によって観察される前記基準部の位置とのずれ量に基づいて、前記第１の基板および前記第２の基板を互いに重ね合わせる請求項１３に記載の基板接合装置。
15. 前記アライナは、前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダの一方が載置される第１ステージと、他方が載置され、前記第１ステージに対して相対移動する第２ステージと、前記ずれ量に基づいて前記第２ステージの目標位置を修正する制御部とを備える請求項１４に記載の基板接合装置。
16. 前記予備アライナと前記アライナとの間に、前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダのいずれかの向きを反転させる反転機構を備え、
    前記観察器は、前記反転機構と前記アライナとの間に配置される請求項１４または１５に記載の基板接合装置。
17. 前記予備アライナにおいて前記基準部を検出する検出器と前記観察器とは、それぞれ撮像部により構成され、
    前記観察器の撮像部の撮像視野は前記検出器の撮像部の撮像視野より狭い請求項１３から１６のいずれか１項に記載の基板接合装置。
18. 前記基準部は前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダに複数設けられており、
    前記観察器は、前記基準部の数に応じて複数設けられている請求項１３から１７のいずれか１項に記載の基板接合装置。
19. 前記基準部は、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外周部に形成された切欠部である請求項１３から１８のいずれか１項に記載の基板接合装置。
20. 前記切欠部は、先端部の厚さが前記基板ホルダの厚さよりも薄く加工されている請求項１９に記載の基板接合装置。
21. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の基板ホルダ対を用いて複数の基板を重ね合わせて製造されるデバイスの製造方法であって、
    前記第１基板ホルダに保持された前記第１の基板と前記第２基板ホルダに保持された前記第２の基板とを互いに接合する接合工程と、
    互いに接合された前記第１の基板および前記第２の基板と、前記第１基板ホルダと、前記第２基板ホルダとを、それぞれ分離する分離工程と、
    を含むデバイスの製造方法。
22. 前記第１基板ホルダに設けられた基準部に対する前記第１の基板の位置合わせと、前記第２基板ホルダに設けられた基準部に対する前記第２の基板の位置合わせと予備アライナで行う予備位置合わせ工程と、
    前記予備位置合わせ工程により位置合わせされた前記第１の基板を保持する前記第１基板ホルダと、前記予備位置合わせ工程により位置合わせされた前記第２の基板が保持された前記第２基板ホルダをそれぞれ前記予備アライナから搬送する搬送工程と、
    前記搬送工程中に前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダのそれぞれの前記基準部を観察する観察工程と
    を含む請求項２１に記載のデバイスの製造方法。
23. 前記第１基板ホルダに保持された前記第１の基板と前記第２基板ホルダに保持された前記第２の基板とをアライナで互いに位置合わせして重ね合わせる重ね合わせ工程を含み、
    前記搬送工程の搬送路は前記予備アライナから前記アライナへの経路の少なくとも一部を形成し、
    前記重ね合わせ工程は、前記予備アライナにおける前記基準部の位置と前記観察工程によって観察される前記基準部の位置とのずれ量に基づいて、前記第１の基板および前記第２の基板を互いに重ね合わせる工程を含む請求項２２に記載のデバイスの製造方法。
24. 前記重ね合わせ工程は、前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダの一方が載置される可動ステージの目標位置を前記ずれ量に基づいて修正する工程を含む請求項２３に記載のデバイスの製造方法。
25. 前記予備位置合わせ工程と前記重ね合わせ工程との間に、前記第１基板ホルダおよび前記第２基板ホルダのいずれかの向きを反転させる反転工程を含み、
    前記観察工程は、前記反転工程と前記重ね合わせ工程との間で実施される請求項２３または２４に記載のデバイスの製造方法。
26. 第１基板ホルダと、
    互いに接触した第１の基板および第２の基板を前記第１基板ホルダとの間で保持する第２基板ホルダと、
    前記第１基板ホルダと前記第２基板ホルダとを互いに分離する分離部と、
    を備え、
    前記第２基板ホルダは、前記第２の基板を保持する保持力を前記第２の基板に作用させる保持部を有し、
    少なくとも前記第１基板ホルダが前記第２基板ホルダから離間されるときに、前記第１基板ホルダによる前記第１の基板および前記第２の基板の保持を維持した状態で前記第２基板ホルダによる前記第２の基板の保持を解除する基板接合装置。
27. 第１基板ホルダに保持された第１の基板と第２基板ホルダに保持された第２の基板とを互いに接触させる接触工程と、
    互いに接触した前記第１の基板および前記第２の基板と、前記第２基板ホルダとを分離する分離工程と、
    を含み、
    前記分離工程は、少なくとも前記第１基板ホルダが前記第２基板ホルダから離間されるときに、前記第１基板ホルダによる前記第１の基板および前記第２の基板の保持を維持した状態で前記第２基板ホルダによる前記第２の基板の保持を解除する工程を含むデバイスの製造方法。

Images