JP6268702B2 - Substrate processing apparatus and substrate processing method - Google Patents

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Description

本発明は基板処理装置および基板処理方法に関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method.

半導体素子の製造において、基板等は、干渉計を用いて高精度に位置合わせされる(特許文献1参照)。
[特許文献1]特開2010−147253号公報
In manufacturing a semiconductor element, a substrate or the like is aligned with high accuracy using an interferometer (see Patent Document 1).
[Patent Document 1] JP 2010-147253 A

複数の基板を重ね合わせる場合に、干渉計自体の振動により基板の位置合わせ精度が低下する場合がある。   When superposing a plurality of substrates, the alignment accuracy of the substrates may decrease due to the vibration of the interferometer itself.

本発明の第一態様においては、第1の基板と第2の基板とを互いに重ね合せる基板処理装置であって、第1の基板を保持する第1ステージと、第2の基板を保持し、第1ステージに向かって移動して第1の基板および第2の基板を互いに重ね合わせる第2ステージと、第1ステージに連結され、第2ステージの位置を測定する干渉計と、第2ステージの移動により第1の基板と第2の基板とが互いに接触することにより生じる干渉計の変位を検出する変位検出部と、干渉計による測定結果を変位検出部の検出結果により補正する補正部とを備える基板処理装置が提供される。   In the first aspect of the present invention, a substrate processing apparatus for superimposing a first substrate and a second substrate on each other, a first stage for holding the first substrate, a second substrate, A second stage that moves toward the first stage and overlaps the first substrate and the second substrate; an interferometer that is coupled to the first stage and measures the position of the second stage; and A displacement detector that detects displacement of the interferometer caused by contact between the first substrate and the second substrate due to movement, and a correction unit that corrects the measurement result of the interferometer based on the detection result of the displacement detector. A substrate processing apparatus is provided.

本発明の第二態様においては、第1の基板を保持する第1ステージに向かって、第2の基板を保持した第2ステージを移動させて、第1の基板および第2の基板を重ね合せる基板処理方法であって、第1ステージに連結された干渉計により第2ステージの位置を測定する測定段階と、第1の基板と第2の基板との接触により生じる干渉計の変位を検出する検出段階と、検出段階の検出結果を用いて測定段階の測定結果を補正する補正段階とを備える基板処理方法が提供される。   In the second aspect of the present invention, the second stage holding the second substrate is moved toward the first stage holding the first substrate to overlap the first substrate and the second substrate. A substrate processing method for measuring a position of a second stage with an interferometer coupled to a first stage, and detecting displacement of the interferometer caused by contact between the first substrate and the second substrate. There is provided a substrate processing method including a detection stage and a correction stage for correcting the measurement result of the measurement stage using the detection result of the detection stage.

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。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.

基板貼合装置10の模式的平面図である。1 is a schematic plan view of a substrate bonding apparatus 10. FIG. 基板210の斜視図である。2 is a perspective view of a substrate 210. FIG. 基板ホルダ220の斜視図である。5 is a perspective view of a substrate holder 220. FIG. 基板210の状態遷移を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state transition of the board | substrate 210. FIG. 基板210の状態遷移を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state transition of the board | substrate 210. FIG. 基板210の状態遷移を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state transition of the board | substrate 210. FIG. 基板210の状態遷移を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state transition of the board | substrate 210. FIG. アライナ150の模式的断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of an aligner 150. FIG. アライナ150の模式的断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of an aligner 150. FIG. アライナ150の模式的断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of an aligner 150. FIG. アライナ150の部分的な拡大模式図である。3 is a partially enlarged schematic view of an aligner 150. FIG. アライナ150の模式的平面図である。3 is a schematic plan view of an aligner 150. FIG. 他のアライナ401の模式的断面図である。It is a typical sectional view of other aligner 401. 他のアライナ402の模式的断面図である。It is a typical sectional view of other aligner 402. 他のアライナ403の模式的断面図である。It is a typical sectional view of other aligner 403.

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。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

図1は、基板貼合装置10の模式的平面図である。一対の基板210を貼り合わせて積層基板230を製造する。貼り合わされる基板210としては、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、ガラス基板等を例示できる。また、貼り合わされる基板210は、それ自体が貼り合わせにより製造された積層構造を有する基板であってもよい。   FIG. 1 is a schematic plan view of the substrate bonding apparatus 10. A stacked substrate 230 is manufactured by bonding the pair of substrates 210 together. Examples of the substrate 210 to be bonded include a silicon wafer, a compound semiconductor wafer, and a glass substrate. Further, the substrate 210 to be bonded may be a substrate having a laminated structure manufactured by bonding.

基板貼合装置10は、大気環境部100および真空環境部300を備える。大気環境部100は、環境チャンバ110の内部に収容された搬送ロボット130、160、180、プリアライナ140、アライナ150、分離部170およびホルダラック190を有する。環境チャンバ110の内部については、清浄な雰囲気の温度、湿度等が管理されている。   The substrate bonding apparatus 10 includes an atmospheric environment unit 100 and a vacuum environment unit 300. The atmospheric environment unit 100 includes transfer robots 130, 160, 180, a pre-aligner 140, an aligner 150, a separation unit 170, and a holder rack 190 housed in the environment chamber 110. Inside the environmental chamber 110, the temperature, humidity, etc. of a clean atmosphere are managed.

環境チャンバ110の外側には、制御部112および基板カセット120が配される。制御部112は、基板貼合装置10全体の動作を制御すると共に、搬送ロボット130、160、180、プリアライナ140、アライナ150、分離部170等の個別の動作も制御する。このため、例えば、アライナ150の一部として動作する補正部114も、制御部に含まれる。   A control unit 112 and a substrate cassette 120 are disposed outside the environmental chamber 110. The control unit 112 controls the entire operation of the substrate bonding apparatus 10 and also controls individual operations of the transfer robots 130, 160, 180, the pre-aligner 140, the aligner 150, the separation unit 170, and the like. Therefore, for example, the correction unit 114 that operates as a part of the aligner 150 is also included in the control unit.

基板カセット120は、貼り合わされる基板210と、貼り合わせにより製造された積層基板230とを収容する。基板カセット120は、基板貼合装置10から取り外して、基板210または積層基板230を運搬する場合の容器として使用することもできる。   The substrate cassette 120 accommodates a substrate 210 to be bonded and a laminated substrate 230 manufactured by bonding. The substrate cassette 120 can be removed from the substrate bonding apparatus 10 and used as a container when the substrate 210 or the laminated substrate 230 is transported.

大気環境部100において、プリアライナ140は、基板カセット120から取り出された基板210を、基板ホルダ220に保持させる。アライナ150は、互いに対向する固定ステージ151および移動ステージ152を有し、それぞれが基板ホルダ220に保持された一対の基板210を位置合わせして重ね合わせる。ホルダラック190は、使用していない基板ホルダ220を収容する。   In the atmospheric environment unit 100, the pre-aligner 140 causes the substrate holder 220 to hold the substrate 210 taken out from the substrate cassette 120. The aligner 150 has a fixed stage 151 and a moving stage 152 that face each other, and aligns and superposes a pair of substrates 210 held by the substrate holder 220. The holder rack 190 accommodates unused substrate holders 220.

分離部170は、基板210を貼り合わせて製造された積層基板230を基板ホルダ220から分離する。積層基板230から分離された基板ホルダ220は、ホルダラック190に格納して待機させてもよいし、プリアライナ140に搬送して次の基板210を保持させてもよい。   The separation unit 170 separates the laminated substrate 230 manufactured by bonding the substrates 210 from the substrate holder 220. The substrate holder 220 separated from the laminated substrate 230 may be stored in the holder rack 190 and waited, or may be transported to the pre-aligner 140 to hold the next substrate 210.

搬送ロボット130、160、180のそれぞれは、フィンガ132、162、182と、アーム134、164、184とを有する。フィンガ132、162、182は、基板210、基板ホルダ220および積層基板230のうちの少なくともひとつを保持する。アーム134、164、184は、フィンガ132、162、182を支持して移動させる。   Each of the transfer robots 130, 160, and 180 includes fingers 132, 162, and 182 and arms 134, 164, and 184. The fingers 132, 162, and 182 hold at least one of the substrate 210, the substrate holder 220, and the laminated substrate 230. The arms 134, 164, 184 support and move the fingers 132, 162, 182.

基板カセット120の直近に配され、プリアライナ140、アライナ150およびホルダラック190に包囲された搬送ロボット130は、プリアライナ140に、基板ホルダ220および基板210を順次搬入する。また、搬送ロボット130は、プリアライナ140において基板210を保持した基板ホルダ220をアライナ150に搬入する。更に、搬送ロボット130は、分離部170において基板ホルダ220から分離された積層基板230を基板カセット120に搬入する。   The transfer robot 130 that is disposed in the immediate vicinity of the substrate cassette 120 and is surrounded by the pre-aligner 140, the aligner 150, and the holder rack 190 sequentially carries the substrate holder 220 and the substrate 210 into the pre-aligner 140. Further, the transfer robot 130 carries the substrate holder 220 holding the substrate 210 in the pre-aligner 140 into the aligner 150. Further, the transfer robot 130 carries the laminated substrate 230 separated from the substrate holder 220 in the separation unit 170 into the substrate cassette 120.

アライナ150に対して搬送ロボット130と反対側に配された搬送ロボット160は、アライナ150において基板210を保持した基板ホルダ220を重ね合わせることにより形成された積層体201を、真空環境部300に搬送する。また、搬送ロボット160は、真空環境部300において処理された積層体201を、再び大気環境部100に搬出する。   The transfer robot 160 arranged on the opposite side of the transfer robot 130 with respect to the aligner 150 transfers the stack 201 formed by overlapping the substrate holder 220 holding the substrate 210 in the aligner 150 to the vacuum environment unit 300. To do. Further, the transfer robot 160 carries the laminated body 201 processed in the vacuum environment unit 300 to the atmospheric environment unit 100 again.

アライナ150の図中側部に沿って配された搬送ロボット180は、搬送ロボット160により搬出された積層体201から分離部170において分離された基板ホルダ220および積層基板230を、基板カセット120側に向かって搬送する。   The transfer robot 180 arranged along the side of the aligner 150 in the drawing moves the substrate holder 220 and the stacked substrate 230 separated by the separation unit 170 from the stacked body 201 carried out by the transfer robot 160 to the substrate cassette 120 side. Transport toward you.

基板貼合装置10における真空環境部300は、ロードロック310、ロボットチャンバ320、加熱加圧部340および冷却室360を有する。ロードロック310は、大気環境部100における環境チャンバ110の内部と、真空環境部300のロボットチャンバ320の内部とを連通させる。   The vacuum environment unit 300 in the substrate bonding apparatus 10 includes a load lock 310, a robot chamber 320, a heating and pressing unit 340, and a cooling chamber 360. The load lock 310 allows communication between the inside of the environmental chamber 110 in the atmospheric environment unit 100 and the inside of the robot chamber 320 of the vacuum environment unit 300.

ロードロック310は、個別に開閉するアクセスドア312およびゲートバルブ314を有する。よって、アクセスドア312およびゲートバルブ314の両方を閉じた状態で給気または排気することにより、ロードロック310の内部を大気環境にすることも真空環境にすることもできる。   The load lock 310 has an access door 312 and a gate valve 314 that open and close individually. Therefore, by supplying or exhausting air while both the access door 312 and the gate valve 314 are closed, the interior of the load lock 310 can be made an atmospheric environment or a vacuum environment.

ロードロック310の内部が大気環境の場合、ゲートバルブ314を閉じたままアクセスドア312を開くことにより、ロードロック310と大気環境部100と連通させることができる。これにより、搬送ロボット160は、大気環境部100の環境を維持したまま、ロードロック310に積層体201を搬入または搬出できる。   When the interior of the load lock 310 is in an atmospheric environment, the load lock 310 and the atmospheric environment unit 100 can be communicated with each other by opening the access door 312 with the gate valve 314 closed. As a result, the transfer robot 160 can carry the laminate 201 into or out of the load lock 310 while maintaining the environment of the atmospheric environment unit 100.

また、ロードロック310の内部が真空環境の場合、アクセスドア312を閉じたままゲートバルブ314を開くことにより、ロードロック310を真空環境部300に連通させることができる。これにより、搬送ロボット330、350により、真空環境部300の環境を維持したまま、真空環境部300側からロードロック310に積層体201を搬入または搬出できる。   Further, when the inside of the load lock 310 is in a vacuum environment, the load lock 310 can be communicated with the vacuum environment unit 300 by opening the gate valve 314 with the access door 312 closed. Accordingly, the stacked body 201 can be carried into or out of the load lock 310 from the vacuum environment unit 300 side while the environment of the vacuum environment unit 300 is maintained by the transfer robots 330 and 350.

ロボットチャンバ320は、個別に制御される一対の搬送ロボット330、350を有する。搬送ロボット330、350の各々は、積層体201を保持するフィンガ332、352と、フィンガ332、352を支持すると共に移動させるアーム334、354とを有する。   The robot chamber 320 includes a pair of transfer robots 330 and 350 that are individually controlled. Each of the transfer robots 330 and 350 includes fingers 332 and 352 that hold the stacked body 201, and arms 334 and 354 that support and move the fingers 332 and 352.

複数の加熱加圧部340と単一の冷却室360は、それぞれが断熱容器349、369を有して、個別にロボットチャンバ320に連通する。加熱加圧部340および冷却室360の各々とロボットチャンバ320との間は、個別に開閉できるゲートバルブ342、362により気密に遮断できる。これにより、加熱加圧部340および冷却室360は、個別の温度環境を独立して維持できる。   The plurality of heating and pressurizing units 340 and the single cooling chamber 360 have heat insulating containers 349 and 369, respectively, and communicate with the robot chamber 320 individually. The heating and pressurizing unit 340 and the cooling chamber 360 and the robot chamber 320 can be hermetically blocked by gate valves 342 and 362 that can be individually opened and closed. Thereby, the heating and pressurizing unit 340 and the cooling chamber 360 can independently maintain individual temperature environments.

加熱加圧部340は、加熱部と加圧部とを有し、搬入された積層体201を加熱すると共に加圧する。これにより、積層体201において重ね合わされていた基板210は、互いに貼り合わされて単一の積層基板230となる。なお、加熱加圧部340は、加熱加圧後の積層体201をある程度冷却する機能を有してもよい。これにより、加熱加圧部340から搬出される積層体201と、加熱加圧部340に搬入される積層体201とのそれぞれ生じる温度変化を抑制できる。   The heating and pressing unit 340 includes a heating unit and a pressing unit, and heats and pressurizes the loaded stacked body 201. As a result, the substrates 210 stacked in the stacked body 201 are bonded together to form a single stacked substrate 230. Note that the heating and pressing unit 340 may have a function of cooling the stacked body 201 after heating and pressing to some extent. Thereby, the temperature change which each arises with the laminated body 201 carried out from the heat pressurization part 340 and the laminated body 201 carried in into the heat pressurization part 340 can be suppressed.

冷却室360は、加熱加圧部340から搬出された積層体201の温度を、大気環境部100の環境温度と略等しい温度まで冷却する。これにより、大気環境部100の熱負荷の増加を防止すると共に、真空環境部300から大気環境部100に搬入された積層体201の温度変化を抑制できる。   The cooling chamber 360 cools the temperature of the stacked body 201 carried out from the heating and pressurizing unit 340 to a temperature substantially equal to the environmental temperature of the atmospheric environment unit 100. Thereby, while preventing the increase in the thermal load of the atmospheric environment part 100, the temperature change of the laminated body 201 carried in from the vacuum environment part 300 to the atmospheric environment part 100 can be suppressed.

真空環境部300においては、搬送ロボット330、350の一方が加熱加圧部340のひとつから積層体201を搬出した場合に、搬送ロボット330、350の他方が、他の積層体201を当該加熱加圧部340に即座に搬入できる。これにより、加熱加圧部340の待機時間を短縮して、基板貼合装置10のスループットを向上させることができる。   In the vacuum environment unit 300, when one of the transfer robots 330 and 350 carries out the stacked body 201 from one of the heating and pressurizing units 340, the other of the transfer robots 330 and 350 heats the other stacked body 201. The pressure part 340 can be immediately carried in. Thereby, the waiting time of the heating and pressing unit 340 can be shortened, and the throughput of the substrate bonding apparatus 10 can be improved.

図2は、基板貼合装置10において貼り合わせる一対の基板210の概念的な斜視図である。基板210の各々は、ノッチ214により一部が欠けた円板型の形状を有する。基板210の各々は、複数の素子領域216および複数のアライメントマーク218を有する。   FIG. 2 is a conceptual perspective view of a pair of substrates 210 to be bonded together in the substrate bonding apparatus 10. Each of the substrates 210 has a disk shape that is partially cut out by the notch 214. Each of the substrates 210 has a plurality of element regions 216 and a plurality of alignment marks 218.

ノッチ214は、基板210の結晶配向性等を示す指標として設けられる。よって、プリアライナ140においては、ノッチ214の位置を検出することにより、基板210に形成された素子領域216の方向を検知する。   The notch 214 is provided as an index indicating the crystal orientation of the substrate 210 and the like. Therefore, the pre-aligner 140 detects the direction of the element region 216 formed in the substrate 210 by detecting the position of the notch 214.

素子領域216は、基板210の表面に周期的に配される。素子領域216の各々には、フォトリソグラフィ技術等により形成された半導体素子が配される。また、素子領域216の各々には、基板210を他の基板210に貼り合わせる場合に接続端子となるパッド、バンプ等も含まれる。   The element region 216 is periodically arranged on the surface of the substrate 210. Each element region 216 is provided with a semiconductor element formed by a photolithography technique or the like. Each element region 216 also includes pads, bumps, and the like that serve as connection terminals when the substrate 210 is bonded to another substrate 210.

基板210において、複数の素子領域216相互の間には、素子、回路等の機能的要素が配されていないブランク領域がある。ブランク領域には、基板210を素子領域216毎に切り分ける場合に切断するスクライブライン212が配される。   In the substrate 210, there is a blank area where no functional elements such as elements and circuits are arranged between the plurality of element areas 216. A scribe line 212 that is cut when the substrate 210 is cut into the element regions 216 is disposed in the blank region.

更に、スクライブライン212上には、貼り合わせる基板210を位置合わせする場合の指標となるアライメントマーク218が配される。スクライブライン212は、基板210を切断してダイにする過程で鋸代となって消滅するので、アライメントマーク218を設けることにより、基板210の実効的な面積が圧迫されることはない。   Furthermore, on the scribe line 212, an alignment mark 218 serving as an index when the substrate 210 to be bonded is aligned is disposed. Since the scribe line 212 disappears as a saw margin in the process of cutting the substrate 210 into a die, the effective area of the substrate 210 is not pressed by providing the alignment mark 218.

なお、図中では素子領域216およびアライメントマーク218を大きく描いているが、例えば直径300mmの基板210に形成される素子領域216の数は数百以上にも及ぶ場合がある。また、素子領域216に形成された配線パターン等をアライメントマーク218として利用する場合もある。   Although the element regions 216 and the alignment marks 218 are drawn large in the drawing, the number of element regions 216 formed on the substrate 210 having a diameter of 300 mm, for example, may reach several hundreds or more. In some cases, a wiring pattern or the like formed in the element region 216 is used as the alignment mark 218.

図3は、基板貼合装置10の内部で一対の基板210を貼り合わせる場合に用いられる一組の基板ホルダ220の斜視図である。アライナ150は、基板処理装置の一例である。   FIG. 3 is a perspective view of a pair of substrate holders 220 used when a pair of substrates 210 are bonded inside the substrate bonding apparatus 10. The aligner 150 is an example of a substrate processing apparatus.

基板ホルダ220は、アルミナセラミックス等の硬質材料で形成される。基板ホルダ220の各々は、保持する基板210に接する円形の保持面227、228と、保持面227、228の径方向外側に延在する縁部221、222と有する。   The substrate holder 220 is formed of a hard material such as alumina ceramics. Each of the substrate holders 220 has circular holding surfaces 227 and 228 that are in contact with the substrate 210 to be held, and edge portions 221 and 222 that extend radially outward of the holding surfaces 227 and 228.

基板ホルダ220の各々において、保持面227、228には、基板210を吸着する静電チャック電極225、226が埋設される。これにより、基板ホルダ220は、それぞれ基板210を吸着して保持する。   In each of the substrate holders 220, electrostatic chuck electrodes 225 and 226 that attract the substrate 210 are embedded in the holding surfaces 227 and 228. Thereby, the substrate holder 220 adsorbs and holds the substrate 210, respectively.

また、一組の基板ホルダ220において、一方は縁部221に配された磁石片223を有し、他方は縁部222に配された磁性体片224を有する。これにより、一組の基板ホルダ220は、間に基板210を挟んで、相互に結合された状態を自律的に維持できる。   In the set of substrate holders 220, one has a magnet piece 223 disposed on the edge portion 221, and the other has a magnetic piece 224 disposed on the edge portion 222. Accordingly, the pair of substrate holders 220 can autonomously maintain a state of being coupled to each other with the substrate 210 interposed therebetween.

図4、図5、図6および図7は、基板貼合装置10における基板210の積層基板230への変遷を、段階を追って示す図である。これらの図面を参照しつつ、基板貼合装置10の動作を説明する。   4, FIG. 5, FIG. 6 and FIG. 7 are diagrams showing the transition of the substrate 210 to the laminated substrate 230 in the substrate bonding apparatus 10 step by step. The operation of the substrate bonding apparatus 10 will be described with reference to these drawings.

図4に示すように、貼り合わせる基板210の各々は、プリアライナ140において、1枚ずつ基板ホルダ220に搭載される。この段階では、基板210は、静電チャックの静電力により基板ホルダ220に保持される。   As shown in FIG. 4, each of the substrates 210 to be bonded is mounted on the substrate holder 220 one by one in the pre-aligner 140. At this stage, the substrate 210 is held on the substrate holder 220 by the electrostatic force of the electrostatic chuck.

プリアライナ140において基板210を保持した基板ホルダ220は、搬送ロボット130によりアライナ150に搬入される。アライナ150においては、固定ステージ151に保持された基板ホルダ220と、移動ステージに保持された基板ホルダ220とが、図5に示すように互いに対向する。これにより、貼り合わされる一対の基板210も互いに対向する。   The substrate holder 220 holding the substrate 210 in the pre-aligner 140 is carried into the aligner 150 by the transfer robot 130. In the aligner 150, the substrate holder 220 held by the fixed stage 151 and the substrate holder 220 held by the moving stage face each other as shown in FIG. Accordingly, the pair of substrates 210 to be bonded also face each other.

引き続きアライナ150においては、一対の基板210が、位置合わせされた上で重ね合わされる。これにより、図6に示すように、一対の基板210および一対の基板ホルダ220により積層体201が形成される。   Subsequently, in the aligner 150, the pair of substrates 210 are aligned and overlapped. Thereby, as shown in FIG. 6, a laminate 201 is formed by the pair of substrates 210 and the pair of substrate holders 220.

積層体201において、一対の基板ホルダ220は、互いに吸着する磁石片223および磁性体片224により結合され、重ね合わされた一対の基板210の相対位置を維持する。ただし、アライナ150から搬出された段階の積層体201において、一対の基板210は重ね合わされているに過ぎず、貼り合わされてはいない。   In the stacked body 201, the pair of substrate holders 220 are coupled by the magnet pieces 223 and the magnetic body pieces 224 that are attracted to each other, and maintain the relative position of the pair of stacked substrates 210. However, in the stacked body 201 at the stage of being unloaded from the aligner 150, the pair of substrates 210 is merely overlapped, and is not bonded.

このような積層体201は、加熱加圧部340において加熱加圧される。これにより、積層体201に含まれる一対の基板210は相互に貼り合わされて積層基板230を形成する。積層基板230となった基板210は、図7に示すように、分離部170において基板ホルダ220から分離され、基板カセット120に収納される。   Such a laminate 201 is heated and pressurized in the heating and pressing unit 340. Thus, the pair of substrates 210 included in the stacked body 201 are bonded to each other to form the stacked substrate 230. As shown in FIG. 7, the substrate 210 that has become the laminated substrate 230 is separated from the substrate holder 220 by the separation unit 170 and stored in the substrate cassette 120.

なお、上記の例では、磁石片223を有する基板ホルダ220を上側に、磁性体片224を有する基板ホルダ220を下側に描いている。しかしながら、基板ホルダ220の配置はこれに限られない。また、一対の基板ホルダ220を結合する部材は、磁石片223および磁性体片224の組み合わせに限られるわけではなく、一対の基板ホルダ220を弾性的に挟んで保持するクリップ等を用いることもできる。   In the above example, the substrate holder 220 having the magnet piece 223 is drawn on the upper side, and the substrate holder 220 having the magnetic piece 224 is drawn on the lower side. However, the arrangement of the substrate holder 220 is not limited to this. Further, the member that couples the pair of substrate holders 220 is not limited to the combination of the magnet piece 223 and the magnetic piece 224, and a clip or the like that elastically holds the pair of substrate holders 220 may be used. .

更に、上記の基板貼合装置10においては、アライナ150において重ね合わせた基板210を加熱加圧部340において貼り合わせることにより積層基板230とした。しかしながら、例えば、基板210を高度に鏡面研磨しておくことにより、加熱加圧なしにアライナ150における重ね合わせで積層基板230とすることもできる。また、接着剤を用いて基板210を貼り合わせて積層基板230を形成することもできる。   Further, in the above-described substrate bonding apparatus 10, the laminated substrate 230 is formed by bonding the substrates 210 overlapped in the aligner 150 in the heating and pressing unit 340. However, for example, if the substrate 210 is highly mirror-polished, the laminated substrate 230 can be formed by superposition in the aligner 150 without heating and pressing. Alternatively, the stacked substrate 230 can be formed by bonding the substrates 210 using an adhesive.

図8は、上記基板貼合装置10に含まれるアライナ150の模式的縦断面図である。アライナ150は、枠体159、固定ステージ151、移動ステージ152および上部干渉計ユニット410を有する。また、制御部112に設けられた補正部114も、アライナ150の一部をなす。   FIG. 8 is a schematic longitudinal sectional view of an aligner 150 included in the substrate bonding apparatus 10. The aligner 150 includes a frame body 159, a fixed stage 151, a moving stage 152, and an upper interferometer unit 410. The correction unit 114 provided in the control unit 112 also forms part of the aligner 150.

枠体159は、他の部材を収容する直方体の空間を形成する。固定ステージ151は、ロードセル259を介して、枠体159の天井面に対して、図中下向きに固定される。また、固定ステージ151の側部には、顕微鏡255および反射鏡412が固定される。   The frame 159 forms a rectangular parallelepiped space that accommodates other members. The fixed stage 151 is fixed downward in the figure with respect to the ceiling surface of the frame body 159 via the load cell 259. Further, the microscope 255 and the reflecting mirror 412 are fixed to the side of the fixed stage 151.

固定ステージ151は、静電チャック、真空チャック等の吸着装置を有し、基板210を保持した基板ホルダ220を吸着して保持する。これにより、アライナ150において、固定ステージ151には基板210が下向きに保持される。   The fixed stage 151 has an adsorption device such as an electrostatic chuck or a vacuum chuck, and adsorbs and holds the substrate holder 220 holding the substrate 210. As a result, in the aligner 150, the substrate 210 is held downward on the fixed stage 151.

ロードセル259は、固定ステージ151に保持された基板210に対して下方から負荷がかかった場合に起歪体に生じる変形を検出して、負荷の大きさを検出する。顕微鏡255は、固定ステージ151の下方を通過する基板210のアライメントマーク218を観察する。   The load cell 259 detects the magnitude of the load by detecting deformation that occurs in the strain generating body when a load is applied from below to the substrate 210 held on the fixed stage 151. The microscope 255 observes the alignment mark 218 on the substrate 210 that passes under the fixed stage 151.

移動ステージ152は、枠体159の底面から順次積層された粗動部251、微動部252、昇降部253および揺動部254により支持される。粗動部251および微動部252は、それぞれ、移動ステージ152を図中に矢印で示すX方向およびY方向に移動させる。これにより、移動ステージ152は、アライナ150において二次元的に移動できる。なお、粗動部251および微動部252は、移動ステージ152に対して水平駆動力を伝達する水平駆動位置を、移動ステージ152の重心と同じ高さとすることが好ましい。   The moving stage 152 is supported by a coarse movement unit 251, a fine movement unit 252, an elevating unit 253, and a swinging unit 254 that are sequentially stacked from the bottom surface of the frame body 159. The coarse moving unit 251 and the fine moving unit 252 move the moving stage 152 in the X direction and the Y direction indicated by arrows in the drawing, respectively. Thereby, the moving stage 152 can move two-dimensionally in the aligner 150. The coarse moving unit 251 and the fine moving unit 252 preferably set the horizontal driving position for transmitting the horizontal driving force to the moving stage 152 at the same height as the center of gravity of the moving stage 152.

昇降部253は、移動ステージ152を図中に矢印で示すZ方向に移動させる。更に、揺動部254は、移動ステージ152の水平面に対する傾きを変化させる。これら粗動部251、微動部252、昇降部253および揺動部254を制御対象として制御することにより、移動ステージ152に搭載した基板210を目標位置に向かって移動させることができる。   The elevating unit 253 moves the moving stage 152 in the Z direction indicated by an arrow in the drawing. Further, the swinging part 254 changes the inclination of the moving stage 152 with respect to the horizontal plane. By controlling the coarse movement unit 251, the fine movement unit 252, the elevating unit 253, and the swinging unit 254 as control targets, the substrate 210 mounted on the moving stage 152 can be moved toward the target position.

移動ステージ152の側部には、顕微鏡255が上向きに固定される。顕微鏡255は、移動ステージ152に対向する位置にある基板210のアライメントマーク218を観察できる。また、移動ステージ152の側部には反射鏡414も固定される。   A microscope 255 is fixed upward on the side of the moving stage 152. The microscope 255 can observe the alignment mark 218 on the substrate 210 at a position facing the moving stage 152. A reflecting mirror 414 is also fixed to the side of the moving stage 152.

移動ステージ152に固定された反射鏡414は、上部干渉計ユニット410が発生する測長ビームを反射して再び上部干渉計ユニット410に返す。また、上部干渉計ユニット410は、固定ステージ151の反射鏡412にも測長ビームを照射して反射光を受ける。これにより、上部干渉計ユニット410は、固定ステージ151および移動ステージ152の相対位置を高精度に検出できる。   The reflecting mirror 414 fixed to the moving stage 152 reflects the measurement beam generated by the upper interferometer unit 410 and returns it to the upper interferometer unit 410 again. The upper interferometer unit 410 also receives the reflected light by irradiating the length measuring beam to the reflecting mirror 412 of the fixed stage 151. Thereby, the upper interferometer unit 410 can detect the relative position of the fixed stage 151 and the movable stage 152 with high accuracy.

なお、反射鏡414は、移動ステージ152の移動量をカバーする高さを有する。よって、移動ステージ152が昇降しても、上部干渉計ユニット410は、反射鏡414により反射された測長ビームを受光できる。   The reflecting mirror 414 has a height that covers the amount of movement of the moving stage 152. Therefore, even if the moving stage 152 moves up and down, the upper interferometer unit 410 can receive the measurement beam reflected by the reflecting mirror 414.

移動ステージ152は、静電チャック、真空チャック等の吸着装置を有し、基板210を保持した基板ホルダ220を吸着して保持する。これにより、アライナ150において、移動ステージ152には基板210が上向きに保持される。   The moving stage 152 has a suction device such as an electrostatic chuck or a vacuum chuck, and sucks and holds the substrate holder 220 holding the substrate 210. As a result, in the aligner 150, the substrate 210 is held upward on the moving stage 152.

基板貼合装置10において、制御部112は、上部干渉計ユニット410による測長値を参照して、微動部252の移動量を高精度に制御する。ただし、微動部252の移動速度は、粗動部251の移動速度よりも低い。   In the board | substrate bonding apparatus 10, the control part 112 refers to the length measurement value by the upper interferometer unit 410, and controls the movement amount of the fine movement part 252 with high precision. However, the movement speed of fine movement part 252 is lower than the movement speed of coarse movement part 251.

なお、移動ステージ152は、球面座を介して昇降部253から支持される。よって、移動ステージ152は、図中に矢印で示すX方向、Y方向およびZ方向への並進運動の他に、X軸、Y軸およびZ軸の廻りに回転運動させることもできる。   The moving stage 152 is supported from the elevating unit 253 via a spherical seat. Therefore, the moving stage 152 can be rotated around the X, Y, and Z axes in addition to translational movements in the X, Y, and Z directions indicated by arrows in the drawing.

図9は、アライナ150において、移動ステージ152が、固定ステージ151に対向する位置まで移動した状態を示す。即ち、基板貼合装置10において、制御部112は、まず粗動部251を用いて、移動ステージ152を固定ステージ151に対向する位置まで移動させる。また、制御部112は、移動ステージ152の移動の過程で、顕微鏡255、255を用いて、固定ステージ151に保持された基板210と、移動ステージ152に保持された基板210との位置ずれを検出する。   FIG. 9 shows a state where the moving stage 152 has moved to a position facing the fixed stage 151 in the aligner 150. That is, in the substrate bonding apparatus 10, the control unit 112 first moves the moving stage 152 to a position facing the fixed stage 151 using the coarse moving unit 251. In addition, the control unit 112 detects misalignment between the substrate 210 held on the fixed stage 151 and the substrate 210 held on the moving stage 152 using the microscopes 255 and 255 in the process of moving the moving stage 152. To do.

上側の顕微鏡255の固定ステージ151に対する相対位置は予め判っており、且つ、アライナ150の動作により変化することがない。よって、制御部112は、移動ステージ152に保持された基板210のアライメントマーク218を顕微鏡255で観察することにより、当該基板210と固定ステージ151との相対位置を精度よく検知できる。   The relative position of the upper microscope 255 with respect to the fixed stage 151 is known in advance and does not change due to the operation of the aligner 150. Therefore, the control unit 112 can accurately detect the relative position between the substrate 210 and the fixed stage 151 by observing the alignment mark 218 of the substrate 210 held on the moving stage 152 with the microscope 255.

同様に、下側の顕微鏡255の移動ステージ152に対する相対位置は予め判っており、且つ、アライナ150の動作により変化することがない。よって、制御部112は、固定ステージ151に保持された基板210のアライメントマーク218を顕微鏡255で観察することにより、当該基板210と移動ステージ152との相対位置を検知できる。   Similarly, the relative position of the lower microscope 255 with respect to the moving stage 152 is known in advance and does not change due to the operation of the aligner 150. Therefore, the control unit 112 can detect the relative position between the substrate 210 and the moving stage 152 by observing the alignment mark 218 of the substrate 210 held on the fixed stage 151 with the microscope 255.

更に、制御部112は、一対の顕微鏡255、255を互いに対向させることにより、顕微鏡255、255の相対位置を初期化できる。よって、制御部112は、初期化された相対位置を基準にして一対の基板210の位置ずれ量を算出できる。更に、制御部112は、検出された位置ずれ量を補償すべく微動部252および揺動部254により移動ステージ152を移動および揺動させて、固定ステージ151に保持された基板210と、移動ステージ152に保持された基板210とを位置合わせする。   Furthermore, the control unit 112 can initialize the relative positions of the microscopes 255 and 255 by causing the pair of microscopes 255 and 255 to face each other. Therefore, the control unit 112 can calculate the positional deviation amount of the pair of substrates 210 based on the initialized relative position. Further, the control unit 112 moves and swings the moving stage 152 by the fine moving unit 252 and the swinging unit 254 so as to compensate for the detected positional deviation amount, and the substrate 210 held on the fixed stage 151 and the moving stage. The substrate 210 held by 152 is aligned.

図10は、アライナ150の模式的断面図である。アライナ150において、昇降部253は、図中に矢印で示すZ方向に移動ステージ152を昇降させる。対向する一対の基板210が位置合わされると、制御部112は、昇降部253により移動ステージ152を上昇させ、一対の基板210を密着させて相互に重ね合わせる。こうして、重ね合わされた一対の基板210と、それを挟む一対の基板ホルダ220により、積層体201が形成される。   FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the aligner 150. In the aligner 150, the elevating unit 253 moves the moving stage 152 up and down in the Z direction indicated by an arrow in the drawing. When the pair of opposing substrates 210 are aligned, the control unit 112 raises the moving stage 152 by the elevating unit 253 so that the pair of substrates 210 are in close contact with each other and overlap each other. In this way, the stacked body 201 is formed by the pair of substrates 210 and the pair of substrate holders 220 sandwiching the substrates.

積層体201の形成においては、固定ステージ151に保持された基板210に向かって、移動ステージ152に搭載された基板210を昇降部253が上昇させる。これにより、一対の基板が重ね合わされる。よって、アライナ150においては、固定ステージ151に保持された基板210の下面が基板210の重ね合わせ面に一致する。   In the formation of the stacked body 201, the elevating unit 253 raises the substrate 210 mounted on the moving stage 152 toward the substrate 210 held on the fixed stage 151. Thereby, a pair of board | substrates are piled up. Therefore, in the aligner 150, the lower surface of the substrate 210 held on the fixed stage 151 coincides with the overlapping surface of the substrate 210.

アライナ150において基板210が重ね合わされると、制御部112は、固定ステージ151による基板ホルダ220の吸着を解除した後、移動ステージ152を下降させる。これにより、積層体201が固定ステージ151から離間するので、搬送ロボット160によりアライナ150から搬出することができる。搬出された積層体201は、搬送ロボット160によりロードロック310に搬入される。   When the substrate 210 is superimposed on the aligner 150, the control unit 112 lowers the moving stage 152 after releasing the suction of the substrate holder 220 by the fixed stage 151. As a result, the stacked body 201 is separated from the fixed stage 151, so that it can be unloaded from the aligner 150 by the transfer robot 160. The stacked body 201 carried out is carried into the load lock 310 by the transfer robot 160.

なお、制御部112は、移動ステージ152が固定ステージ151に向かって上昇する間も、上部干渉計ユニット410を用いた測長による移動ステージ152の位置検出と、検出した位置に基づく移動ステージ152のフィードバック制御とを継続する。このため、基板210を重ね合わせる過程においては、固定ステージ151に保持された基板210と移動ステージ152に保持された基板210とが接触した状態で、移動ステージ152が移動する場合がある。このような場合、移動ステージ152の変位によりロードセル259の起歪体が弾性変形を生じ、固定ステージ151が振動する。   Note that the control unit 112 detects the position of the moving stage 152 by length measurement using the upper interferometer unit 410 and the moving stage 152 based on the detected position while the moving stage 152 rises toward the fixed stage 151. Continue feedback control. For this reason, in the process of superimposing the substrates 210, the moving stage 152 may move while the substrate 210 held by the fixed stage 151 and the substrate 210 held by the moving stage 152 are in contact with each other. In such a case, the strain body of the load cell 259 undergoes elastic deformation due to the displacement of the moving stage 152, and the fixed stage 151 vibrates.

固定ステージ151の振動は、枠体159を通じて上部干渉計ユニット410にも伝達される。上部干渉計ユニット410が振動すると、上部干渉計ユニット410による移動ステージ152の位置検出の精度が低下し、基板210の位置合わせ精度も低下する。また、上上部干渉計ユニット410の検出精度低下を回避する目的で、固定ステージ151の振動の減衰を待つ場合は、アライナ150における処理時間が増加し、基板貼合装置10全体のスループットが低下する。しかしながら、補正部114により、上部干渉計ユニット410の測長値を補正することにより、検出精度低下を防止できる。   The vibration of the fixed stage 151 is also transmitted to the upper interferometer unit 410 through the frame body 159. When the upper interferometer unit 410 vibrates, the position detection accuracy of the moving stage 152 by the upper interferometer unit 410 decreases, and the alignment accuracy of the substrate 210 also decreases. Further, when waiting for the vibration of the fixed stage 151 to be attenuated for the purpose of avoiding a decrease in detection accuracy of the upper interferometer unit 410, the processing time in the aligner 150 increases, and the overall throughput of the substrate bonding apparatus 10 decreases. . However, by correcting the measurement value of the upper interferometer unit 410 by the correction unit 114, it is possible to prevent a decrease in detection accuracy.

図11は、補正部114による補正の方法を説明する模式図である。アライナ150において、上部干渉計ユニット410は、少なくとも4本の測長ビームUTYR、UYR、WYR、WTYRを被検体としての反射鏡412、414に向かって照射する複数の干渉計を有する。   FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a correction method by the correction unit 114. In the aligner 150, the upper interferometer unit 410 has a plurality of interferometers that irradiate at least four length measuring beams UTYR, UYR, WYR, and WTYR toward reflecting mirrors 412 and 414 as subjects.

4本の測長ビームUTYR、UYR、WYR、WTYRは、共通の垂直面内において平行に反射鏡412、414に向かって照射される。また、2本の測長ビームUTYR、UYRは、固定ステージ151に固定された反射鏡412に照射され、他の2本の測長ビームWYR、WTYRは、移動ステージ152に固定された反射鏡414に向かって照射される。   The four measurement beams UTYR, UYR, WYR, and WTYR are irradiated toward the reflecting mirrors 412 and 414 in parallel within a common vertical plane. The two length measuring beams UTYR and UYR are applied to the reflecting mirror 412 fixed to the fixed stage 151, and the other two length measuring beams WYR and WTYR are reflected to the reflecting mirror 414 fixed to the moving stage 152. Irradiated towards.

ここで、図中最上段に光路を有する測長ビームUTYRに対して、2番目の測長ビームUYRは、垂直間隔Δhを有する。同様に、3番目の測長ビームWYRは、測長ビームUTYRに対して垂直間隔Δhを有する。更に、最下段の測長ビームWTYRは、測長ビームUTYRに対して垂直間隔Δhを有する。 Here, the second measuring beam UYR has a vertical interval Δh 1 with respect to the measuring beam UTYR having the optical path at the top in the drawing. Similarly, the third length measuring beam WYR has a vertical interval Δh 2 with respect to the length measuring beam UTYR. Further, the bottom measurement beam WTYR has a vertical interval Δh 3 with respect to the measurement beam UTYR.

上記のような上部干渉計ユニット410が振動により傾斜すると、測長ビームUYRにより測長された反射鏡412までの距離は、測長ビームUTYRにより測長された反射鏡412までの距離に対して差分Δx過大になる。同様に、測長ビームWYRにより測長された反射鏡までの距離は、測長ビームUTYRにより測長された反射鏡412までの距離に対して、差分Δx過大になる。更に、測長ビームWTYRにより測長された反射鏡までの距離は、測長ビームUTYRにより測長された反射鏡412までの距離に対して、差分Δx過大になる。 When the upper interferometer unit 410 as described above is tilted by vibration, the distance to the reflecting mirror 412 measured by the measuring beam UYR is relative to the distance to the reflecting mirror 412 measured by the measuring beam UTYR. The difference Δx 1 is excessive. Similarly, the distance to the reflecting mirror measured by the length measuring beam WYR is larger than the difference Δx 2 with respect to the distance to the reflecting mirror 412 measured by the measuring beam UTYR. Further, the distance to the reflecting mirror measured by the length measuring beam WTYR becomes a difference Δx 3 excessively with respect to the distance to the reflecting mirror 412 measured by the length measuring beam UTYR.

ここで、差分Δxの値は、測長ビームUYRによる測長値D(UYR)と、測長ビームUTYRによるD(UTYR)との差分に他ならない。よって、測長ビームUYRにより測長された反射鏡412までの距離を、測長ビームUTYRにより測長された反射鏡412までの測定値をとすると、差分Δxは、下記の式1のように算出できる。
Δx=D(UYR)−D(UTYR) ・・・式1
Here, the value of the difference [Delta] x 1 includes a length measurement value D (UYR) by measurement beams UYR, nothing but the difference between D (UTYR) by measurement beam UTYR. Therefore, when the distance to the reflecting mirror 412 measured by the length measuring beam UYR is a measured value to the reflecting mirror 412 measured by the length measuring beam UTYR, the difference Δx 1 is expressed by the following formula 1. Can be calculated.
Δx 1 = D (UYR) −D (UTYR) Equation 1

また、差分Δxは、移動ステージ152の位置により変化する垂直間隔Δhを考慮して、上記差分Δxから、下記の式2により算出できる。
Δx=(Δx/Δh)×Δh ・・・式2
Further, the difference Δx 2 can be calculated from the difference Δx 1 by the following equation 2 in consideration of the vertical interval Δh 2 that changes depending on the position of the moving stage 152.
Δx 2 = (Δx 1 / Δh 1 ) × Δh 2 Formula 2

同様に、差分Δxは、移動ステージ152の位置により変化する垂直間隔Δhを考慮して、上記差分Δxから、下記の式3により算出できる。
Δx=(Δx/Δh)×Δh ・・・式3
Similarly, the difference Δx 3 can be calculated from the difference Δx 1 by the following expression 3 in consideration of the vertical interval Δh 3 that changes depending on the position of the moving stage 152.
Δx 3 = (Δx 1 / Δh 1 ) × Δh 3 ...

こうして、上部干渉計ユニット410の振動により測長値に生じる差分Δx1、Δx、Δxが算出されると、補正部114は、各干渉計による測長値を補正して、固定ステージ151と移動ステージ152との相対位置を精度よく反映した補正値を算出できる。即ち、測長ビームUYRによる測長値D(UYR)の補正値A(UYR)は、下記の式4により算出できる。
(UYR)=D(UYR)−Δx ・・・式4
Thus, when the differences Δx 1 , Δx 2 , and Δx 3 generated in the length measurement values due to the vibration of the upper interferometer unit 410 are calculated, the correction unit 114 corrects the length measurement values by the respective interferometers, and the fixed stage 151 And a correction value that accurately reflects the relative position of the moving stage 152 can be calculated. That is, the correction value A (UYR) of the length measurement value D (UYR) by the length measurement beam UYR can be calculated by the following equation 4.
A (UYR) = D (UYR) −Δx 1.

また、測長ビームWYRによる測長値D(WYR)の補正値A(WYR)は、下記の式5により算出できる。
(WYR)=D(WYR)−Δx ・・・式5
Further, the correction value A (WYR) of the length measurement value D (WYR) by the length measurement beam WYR can be calculated by the following equation (5) .
A (WYR) = D (WYR) −Δx 2 Expression 5

更に、測長ビームWTYRによる測長値D(WTYR)の補正値A(WTYR)は、下記の式6により算出できる。
(WTYR)=D(WTYR)−Δx ・・・式6
Further, the correction value A (WTYR) of the length measurement value D (WTYR) by the length measurement beam WTYR can be calculated by the following equation (6) .
A (WTYR) = D (WTYR) −Δx 3.

制御部112は、上記のようにして算出した補正値A(UYR)、A(WYR)、A(WTYR)を用い、補正値A(WTYR)を基準にして、補正値A(UYR)と補正値A(WYR)とが一致するようにフィードバック制御を実行することにより、上部干渉計ユニット410の振動による精度低下を回避できる。 The control unit 112 uses the correction values A (UYR) , A (WYR) , and A (WTYR) calculated as described above, and uses the correction value A (WTYR) as a reference to correct the correction value A (UYR) and the correction value A (UYR). By executing the feedback control so that the value A (WYR) coincides with the value A (WYR) , a decrease in accuracy due to vibration of the upper interferometer unit 410 can be avoided.

なお、上部干渉計ユニット410が振動により傾斜した場合、測長ビームも傾斜する。しかしながら、振動による上部干渉計ユニット410の傾きは小さく、更に、傾きにより生じる測長値の誤差は、測長値に比べて極めて小さい。よって、上記の例では、測長ビームの傾きを考慮することなく説明した。   When the upper interferometer unit 410 is tilted by vibration, the length measurement beam is also tilted. However, the inclination of the upper interferometer unit 410 due to vibration is small, and the error of the measurement value caused by the inclination is extremely small compared to the measurement value. Therefore, the above example has been described without considering the inclination of the measurement beam.

なお、上部干渉計ユニット410として、ヘテロダイン干渉計を用いてもよい。ヘテロダイン干渉計は、干渉する一対のビームの間に周波数偏移を与えて光ヘテロダイン検出することにより、干渉縞の位相を電気信号の位相に変換して測定する。これにより、ヘテロダイン干渉計は、光強度の空間的あるいは時間的なゆらぎの影響を抑制して、測長ビームの波長の1/100を越える高い精度が得られる。   Note that a heterodyne interferometer may be used as the upper interferometer unit 410. The heterodyne interferometer converts the phase of the interference fringes into the phase of the electrical signal by measuring the optical heterodyne by applying a frequency shift between a pair of interfering beams. Thereby, the heterodyne interferometer can suppress the influence of the spatial or temporal fluctuation of the light intensity and can obtain a high accuracy exceeding 1/100 of the wavelength of the length measurement beam.

図12は、アライナ150における上部干渉計ユニット410、411、413の平面的なレイアウトを示す模式的平面図である。アライナ150には、既に説明した上部干渉計ユニット410に加えて、他の上部干渉計ユニット411、413が設けられる。   FIG. 12 is a schematic plan view showing a planar layout of the upper interferometer units 410, 411, and 413 in the aligner 150. The aligner 150 is provided with other upper interferometer units 411 and 413 in addition to the upper interferometer unit 410 described above.

移動ステージ152に対して図中左方に位置する上部干渉計ユニット411は、上部干渉計ユニット410の測長ビームと平行な測長ビームを、反射鏡414に向かって照射する。これにより、2つの上部干渉計ユニット410、411の測定結果に基づいて、図中に矢印θにより示す、紙面に垂直な回転軸回りの移動ステージ152の回転量を検出できる。   The upper interferometer unit 411 located on the left side in the drawing with respect to the moving stage 152 irradiates a measuring beam parallel to the measuring beam of the upper interferometer unit 410 toward the reflecting mirror 414. Thereby, based on the measurement results of the two upper interferometer units 410 and 411, the amount of rotation of the moving stage 152 around the rotation axis perpendicular to the paper surface indicated by the arrow θ in the drawing can be detected.

また、移動ステージ152に対して図中下方に位置する上部干渉計ユニット413は、上部干渉計ユニット410の測長ビームと直交する方向の測長ビームを、移動ステージ152に固定された他の反射鏡416に向かって照射する。この反射鏡416は、上部干渉計ユニット410、411が測長ビームを照射する反射鏡414に対して、移動ステージ152の面上で直交する反射面を有する。よって、上部干渉計ユニット413は、図中に矢印Yで示す、紙面上下方向の移動ステージ152の変位を検出できる。   In addition, the upper interferometer unit 413 positioned below the moving stage 152 in the drawing has a length measurement beam in a direction orthogonal to the length measurement beam of the upper interferometer unit 410 as another reflection fixed to the movement stage 152. Irradiate towards mirror 416. The reflecting mirror 416 has a reflecting surface orthogonal to the reflecting mirror 414 on which the upper interferometer units 410 and 411 emit the measurement beam on the surface of the moving stage 152. Therefore, the upper interferometer unit 413 can detect the displacement of the moving stage 152 in the vertical direction of the paper, indicated by the arrow Y in the drawing.

このように、アライナ150において制御部112は、複数の上部干渉計ユニット410、411、413を設けることにより、X−Y平面における移動ステージ152の並進運動および回転運動を検出して、フィードバック制御を実行できる。これら複数の上部干渉計ユニット410、411、413の各々において、図11に示した方法で、測長結果を補正することにより、フィードバック制御を高精度に実行できる。   As described above, in the aligner 150, the control unit 112 includes the plurality of upper interferometer units 410, 411, and 413, thereby detecting the translational motion and the rotational motion of the moving stage 152 in the XY plane and performing feedback control. Can be executed. In each of the plurality of upper interferometer units 410, 411, and 413, feedback control can be executed with high accuracy by correcting the length measurement result by the method shown in FIG.

図13は、他の構造を有するアライナ401の模式的断面図である。アライナ401は、移動ステージ152の位置を計測する上部干渉計ユニット410とは別に、下部干渉計ユニット420を有する。   FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of an aligner 401 having another structure. The aligner 401 includes a lower interferometer unit 420 in addition to the upper interferometer unit 410 that measures the position of the moving stage 152.

下部干渉計ユニット420は、枠体159の底面に対して固定され、上部干渉計ユニット410に対して測長ビームを照射する干渉計を有する。これにより、下部干渉計ユニット420は、枠体159に対する上部干渉計ユニット410の変位を検出する。   The lower interferometer unit 420 has an interferometer that is fixed to the bottom surface of the frame body 159 and irradiates the upper interferometer unit 410 with a measurement beam. Accordingly, the lower interferometer unit 420 detects the displacement of the upper interferometer unit 410 with respect to the frame body 159.

よって、下部干渉計ユニット420の測定結果を参照して、補正部114が上部干渉計ユニット410の測定結果を補正することにより、上部干渉計ユニット410の振動の影響を排除して、移動ステージ152を精度よくフィードバック制御できる。このように、移動ステージ152の位置を測定する上部干渉計ユニット410とは別に、上部干渉計ユニット410自体の振動による変位を検出する下部干渉計ユニット420を設けて、上部干渉計ユニット410の変位を計測してもよい。   Therefore, the correction unit 114 refers to the measurement result of the lower interferometer unit 420 and corrects the measurement result of the upper interferometer unit 410, thereby eliminating the influence of vibration of the upper interferometer unit 410 and moving stage 152. Can be accurately feedback controlled. Thus, apart from the upper interferometer unit 410 that measures the position of the moving stage 152, the lower interferometer unit 420 that detects displacement due to vibration of the upper interferometer unit 410 itself is provided, and the displacement of the upper interferometer unit 410 is changed. May be measured.

図14は、他の構造を有するアライナ402の模式的断面図である。アライナ402は、移動ステージ152の位置を計測する上部干渉計ユニット410と共に、加速度センサ430を備える。加速度センサ430は、上部干渉計ユニット410に対して一体的に固定され、上部干渉計ユニット410が振動した場合の、上部干渉計ユニット410自体の加速度を検出する。   FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of an aligner 402 having another structure. The aligner 402 includes an acceleration sensor 430 together with the upper interferometer unit 410 that measures the position of the moving stage 152. The acceleration sensor 430 is integrally fixed to the upper interferometer unit 410, and detects the acceleration of the upper interferometer unit 410 itself when the upper interferometer unit 410 vibrates.

よって、アライナ402において補正部114は、加速度センサ430が検出した上部干渉計ユニット410の加速度に基づいて、上部干渉計ユニット410の変位を算出し、算出結果を用いて上部干渉計ユニット410の測定結果を補正する。これにより、上部干渉計ユニット410の振動の影響を排除して、移動ステージ152を精度よくフィードバック制御できる。このように、移動ステージ152の位置を測定する上部干渉計ユニット410とは別に、上部干渉計ユニット410自体の振動による変位を検出する下部干渉計ユニット420を設けて、上部干渉計ユニット410の変位を計測してもよい。   Therefore, the correction unit 114 in the aligner 402 calculates the displacement of the upper interferometer unit 410 based on the acceleration of the upper interferometer unit 410 detected by the acceleration sensor 430, and uses the calculation result to measure the upper interferometer unit 410. Correct the result. Thereby, the influence of the vibration of the upper interferometer unit 410 can be eliminated, and the moving stage 152 can be accurately feedback-controlled. Thus, apart from the upper interferometer unit 410 that measures the position of the moving stage 152, the lower interferometer unit 420 that detects displacement due to vibration of the upper interferometer unit 410 itself is provided, and the displacement of the upper interferometer unit 410 is changed. May be measured.

図15は、また他の構造を有するアライナ403の模式的断面図である。アライナ403は、反射鏡418を備える点において、他のアライナ150、401、402と異なる。反射鏡418は、上部干渉計ユニット410に対向した向きに、枠体159の天板に固定される。   FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of an aligner 403 having another structure. The aligner 403 is different from the other aligners 150, 401, and 402 in that it includes a reflecting mirror 418. The reflecting mirror 418 is fixed to the top plate of the frame body 159 in the direction facing the upper interferometer unit 410.

上部干渉計ユニット410は、固定ステージ151に固定された反射鏡412と、移動ステージ152に固定された反射鏡414と、枠体159に固定された反射鏡418との3つの反射鏡412、414、418を被検体として測長ビームを投射する。これにより、上部干渉計ユニット410は、固定ステージ151の位置を、反射鏡418に対する固定ステージ151の相対位置として計測する。また、上部干渉計ユニット410は、移動ステージ152の位置を、反射鏡418に対する移動ステージ152の相対位置として計測する。   The upper interferometer unit 410 includes three reflecting mirrors 412 and 414 including a reflecting mirror 412 fixed to the fixed stage 151, a reflecting mirror 414 fixed to the moving stage 152, and a reflecting mirror 418 fixed to the frame body 159. A length measurement beam is projected using 418 as a subject. Thereby, the upper interferometer unit 410 measures the position of the fixed stage 151 as the relative position of the fixed stage 151 with respect to the reflecting mirror 418. The upper interferometer unit 410 measures the position of the moving stage 152 as the relative position of the moving stage 152 with respect to the reflecting mirror 418.

このように、アライナ403において、上部干渉計ユニット410は、固定ステージ151および移動ステージ152の位置を、共通の基準である反射鏡418に対して計測する。よって、上部干渉計ユニット410の計測値を補正する場合は、反射鏡418に向かって投射される測長ビームも併せて補正する。これにより、上部干渉計ユニット410の振動の影響を排除して、移動ステージ152を精度よくフィードバック制御できる。   Thus, in the aligner 403, the upper interferometer unit 410 measures the positions of the fixed stage 151 and the moving stage 152 with respect to the reflecting mirror 418, which is a common reference. Therefore, when the measurement value of the upper interferometer unit 410 is corrected, the measurement beam projected toward the reflecting mirror 418 is also corrected. Thereby, the influence of the vibration of the upper interferometer unit 410 can be eliminated, and the moving stage 152 can be accurately feedback-controlled.

上記のように、上部干渉計ユニット410の振動を検出して上部干渉計ユニット410の測定結果を補正する補正部114を設けることにより、固定ステージ151の振動を抑制し、減衰させ、更に伝播を防止できる。しかしながら、移動ステージ152の移動を制御する制御系が振動または発振した場合には、たとえ上部干渉計ユニット410の振動を抑制または防止しても、基板210の位置合わせを完遂することができない。よって、制御系の振動または発振が検知または予測される場合は、基板210の位置合わせを中止することが好ましい。   As described above, by providing the correction unit 114 that detects the vibration of the upper interferometer unit 410 and corrects the measurement result of the upper interferometer unit 410, the vibration of the fixed stage 151 is suppressed, attenuated, and further propagated. Can be prevented. However, when the control system that controls the movement of the moving stage 152 vibrates or oscillates, even if the vibration of the upper interferometer unit 410 is suppressed or prevented, the alignment of the substrate 210 cannot be completed. Therefore, when vibration or oscillation of the control system is detected or predicted, it is preferable to stop the alignment of the substrate 210.

このような場合、制御部112は、昇降部253により移動ステージ152を下降させ、移動ステージ152が保持する基板210と固定ステージ151が保持する基板210とをいったん離間させる。次いで、再び移動ステージ152を上昇させて、位置合わせおよび重ね合わせを再試行してもよい。   In such a case, the control unit 112 lowers the moving stage 152 by the elevating unit 253, and once separates the substrate 210 held by the moving stage 152 and the substrate 210 held by the fixed stage 151. Then, the moving stage 152 may be raised again, and alignment and superposition may be retried.

また、発振を生じた場合は、当該貼り合わせに関与した基板210をいったん格納し、例えば、他の基板ホルダ220または他の基板210との組み合わせで、貼り合わせを再試行してもよい。   When oscillation occurs, the substrate 210 involved in the bonding may be temporarily stored, and the bonding may be retried in combination with, for example, another substrate holder 220 or another substrate 210.

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.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を、後の処理で用いる場合でない限り、任意の順序で実現しうることに留意されたい。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。   The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output of the previous process may be realized in any order unless used in a subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.

10 基板貼合装置、100 大気環境部、110 環境チャンバ、112 制御部、114 補正部、120 基板カセット、130、160、180、330、350 搬送ロボット、132、162、182、332、352 フィンガ、134、164、184、334、354 アーム、140 プリアライナ、150、401、402、403 アライナ、151 固定ステージ、152 移動ステージ、159 枠体、170 分離部、190 ホルダラック、201 積層体、210 基板、212 スクライブライン、214 ノッチ、216 素子領域、218 アライメントマーク、220 基板ホルダ、221、222 縁部、223 磁石片、224 磁性体片、225、226 静電チャック電極、227、228 保持面、230 積層基板、251 粗動部、252 微動部、253 昇降部、254 揺動部、255 顕微鏡、259 ロードセル、300 真空環境部、310 ロードロック、312 アクセスドア、314、342、362 ゲートバルブ、320 ロボットチャンバ、340 加熱加圧部、349、369 断熱容器、360 冷却室、410、411、413 上部干渉計ユニット、412、414、416、418 反射鏡、420 下部干渉計ユニット、430 加速度センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Board | substrate bonding apparatus, 100 Atmosphere environment part, 110 Environment chamber, 112 Control part, 114 Correction part, 120 Board cassette, 130, 160, 180, 330, 350 Transfer robot, 132, 162, 182, 332, 352 Finger, 134, 164, 184, 334, 354 Arm, 140 Pre-aligner, 150, 401, 402, 403 Aligner, 151 Fixed stage, 152 Moving stage, 159 Frame, 170 Separating part, 190 Holder rack, 201 Laminate, 210 Substrate, 212 Scribe line, 214 Notch, 216 Element region, 218 Alignment mark, 220 Substrate holder, 221, 222 Edge, 223 Magnet piece, 224 Magnetic body piece, 225, 226 Electrostatic chuck electrode, 227, 228 Holding surface, 23 Laminated substrate, 251 Coarse moving part, 252 Fine moving part, 253 Lifting part, 254 Oscillating part, 255 Microscope, 259 Load cell, 300 Vacuum environment part, 310 Load lock, 312 Access door, 314, 342, 362 Gate valve, 320 Robot Chamber, 340 Heating and pressurizing unit, 349, 369 Thermal insulation container, 360 Cooling chamber, 410, 411, 413 Upper interferometer unit, 412, 414, 416, 418 Reflector, 420 Lower interferometer unit, 430 Acceleration sensor

Claims (5)

第1の基板と第2の基板とを互いに重ね合せる基板処理装置であって、
前記第1の基板を保持する第1ステージと、
前記第2の基板を保持し、前記第1ステージに向けて移動して前記第1の基板および前記第2の基板を互いに重ね合わせる第2ステージと、
前記第1ステージおよび前記第2ステージとは別に設けられた参照用被検体と、
前記参照用被検体に対する前記第1ステージおよび前記第2ステージのそれぞれの相対位置を測定する測定部と、
前記参照用被検体に対する前記測定部の相対位置の変位を検出する変位検出部と、
前記測定部により測定された前記第1ステージおよび前記第2ステージの位置を前記変位検出部の検出結果により補正する補正部と、
を備える基板処理装置。
A substrate processing apparatus for overlapping a first substrate and a second substrate,
A first stage for holding the first substrate;
A second stage for holding the second substrate and moving toward the first stage to superimpose the first substrate and the second substrate;
A reference object provided separately from the first stage and the second stage ;
A measurement unit for measuring the relative positions of the first stage and the second stage with respect to the reference object ;
A displacement detection unit that detects a displacement of a relative position of the measurement unit with respect to the reference object ;
A correction unit that corrects the positions of the first stage and the second stage measured by the measurement unit based on the detection result of the displacement detection unit;
A substrate processing apparatus comprising:
前記参照用被検体は、前記第1ステージが固定された枠体に固定される請求項1に記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the reference object is fixed to a frame body on which the first stage is fixed. 前記変位検出部は、前記第1ステージに対して位置が固定された被検体に測長ビームを照射する干渉計を含み、
前記補正部は、前記干渉計による前記被検体の計測結果に対する前記測定部による測定結果の相対値に基づいて前記測定部の前記測定結果を補正する請求項1または2に記載の基板処理装置。
The displacement detection unit includes an interferometer that irradiates a subject whose position is fixed with respect to the first stage with a length measurement beam,
Wherein the correction unit includes a substrate processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein correcting the measurement result of the measurement section based on the relative values of the measurement result by the measuring unit for the measurement result of the subject by the interferometer.
前記測定部は、前記第2ステージに設けられた反射鏡に測長ビームを照射する干渉計であり、
前記被検体は、前記第1ステージに設けられた反射鏡であり、
前記変位検出部は、前記測定部に設けられており、前記第1ステージに設けられた前記反射鏡までの距離と、前記第2ステージに設けられた前記反射鏡までの距離との差分に基づいて前記変位を算出し、
前記補正部は、前記差分に基づいて前記測定部による測定結果を補正する請求項に記載の基板処理装置。
The measurement unit is an interferometer that irradiates a measuring beam to a reflecting mirror provided on the second stage,
The subject is a reflecting mirror provided on the first stage;
The displacement detection unit is provided in the measurement unit, and is based on a difference between a distance to the reflecting mirror provided on the first stage and a distance to the reflecting mirror provided on the second stage. To calculate the displacement,
The substrate processing apparatus according to claim 3 , wherein the correction unit corrects a measurement result by the measurement unit based on the difference.
第1の基板を保持する第1ステージに向けて、第2の基板を保持した第2ステージを移動させて、前記第1の基板および前記第2の基板を重ね合せる基板処理方法であって、
前記第1ステージおよび前記第2ステージとは別に設けられた参照用被検体に対する前記第1ステージおよび前記第2ステージのそれぞれの相対位置を測定部により測定する測定段階と、
前記参照用被検体に対する前記測定部の相対位置の変位を検出する検出段階と、
前記測定部により測定された前記第1ステージおよび前記第2ステージの位置を、前記検出段階の検出結果を用いて補正する補正段階と、
を備える基板処理方法。
A substrate processing method in which a second stage holding a second substrate is moved toward a first stage holding a first substrate to overlap the first substrate and the second substrate,
A measurement stage in which a measurement unit measures a relative position of each of the first stage and the second stage with respect to a reference object provided separately from the first stage and the second stage;
A detection step of detecting a displacement of a relative position of the measurement unit with respect to the reference object ;
A correction step of correcting the positions of the first stage and the second stage measured by the measurement unit using a detection result of the detection step;
A substrate processing method comprising:
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