JP6473116B2 - Alignment apparatus and alignment method - Google Patents
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Description
本発明は、2つの対象物の位置合わせを行うアライメント装置およびアライメント方法に関する。 The present invention relates to an alignment apparatus and an alignment method for aligning two objects.
2つの対象物の位置合わせを行う技術が存在する。たとえば、特許文献1においては、ヘッドに保持された部品とステージに保持された基板とを位置合わせをした上で接合し、当該部品を当該基板に実装する実装装置(接合装置)が記載されている。
There are techniques for aligning two objects. For example,
このような装置においては、まず非接触状態で2つの被接合物の位置(詳細には水平位置)が検出される。そして、両被接合物の水平位置の検出結果に基づいて、当該両被接合物の水平方向における相対的な位置ずれを解消するように位置合わせ(アライメント)が行われ、その後に両被接合物が接近しさらには接触して当該両被接合物が接合される。 In such an apparatus, first, the positions of two objects to be joined (specifically, horizontal positions) are detected in a non-contact state. And based on the detection result of the horizontal position of both to-be-joined objects, alignment (alignment) is performed so that the relative position shift in the horizontal direction of the to-be-joined objects may be eliminated. The two objects to be joined are joined by approaching and further contacting.
しかしながら、上記のような技術においては、非接触状態の両被接合物が接触する際において、種々の要因によって位置ずれが発生するなどの問題がある。たとえば、両被接合物が互いに接触する際に、ウエハの反り、ヘッドとステージとの相互間の傾き、および/または物理的な衝撃力等に起因して、両被接合物の水平位置が僅かながらずれてしまうことがある。 However, the above-described technique has a problem that misalignment occurs due to various factors when both non-contacted objects are in contact with each other. For example, when the objects to be bonded come into contact with each other, the horizontal position of the objects to be bonded is slightly changed due to warpage of the wafer, inclination between the head and the stage, and / or physical impact force. However, it may shift.
近年、加工技術の微細化が進展していることもあり、このような位置ずれが許容されない状況も出現しつつある。 In recent years, miniaturization of processing technology has progressed, and a situation in which such positional deviation is not allowed is also emerging.
これに対して、特許文献2では、次のような技術が提案されている。具体的には、第1の被接合物と第2の接合物との両被接合物が非接触で対向する状態において当該両被接合物のアライメント(第1のアライメントとも称する)が行われた後に、当該両被接合物が接触させられ、当該接触状態での両被接合物の位置ずれ(第2の位置ずれとも称する)(たとえば、右向きのずれ)が測定される。そして、当該両被接合物の接触状態が一旦解除された後に、当該第2の位置ずれを解消するように両被接合物が移動され、当該両被接合物が再び接触される。
On the other hand,
より詳細には、当該両被接合物の接触状態が一旦解除された時点では、接触に起因して発生していた位置ずれが接触解除動作によって自然に一旦解消され、理想的には第1のアライメントの直後の状態(たとえば、ずれ量がゼロの状態)に戻る。そして、この状態から第2の位置ずれを解消するように両被接合物が相対的に移動された直後においては、例えば、両アライメントマークが合致しておらず寧ろ第2の位置ずれとは逆向きのずれ(たとえば左向きのずれ)が生じている状態に遷移する。そして、その後に両被接合物が再び接触すると、この再接触に起因するずれ(第2の位置ずれと同様のずれ)(たとえば右向きのずれ)が再び生じる。第2の位置ずれとは逆向きのずれ(たとえば左向きのずれ)が生じている状態において、第2の位置ずれと同様のずれ(たとえば右向きのずれ)が生じることによって、結果的に再接触状態において両被接合物の位置ずれをゼロに近づけること(両アライメントマークを(理想的には)丁度合致させること等)が可能である。 More specifically, when the contact state of both the objects to be bonded is once released, the positional deviation caused by the contact is naturally canceled by the contact release operation, and ideally the first The state returns to the state immediately after the alignment (for example, the state in which the shift amount is zero). Then, immediately after both the objects to be joined are relatively moved so as to eliminate the second misalignment from this state, for example, the alignment marks do not coincide with each other, rather than the second misalignment. Transition is made to a state in which a deviation in direction (for example, a deviation in the left direction) occurs. Then, when both the objects to be joined come into contact again thereafter, a deviation (similar to the second positional deviation) (for example, a rightward deviation) due to the re-contact occurs again. In a state where a shift opposite to the second position shift (for example, a leftward shift) is generated, a shift similar to the second position shift (for example, a right shift) occurs, resulting in a re-contact state. It is possible to make the positional deviation of both objects to be close to zero (e.g., to match both alignment marks (ideally) exactly).
このような技術(後に詳述)によれば、接触に起因する位置ずれをより良好に補正することが可能である。 According to such a technique (described in detail later), it is possible to correct the positional deviation caused by the contact better.
しかしながら、本願発明者は、各種の事情に起因して、上述の技術のみでは、両対象物(両被接合物)が互いに接触する際に生じるずれを必ずしも十分には低減できないことがある、ことを解明した。 However, the inventor of the present application may not always sufficiently reduce the deviation that occurs when both objects (both objects to be joined) contact each other due to various circumstances. Was elucidated.
当該事情としては、次のようなものが挙げられる。 Examples of the circumstances include the following.
たとえば、両被接合物の接触を一旦解除する際(換言すれば、両被接合物を引き剥がす際)に、接触解除に伴う衝撃等によって、被接合物を保持する保持部材(吸着部材)と当該被接合物とが互いにずれてしまい、保持部材と被接合物との間の位置関係がずれてしまうことがある、との事情が存在する。なお、その他の事情については後述する。 For example, when the contact between both objects to be bonded is temporarily released (in other words, when both objects to be peeled are peeled off), a holding member (adsorption member) that holds the objects to be bonded by an impact associated with the contact release There exists a situation that the said to-be-joined object may mutually shift | deviate and the positional relationship between a holding member and a to-be-joined object may shift | deviate. Other circumstances will be described later.
そこで、この発明の課題は、2つの対象物をさらに精度良く位置合わせすることが可能なアライメント技術を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an alignment technique capable of aligning two objects with higher accuracy.
上記課題を解決すべく、請求項1の発明は、第1の対象物と第2の対象物との両対象物の位置合わせを行うアライメント方法であって、a)前記第1の対象物と前記第2の対象物とが非接触で対向する状態において、前記両対象物の位置ずれであって所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第1の位置ずれを測定するとともに、前記第1の位置ずれを補正して前記両対象物の位置合わせを行うステップと、b)前記ステップa)の後に、前記第1の対象物と前記第2の対象物とを前記所定方向において相対的に移動し前記第1の対象物と前記第2の対象物とを接触させるステップと、c)前記第1の対象物と前記第2の対象物との接触状態において、前記両対象物の位置ずれであって前記所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第2の位置ずれを測定するステップと、d)前記第2の位置ずれの測定動作の後に、前記両対象物を前記所定方向において相対的に移動して前記両対象物の接触状態を一旦解除するステップと、e)前記両対象物の接触に伴って発生する位置ずれである接触起因ずれを、前記第2の位置ずれに基づいて推定するステップと、f)前記両対象物の接触解除状態において、前記両対象物の相対的位置関係であって前記所定方向に垂直な平面内における相対的位置関係である第3の位置ずれを測定するステップと、g)前記接触起因ずれの逆向きの位置ずれが発生する状態を目標状態として設定し、前記両対象物の接触解除状態において、前記所定方向に垂直な平面内にて前記両対象物を相対的に移動して、前記目標状態を達成するように前記第3の位置ずれを調整するステップと、h)前記ステップg)の後に、前記両対象物を再び接触させる再接触動作を行うステップと、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problem, the invention of
請求項2の発明は、請求項1の発明に係るアライメント方法において、前記ステップf)は、f−1)前記第1の対象物に付された第1のマークと前記第2の対象物に付された第2のマークとを読み取るステップと、f−2)前記第1のマークと前記第2のマークとの両マークを用いて測定された前記両マークの相互間の位置ずれに基づき、前記第3の位置ずれを測定するステップと、を有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the alignment method according to the first aspect of the present invention, the step f) includes: f-1) a first mark attached to the first object and the second object. Reading the attached second mark, and f-2) based on the positional deviation between the two marks measured using both the first mark and the second mark, Measuring the third misregistration.
請求項3の発明は、請求項2の発明に係るアライメント方法において、前記ステップf−1)においては、前記第1の対象物に付された前記第1のマークと前記第2の対象物に付された前記第2のマークとの前記両マークを含む撮影画像が取得され、前記ステップf−2)においては、前記撮影画像に基づいて前記両マークの位置ずれが測定されることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the alignment method according to the second aspect of the present invention, in the step f-1), the first mark attached to the first object and the second object are attached to the first object. A captured image including both of the second mark and the attached second mark is acquired, and in step f-2), a positional deviation between the marks is measured based on the captured image. To do.
請求項4の発明は、請求項2の発明に係るアライメント方法において、前記ステップf−1)は、f−1−1)前記第1の対象物に付された前記第1のマークを読み取るステップと、f−1−2)前記ステップf−1−1)とは異なるタイミングで、前記第2の対象物に付された前記第2のマークを読み取るステップと、を有することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the alignment method according to the second aspect of the present invention, the step f-1) includes: f-1-1) a step of reading the first mark attached to the first object. And f-1-2) reading the second mark attached to the second object at a timing different from the step f-1-1).
請求項5の発明は、請求項1の発明に係るアライメント方法において、前記ステップf)は、f−1)前記第1の対象物に付された第1のマークと前記第2の対象物に付された第2のマークとの両マークのうちの一方のマークのみを読み取るステップと、f−2)前記両マークのうちの他方のマークについて前記ステップf)よりも前に測定された位置と、前記ステップf−1)にて読み取られた前記一方のマークを用いて測定された位置とに基づき前記両マークの相対位置関係を取得するステップと、を有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the alignment method according to the first aspect of the invention, the step f) includes: f-1) a first mark attached to the first object and the second object. A step of reading only one of the two marks with the attached second mark, and f-2) a position measured before step f) with respect to the other of the two marks. Obtaining a relative positional relationship between the two marks based on the position measured using the one mark read in step f-1).
請求項6の発明は、請求項1から請求項5のいずれかの発明に係るアライメント方法において、前記ステップa)においては、前記第1の位置ずれが第1の許容範囲内に収まるまで前記両対象物の位置合わせが行われるとともに、前記第1の許容範囲内の残存ずれが求められ、前記ステップe)においては、前記ステップb)にて残存していたずれである前記残存ずれにも基づいて、前記接触起因ずれが推定されることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the alignment method according to any one of the first to fifth aspects of the present invention, in the step a), the first and second misalignments are kept within a first permissible range. The alignment of the object is performed, and the residual deviation within the first allowable range is obtained. In step e), the residual deviation which is the deviation remaining in step b) is also based on the residual deviation. The contact-induced deviation is estimated.
請求項7の発明は、請求項1から請求項6のいずれかの発明に係るアライメント方法において、前記ステップh)の後に再びステップc)が実行され、前記ステップc)にて前記第2の位置ずれが第2の許容範囲内に収まる旨が判定されるまで、前記ステップd)〜h)およびステップc)がこの順序で繰り返し実行されることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the alignment method according to any one of the first to sixth aspects, the step c) is executed again after the step h), and the second position is determined in the step c). Steps d) to h) and step c) are repeatedly executed in this order until it is determined that the deviation falls within the second allowable range.
請求項8の発明は、請求項7の発明に係るアライメント方法において、前記ステップe)においては、当該ステップe)の直前の前記ステップg)にて最終的に検出された前記両対象物の非接触状態での位置ずれと、当該ステップe)の直前の前記ステップc)で求められた前記第2の位置ずれとに基づいて、前記接触起因ずれが推定されることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the alignment method according to the seventh aspect of the invention, in the step e), the non-detection of the two objects finally detected in the step g) immediately before the step e) is performed. The contact-induced deviation is estimated based on the positional deviation in the contact state and the second positional deviation obtained in step c) immediately before step e).
請求項9の発明は、請求項1から請求項8のいずれかの発明に係るアライメント方法において、前記ステップe)においては、前記接触起因ずれに関する過去の複数の推定結果にも基づいて、前記接触起因ずれが推定されることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the alignment method according to any one of the first to eighth aspects of the invention, in the step e), the contact is based on a plurality of past estimation results relating to the contact-induced deviation. The cause deviation is estimated.
請求項10の発明は、請求項1から請求項9のいずれかの発明に係るアライメント方法において、前記目標状態とのずれが第3の許容範囲内に収まるまで、前記ステップf)における前記第3の位置ずれの測定動作と前記ステップg)における前記両対象物の相対的移動動作とが繰り返して行われることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the alignment method according to any one of the first to ninth aspects, the third step in step f) until the deviation from the target state falls within a third allowable range. The positional deviation measuring operation and the relative movement operation of the two objects in step g) are repeatedly performed.
請求項11の発明は、請求項1から請求項10のいずれかの発明に係るアライメント方法において、前記第1および第2の対象物は、それぞれ基板であり、前記ステップb)においては、少なくとも一方の対象物を撓ませて前記両対象物が部分的に接触する状態で前記両対象物の接触が開始されることを特徴とする。
The invention of
請求項12の発明は、請求項11の発明に係るアライメント方法において、前記ステップf)においては、前記両対象物の接触が解除された状態、且つ、前記少なくとも一方の対象物の撓みが戻され前記少なくとも一方の対象物が平坦である状態において、前記第3の位置ずれが測定されることを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the alignment method according to the eleventh aspect of the invention, in the step f), the contact between the two objects is released, and the deflection of the at least one object is returned. The third positional deviation is measured in a state where the at least one object is flat.
請求項13の発明は、第1の対象物と第2の対象物との両対象物の位置合わせを行うアライメント装置であって、前記第1の対象物と前記第2の対象物とが非接触で対向した状態において、前記両対象物の位置ずれであって所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第1の位置ずれを測定する測定手段と、前記第1の位置ずれを補正して前記両対象物の位置合わせを行うアライメント手段と、前記第1の位置ずれの補正後において、前記第1の対象物と前記第2の対象物とを前記所定方向において相対的に移動して、前記第1の対象物と前記第2の対象物とを接触させる相対移動手段と、を備え、前記測定手段は、前記相対移動手段による相対移動動作により前記第1の対象物と前記第2の対象物とが接触した状態において、前記両対象物の位置ずれであって前記所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第2の位置ずれを測定し、前記相対移動手段は、前記第2の位置ずれの測定動作の後に、前記両対象物を前記所定方向において相対的に移動して前記両対象物の接触状態を一旦解除し、前記アライメント手段は、前記両対象物の接触に伴って発生する位置ずれである接触起因ずれを前記第2の位置ずれに基づいて推定し、前記測定手段は、前記両対象物の接触解除状態において、前記両対象物の相対的位置関係であって前記所定方向に垂直な平面内における相対的位置関係である第3の位置ずれを測定し、前記アライメント手段は、前記接触起因ずれの逆向きの位置ずれが発生する状態を目標状態として設定し、前記両対象物の接触解除状態において、前記所定方向に垂直な平面内にて前記両対象物を相対的に移動して、前記目標状態を達成するように前記第3の位置ずれを調整し、前記相対移動手段は、前記両対象物の前記接触状態が一旦解除され且つ前記両対象物が相対的に移動された後において、前記両対象物を再び接触させる再接触動作を行うことを特徴とする。 The invention of claim 13 is an alignment apparatus for aligning both objects of a first object and a second object, wherein the first object and the second object are non-aligned. In a state of being opposed by contact, a measuring means for measuring a first positional deviation, which is a positional deviation between the two objects in a plane perpendicular to a predetermined direction, and correcting the first positional deviation. An alignment means for aligning the two objects, and after the correction of the first displacement, the first object and the second object are relatively moved in the predetermined direction. Relative movement means for bringing the first object and the second object into contact with each other, and the measuring means is configured to move the first object and the second object by a relative movement operation by the relative movement means. In the state where the object of the A second positional deviation that is a positional deviation of the object in a plane perpendicular to the predetermined direction is measured, and the relative movement means is configured to measure the two objects after the second positional deviation measuring operation. The object is relatively moved in the predetermined direction to temporarily release the contact state of the two objects, and the alignment means detects a contact-induced deviation that is a positional deviation caused by the contact of the two objects. 2 based on the positional deviation of the two objects, and the measuring means is a relative positional relation between the two objects in a released state, and a relative positional relation in a plane perpendicular to the predetermined direction. And the alignment means sets a state in which a position shift opposite to the contact-induced shift occurs as a target state, and in the contact release state of both objects, the predetermined method The relative displacement means adjusts the third positional shift so as to achieve the target state by relatively moving the objects in a plane perpendicular to the object, and the relative movement means is configured to adjust the contact between the objects. After the state is once released and the both objects are relatively moved, a re-contact operation is performed in which both the objects are brought into contact again.
請求項14の発明は、請求項13の発明に係るアライメント装置において、前記測定手段は、前記第3の位置ずれを測定するに際して、前記第1の対象物に付された第1のマークと前記第2の対象物に付された第2のマークとの両マークを読み取るとともに、前記第1のマークと前記第2のマークとの両マークを用いて測定された前記両マークの相互間の位置ずれに基づき前記第3の位置ずれを測定することを特徴とする。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to the thirteenth aspect of the invention, when the measuring means measures the third positional deviation, the first mark attached to the first object and the first mark A position between the two marks measured by using both the first mark and the second mark while reading both the marks with the second mark attached to the second object The third positional deviation is measured based on the deviation.
請求項15の発明は、請求項14の発明に係るアライメント装置において、前記測定手段は、前記第3の位置ずれを測定するに際して、前記第1の対象物に付された前記第1のマークと前記第2の対象物に付された前記第2のマークとの前記両マークを含む撮影画像を取得するととともに、前記撮影画像に基づいて前記両マークの位置ずれを測定することを特徴とする。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to the fourteenth aspect of the present invention, the measurement means measures the first mark attached to the first object when measuring the third positional deviation. A captured image including both of the second mark and the second mark attached to the second object is acquired, and a positional deviation between the marks is measured based on the captured image.
請求項16の発明は、請求項14の発明に係るアライメント装置において、前記測定手段は、前記第3の位置ずれを測定するに際して、前記第1の対象物に付された前記第1のマークを読み取るとともに、前記第1のマークの読み取りタイミングとは異なるタイミングで、前記第2の対象物に付された前記第2のマークを読み取ることを特徴とする。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to the fourteenth aspect of the invention, the measuring means measures the first mark attached to the first object when measuring the third positional deviation. In addition to reading, the second mark attached to the second object is read at a timing different from the reading timing of the first mark.
請求項17の発明は、請求項13の発明に係るアライメント装置において、前記測定手段は、前記第3の位置ずれを測定するに際して、前記第1の対象物に付された第1のマークと前記第2の対象物に付された第2のマークとの両マークのうちの一方のマークのみを読み取るとともに、読み取った前記一方のマークを用いて測定された位置と、前記両マークのうちの他方のマークについて前記第3の位置ずれの測定時点よりも前に測定された位置とに基づき前記両マークの相対位置関係を取得することを特徴とする。 According to a seventeenth aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to the thirteenth aspect of the invention, the measuring means measures the first misalignment and measures the first mark attached to the first object and the first mark. Only one of the two marks with the second mark attached to the second object is read, and the position measured using the read one mark and the other of the two marks The relative positional relationship between the two marks is acquired based on the position measured before the third misalignment measurement time for the mark.
請求項18の発明は、請求項13から請求項17のいずれかの発明に係るアライメント装置において、前記アライメント手段は、前記第1の位置ずれが第1の許容範囲内に収まるまで前記両対象物の位置合わせを行い、前記測定手段は、当該位置合わせの後に未だ残存している前記第1の許容範囲内の残存ずれを求め、前記アライメント手段は、前記残存ずれにも基づいて前記接触起因ずれを推定することを特徴とする。 According to an eighteenth aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to any one of the thirteenth to seventeenth aspects of the invention, the alignment means is configured so that the both objects are in the first position until the first displacement is within a first allowable range. The measurement means obtains a residual deviation within the first allowable range still remaining after the alignment, and the alignment means determines the contact-induced deviation based on the residual deviation. Is estimated.
請求項19の発明は、請求項13から請求項18のいずれかの発明に係るアライメント装置において、前記第2の位置ずれが第2の許容範囲内に収まるまで、前記両対象物の接触状態を一旦解除する接触解除動作と、前記接触起因ずれの推定動作と、前記第3の位置ずれの測定動作と、前記目標状態を達成するように前記第3の位置ずれを調整する調整動作と、前記両対象物を再び接触させる前記再接触動作と、前記第2の位置ずれの測定動作と、が繰り返し実行されることを特徴とする。 According to a nineteenth aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to any one of the thirteenth to eighteenth aspects of the present invention, the contact state between the two objects is maintained until the second positional deviation falls within a second allowable range. A contact releasing operation for once releasing, an operation for estimating the contact-induced deviation, a measuring operation for the third positional deviation, an adjusting operation for adjusting the third positional deviation to achieve the target state, The re-contact operation for bringing both objects into contact again and the second position shift measurement operation are repeatedly performed.
請求項20の発明は、請求項19の発明に係るアライメント装置において、前記アライメント手段は、前記再接触動作の直前の前記第3の位置ずれの調整動作にて最終的に検出された前記両対象物の非接触状態での位置ずれと、前記再接触動作の直後の前記第2の位置ずれの測定動作で求められた前記第2の位置ずれとに基づいて、前記接触起因ずれを推定することを特徴とする。 According to a twentieth aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to the nineteenth aspect of the invention, the alignment means is the two objects finally detected in the third misalignment adjusting operation immediately before the recontact operation. Estimating the contact-induced deviation based on a positional deviation in a non-contact state of the object and the second positional deviation obtained by the second positional deviation measurement operation immediately after the re-contact operation. It is characterized by.
請求項21の発明は、請求項13から請求項20のいずれかの発明に係るアライメント装置において、前記アライメント手段は、前記接触起因ずれに関する過去の複数の推定結果にも基づいて、前記接触起因ずれを推定することを特徴とする。 According to a twenty-first aspect of the invention, in the alignment apparatus according to any of the thirteenth to twentieth aspects of the invention, the alignment means is configured to perform the contact-induced deviation based on a plurality of past estimation results related to the contact-induced deviation. Is estimated.
請求項22の発明は、請求項13から請求項21のいずれかの発明に係るアライメント装置において、前記目標状態とのずれが第3の許容範囲内に収まるまで、前記第3の位置ずれの測定動作と前記目標状態を達成するように前記第3の位置ずれを調整する調整動作とが繰り返して実行されることを特徴とする。 According to a twenty-second aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to any of the thirteenth to twenty-first aspects, the third positional deviation is measured until the deviation from the target state falls within a third allowable range. The operation and the adjustment operation for adjusting the third misalignment so as to achieve the target state are repeatedly performed.
請求項23の発明は、請求項13から請求項22のいずれかの発明に係るアライメント装置において、前記第1および第2の対象物は、それぞれ基板であり、前記相対移動手段は、少なくとも一方の対象物を撓ませて前記両対象物が部分的に接触する状態から前記両対象物の接触を開始させることを特徴とする。 According to a twenty-third aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to any of the thirteenth to twenty-second aspects, the first and second objects are substrates, respectively, and the relative movement means is at least one of the substrates. The object is bent, and the contact between the two objects is started from a state where the objects are partially in contact with each other.
請求項24の発明は、請求項23の発明に係るアライメント装置において、前記測定手段は、前記両対象物の接触が解除された状態、且つ、前記少なくとも一方の対象物の撓みが戻され前記少なくとも一方の対象物が平坦である状態において、前記第3の位置ずれを測定することを特徴とする。 According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the alignment apparatus according to the twenty-third aspect of the invention, the measuring means is in a state in which the contact between the two objects is released, and the bending of the at least one object is returned and the at least one The third positional deviation is measured in a state where one object is flat.
請求項25の発明は、第1の対象物と第2の対象物との両対象物の位置合わせを行うアライメント方法であって、a)前記第1の対象物と前記第2の対象物とが非接触で対向する状態において、前記両対象物の位置ずれであって所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第1の位置ずれを測定するとともに、前記第1の位置ずれを補正して前記両対象物の位置合わせを行うステップと、b)前記ステップa)の後に、前記第1の対象物と前記第2の対象物とを前記所定方向において相対的に移動し、前記両対象物が互いに接触し且つ前記両対象物の相互間に一定値以上の圧力が加えられた状態である高圧接触状態を形成するステップと、c)前記第1の対象物と前記第2の対象物との高圧接触状態において、前記両対象物の位置ずれであって前記所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第2の位置ずれを測定するステップと、d)前記第2の位置ずれの測定動作の後に、前記両対象物を前記所定方向において相対的に移動して、前記両対象物を前記高圧接触状態から、前記両対象物の相互間に前記一定値よりも小さな圧力が加えられて前記両対象物が接触する状態である低圧接触状態へと遷移させるステップと、e)前記両対象物に関する高圧接触状態の形成に伴って発生する位置ずれである高圧接触起因ずれを、前記第2の位置ずれに基づいて推定するステップと、f)前記両対象物の低圧接触状態において、前記両対象物の相対的位置関係であって前記所定方向に垂直な平面内における相対的位置関係である第3の位置ずれを測定するステップと、g)前記高圧接触起因ずれの逆向きの位置ずれが発生する状態を目標状態として設定し、前記両対象物の低圧接触状態において、前記所定方向に垂直な平面内にて前記両対象物を相対的に移動して、前記目標状態を達成するように前記第3の位置ずれを調整するステップと、h)前記ステップg)の後に、前記両対象物を再び前記高圧接触状態に遷移させる再加圧動作を行うステップと、を備えることを特徴とする。
The invention of
請求項26の発明は、第1の対象物と第2の対象物との両対象物の位置合わせを行うアライメント装置であって、前記第1の対象物と前記第2の対象物とが非接触で対向した状態において、前記両対象物の位置ずれであって所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第1の位置ずれを測定する測定手段と、前記第1の位置ずれを補正して前記両対象物の位置合わせを行うアライメント手段と、前記第1の位置ずれの補正後において、前記第1の対象物と前記第2の対象物とを前記所定方向において相対的に移動し、前記両対象物が互いに接触し且つ前記両対象物の相互間に一定値以上の圧力が加えられた状態である高圧接触状態を形成する相対移動手段と、を備え、前記測定手段は、前記相対移動手段による相対移動動作により前記第1の対象物と前記第2の対象物との前記高圧接触状態が形成されている状態において、前記両対象物の位置ずれであって前記所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第2の位置ずれを測定し、前記相対移動手段は、前記第2の位置ずれの測定動作の後に、前記両対象物を前記所定方向において相対的に移動して、前記両対象物を前記高圧接触状態から、前記両対象物の相互間に前記一定値よりも小さな圧力が加えられて前記両対象物が接触する状態である低圧接触状態へと遷移させ、前記アライメント手段は、前記両対象物に関する高圧接触状態の形成に伴って発生する位置ずれである高圧接触起因ずれを、前記第2の位置ずれに基づいて推定し、前記測定手段は、前記両対象物の低圧接触状態において、前記両対象物の相対的位置関係であって前記所定方向に垂直な平面内における相対的位置関係である第3の位置ずれを測定し、前記アライメント手段は、前記高圧接触起因ずれの逆向きの位置ずれが発生する状態を目標状態として設定し、前記両対象物の低圧接触状態において、前記所定方向に垂直な平面内にて前記両対象物を相対的に移動して、前記目標状態を達成するように前記第3の位置ずれを調整し、前記相対移動手段は、前記第3の位置ずれが調整された後において、前記両対象物を再び前記高圧接触状態に遷移させる再加圧動作を行うことを特徴とする。
The invention of
請求項1〜請求項26に記載の発明によれば、2つの対象物をさらに精度良く位置合わせすることが可能である。
According to the invention described in
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<1.第1実施形態>
<1−1.装置構成>
図1は、本発明の実施形態に係るアライメント装置1(1Aとも称する)の内部構造を示す図である。なお、以下、各図においては、便宜上、XYZ直交座標系を用いて方向等を示している。
<1. First Embodiment>
<1-1. Device configuration>
FIG. 1 is a diagram showing an internal structure of an alignment apparatus 1 (also referred to as 1A) according to an embodiment of the present invention. In the following, in each figure, directions and the like are shown using an XYZ orthogonal coordinate system for convenience.
アライメント装置1は、減圧下のチャンバ(真空チャンバ)2内で、被接合物(ここでは基板)91と被接合物(ここでは基板)92とを対向させて加圧および加熱し、両被接合物91,92を接合する装置である。このアライメント装置1は、ヘッド22に保持された基板92とステージ12に保持された基板91とを接合する接合装置であるとも表現される。なお、ここでは基板91,92として、半導体基板を例示するが、これに限定されず、ガラス基板などが用いられてもよい。また、両被接合物91,92は、それぞれ、(アライメント動作の)対象物などとも表現される。
The
ここでは、図12および図13にも示すように、基板(対象物)91と基板(対象物)92とを接合する状況を想定する。より詳細には、基板91のパッド(電極)93と基板92に形成されているチップ(部品)の金属バンプ(電極)94とが接合されることによって、両基板91,92が接合される。金属バンプ94としては、適宜のハンダ材料で形成される所謂ハンダバンプを用いることが可能である。また、金属バンプ94は、これに限定されず、Au(金)、Cu(銅)、Al(アルミニウム)等の各種の金属材料を用いて形成されるものであってもよい。なお、図12等においては、図示の都合上、パッド93および金属バンプ94が誇張して示されている。
Here, as shown in FIGS. 12 and 13, a situation is assumed in which a substrate (object) 91 and a substrate (object) 92 are joined. More specifically, both the
また、両対象物91,92(パッド93および金属バンプ94)の接合表面には、表面活性化処理が予め施されている。ここでは、接合装置1の外部の装置において、両対象物91,92に対する表面活性化処理が予め施され、その後、当該両対象物91,92が接合装置1に搬入されるものとする。
In addition, the surface activation treatment is applied in advance to the bonding surfaces of both
表面活性化処理は、両対象物91,92の接合表面を活性化する処理であり、ビーム照射部を用いて特定物質(例えばアルゴン)を放出することにより実行される。当該ビーム照射部は、イオン化された特定物質(アルゴン等)を電界で加速し両対象物91,92の接合表面に向けて当該特定物質を放出することにより、両対象物91,92の接合表面を活性化する。換言すれば、ビーム照射部は、両対象物91,92の接合表面に向けてエネルギー波を照射することによって、両対象物91,92の接合表面を活性化する。ビーム照射部としては、原子ビーム照射装置およびイオンビーム照射装置等が用いられる。
The surface activation process is a process for activating the bonding surfaces of both the
この接合装置1は、両対象物91,92の処理空間である真空チャンバ2を備える。真空チャンバ2は、排気管6と排気弁7とを介して真空ポンプ5に接続されている。真空ポンプ5の吸引動作に応じて真空チャンバ2内の圧力が低減(減圧)されることによって、真空チャンバ2は真空状態にされる。また、排気弁7は、その開閉動作と排気流量の調整動作とによって、真空チャンバ2内の真空度を調整することができる。
The
上側の対象物92は、ヘッド22(より詳細にはその先端部に設けられた静電チャックあるいは機械式チャック等)によって保持される。同様に、下側の対象物91は、当該ステージ12(より詳細にはその先端部に設けられた静電チャックあるいは機械式チャック等)によって保持される。
The
ヘッド22は、当該ヘッド22に内蔵されたヒータ22hによって加熱され、ヘッド22に保持された対象物92の温度を調整することができる。同様に、ステージ12は、当該ステージ12に内蔵されたヒータ12hによって加熱され、ステージ12上の対象物91の温度を調整することができる。また、ヘッド22は、当該ヘッド22に内蔵された空冷式の冷却装置等によって当該ヘッド22自身を室温付近にまで急速に冷却することもできる。ステージ12も同様である。ヒータ12h,22h(特に22h)は、金属バンプ94を溶融させる加熱手段(溶融手段)等として機能するとともに、金属バンプ94を冷却して再び固化させる冷却手段(固化手段)等としても機能する。すなわち、ヒータ12h,22h(特に22h)は、金属バンプ94を加熱または冷却する加熱冷却手段として機能する。
The
これらのヘッド22およびステージ12は、いずれも、真空チャンバ2内において、移動可能に設置されている。
Both the
ステージ12は、スライド移動機構14によってY方向に移動(並進移動)可能である。ステージ12は、比較的奥側の待機位置と比較的手前側の接合位置(ヘッド22直下の位置(図1参照))との間でY方向において移動する。スライド移動機構14は高精度の位置検出器(リニアスケール)を有しており、ステージ12は高精度に位置決めされる。
The
ヘッド22は、アライメントテーブル23によってX方向およびY方向(水平平面に平行な2つの並進方向)に移動(並進移動)されるとともに、回転駆動機構25によってθ方向(Z軸に平行な軸周りの回転方向)に回転される。ヘッド22は、後述する位置認識部28による位置検出結果等に基づいてアライメントテーブル23および回転駆動機構25によって駆動され、X方向、Y方向、θ方向におけるアライメント動作が実行される。このように、鉛直方向(Z方向)に垂直な平面(水平平面)に沿った各方向(X方向、Y方向、θ方向)(端的に言えば水平方向)において、ステージ12とヘッド22とが相対的に移動することによって、ステージ12に保持された対象物91とヘッド22に保持された対象物92とが水平方向においてアライメントされる。
The
また、ヘッド22は、Z軸昇降駆動機構26によってZ方向に移動(昇降)される。ステージ12とヘッド22とがZ方向に相対的に移動することによって、ステージ12に保持された対象物91とヘッド22に保持された対象物92とが接触し加圧されて接合される。なお、Z軸昇降駆動機構26は、複数の圧力検出センサ(ロードセル等)29,32により検出された信号に基づいて、接合時の加圧力を制御することも可能である。
The
また、接合装置1は、コントローラ100をさらに備えている。
In addition, the
コントローラ100は、アライメント動作および接合動作を制御する制御部である。
The
コントローラ100(図1)は、画像取得制御部101と、算出部102と、判定部103と、位置補正制御部104とを備える。
The controller 100 (FIG. 1) includes an image
画像取得制御部101は、撮像部28M,28N等で構成される画像取得部(測定部)を制御する。当該画像取得部は、対向する2つの対象物の表面にそれぞれ配置された両アライメントマークの重なり画像(重畳画像)GA等を取得する。
The image
算出部102は、画像取得制御部101の制御下で取得された撮影画像等に基づいて、所定平面内における両対象物91,92相互間の位置ずれ等を算出する。
The
判定部103は、両対象物91,92の相互間の所定平面内における位置ずれが許容誤差範囲内に収まっているか否か等を判定する。
The
位置補正制御部104は、アライメントテーブル23を駆動する駆動機構と回転駆動機構25とを備えて構成される位置補正部を制御し、両対象物91,92を相対的に駆動して位置ずれ等を補正する。
The position
<1−2.アライメントマーク>
図2および図3に示すように、両対象物91,92には、それぞれ、位置合わせ用のマーク(以下、アライメントマークなどとも称する)MKが付されている。ここでは、一方の対象物91に2つのアライメントマークMK1a,MK1b(図2参照)が設けられ、他方の対象物92にも2つのアライメントマークMK2a,MK2b(図3参照)が設けられる。
<1-2. Alignment mark>
As shown in FIGS. 2 and 3, both the
対象物91に設けられた2つのアライメントマークMK1a,MK1b(MK1とも総称する)は、それぞれ、正方形の枠形状を有するパターンマークである(図4も参照)。一方、対象物92に設けられた2つのアライメントマークMK2a,MK2b(MK2とも総称する)は、十字形状を有するパターンマークである(図5も参照)。
Two alignment marks MK1a and MK1b (also collectively referred to as MK1) provided on the
アライメントマークMK1は、下側の対象物91の接合表面に配置されており、 アライメントマークMK2は、上側の対象物92の接合表面に配置されている。例えば、アライメントマークMK1の大きさ(長さ)H1とアライメントマークMK1の大きさ(長さ)H2とは、それぞれ、約数百μm(マイクロメートル)である。また、値H1は、値H2よりも若干大きい(たとえば、1〜2倍程度)。
The alignment mark MK1 is disposed on the bonding surface of the
図2に示すように、2つのアライメントマークMK1a,MK1bは、当該2つのマークMK1a,MK1b間距離が比較的大きくなるように、基板91上にて互いに大きく離れて配置される。より詳細には、基板91の両端付近において、これらのアライメントマークMK1a,MK1bが配置される。たとえば、300mm(ミリメートル)の直径を有する基板91において、アライメントマークMK1aが基板91の左端付近(たとえば、左端から中心側へ5mm(ミリメートル)の位置)に配置され、他方のアライメントマークMK1bが基板91の右端付近(たとえば、右端から中心側へ5mm(ミリメートル)の位置)に配置される。なお、2つのマークMK1a,MK1b間距離を大きくすることによれば、特に回転方向の位置ずれの検出精度および位置合わせ精度を向上させることが可能である。
As shown in FIG. 2, the two alignment marks MK1a and MK1b are arranged at a large distance from each other on the
図3に示すように、2つのアライメントマークMK2a,MK2bも同様に配置される。具体的には、2つのアライメントマークMK2a,MK2bは、基板92上にて互いに大きく離れて配置される。たとえば、300mm(ミリメートル)の直径を有する基板92において、アライメントマークMK2aが基板92の左端付近(たとえば、左端から中心側へ5mm(ミリメートル)の位置)に配置され、他方のアライメントマークMK2bが基板92の右端付近(たとえば、右端から中心側へ5mm(ミリメートル)の位置)に配置される。
As shown in FIG. 3, the two alignment marks MK2a and MK2b are similarly arranged. Specifically, the two alignment marks MK2a and MK2b are arranged on the
図6に示すように、両対象物91,92が上下に対向配置された状態(対向配置状態)(図12も参照)において、対象物92のアライメントマークMK2aは、対象物91のアライメントマークMK1aの近傍領域に配置される。同様に、当該対向配置状態において、対象物92のアライメントマークMK2bは、対象物91のアライメントマークMK1bの近傍領域に配置される。
As shown in FIG. 6, in a state in which both
なお、両対象物91,92が正しく位置決めされている場合には、図6に示すように、アライメントマークMK2の十字形状部分が、アライメントマークMK1の正方形の枠形状部分の内側に内包される。より好適には、当該十字形状部分の中心位置と当該枠形状部分の中心位置とが丁度一致する。
When both the
<1−3.位置認識部>
接合装置1は、対象物91,92の水平位置(詳細にはX,Y,θ)を認識する位置認識部28を備えている。
<1-3. Position recognition unit>
The joining
図1に示すように、位置認識部28は、対象物91,92等に関する光像を画像データとして取得する撮像部(カメラ)28M,28Nを有する。撮像部28M,28Nは、それぞれ、同軸照明系を有している。なお、撮像部28M,28Nの各同軸照明系の光源としては、両対象物91,92およびステージ12等を透過する光(例えば赤外光)が用いられる。
As illustrated in FIG. 1, the
位置認識部28は、アライメント動作のための位置測定動作を実行することが可能である。具体的には、位置認識部28は、両対象物91,92が対向する状態において、撮像部28M,28Nの各同軸照明系から出射された照明光の透過光および反射光に関する撮影画像(画像データ)GAを用いて、両対象物91,92の位置を認識することもできる。換言すれば、両対象物91,92の位置合わせ動作(アライメント動作)は、当該位置認識部(カメラ等)28により、両対象物91,92に付された2組のアライメントマーク(MK1a,MK2a),(MK1b,MK2b)の位置を同時に認識することによって実行される。
The
より詳細には、図1に示すように、撮像部28Mにおける同軸照明系の光源(不図示)から出射された光は、ミラー28eで反射されてその進行方向が変更され上方に進行する。当該光は、さらに、窓部2b(図1)および両対象物91,92の一部(あるいは全部)を透過した後に両対象物91,92の各マークMK1a,MK2aで反射されると、今度は逆向き(下向き)に進行する。そして、再び、窓部2bを透過してミラー28eで反射されて、その進行方向が左向きに変更され、撮像部28M内の撮像素子に到達する。位置認識部28は、このようにして両対象物91,92に関する光像(マークMK1a,MK2aを含む画像)を撮影画像GAa(図6参照)として取得し、当該画像GAaに基づいて両対象物91,92に付された或る1組のマーク(MK1a,MK2a)の位置を認識するとともに、当該1組のマーク(MK1a,MK2a)の相互間の位置ずれ(詳細には、位置ずれベクトル)(Δxa,Δya)を求める(図6および図7参照)。図7は、撮影画像GAaの一例を示す図であり、1組のマークMK1a,MK2aが互いにずれている状態を示している。
More specifically, as shown in FIG. 1, the light emitted from the light source (not shown) of the coaxial illumination system in the
同様に、撮像部28Nにおける同軸照明系の光源(不図示)から出射された光は、ミラー28fで反射されてその進行方向が変更され上方に進行する。当該光は、さらに、窓部2b(図1)および両対象物91,92の一部あるいは全部を透過した後に両対象物91,92の各マークMK1b,MK2bで反射されると、今度は逆向き(下向き)に進行する。そして、再び、窓部2bを透過してミラー28fで反射されて、その進行方向が右向きに変更され、撮像部28N内の撮像素子に到達する。位置認識部28は、このようにして両対象物91,92に関する光像(マークMK1b,MK2bを含む画像)を撮影画像GAb(図6参照)として取得し、当該画像GAbに基づいて両対象物91,92に付された他の1組のマーク(MK1b,MK2b)の位置を認識するとともに、当該1組のマーク(MK1b,MK2b)の相互間の位置ずれ(位置ずれベクトル)(Δxb,Δyb)を求める。なお、ここでは、撮像部28M,28Nによる撮影画像GAa,GAbの撮影動作は、ほぼ同時に実行される。
Similarly, the light emitted from the light source (not shown) of the coaxial illumination system in the
図8は、2組のマークの位置ずれ(Δxa,Δya),(Δxb,Δyb)を示す上面図である。図8において、位置Q1は、アライメントマークMK1aの位置を示しており、位置Q2は、アライメントマークMK2aの位置を示している。また、位置Q3は、アライメントマークMK1bの位置を示しており、位置Q4は、アライメントマークMK2bの位置を示している。なお、図8においても、位置ずれは誇張して示されている。 FIG. 8 is a top view showing positional deviations (Δxa, Δya) and (Δxb, Δyb) of two sets of marks. In FIG. 8, a position Q1 indicates the position of the alignment mark MK1a, and a position Q2 indicates the position of the alignment mark MK2a. A position Q3 indicates the position of the alignment mark MK1b, and a position Q4 indicates the position of the alignment mark MK2b. In FIG. 8, the misalignment is exaggerated.
その後、位置認識部28および算出部102(図1)は、協動して、これら2組のマークの位置ずれ(Δxa,Δya),(Δxb,Δyb)と2組のマークの幾何学的関係とに基づいて、X方向、Y方向およびθ方向における両対象物91,92の相対的ずれΔD(詳細にはΔx,Δy,Δθ)を算出する。たとえば、次式(1)〜(3)に基づいて各値Δx,Δy,Δθが算出される。
Thereafter, the
なお、式(3)に代えて次式(4)を用いてもよい。 Note that the following equation (4) may be used instead of the equation (3).
そして、両対象物の相互間の位置ずれΔDが許容誤差範囲内に収まっていないと判定される場合(後述)には、たとえば、位置認識部28により認識された当該相対的ずれΔDが低減されるように、ヘッド22が2つの並進方向(X方向およびY方向)と回転方向(θ方向)との3つの方向のうちの少なくとも1つの方向に駆動される。これにより、両対象物91,92が相対的に移動され、上記の位置ずれΔDが補正される。
When it is determined that the positional deviation ΔD between the two objects is not within the allowable error range (described later), for example, the relative deviation ΔD recognized by the
一方、両対象物の相互間の位置ずれが許容誤差範囲内に収まっていると判定される場合には、位置ずれ補正動作は行われず、アライメント動作は終了する。 On the other hand, when it is determined that the positional deviation between the two objects is within the allowable error range, the positional deviation correction operation is not performed and the alignment operation ends.
このようにして、鉛直方向(Z方向)に垂直な平面(水平平面)内における位置ずれΔD(詳細にはΔx,Δy,Δθ)が測定され、当該位置ずれΔDを補正するアライメント動作が実行される。後述するように、位置ずれΔDの測定動作は、両対象物91,92の非接触状態において実行されるとともに、両対象物91,92の接触状態においても実行される。
In this way, the positional deviation ΔD (specifically Δx, Δy, Δθ) in the plane (horizontal plane) perpendicular to the vertical direction (Z direction) is measured, and the alignment operation for correcting the positional deviation ΔD is executed. The As will be described later, the measurement operation of the positional deviation ΔD is performed in a non-contact state of both the
<1−4.本実施形態における動作>
つぎに、図11のフローチャートを参照しながら、本実施形態に係る動作について更に詳細に説明する。図11は、接合装置1の動作を示すフローチャートである。
<1-4. Operation in this embodiment>
Next, the operation according to the present embodiment will be described in more detail with reference to the flowchart of FIG. FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the
ここでは、図1等に示すように、両対象物91,92は、既に、非接触状態で(近接して)対向配置されているものとする。より詳細には、両対象物91,92が、微少な間隔(たとえば、数μm(マイクロメートル)〜数十μm程度)を空けて(すなわち非接触状態で)対向配置されているものとする。なお、この時点において、ラフアライメント動作によって、両対象物91,92が水平方向に大まかに位置決めされているものとする。
Here, as shown in FIG. 1 and the like, it is assumed that both the
その後、ステップS11〜S13において、非接触状態におけるアライメント動作が実行される。このアライメント動作は、上述のラフアライメント動作よりも高精度であることから、ファインアライメントとも称される。 Thereafter, in steps S11 to S13, an alignment operation in a non-contact state is performed. This alignment operation is also called fine alignment because it is more accurate than the rough alignment operation described above.
具体的には、ステップS11において、まず、非接触状態における両対象物91,92(図12参照)の撮影画像GAa,GAb(図6参照)が取得される。そして、当該2つの撮影画像GAa,GAbに基づいて両被接合物(対象物)91,92のX方向、Y方向およびθ方向の位置ずれ量(Δx,Δy,Δθ)(「第1の位置ずれ」とも称する)がそれぞれ求められる。
Specifically, in step S11, first, captured images GAa and GAb (see FIG. 6) of both
詳細には、Z方向に離間した両マークMK1a,MK2aを同時に読み取った画像GAaに基づきベクトル相関法を用いてずれ量(Δxa,Δya)が算出される。同様に、Z方向に離間した両マークMK1b,MK2bを同時に読み取った画像GAbに基づきベクトル相関法を用いてずれ量(Δxb,Δyb)が算出される。そして、当該ずれ量(Δxa,Δya),(Δxb,Δyb)に基づいて、両対象物91,92の水平方向における位置ずれ量(Δx,Δy,Δθ)が測定される。特に、Z方向に離間した両マークMK1a,MK2aを含む画像GAaをベクトル相関法を用いて解析することによれば、より高精度に位置を求めることが可能である。画像GAbについても同様である。
Specifically, the shift amounts (Δxa, Δya) are calculated using the vector correlation method based on the image GAa obtained by simultaneously reading both marks MK1a, MK2a separated in the Z direction. Similarly, deviation amounts (Δxb, Δyb) are calculated using the vector correlation method based on the image GAb obtained by simultaneously reading both marks MK1b, MK2b separated in the Z direction. Then, based on the deviation amounts (Δxa, Δya), (Δxb, Δyb), the positional deviation amounts (Δx, Δy, Δθ) in the horizontal direction of both
なお、ここでは、位置ずれ量(Δx,Δy,Δθ)が「第1の位置ずれ」として例示されているが、本発明は、これに限定されない。たとえば、θ方向のずれが無視できる場合には、位置ずれ量(Δx,Δy)が第1の位置ずれとして用いられても良い。あるいは、一次元のみの位置合わせを行う場合には、値Δxと値Δyとの一方のみが第1の位置ずれとして用いられても良い。第2の位置ずれ(後述)および第3の位置ずれ(後述)についても同様である。 Here, the positional deviation amounts (Δx, Δy, Δθ) are exemplified as “first positional deviation”, but the present invention is not limited to this. For example, when the deviation in the θ direction can be ignored, the positional deviation amount (Δx, Δy) may be used as the first positional deviation. Alternatively, when performing only one-dimensional alignment, only one of the value Δx and the value Δy may be used as the first positional deviation. The same applies to the second misalignment (described later) and the third misalignment (described later).
また、ここでは、2組のアライメントマークを用いて求められた2つのずれ量(Δxa,Δya),(Δxb,Δyb)が利用されているが、これに限定されない。たとえば、1組のアライメントマークを用いて求められた1つのずれ量(Δxa,Δya)のみが利用されて、第1の位置ずれが算出されても良い。詳細には、ずれ量(Δxa,Δya)がそのまま「第1の位置ずれ」として用いられても良い。第2の位置ずれおよび第3の位置ずれについても同様である。 In addition, here, two deviation amounts (Δxa, Δya) and (Δxb, Δyb) obtained using two sets of alignment marks are used, but the present invention is not limited to this. For example, the first positional deviation may be calculated using only one deviation amount (Δxa, Δya) obtained using one set of alignment marks. Specifically, the deviation amounts (Δxa, Δya) may be used as “first positional deviation” as they are. The same applies to the second positional deviation and the third positional deviation.
次のステップS12においては、両対象物91,92の相互間の位置ずれが許容誤差範囲内(第1の許容誤差範囲内)に収まっているか否かが判定される。
In the next step S12, it is determined whether or not the positional deviation between the
両対象物91,92の相互間の位置ずれが許容誤差範囲(単に、許容範囲とも称する)内に収まっていると判定される場合には、ステップS21に進む。ステップS21以後の処理については後述する。
If it is determined that the positional deviation between the
一方、両対象物91,92の相互間の位置ずれが許容誤差範囲(第1の許容範囲)内に収まっていないと判定される場合には、ステップS13に進む。
On the other hand, if it is determined that the positional deviation between the
ステップS13においては、当該位置ずれ(Δx,Δy,Δθ)を補正すべく、両対象物91,92が相対的に移動される。具体的には、ステージ12が固定された状態において、ヘッド22が位置ずれ(Δx,Δy,Δθ)を解消するように移動され、両対象物91,92がX方向、Y方向およびθ方向に相対的に移動される。これにより、両対象物91,92は、水平方向において、非常に高い精度(たとえば許容誤差が0.2マイクロメートル以内)でアライメントされる。
In step S13, both
図12は、ステップS13の位置ずれ補正等によって両対象物91,92が水平方向において正しい位置関係を有する状態を示している。なお、図12においては、両対象物91,92は、鉛直方向(Z方向)に離間して配置されており、両対象物91,92は未だ接触していない。
FIG. 12 shows a state in which both
ステップS13の後においては、再びステップS11に戻り、位置ずれ測定が行われる。その後、ステップS12の判定処理が再び行われる。そして、両対象物91,92の相互間の位置ずれが第1の許容範囲内に収まっているか否かに応じて分岐処理が再び行われる。
After step S13, the process returns to step S11 again, and misalignment measurement is performed. Thereafter, the determination process in step S12 is performed again. Then, the branching process is performed again depending on whether or not the positional deviation between the
このようにして、ステップS11〜S13の処理が、必要に応じて繰り返され、第1の位置ずれが徐々に低減される。換言すれば、第1の位置ずれが第1の許容範囲内に収まるまで両対象物91,92の位置合わせ(第1のアライメント動作とも称する)が行われる。
In this way, the processes of steps S11 to S13 are repeated as necessary, and the first positional deviation is gradually reduced. In other words, both the
両対象物91,92の相互間の位置ずれが第1の許容範囲内に収まっていると判定されると、ステップS12からステップS21に進む。たとえば、値Δx,Δyがそれぞれ閾値TH11(0.2マイクロメートル等)以内に収まっており且つ値Δθが閾値TH13(たとえば、0.00008(deg))以内に収まっているときに、両対象物91,92の相互間の位置ずれが第1の許容範囲内に収まっていると判定される。
If it is determined that the positional deviation between the
ステップS21においては、Z軸昇降駆動機構26を駆動することによって、ヘッド22を下降させて、両対象物91,92を接触させる(図13参照)。図13に示すように、両対象物91,92の接触状態においては、たとえば、対象物91の表面上の凸部であるパッド93と対象物92の表面上の凸部である金属バンプ94とが接触する。図13は、両対象物91,92が、水平方向において正しい位置関係を有する状態で、接触している様子を示している。
In step S21, by driving the Z-axis raising / lowering
しかしながら、このような接触動作後においては、実際には、図14に示すように両対象物91,92は正しい位置関係(図13)からずれていることが多い。このような接触に伴う位置ずれは、仮に両対象物91,92が接触前に正しい位置関係を有していたとしても、両対象物91,92が接触する際に物理的な衝撃力が作用することなどに起因して生じ得る。
However, after such a contact operation, in practice, both
上記のような接触後の位置ずれを解消することを企図して、この実施形態に係る接合装置1は、対象物91と対象物92とが接触した状態において、両対象物91,92の水平方向における位置ずれ(「第2の位置ずれ」とも称する)を測定する。そして、当該接合装置1は、当該第2の位置ずれに基づいて両対象物の位置合わせを行う。このような動作によれば、両対象物91,92を水平方向において更に正確に位置決めした状態で、当該両対象物91,92を接合することが可能である。
In an attempt to eliminate the positional deviation after the contact as described above, the joining
具体的には、まず、ステップS22(図11)において、「接触状態」(接触対向状態)(図13および図14参照)における両対象物91,92の相互間の位置ずれ(第2の位置ずれ)が測定される。
Specifically, first, in step S22 (FIG. 11), a positional shift (second position) between the
なお、たとえば、このステップS22においても、ステップS11と同様に、第1の対象物に付された一のマークと第2の対象物に付された一のマークとの両マーク(MK1a,MK2a)を同時に含む撮影画像GAaが取得され、当該撮影画像GAaに基づいて当該両マークの位置ずれ(Δxa,Δya)が測定される。同様に、第1の対象物に付された他のマークと第2の対象物に付された他のマークとの両マーク(MK1b,MK2b)を同時に含む撮影画像GAbが取得され、当該撮影画像GAbに基づいて当該両マークの位置ずれ(Δxb,Δyb)が測定される。さらに、これらの2組の位置ずれ(Δxa,Δya),(Δxb,Δyb)に基づいて、両対象物91,92の位置ずれΔD(詳細にはΔx,Δy,Δθ)が算出(測定)される。
For example, also in this step S22, both the mark (MK1a, MK2a) of one mark attached to the first object and one mark attached to the second object as in step S11. Is acquired at the same time, and the positional deviations (Δxa, Δya) of both marks are measured based on the captured image GAa. Similarly, a captured image GAb including both marks (MK1b, MK2b) of another mark attached to the first object and another mark attached to the second object is acquired, and the captured image is acquired. Based on GAb, the positional deviations (Δxb, Δyb) of the two marks are measured. Further, based on these two sets of positional deviations (Δxa, Δya), (Δxb, Δyb), positional deviations ΔD (specifically, Δx, Δy, Δθ) of both
その後、ステップS23において、両対象物91,92の相互間における位置ずれ(第2の位置ずれ)が許容誤差範囲(第2の許容範囲)内に収まっているか否かが判定される。ステップS23の判定処理においては、ステップS12の判定処理と同様の処理が行われる。なお、第2の許容範囲は、第1の許容範囲と異なっていても良く或いは同じであってもよい。
Thereafter, in step S23, it is determined whether or not the positional deviation (second positional deviation) between the
ステップS23において、両対象物91,92の相互間の位置ずれが許容誤差範囲(第2の許容範囲)内に収まっていると判定されると、ステップS31(加熱加圧処理等)に進む。ステップS31については後述する。
If it is determined in step S23 that the positional deviation between the
一方、両対象物91,92の相互間における位置ずれが許容誤差範囲(第2の許容範囲)内に収まっていないと判定されると、ステップS23からステップS24に進む。
On the other hand, if it is determined that the positional deviation between the
ステップS24においては、両対象物91,92がZ方向において相対的に離れる向きに移動され、両対象物91,92の接触状態が一旦解除される(図12参照)。詳細には、たとえばヘッド22が上昇されることによって、両対象物91,92の接触状態が解除される。
In step S24, both
次のステップS25では、接合装置1は、両対象物91,92の接触に伴って発生する位置ずれ(「接触起因ずれ」とも称する)を、ステップS22で測定された第2の位置ずれに基づいて推定する。より詳細には、ステップS24での接触解除後の再接触動作(次回の接触動作)にて生じる接触起因ずれを推定する。ここでは、直前のステップS21の接触(1回目の接触)で生じていた接触起因ずれと同じ接触起因ずれが再び生じる可能性が高いと考えて、直前のステップS21の接触(1回目の接触)で生じていた接触起因ずれを求める。
In the next step S25, the joining
たとえば、ステップS11にて両対象物91,92の位置ずれがゼロである場合には、第2の位置ずれ自体が、「接触起因ずれ」の推定値として算出される。なお、推定された当該接触起因ずれは、後述するステップS26〜S28にて利用される。
For example, when the positional deviation between the
また、より好適には、当該接触起因ずれは、当該両対象物91,92の接触(ステップS21での接触)が発生する直前における両対象物91,92の非接触状態での位置ずれにも基づいて推定される。換言すれば、当該接触が発生した直後の位置ずれ(ステップS22)のみならず、当該接触が発生する直前の位置ずれにも基づいて、当該接触起因ずれが推定されることが好ましい。
More preferably, the contact-induced shift is also a positional shift in a non-contact state of both
たとえば、ステップS11〜S13の第1のアライメント動作において、両対象物91,92の位置ずれがゼロにはならず第1の許容範囲内のずれ(残存ずれ))が存在している場合には、当該残存ずれにも基づいて、接触起因ずれが推定されればよい。
For example, in the first alignment operation in steps S11 to S13, when the positional deviations of the
また、(N+1)回目(ただし、Nは自然数)の接触解除後のアライメント動作(ステップS26〜S28等)で利用されるための接触起因ずれは、(N+1)回目の接触が発生する直前の位置ずれと当該接触が発生した直後の位置ずれとの双方に基づいて推定されることが好ましい。たとえば、「(N+1)回目の接触動作(ステップS21)の直前のステップS26で最終的に調整されステップS27で最終的に検出(測定)された相対位置関係(両対象物91,92相互間の非接触状態での位置ずれ)」(「前者」とも称する)と「当該(N+1)回目の接触動作(ステップS21)の直後のステップS22にて測定された第2の位置ずれ(両対象物91,92相互間の接触状態での位置ずれ)」(「後者」とも称する)との両者に基づいて推定されればよい。すなわち、「接触発生直前の位置ずれ」として前者が採用され且つ「接触発生直後の位置ずれ」として後者が採用されて、接触起因ずれが推定されればよい。
Further, the contact-induced deviation for use in the alignment operation (steps S26 to S28, etc.) after the (N + 1) th contact (where N is a natural number) is the position immediately before the (N + 1) th contact occurs. It is preferable to estimate based on both the deviation and the positional deviation immediately after the contact occurs. For example, “the relative positional relationship (adjusted between the
なお、ステップS27,S28,S26では、このようにして推定された接触起因ずれ(ステップS25で推定された接触起因ずれ)を反転させた位置ずれ(接触起因ずれの逆向きの位置ずれ)が発生する状態が、「目標状態」として設定される。 In steps S27, S28, and S26, a positional shift (a positional shift in the opposite direction of the contact-induced shift) is generated by reversing the contact-induced shift estimated in this way (the contact-induced shift estimated in step S25). The state to be set is set as the “target state”.
次のステップS27では、接合装置1は、両対象物91,92の接触解除状態(非接触状態)において、両対象物91,92の水平平面内における相対的位置関係(「第3の位置ずれ」とも称する)が測定される。なお、このステップS27においても、ステップS11と同様に、両マークMK1a,MK2aを同時に読み取った画像GAaに基づき位置ずれ(Δxa,Δya)が算出される。同様に、両マークMK1b,MK2bを同時に読み取った画像GAbに基づき位置ずれ(Δxb,Δyb)が算出される。そして、これらの位置ずれ(Δxa,Δya),(Δxb,Δyb)に基づいて、両対象物91,92の相互間における位置ずれ(Δx,Δy,Δθ)等が測定される。
In the next step S27, the joining
さらに、ステップS28では、第3の位置ずれが目標状態を達成しているか否かが判定される。なお、上述のように、接触起因ずれ(ステップS25で推定された接触起因ずれ)を反転させた位置ずれ(接触起因ずれの逆向きの位置ずれ)が発生する状態が、「目標状態」として設定される。 Further, in step S28, it is determined whether or not the third positional deviation has achieved the target state. As described above, a state in which a positional shift (a positional shift in the opposite direction of the contact-induced shift) in which the contact-induced shift (contact-induced shift estimated in step S25) is reversed is set as the “target state”. Is done.
詳細には、目標状態と現状態とのずれ(換言すれば、接触起因ずれを反転させた位置ずれと上述の第3の位置ずれとの間のずれ)が許容範囲内(第3の許容範囲内)であるか否かが判定される。なお、第3の許容範囲は、第1の許容範囲等と異なっていても良く或いは同じであってもよい。 Specifically, the deviation between the target state and the current state (in other words, the deviation between the positional deviation obtained by inverting the contact-induced deviation and the above-described third positional deviation) is within the allowable range (third allowable range). Whether or not). Note that the third allowable range may be different from or the same as the first allowable range.
目標状態と現状態とのずれが第3の許容範囲内に収まるときには、ステップS21に進む。 When the difference between the target state and the current state falls within the third allowable range, the process proceeds to step S21.
一方、目標状態と現状態とのずれが第3の許容範囲を超えているときには、ステップS26に進む。 On the other hand, when the difference between the target state and the current state exceeds the third allowable range, the process proceeds to step S26.
ステップS26において、接合装置1は、両対象物91,92の相対位置位置関係に関する当該目標状態が達成されるように、水平平面内にて両対象物91,92を相対的に移動する。換言すれば、目標状態と現状態とのずれを低減すべくフィードバック制御が行われ、両対象物91,92が相対的に移動される。
In step S26, the joining
具体的には、両対象物91,92の非接触状態(接触解除状態)、すなわち両対象物91,92が水平方向において自由に移動可能な状態にて、両対象物91,92が相対的に移動されて位置合わせ動作(アライメント動作)が実行される。詳細には、第3の位置ずれ(ステップS27)が補正された上で接触起因ずれ(ステップS25)の逆向きのずれを実現するような移動動作(相対移動動作)が実行される。
Specifically, in a non-contact state (contact release state) of both
たとえば、ステップS27で測定された第3の位置ずれを補正するための駆動量とステップS25で求められた「接触起因ずれ」を解消するための駆動量(「接触起因ずれ」の逆向きのずれを発生させるための駆動量)とを合成した合成駆動量が求められる。そして、当該合成駆動量に基づいて、両対象物91,92が相対的に駆動される。より詳細には、ステージ12が固定された状態において、接触状態(ステップS22)で測定された第2の位置ずれ等を解消するようにヘッド22が水平方向(X方向、Y方向およびθ方向)に移動し、両対象物91,92が相対的に移動される。換言すれば、ステージを固定したままヘッドを水平方向に移動することによって、目標状態と現状態とのずれを低減するための駆動制御(フィードバック制御)が行われる。たとえば、対象物92が対象物91よりも右向きにずれている旨が接触状態で測定(ステップS22)されていた場合には、ステップS26では対象物92が対象物91に対して左向きに移動された状態(目標状態)を実現するための駆動動作が行われる。
For example, the driving amount for correcting the third positional deviation measured in step S27 and the driving amount for eliminating the “contact-induced deviation” obtained in step S25 (the reverse deviation of the “contact-induced deviation”) The combined drive amount is obtained by combining the drive amount for generating Then, both the
このようにステップS26では、両対象物の接触解除状態において、両対象物を相対的に移動して、目標状態を達成するように第3の位置ずれが調整される。 As described above, in step S26, the third positional deviation is adjusted so as to achieve the target state by relatively moving both objects in the contact release state of both objects.
その後、再びステップS27で第3の位置ずれが測定される。 Thereafter, the third positional deviation is measured again in step S27.
さらに、次のステップS28では、第3の位置ずれが目標状態を達成しているか否かが再度判定される。詳細には、目標状態と現状態とのずれ(換言すれば、接触起因ずれを反転させた位置ずれと最新の第3の位置ずれとの間のずれ)が許容範囲内(第3の許容範囲内)であるか否かが判定される。なお、第3の許容範囲は、第1の許容範囲等と異なっていても良く或いは同じであってもよい。 Further, in the next step S28, it is determined again whether or not the third positional deviation has achieved the target state. Specifically, the deviation between the target state and the current state (in other words, the deviation between the positional deviation obtained by reversing the contact-induced deviation and the latest third positional deviation) is within the allowable range (third allowable range). Whether or not). Note that the third allowable range may be different from or the same as the first allowable range.
目標状態と現状態とのずれが第3の許容範囲内に収まるときには、ステップS21に進む。 When the difference between the target state and the current state falls within the third allowable range, the process proceeds to step S21.
一方、目標状態と現状態とのずれが第3の許容範囲を超えているときには、再びステップS26に戻る。そして、目標状態と現状態とのずれを低減すべくフィードバック制御が行われ、両対象物91,92が相対的に移動される。そして、再びステップS27にて第3の位置ずれ測定が行われ、ステップS28にて判定処理が実行される。
On the other hand, when the difference between the target state and the current state exceeds the third allowable range, the process returns to step S26 again. Then, feedback control is performed to reduce the difference between the target state and the current state, and both the
このようにして、ステップS26〜S28の処理が、必要に応じて繰り返される。換言すれば、第3の位置ずれに関する目標状態とのずれが第3の許容範囲内に収まるまで両対象物91,92の位置合わせ(第3のアライメント動作とも称する)が行われる。特に、ステップS27での測定位置に基づくフィードバック制御によって、目標状態が非常に正確に実現され得る。
In this way, the processes of steps S26 to S28 are repeated as necessary. In other words, both the
第3の位置ずれに関する目標状態とのずれが第3の許容範囲内に収まっていると判定されると、ステップS28からステップS21に進む。 If it is determined that the deviation from the target state related to the third positional deviation is within the third allowable range, the process proceeds from step S28 to step S21.
ステップS21において、接合装置1は、Z軸昇降駆動機構26を駆動して、ヘッド22を下降させ、両対象物91,92を再度接触させる。
In step S21, the joining
そして、ステップS22の動作、すなわち接触状態における両対象物91,92の位置ずれ測定動作(ステップS22)等が再度実行される。 And the operation | movement of step S22, ie, the position shift measurement operation | movement (step S22) of both the target objects 91 and 92 in a contact state, etc. is performed again.
次のステップS23において、両対象物91,92の相互間における位置ずれ(2回目以後のステップS22で再び測定された第2の位置ずれ)が許容誤差範囲(第2の許容範囲)内に収まっていないと判定されると、ステップS23からステップS24に進み、ステップS24〜S28の動作が実行される。
In the next step S23, the positional deviation between the
一方、ステップS23において、両対象物91,92の相互間の位置ずれ(再測定された第2の位置ずれ)が許容誤差範囲(第2の許容範囲)内に収まっていると判定されると、ステップS31(加熱加圧処理等)に進む。
On the other hand, when it is determined in step S23 that the positional deviation between the
上記のような動作(特に、接触を一旦解除して接触起因ずれの逆向きのずれが予め生じている状態(目標状態)を形成して、再接触させる動作)が、1回あるいは複数回繰り返し実行されることによれば、両対象物91,92相互間における接触動作自体に起因する位置ずれが低減される。したがって、両対象物91,92は、接触後の最終状態においても、水平方向において非常に高い精度(たとえば誤差が0.2マイクロメートル以内)でアライメントされる。
The above-described operation (particularly, an operation in which contact is once released to form a state (target state) in which a reverse direction of contact-induced shift has occurred in advance and then re-contacted) is repeated once or a plurality of times. By being executed, the displacement caused by the contact operation itself between the
ステップS31においては、両対象物91,92が加圧されるとともに加熱され(温度TM2(金属バンプ94の融点より大きな温度)にまで昇温され)、両対象物91,92が接合される。具体的には、対象物92の金属バンプ94が対象物91のパッド93に接触した状態で、金属バンプ94が加熱溶融されパッド93に対して接合される。その後、適宜の冷却期間を経て金属バンプ94が固化した後に加圧状態が解除される。このようにして、両対象物91,92が良好にアライメントされて接合される。
In step S31, both
その後、両対象物91,92を適宜切断すること等によって、両対象物91,92の一部で構成されるデバイス(半導体デバイス等)が製造される。
Thereafter, a device (semiconductor device or the like) composed of a part of both the
以上のように、この実施形態に係る動作によれば、両対象物91,92を非常に高精度にアライメントすることが可能である。この結果、両対象物(両対象物)91,92等で構成されるデバイス(半導体デバイス)等が非常に精密に製造される。
As described above, according to the operation according to this embodiment, it is possible to align both
特に、ステップS27において第3の位置ずれが測定された後、ステップS28を経て再び実行されるステップS26においては、両対象物91,92が水平方向に相対的に移動され、目標状態が達成されるように当該第3の位置ずれが補正される。これによれば、前回の接触が解除され且つ次の接触(再接触)の準備段階の非接触状態において、第3の位置ずれに関する目標状態を非常に正確に実現することが可能である。ひいては、当該準備段階の直後の再接触の後に、両対象物91,92のずれを非常に小さな値(たとえば、第2の許容範囲内)にまで低減することが可能である。
In particular, after the third positional deviation is measured in step S27, in step S26 which is executed again via step S28, both
<1−5.第1の動作例>
図15〜図19は、本実施形態に係る動作の一例(第1の動作例)の概略を説明する図である。なお、これらの図では、両対象物91,92をそれぞれ1本の太線で簡略化して示す。また、両対象物91,92のそれぞれの代表位置を黒い点で示す。ここでは説明上、各両対象物91,92の右端位置を代表位置に設定しているが、これに限定されない。また、ここでは、説明の簡略化のため、紙面に平行な1つの方向(図面上の左右方向)における位置ずれのみを考慮するものとする。また、上下の両対象物91,92の双方が移動することもあるが、ここでは、下側の対象物91は(基準位置P0に対して)移動せず且つ上側の対象物92のみが移動しているように示している。
<1-5. First operation example>
15 to 19 are diagrams for explaining an outline of an example of operation according to the present embodiment (first operation example). In these figures, both the
図15では、ステップS11〜S13のアライメント動作によって第1の位置ずれ(非接触状態での位置ずれ)がゼロになっている状況を想定する。 In FIG. 15, a situation is assumed in which the first misalignment (the misalignment in the non-contact state) is zero by the alignment operation in steps S11 to S13.
この状況において、ステップS21の接触動作が行われると、当該接触に起因するずれ(接触起因ずれ)が生じる(図16参照)。たとえば、5μm(マイクロメートル)程度の接触起因ずれが生じる。 In this situation, when the contact operation in step S21 is performed, a shift due to the contact (contact-induced shift) occurs (see FIG. 16). For example, a contact-induced shift of about 5 μm (micrometer) occurs.
ステップS22では、両対象物91,92の接触状態での位置ずれ(第2の位置ずれ)が測定される。図16では、(右向きの)ずれd2が第2の位置ずれとして測定されている。
In step S22, the positional deviation (second positional deviation) in the contact state between the
ステップS23にて、ずれd2(たとえば5マイクロメートル)が第2の許容範囲内に収まっていない旨が判定されると、ステップS24にて、両対象物91,92の接触が一旦解除される。
If it is determined in step S23 that the deviation d2 (for example, 5 micrometers) is not within the second allowable range, the contact between the
この接触解除(ステップS24)に応じて、当該接触に起因して発生していた位置ずれが自然に一旦解消される。図17では、理想的に、第1のアライメントの直後の状態(ここではずれ量がゼロの状態)に戻った様子が示されている。 In response to the contact release (step S24), the positional deviation that has occurred due to the contact is naturally resolved once. FIG. 17 shows a state in which the state has returned to the state immediately after the first alignment (the state in which the deviation amount is zero here).
また、ステップS25にて、次回の接触動作(再接触動作)(ステップS21)における(接触起因ずれ)が推定される。ここでは、前回の接触動作で計測されたずれd2自体が、接触起因ずれとして推定される。 In step S25, (contact-related deviation) in the next contact operation (re-contact operation) (step S21) is estimated. Here, the deviation d2 itself measured in the previous contact operation is estimated as a contact-induced deviation.
ここにおいて、仮に、ステップS27,S28が行われることなくステップS26が行われた後に、再びステップS21に戻るものとする。 Here, it is assumed that after step S26 is performed without performing steps S27 and S28, the process returns to step S21 again.
具体的には、ステップS26では、図18に示すように、接触起因ずれ(ここでは第2の位置ずれに等しい)を解消するような相対移動動作が予め行われる。具体的には、たとえば、図16に示すように両対象物91,92の接触状態にて右向きのずれd2が生じている場合には、ずれd2に対応する移動が逆向き(左向き)に行われる。この結果、理想的には、接触起因ずれの逆向きの位置ずれが発生している状態に到達する。なお、この状態が「目標状態」である。換言すれば、両アライメントマークが合致しておらず寧ろ接触起因ずれ(ここでは(右向きの)ずれd2(+5μm))とは逆向きのずれ(たとえば、左向きのずれ(−d2)(−5μm))が生じている状態に遷移する(図18)。
Specifically, in step S26, as shown in FIG. 18, a relative movement operation is performed in advance so as to eliminate the contact-induced deviation (here, equal to the second positional deviation). Specifically, for example, as shown in FIG. 16, when a rightward shift d2 occurs in the contact state of both
図18のような目標状態が正確に実現されている場合には、その後に、ステップS21に戻って両被接合物が再び接触すると、この再接触に起因するずれ(接触起因ずれ(たとえば第2の位置ずれと同様のずれ))(たとえば右向きのずれd2)が再び生じる(図19参照)。 In the case where the target state as shown in FIG. 18 has been accurately realized, the process returns to step S21 and then the objects to be joined again come into contact with each other. (For example, rightward displacement d2) occurs again (see FIG. 19).
推定された接触起因ずれとは逆向きのずれ(たとえば左向きのずれ)が生じている状態(図18)において、推定された当該接触起因ずれと同様のずれ(たとえば右向きのずれd2)が実際に生じることによって、結果的に再接触状態において両被接合物の位置ずれをゼロに近づけること(両アライメントマークを(理想的には)丁度合致させること等)が可能である。図19では、2回目のステップS21においても、1回目のステップS21でのずれd2と同じずれが発生し、両対象物91,92の位置ずれがゼロになっている状態(理想的な状態)が示されている。
In a state in which a deviation (for example, a leftward shift) opposite to the estimated contact-induced deviation occurs (FIG. 18), a deviation (for example, a rightward deviation d2) similar to the estimated contact-induced deviation actually occurs. As a result, in the re-contact state, it is possible to bring the positional deviation of both objects to be close to zero (e.g., (ideally) exactly match both alignment marks). In FIG. 19, in the second step S21, the same deviation as the deviation d2 in the first step S21 occurs, and the positional deviation between the
このような動作によれば、両対象物91,92を高精度に位置決めすることが可能である。
According to such an operation, both the
ただし、上述のように、本願発明者は、「種々の事情によって、両被接合物が互いに接触する際に生じるずれを必ずしも十分には低減できないことがある」、ことを解明した。すなわち、本願発明者は、上述の動作のみでは、必ずしも十分な精度で位置決めすることができないこと、を解明した。 However, as described above, the inventor of the present application has clarified that “the misalignment that occurs when the two objects to be joined contact each other cannot be sufficiently reduced due to various circumstances”. That is, the inventor of the present application has clarified that the positioning cannot be performed with sufficient accuracy only by the above-described operation.
当該事情としては、次のようなものが挙げられる。 Examples of the circumstances include the following.
たとえば、上述したように、両対象物91,92の接触を一旦解除する際(換言すれば、両対象物91,92を引き剥がす際)に、接触解除に伴う衝撃等によって、対象物(たとえば92)を保持する保持部材(たとえばヘッド22)と当該対象物とが互いにずれてしまい、当該保持部材と当該対象物との間の位置関係がずれてしまうことがある(図21参照)。図17の理想状態と比較すると判るように、図21では、接触解除直後にてずれd3(たとえば、2μm(マイクロメートル)程度)が発生している状況が示されている。
For example, as described above, when the contact between the
あるいは、両被接合物の相互間における傾きが存在する場合には、ヘッド(一方の対象物を保持する保持部材)がステージ(他方の被接合物を保持する保持部材)の傾きに沿って水平方向(たとえば、右方向)に移動しつつ下降して、両被接合物が互いに接触する。このような状況にて両対象物91,92の接触が解除される(たとえば、ヘッドを上昇させる)際において、一方の対象物を保持する保持部材(たとえばヘッド)の剛性が弱いときには、当該保持部材(および当該一方の対象物)が水平方向において元の位置(接触前の位置)(図17参照)に戻らずに、当該元の位置からのずれ(水平方向のずれ)が発生することがある。この場合にも、ずれd3(図21参照)が生じ得る。
Alternatively, when there is an inclination between the two objects to be joined, the head (holding member holding one object) is horizontal along the inclination of the stage (holding member holding the other object). While moving in the direction (for example, the right direction), the objects to be joined come into contact with each other. In such a situation, when the contact between the
さらに、図18に示すように、ずれd2を解消するような相対移動が行われた際に、ヘッドの駆動誤差に起因して、ずれd2を解消するための位置への移動が必ずしも十分には正確ではない(正確な目標状態に到達できていない)ことがある。より詳細には、左向きに5μm(マイクロメートル)駆動する指令値に基づいてヘッド22を駆動しても、実際には、4.7μm(マイクロメートル)しか駆動されていないことがあり得る。
Furthermore, as shown in FIG. 18, when a relative movement is performed to eliminate the deviation d2, the movement to the position for eliminating the deviation d2 is not always sufficient due to the head drive error. It may not be accurate (the exact target state has not been reached). More specifically, even if the
そこで、この実施形態においては、ステップS24,S25の次に、ステップS26〜S28(特に、ステップS27,S28)の動作が実行される。具体的には、(両対象物91,92の接触解除後の)両対象物91,92の接触解除状態(図18参照)において、所定方向に垂直な平面内にて当該両対象物が相対的に移動され、目標状態を達成するように第3の位置ずれが調整される。詳細には、ステップS27で第3の位置ずれが測定された後、接触起因ずれ(ステップS25で推定された接触起因ずれ)の逆向きのずれ(接触起因ずれを反転させたずれ)を生じさせるような相対移動動作(ステップS26)が行われる。
Therefore, in this embodiment, operations of steps S26 to S28 (particularly, steps S27 and S28) are executed after steps S24 and S25. Specifically, in the contact release state (see FIG. 18) of both
より具体的には、ステップS24,S25の直後に、ステップS27の測定動作が行われ、ずれd3(たとえば、右向きに2μm(図21参照))が測定される。そして、当該ずれd3が第3の許容範囲に収まっていない旨がステップS28で判定され、ステップS26に進む。 More specifically, immediately after steps S24 and S25, the measurement operation of step S27 is performed, and a deviation d3 (for example, 2 μm rightward (see FIG. 21)) is measured. Then, it is determined in step S28 that the deviation d3 is not within the third allowable range, and the process proceeds to step S26.
次に、ステップS26において、ずれd3の逆向きのずれ(たとえば、左向きに2μmのずれ)とずれd2の逆向きのずれ(たとえば、左向きに5μmのずれ)とを合成(合算)したずれ(ずれベクトル)を実現するような駆動動作(ヘッド22を左向きに7μm駆動する駆動動作)が行われる(図22参照)。ずれd3の逆向きの相対移動を発生させる駆動動作は、両対象物91,92の相対位置関係を理想的な状態(ずれゼロの状態)(図17参照)に戻すことを目指す駆動動作である。更にずれd2の逆向きのずれを発生させる駆動動作は、両対象物91,92の相対位置関係を、接触起因ずれの逆向きのずれを意図的に発生させること(図18および図22参照参照)を目指す駆動動作である。
Next, in step S26, a shift (shift) obtained by combining (summing) a shift in the opposite direction of the shift d3 (for example, a shift of 2 μm to the left) and a shift in the reverse direction of the shift d2 (for example, a shift of 5 μm in the left direction). A drive operation (a drive operation for driving the
そして、ステップS27の測定動作が再び行われた後に、ステップS28の判定動作が再び行われる。仮に、駆動誤差等によって目標状態との誤差が第3の許容範囲内に収まっていないときには、当該誤差を解消するような駆動動作(ステップS26)が再び行われる。このような動作が繰り返されることによって、目標状態との誤差が第3の許容範囲内に収まる。たとえば、左向きにずれd2(例えば、左向きに5μm)が生じた状態(目標状態)(図18参照)が正確に(理想的に)実現される。なお、ステップS26の駆動動作における駆動誤差も、ステップS27の検出結果を反映したフィードバック制御(視覚フィードバック制御)によって徐々に低減される。 Then, after the measurement operation in step S27 is performed again, the determination operation in step S28 is performed again. If the error from the target state is not within the third allowable range due to a drive error or the like, the drive operation (step S26) is performed again to eliminate the error. By repeating such an operation, an error from the target state falls within the third allowable range. For example, a state (target state) (see FIG. 18) in which a deviation d2 in the left direction (for example, 5 μm in the left direction) has occurred is accurately (ideally) realized. The driving error in the driving operation in step S26 is also gradually reduced by feedback control (visual feedback control) reflecting the detection result in step S27.
この後、ステップS21の再接触動作が行われると、上述のように、両対象物91,92を高精度に位置決めすることが可能である(図19参照)。
Thereafter, when the re-contact operation in step S21 is performed, it is possible to position both
なお、2回目のステップS21において、1回目のステップS21でのずれd2とは異なる接触起因ずれ(d2+α)が発生する場合には、(仮にステップS28で理想的な目標状態が実現されたとしても)両対象物91,92の位置ずれとしてずれαが生じ得る(図20参照)。
In the second step S21, if a contact-induced deviation (d2 + α) that is different from the deviation d2 in the first step S21 occurs (even if the ideal target state is realized in step S28). ) A shift α may occur as a positional shift between the
当該ずれαが第2の許容範囲内である場合には、ステップS23からステップS31へと進み、両対象物91,92の位置合わせが完了する。
When the shift α is within the second allowable range, the process proceeds from step S23 to step S31, and the alignment of both
一方、当該ずれαが第2の許容範囲内でない場合には、ステップS23からステップS24に進み、ステップS24〜S28,S21〜S23の処理が再び実行される。この際には、図20での接触の直前のずれ(−d2)(図18)と図20での接触の直後に測定されたずれαとに基づいて、接触起因ずれが推定される。具体的には、両者の差分のずれ(+α−(−d2))(右向きのずれ(d2+α))が接触起因ずれとして推定され、今度は、このずれ(d2+α)を反転させたずれ(逆向きのずれ)(−(d2+α))が発生した状態が目標状態として設定されて、ステップS26〜S28の処理が実行される。その後、再び接触動作(ステップS21)が行われ、再び、ステップS22にて第2の位置ずれ測定が行われる。このような動作が繰り返されることによって、両対象物91,92のずれが第2の許容範囲内に収まり、位置合わせが完了する。特に、上述のように、ステップS26〜S28のアライメント動作を伴うことによって目標状態が比較的良好に実現されるので、比較的少ないリトライ回数(一旦接触解除を行った後に再接触させる動作の回数)で、両対象物91,92のずれを第2の許容範囲内に収めることが可能である。
On the other hand, when the deviation α is not within the second allowable range, the process proceeds from step S23 to step S24, and the processes of steps S24 to S28 and S21 to S23 are executed again. At this time, the contact-induced deviation is estimated based on the deviation (−d2) immediately before the contact in FIG. 20 (FIG. 18) and the deviation α measured immediately after the contact in FIG. Specifically, the difference between the two (+ α − (− d2)) (the rightward shift (d2 + α)) is estimated as the contact-induced shift, and this time the shift (d2 + α) is reversed (reverse direction). ) (− (D2 + α)) is set as the target state, and the processing of steps S26 to S28 is executed. Thereafter, the contact operation (step S21) is performed again, and the second misalignment measurement is performed again in step S22. By repeating such an operation, the deviation between the
このように、2回目以後のステップS25においては、(N+1)回目(ただし、Nは自然数)の接触解除後のアライメント動作(ステップS26〜S28等)で利用されるための接触起因ずれは、(N+1)回目の接触が発生(ステップS21)した直後の位置ずれ(ステップS22)と当該接触が発生する直前の位置ずれ(ステップS27)との双方に基づいて推定される。具体的には、「(N+1)回目の接触動作(ステップS21)の直前のステップS26,S27で調整された相対位置関係(両対象物91,92相互間の位置ずれ)」と「当該(N+1)回目の接触動作の直後のステップS22にて測定された第2の位置ずれ」との両者の差分のずれとして推定される。
Thus, in step S25 after the second time, the contact-induced deviation for use in the alignment operation (steps S26 to S28, etc.) after the (N + 1) th (where N is a natural number) contact release is ( N + 1) It is estimated on the basis of both the positional deviation immediately after the occurrence of the contact (step S21) (step S22) and the positional deviation immediately before the occurrence of the contact (step S27). Specifically, “the relative positional relationship adjusted in steps S26 and S27 immediately before the (N + 1) -th contact operation (step S21) (the positional deviation between the
以上のような動作によれば、特にステップS26,S27,S28の処理によって、前回の接触が解除され且つ次の接触(再接触)の準備が完了した段階の非接触状態において、第3の位置ずれに関する目標状態(図18および図22参照)を非常に正確に実現することが可能である。ひいては、当該準備段階の直後の再接触の後に、両対象物91,92のずれを非常に小さな値(たとえば、第2の許容範囲内)にまで低減することが可能である。
According to the operation as described above, the third position in the non-contact state at the stage where the previous contact is released and the preparation for the next contact (re-contact) is completed especially by the processing of steps S26, S27, and S28. It is possible to realize the target state relating to the deviation (see FIGS. 18 and 22) very accurately. As a result, it is possible to reduce the deviation of both
<1−6.第2の動作例>
図23〜図27は、本実施形態に係る別の動作例(第2の動作例)の概略を説明する図である。これらの図は、図15〜図19と同様の図である。
<1-6. Second example of operation>
23 to 27 are diagrams for explaining an outline of another operation example (second operation example) according to the present embodiment. These drawings are similar to FIGS. 15 to 19.
ただし、この動作例においては、たとえば、ステップS11〜S13のアライメント動作における残存ずれd1が、接触動作(ステップS21)の直前の位置ずれとして取得される。そして、接触動作(ステップS21)の直後のステップS22で取得された第2の位置ずれd2が、接触動作(ステップS21)の直後の位置ずれとして取得される。さらに、接触動作(ステップS21)の直前の位置ずれd1と直後の位置ずれd2とに基づいて、接触起因ずれが推定される。 However, in this operation example, for example, the residual deviation d1 in the alignment operation in steps S11 to S13 is acquired as the positional deviation immediately before the contact operation (step S21). Then, the second positional deviation d2 acquired in step S22 immediately after the contact operation (step S21) is acquired as the positional deviation immediately after the contact operation (step S21). Further, the contact-induced deviation is estimated based on the positional deviation d1 immediately before the contact operation (step S21) and the positional deviation d2 immediately after.
より詳細には、この第2の動作例では、ステップS11〜S13のアライメント動作によって第1の位置ずれ(非接触状態での位置ずれ)がゼロにはならず第1の許容範囲内のずれ(残存ずれ)d1(例えば、0.1マイクロメートル)が存在している状況(図23参照)を想定する。 More specifically, in the second operation example, the first misalignment (the misalignment in the non-contact state) is not zero due to the alignment operation in steps S11 to S13 (the misalignment within the first allowable range ( Assume a situation (see FIG. 23) in which a residual deviation) d1 (for example, 0.1 micrometer) exists.
この状況において、ステップS21の接触動作が行われると、当該接触に起因するずれ(接触起因ずれ)が生じる(図24参照)。 In this situation, when the contact operation in step S21 is performed, a shift due to the contact (contact-induced shift) occurs (see FIG. 24).
ステップS22では、両対象物91,92の接触状態での位置ずれ(第2の位置ずれ)が測定される。図24では、ずれd2が第2の位置ずれとして測定される。
In step S22, the positional deviation (second positional deviation) in the contact state between the
ステップS23にて、ずれd2(たとえば5マイクロメートル)が第2の許容範囲内に収まっていない旨が判定されると、ステップS24にて、両対象物91,92の接触が一旦解除される。
If it is determined in step S23 that the deviation d2 (for example, 5 micrometers) is not within the second allowable range, the contact between the
この接触解除に応じて、当該接触に起因して発生していた位置ずれが自然に一旦解消される。図25では、理想的に、第1のアライメントの直後の状態(ここでは微少なずれd1が存在する状態)に戻った様子が示されている。 In response to this contact release, the positional shift that has occurred due to the contact is once resolved naturally. FIG. 25 shows a state in which the state has returned to the state immediately after the first alignment (a state where a slight deviation d1 exists here).
また、ステップS25にて、次回の接触動作(再接触動作)(ステップS21)における(接触起因ずれ)が推定される。ここでは、図24に示すように両対象物91,92の接触状態にて右向きのずれd2が生じており、第1のアライメント動作にてずれd1が残存していた場合を想定し、ずれd2とずれd1との差分(d2−d1)が、接触起因ずれとして推定される。
In step S25, (contact-related deviation) in the next contact operation (re-contact operation) (step S21) is estimated. Here, as shown in FIG. 24, assuming that a rightward shift d2 occurs in the contact state of both
ここにおいて、仮に、ステップS27,S28が行われることなくステップS26が行われた後に、再びステップS21に戻る場合には次のような動作が行われる。 Here, if step S26 is performed without performing steps S27 and S28 and then the process returns to step S21 again, the following operation is performed.
具体的には、ステップS26では、図26に示すように、接触起因ずれ(ここでは(d2−d1))を解消するような相対移動動作が行われる。この結果、理想的には、接触起因ずれ(d2−d1)の逆向きの位置ずれが発生している状態に到達する。この状態が「目標状態」である。換言すれば、両アライメントマークが合致しておらず寧ろ接触起因ずれ(ここでは「ずれ(d2−d1)」)とは逆向きのずれ(たとえば左向きのずれ)が生じている状態に遷移する(図26)。 Specifically, in step S26, as shown in FIG. 26, a relative movement operation that eliminates the contact-induced deviation (here, (d2-d1)) is performed. As a result, ideally, a state in which a positional shift in the direction opposite to the contact-induced shift (d2-d1) occurs is reached. This state is the “target state”. In other words, the alignment marks do not match, but rather shift to a state in which there is a shift in the opposite direction (for example, a shift in the left direction) from the contact-induced shift (here, “shift (d2-d1)”) ( FIG. 26).
その後、ステップS21に戻って、両被接合物が再び接触すると、この再接触に起因するずれ(接触起因ずれ)(たとえば右向きのずれ(d2−d1))が再び生じる(図27参照)。 Thereafter, returning to step S21, when both the objects to be joined come into contact again, a displacement (contact-induced displacement) (for example, a rightward displacement (d2-d1)) due to the recontact occurs again (see FIG. 27).
推定された接触起因ずれとは逆向きのずれ(たとえば左向きのずれ(−(d2−d1)))が生じている状態(図26)において、当該接触起因ずれと同様のずれ(たとえば右向きのずれ(d2−d1))が生じることによって、結果的に再接触状態において両被接合物の位置ずれをゼロに近づけること(両アライメントマークを(理想的には)丁度合致させること等)が可能である。図27では、2回目のステップS21においても、1回目のステップS21でのずれ(d2−d1)と同じずれが発生し、両対象物91,92の位置ずれがゼロになっている状態(理想的な状態)が示されている。
In a state (FIG. 26) in which a shift in a direction opposite to the estimated contact-induced shift (for example, a shift in the left direction (-(d2-d1))) occurs (for example, a shift in the right direction). As a result of (d2-d1)), it is possible to make the positional deviation of both objects to be close to zero in the re-contact state (e.g., (ideally) just match both alignment marks). is there. In FIG. 27, in the second step S21, the same deviation as the deviation (d2-d1) in the first step S21 occurs, and the positional deviation between the
ただし、上述のように、種々の事情によって、両被接合物が互いに接触する際に生じるずれを必ずしも十分には低減できないことがある。 However, as described above, due to various circumstances, the deviation that occurs when the objects to be bonded come into contact with each other may not necessarily be sufficiently reduced.
これに対して、この第2の動作例においても、ステップS24,S25の次に、ステップS26〜S28(特に、ステップS27,S28)の動作が実行される。 On the other hand, also in the second operation example, the operations of steps S26 to S28 (particularly, steps S27 and S28) are executed after steps S24 and S25.
詳細には、ステップS24,S25の直後に、ステップS27の測定動作が行われ、ずれd3(たとえば、右向きに2μm(図21参照))が測定される。そして、当該ずれd3が第3の許容範囲に収まっていない旨がステップS28で判定され、ステップS26に進む。 Specifically, immediately after steps S24 and S25, the measurement operation of step S27 is performed, and a deviation d3 (for example, 2 μm to the right (see FIG. 21)) is measured. Then, it is determined in step S28 that the deviation d3 is not within the third allowable range, and the process proceeds to step S26.
次に、ステップS26において、ずれd3の逆向きのずれ(たとえば、左向きに2μmのずれ)とずれ(d2−d1)の逆向きのずれ(たとえば、左向きに4.9μmのずれ)とを合成(合算)したずれ(ずれベクトル)を実現するような駆動動作(ヘッド22を左向きに6.9μm駆動する駆動動作)が行われる。ずれd3の逆向きの相対移動を発生させる駆動動作は、両対象物91,92の相対位置関係を理想的な状態(ずれゼロの状態)(図17参照)に戻すことを目指す駆動動作である。更にずれ(d2−d1)の逆向きのずれを発生させる駆動動作は、両対象物91,92の相対位置関係を、接触起因ずれの逆向きのずれを意図的に発生させること(図18参照)を目指す駆動動作である。
Next, in step S26, a shift in the opposite direction of the shift d3 (for example, a shift of 2 μm to the left) and a shift in the reverse direction of the shift (d2-d1) (for example, a shift of 4.9 μm in the left direction) are combined ( A driving operation (driving operation for driving the
そして、ステップS27の測定動作が再び行われた後に、ステップS28の判定動作が再び行われる。仮に、駆動誤差等によって目標状態との誤差が第3の許容範囲内に収まっていないときには、当該誤差を解消するような駆動動作(ステップS26)が再び行われる。このような動作が繰り返されることによって、目標状態との誤差が第3の許容範囲内に収まる。たとえば、左向きにずれ(d2−d1)(例えば、左向きに4.9μm)が生じた状態(目標状態)(図26参照)が正確に(理想的に)実現される。なお、ステップS26の駆動動作における駆動誤差も、ステップS27の検出結果を反映したフィードバック制御(視覚フィードバック制御)によって徐々に低減される。 Then, after the measurement operation in step S27 is performed again, the determination operation in step S28 is performed again. If the error from the target state is not within the third allowable range due to a drive error or the like, the drive operation (step S26) is performed again to eliminate the error. By repeating such an operation, an error from the target state falls within the third allowable range. For example, a state (target state) (see FIG. 26) in which a shift (d2-d1) in the left direction (for example, 4.9 μm in the left direction) has occurred is realized accurately (ideally). The driving error in the driving operation in step S26 is also gradually reduced by feedback control (visual feedback control) reflecting the detection result in step S27.
これによれば、前回の接触が解除され且つ次の接触(再接触)の準備が完了した段階の非接触状態において、第3の位置ずれに関する目標状態(図26参照)を非常に正確に実現することが可能である。ひいては、当該準備段階の直後の再接触の後に、両対象物91,92のずれを非常に小さな値(たとえば、第2の許容範囲内)にまで低減することが可能である。
According to this, in the non-contact state at the stage where the previous contact is released and the preparation for the next contact (re-contact) is completed, the target state (see FIG. 26) regarding the third misalignment is realized very accurately. Is possible. As a result, it is possible to reduce the deviation of both
また、1回の再接触動作(2回目のステップS21)の直後のステップS23にて、第2の位置ずれが第2の許容範囲内に収まらない場合には、再びステップS24〜S28の動作が繰り返される。 Further, in step S23 immediately after one re-contact operation (second step S21), if the second positional deviation does not fall within the second allowable range, the operations in steps S24 to S28 are performed again. Repeated.
2回目以後のステップS25においては、(N+1)回目(ただし、Nは自然数)の接触解除後のアライメント動作(ステップS26〜S28等)で利用されるための接触起因ずれは、(N+1)回目の接触が発生(ステップS21)した直後の位置ずれ(ステップS22)と当該接触が発生する直前の位置ずれ(ステップS27)との双方に基づいて推定される。 In step S25 after the second time, the contact-induced deviation for use in the alignment operation (steps S26 to S28, etc.) after the (N + 1) th (where N is a natural number) contact release is the (N + 1) th time. It is estimated based on both the positional deviation immediately after the contact occurs (step S21) (step S22) and the positional deviation immediately before the contact occurs (step S27).
たとえば、2回目のステップS21において、1回目のステップS21での接触起因ずれ(d2−d1)とは異なる接触起因ずれ(d2−d1+α)が発生するとき(図28参照)等においては、両対象物91,92の位置ずれとしてずれαが生じ得る(図28参照)。この場合にも第1の動作例と同様の動作が行われればよい。ただし、この場合には、図28での接触の直前のステップS27で測定されたずれ(−(d2−d1))(図26)と図28での接触の直後のステップS22で測定されたずれαとに基づいて、接触起因ずれが推定される。具体的には、両者の差分のずれ(α−(−(d2−d1)))(右向きのずれ(d2−d1+α))が接触起因ずれとして推定され、今度は、このずれ(d2−d1+α)を反転させたずれ(逆向きのずれ)(−(d2−d1+α))が発生した状態が目標状態として設定されて、ステップS26〜S28の処理が実行される。その後、再び接触動作(ステップS21)が行われ、再び、ステップS22にて第2の位置ずれ測定が行われる。
For example, in the second step S21, when a contact-induced shift (d2-d1 + α) different from the contact-induced shift (d2-d1) in the first step S21 occurs (see FIG. 28), both targets A shift α may occur as a positional shift between the
このような動作が繰り返されることによって、両対象物91,92のずれが第2の許容範囲内に収まり、位置合わせが完了する。上述のように、特に、ステップS26〜S28のアライメント動作を伴うことによって目標状態が比較的良好に実現されるので、比較的少ない回数で、両対象物91,92のずれを第2の許容範囲内に収めることが可能である。
By repeating such an operation, the deviation between the
<2.第2実施形態>
上記第1実施形態の思想は、一方の基板をその中心から外周部に向けて撓ませた状態で当該一方の基板と他方の基板と接合する際の位置合わせにおいて適用されるようにしてもよい。第2実施形態は、第1実施形態の変形例である。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
<2. Second Embodiment>
The idea of the first embodiment may be applied in alignment when one substrate is bent from the center thereof toward the outer peripheral portion and the one substrate and the other substrate are joined. . The second embodiment is a modification of the first embodiment. Hereinafter, the difference from the first embodiment will be mainly described.
まず、基板を撓ませて接合する動作の概略について説明する。 First, an outline of the operation of bending and bonding the substrates will be described.
図29〜図32は、第2実施形態に係る接合動作(基板の変形(撓み)を伴う接合動作)の概略を示す図である。 FIGS. 29-32 is a figure which shows the outline of joining operation | movement (joining operation | movement accompanied by a deformation | transformation (deflection) of a board | substrate) which concerns on 2nd Embodiment.
図29においては、基板91がステージ41に保持され、基板92がヘッド42に保持されている。
In FIG. 29, the
この第2実施形態では、ステージ12(図1参照)に代えてステージ41が設けられ、ヘッド22に代えてヘッド42が設けられている(図29等参照)。また、第2実施形態では、基板91,92の保持機構として、真空吸着方式の保持機構45が採用される。図33に示すように、保持機構45は、外側保持部45aと内側保持部45bとを備えている。外側保持部45aと内側保持部45bとは、その吸着作用を個別に機能させることが可能である。外側保持部45aの吸着溝と内側保持部45bの吸着溝とのうち外側保持部45aの吸着溝でのみ基板92を保持した状態で、突出機構43で基板92の中央部分を下方に押下すること(センタープッシュ)によって、上側の基板92を、その中心から外周部に向けて下向きに凸になるように撓ませる(弾性変形させる)ことが可能である。逆に、突出機構43の押下力を無くし、外側保持部45aの吸着溝と内側保持部45bの吸着溝との双方で基板92を吸着することによって、基板92を平坦な状態で保持することが可能である。
In the second embodiment, a
図29においては、基板92が平坦な状態でヘッド42によって保持されている。また、基板92と基板91とは非接触状態で対向配置されている。
In FIG. 29, the
図29の状態から、突出機構43によるセンタープッシュ(基板中央部に対する押下)が行われることによって、上側の基板92は、その中心部が外周部よりも下向きに突出した状態(下向きに凸)になるように撓む(弾性変形する)(図30参照)。
From the state shown in FIG. 29, when the center push (pressing against the central portion of the substrate) is performed by the protruding
次に、ヘッド42が下降し、当該上側の基板92の中心部を下側の基板の中心部に接触させる(図31)。そして、突出機構43の押下力(突出量)を徐々に低減して上側の基板92の撓みを徐々に解消させつつ中心部から徐々に外周部に向けて下側の基板91との接触部分を増大させていくことによって、上側の基板92と下側の基板91とが接合される(図32)。このように、一方の対象物(基板)92を撓ませて両対象物91,92が部分的に接触する状態(図31参照)から当該両対象物の接触が開始され、当該両対象物が最終的に互いに接触される(図32参照)。
Next, the
このような接合は、たとえば、その表面を親水化して2つの基板を貼り合わせる際に用いられる。これによれば、空気の巻き込みによるボイドの発生を回避ないし抑制することが可能である。 Such bonding is used, for example, when the surfaces are made hydrophilic and the two substrates are bonded together. According to this, it is possible to avoid or suppress the generation of voids due to air entrainment.
さて、このような接合において、2つの基板を対向させた状態(図30および図31参照)(特に、一方の基板が撓ませられ且つ当該一方の基板の中央部と他方の基板の中央部とが接触した状態(図31参照))において、当該2つの基板の位置合わせが行われる際に、上述の思想が適用されるようにしてもよい。 Now, in such bonding, the two substrates face each other (see FIGS. 30 and 31) (particularly, one substrate is bent and the central portion of the one substrate and the central portion of the other substrate are In the state in which the two substrates are in contact (see FIG. 31), the above-described idea may be applied when the two substrates are aligned.
特に、このような接合においては、特に両対象物91,92の接触を一旦解除する際(換言すれば、両対象物91,92を引き剥がす際)に、接触解除に伴う衝撃等によって、対象物(たとえば対象物92)を保持する保持部材(ヘッド42)と当該対象物とが互いにずれてしまい、当該保持部材と当該対象物との間の位置関係がずれてしまうこと(図21参照)が生じ易い。
In particular, in such joining, particularly when the contact between both
第2実施形態においては、このような事情を考慮して、第1実施形態と同様の動作が実行される。 In the second embodiment, in consideration of such circumstances, the same operation as that of the first embodiment is executed.
ステップS11〜S13(非接触状態での第1のアライメント動作)においては、対象物(基板)92は、未だ撓んでおらず平坦な状態でヘッド42に保持されている。
In steps S11 to S13 (first alignment operation in a non-contact state), the object (substrate) 92 is not bent yet and is held by the
その後、ステップS21に遷移する直前に、両対象物91,92のうちの一方(ここでは対象物92)を撓ませて、両対象物91,92の接触動作が開始される(図31参照)。ステップS21の接触動作においては、最終的に、対象物92は平坦な状態へと遷移する(図32参照)。すなわち、両対象物91,92の接触が開始(図31参照)された後、撓まされていた一方の対象物が平坦な状態に戻った状態で当該両対象物が互いに接触する(図32参照)。このステップS21においては、上述のように、当該接触動作によってずれ(接触起因ずれ)が発生する。
Thereafter, immediately before the transition to step S21, one of the
次に、ステップS22にて第2の位置ずれが測定される。ステップS22においては、平坦な状態を有する対象物92と、当該対象物92に対向する対象物91との相互間の水平方向の位置ずれが「第2の位置ずれ」として測定される。
Next, the second positional deviation is measured in step S22. In step S <b> 22, the horizontal displacement between the
さらに、ステップS23の後に、ステップS24に進む。 Further, after step S23, the process proceeds to step S24.
ステップS24では、たとえば、ステップS21での接触動作の逆順の動作(接触状態→非接触状態)が行われる。具体的には、一方の対象物(たとえば、92)が平坦な状態(接触状態)から下向きに凸の状態(基板92が撓まされ基板92の中央部分のみが接触している状態)に戻された後に、両対象物91,92の接触が解除される(非接触状態)。
In step S24, for example, the reverse operation of the contact operation in step S21 (contact state → non-contact state) is performed. Specifically, one object (for example, 92) returns from a flat state (contact state) to a downward convex state (a state where the
ただし、ステップS24の接触解除動作(換言すれば、両対象物の引き剥がし動作)においては、上述のように、たとえば、接触解除に伴う衝撃等によって、基板92と当該基板92を保持するヘッド42とが互いにずれてしまい、ヘッド42と基板92との間の位置関係がずれてしまうことがある(図21参照)。
However, in the contact release operation (in other words, the peeling operation of both objects) in step S24, as described above, the
そこで、この第2実施形態においても、ステップS25〜S28の動作によって、両対象物91,92の相互間の位置関係が調整される。具体的には、両対象物91,92の相互間の位置関係が目標状態に到達するように調整される。
Therefore, also in the second embodiment, the positional relationship between the
第2実施形態では、ステップS27においては、対象物92の撓みを戻して当該対象物92を平坦な状態に遷移させた状態(図29参照)で、第3の位置ずれが測定される。より詳細には、突出機構43の押圧力を無くすとともに、外側保持部45aの吸着溝と内側保持部45bの吸着溝との双方で対象物92を吸着し直すことによって、対象物92を平坦な状態で保持する。そして、保持機構45によって吸着し直され且つ平坦な状態で保持された対象物92と、対向する対象物91との相対位置関係が測定される。たとえば、第1実施形態と同様の測定動作が行われる。また、目標状態とのずれが第3の許容範囲内に収まるまで、ステップS26〜S28の動作が繰り返される。
In the second embodiment, in step S27, the third displacement is measured in a state where the deflection of the
また、第2の位置ずれ量が第2の許容範囲内に収まるまで、ステップS24〜S28,S21〜S23の動作が繰り返して実行される。 Further, the operations of steps S24 to S28 and S21 to S23 are repeatedly executed until the second positional deviation amount falls within the second allowable range.
以上のような動作によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることが可能である。 According to the operation as described above, it is possible to obtain the same effect as in the first embodiment.
また特に、ステップS27にて、対象物92が平坦な状態に一旦戻されることによれば、対象物92の撓みに起因する新たな位置誤差が生じることを回避することが可能である。仮に、対象物92が撓んだ状態においては、当該撓みに起因して特に対象物92の外周側では水平方向に対して斜行するため、対象物92のマーク位置が当該斜行に起因してずれてしまう。これに対して、第2実施形態のステップS27においては、対象物92が平坦な状態に一旦戻された上で第3の位置ずれが測定されるので、上述の斜行に起因するずれ(対象物92の撓みに起因する新たな位置誤差)の発生を回避することが可能である。このように、ステップS27(および/またはステップS11)での測定とステップS22での測定とが両対象物91,92が平坦な状態で行われるので、対象物92の撓みに起因する新たな位置誤差の発生を回避することが可能である。ひいては、接触起因ずれをより正確に推定することが可能である。
In particular, when the
なお、ステップS21の接触動作の完了後において、両対象物91,92の少なくとも一方の対象物の全範囲が平坦な状態に戻った状態であることを必ずしも要しない。たとえば、両対象物の中央部分から両対象物の外周端よりも若干内側の部分(たとえばマーク配置部分の付近の部分)に亘る範囲(部分領域)が平坦な状態に戻って互いに接触しているものの、両対象物の外周端部が互いに接触していない状態等であってもよい。より具体的には、ステップS21の接触動作の全期間(開始から完了までの全期間)において、接合装置1(ヘッド42)は、突出機構43の押下力を維持したまま(突出機構43を突出させたまま)対象物92を対象物91に対して比較的強い力で押し付けつつ、外側保持部45aの吸着溝と内側保持部45bの吸着溝とのうち(内側保持部45bの吸着溝による吸着力を解除して)外側保持部45aの吸着溝のみで基板92を吸着する。特に、接触動作の開始時点から完了時点へと進むにつれて(両対象物の距離が低減されるとともに)両対象物の相互間の加圧力(ヘッド42の下向きの押し付け力)が徐々に増大されていく。これによれば、加圧力の増大に伴って各対象物の中央部分から外周部分に向けて両対象物の接触部分が徐々に拡大していくものの、(接触動作の完了時点でも)両対象物の外周端部を互いに接触させずに、両対象物の中央部分から両対象物のマーク配置部分(外周端よりも若干内側の部分)に亘る範囲(部分領域)を平坦な状態で互いに接触させることが可能である。このような接触状態は、図31に類似した状態であって、図31に示す接触範囲(中央部分付近のみの範囲)よりもさらに広い範囲に亘って両対象物が接触している状態である。このような状態で仮接合(ステップS21)しておくことによれば、両対象物91,92はその外周部(外縁部)付近では互いに接触(接合)していないので、後のステップS24の接触解除処理(基板剥離処理)において、当該外周部からの剥離が比較的容易に開始され外周部から中心部へと両対象物91,92の剥離が徐々に進行する。したがって、ステップS21で両対象物91,92がその外周部でも互いに接触(接合)する場合に比べて、比較的容易に両対象物91,92を互いに剥がすことが可能である。
Note that it is not always necessary that the entire range of at least one of the
また、ステップS21の完了直後でも突出機構43の押圧力が維持される場合、その後のステップS24においては、突出機構43の押圧力を無くすことによって両対象物91,92の接触が解除されるようにしてもよい。より詳細には、たとえば、突出機構43の突出量を低減して突出機構43の押圧力を無くすとともに、外側保持部45aの吸着溝と内側保持部45bの吸着溝との双方で対象物92を吸着することによって、両対象物91,92の接触が解除されるようにしてもよい。
Further, when the pressing force of the protruding
また、上記第2実施形態においては、真空吸着式の保持機構が例示されているが、これに限定されない。基板の保持機構としては、たとえば、静電チャック方式、メカニカル式などの各種の方式が採用されてもよい。また、図34に示すように、薄板状で可撓性を有する押圧板44を用いて、基板(たとえば92)を撓ませるようにしてもよい。より具体的には、突出機構43の突出に応じて押圧板44を弾性変形させ、この押圧板44の弾性変形に沿って基板92を撓ませるようにしてもよい。図34では、当該基板92は、その外周部に対してその内周部(基板中央部分)が下方に突出するように(下に凸の状態で)撓まされている。
Moreover, in the said 2nd Embodiment, although the vacuum suction type holding | maintenance mechanism is illustrated, it is not limited to this. As a substrate holding mechanism, for example, various methods such as an electrostatic chuck method and a mechanical method may be employed. Further, as shown in FIG. 34, a substrate (for example, 92) may be bent using a
また、ここでは、上側の基板92のみが撓まされているが、これに限定されず、逆に、下側の基板91のみが撓まされてもよい。あるいは、上側の基板92と下側の基板91との双方が撓まされてもよい。下側の基板91を撓ませるためには、ヘッド42側に設けられた各種の機構(突出機構および保持機構45等)が、ステージ41側に設けられればよい。これらの場合にも、上記と同様の動作が行われればよい。
Here, only the
<3.変形例等>
以上、この発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
<3. Modified example>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the contents described above.
たとえば、上記各実施形態等においては、ステップS25の処理は、ステップS24の処理の直後に行われているが、これに限定されず、逆にステップS24の処理の直前(ステップS23とステップS24との間)に行われるようにしてもよい。あるいは、ステップS23の直前(ステップS22とステップS23との間)に、ステップS25の処理が行われるようにしてもよい。 For example, in each of the above-described embodiments, the process of step S25 is performed immediately after the process of step S24. However, the present invention is not limited to this, and conversely, immediately before the process of step S24 (steps S23 and S24). It may be performed during (between). Alternatively, the process of step S25 may be performed immediately before step S23 (between step S22 and step S23).
また、上記第1実施形態(第1の動作例および第2の動作例等)では、前回の接触動作の直前における両対象物91,92の位置ずれ(第1の位置ずれ(ステップS11)或いは調整後の第3の位置ずれ(ステップS27))と前回の接触動作の直後における両対象物91,92の位置ずれ(第2の位置ずれ)との差のみに基づいて接触起因ずれが算出されている(ステップS25)が、これに限定されない。
In the first embodiment (first operation example, second operation example, and the like), the position shift (first position shift (step S11) or both of the
たとえば、ステップS25において、過去の複数回の接触時における接触起因ずれの算出値にも基づいて、最新の接触起因ずれが算出されるようにしてもよい。具体的には、過去および現在の推定値の平均値(たとえば、5.6μm)が、最新の接触起因ずれとして算出されるようにしてもよい。換言すれば、過去の複数の推定結果に関する統計処理(平均処理等)を行い、当該統計処理の結果に基づいて、最新の接触起因ずれが推定されるようにしてもよい。 For example, in step S25, the latest contact-caused deviation may be calculated based on the calculated value of the contact-caused deviation at the time of a plurality of past contacts. Specifically, an average value (for example, 5.6 μm) of past and present estimated values may be calculated as the latest contact-induced deviation. In other words, statistical processing (average processing or the like) regarding a plurality of past estimation results may be performed, and the latest contact-induced deviation may be estimated based on the results of the statistical processing.
ここにおいて、上記第1実施形態では、直前のステップS21の接触動作(たとえば、1回目の接触動作)で生じていた接触起因ずれと同じ接触起因ずれが次の接触動作(たとえば、2回目の接触動作)でも再び生じる可能性が高いと考えて、上述のようにして接触起因ずれが推定されている。 Here, in the first embodiment, the same contact cause deviation as the contact cause deviation that occurred in the previous contact operation (for example, the first contact operation) in step S21 is the next contact operation (for example, the second contact operation). In view of the above, the contact-induced deviation is estimated as described above.
しかしながら、実際には、(N+1)回目(たとえば、2回目)の接触動作では、直前のN回目(たとえば1回目の接触)で生じていた接触起因ずれとは異なる接触起因ずれが生じ得る。すなわち、接触に起因するずれ(接触起因ずれ)は、毎回同じではなく、当該接触起因ずれには「ばらつき」が存在する。より詳細には、接触起因ずれは、1回目の接触動作で「6.0μm」、2回目の接触動作で「5.2μm」、3回目の接触動作で「5.6μm」、4回目の接触動作で「5.9μm」、5回目の接触動作で「5.3μm」などのように、接触動作ごとに異なる値を有すること(「ばらつき」を有すること)がある。そのため、次回の接触起因ずれは、前回の接触起因ずれとは異なっていることもある。 However, in actuality, in the (N + 1) th (for example, second) contact operation, a contact-induced shift different from the contact-induced shift that occurred in the immediately preceding Nth (for example, the first contact) can occur. That is, the displacement caused by contact (contact caused displacement) is not the same every time, and there is “variation” in the contact caused displacement. More specifically, the contact-induced deviation is “6.0 μm” in the first contact operation, “5.2 μm” in the second contact operation, “5.6 μm” in the third contact operation, and the fourth contact. There are cases where the contact operation has different values (“variation”) such as “5.9 μm” in the operation and “5.3 μm” in the fifth contact operation. For this reason, the next contact-induced deviation may be different from the previous contact-induced deviation.
これに対して、上述のような統計処理を施すことによれば、当該ばらつきを考慮し、「接触起因ずれ」を良好に推定すること(最も生じる可能性が高いずれ量を推定すること)が可能である。したがって、ステップS23で第2の位置ずれが第2の許容範囲に収まっている可能性を増大させることが可能である。 On the other hand, according to the statistical processing as described above, it is possible to estimate the “contact-induced deviation” well in consideration of the variation (estimate the amount that is most likely to occur). Is possible. Therefore, it is possible to increase the possibility that the second positional deviation is within the second allowable range in step S23.
なお、接触起因ずれに関する過去の推定結果は、現在接合中の一組の対象物91,92に対する過去の推定結果に限定されず、別の一組の対象物91,92に対する過去の推定結果であってもよい。
Note that the past estimation result regarding the contact-induced deviation is not limited to the past estimation result for the set of
また、上記各実施形態等においては、各マーク対(たとえば、MK1a,MK2a)(図12等参照)からの反射光(および透過光)を用いて当該マーク対の双方のアライメントマークMK1a,MK2aを同時に撮影した撮影画像GAが取得されている(図1等参照)が、これに限定されない。たとえば、各マーク対(たとえば、MK1a,MK2a)の部分を透過した透過光のみを用いて当該マーク対の双方のアライメントマークMK1a,MK2aを同時に撮影した撮影画像GAが取得されるようにしてもよい。より詳細には、両対象物91,92の上方側(一方側)に照明(光源)を設け、当該光源から出射された光を両対象物91,92のマーク部分(アライメントマークMK1a,MK2a)にて透過させる。そして、その透過光を、両対象物91,92の下方側(他方側)に設けられた撮像部を用いて撮像すればよい。
In each of the above-described embodiments, the alignment marks MK1a and MK2a of the mark pair are set using reflected light (and transmitted light) from each mark pair (for example, MK1a and MK2a) (see FIG. 12 and the like). The captured image GA captured at the same time is acquired (see FIG. 1 and the like), but is not limited thereto. For example, a photographed image GA obtained by simultaneously photographing both alignment marks MK1a and MK2a of the mark pair may be acquired using only transmitted light that has passed through each mark pair (for example, MK1a and MK2a). . More specifically, illumination (light source) is provided on the upper side (one side) of both
また、上記各実施形態等においては、上下のマークMK1a,MK2aを同時に読み取った画像GAaと上下のマークMK1b,MK2bを同時に読み取った画像GAbとに基づいて、両対象物91,92の相互間の位置ずれ(第3の位置ずれ)が測定される。
In each of the above-described embodiments and the like, between the
しかしながら、本発明は、これに限定されない。たとえば、下側対象物に付された一方のマークと上側対象物に付された他方のマークとの両マーク(MK1a,MK2a)を異なるタイミングで読み取るようにしてもよい。換言すれば、当該一方のマークを含む画像と当該他方のマークを含む画像とを(異なる時点で)別々に撮影するようにしてもよい。また、下側対象物に付された他のマークと上側対象物に付された他のマークとの両マーク(MK1b,MK2b)についても同様に、当該両マークを異なるタイミングで読み取るようにしてもよい。ただし、上記各実施形態等のように、上下の対象物に付された両マークを同時に読み取ることによれば、上側マークの読み取り時点と下側マークの読み取り時点との間での装置の振動に起因する測定誤差あるいは撮像系(フォーカス駆動系等)の駆動誤差等の影響を抑制することが可能である。 However, the present invention is not limited to this. For example, you may make it read both marks (MK1a, MK2a) of one mark attached | subjected to the lower side object, and the other mark attached | subjected to the upper side object at different timings. In other words, an image including the one mark and an image including the other mark may be taken separately (at different times). Similarly, both marks (MK1b, MK2b) of other marks attached to the lower object and other marks attached to the upper object may be read at different timings. Good. However, according to the simultaneous reading of the marks attached to the upper and lower objects as in the above embodiments, the vibration of the apparatus between the upper mark reading time and the lower mark reading time is reduced. It is possible to suppress the influence of the measurement error or the drive error of the image pickup system (focus drive system or the like) due to this.
また、2つのアライメントマークMK1a,MK2aは、それぞれ別のカメラで撮影されてもよい。他の2つのアライメントマークMK1b,MK2bも同様である。 Further, the two alignment marks MK1a and MK2a may be taken by different cameras. The same applies to the other two alignment marks MK1b and MK2b.
また、第3の位置ずれを測定する際(ステップS27)等において、一方の保持部材(たとえば下側保持部材)が非常に高い剛性を有しており移動しないとみなせる場合等においては、他方の保持部材(たとえば上側保持部材)によって保持される対象物のマークのみを新たに読み取るようにしてもよい。 When measuring the third misalignment (step S27) or the like, if one holding member (for example, the lower holding member) has very high rigidity and cannot be considered to move, Only the mark of the object held by the holding member (for example, the upper holding member) may be newly read.
たとえば、ステップS27においては、上側の対象物92に付されたマークMK2aと下側の対象物91に付されたマークMK1aとの両マーク(MK1a,MK2a)のうちの一方のマークMK2aのみを読み取るようにしてもよい。また、当該両マーク(MK1a,MK2a)のうちの他方のマークMK1aについては、接触解除動作(ステップS24)よりも前に測定された位置(たとえば、直前のステップS22等で測定された位置)がそのまま有効であるとみなすようにしてもよい。そして、直前のステップS22等で測定された下側マークMK1aの位置とステップS27で測定された上側マークMK2aの位置との差分に基づいて、ステップS27における両マーク(MK1a,MK2a)の相対位置関係が取得されてもよい。他のマーク対(MK1b,MK2b)についても同様である。このように、実質的にステップS27での上側マークMK2a(,MK2b)の位置のみに基づいて、第3の位置ずれが測定されるようにしてもよい。
For example, in step S27, only one mark MK2a is read out of both marks (MK1a, MK2a) of the mark MK2a attached to the
また、上記各実施形態等においては、2つのカメラ28M,28Nを用いて、2つの撮影画像GAa,GAbが並列的に(ほぼ同時に)撮影されているが、これに限定されない。たとえば、1つのカメラ28MをX方向および/またはY方向に移動することによって、各撮影画像GAa,GAbが逐次的に撮影されるようにしてもよい。換言すれば、水平方向に離間して配置された2つのアライメントマークMK1a,MK1bは、それぞれ別のカメラで撮影されてもよい。他の2つのアライメントマークMK2a,MK2bも同様である。
In each of the above embodiments, the two captured images GAa and GAb are captured in parallel (substantially simultaneously) using the two
また、上記各実施形態等においては、照明の光源として、赤外光を出射するものが用いられているが、これに限定されず、たとえば、可視光等を出射するものであってもよい。 Moreover, in each said embodiment etc., what emits infrared light is used as a light source of illumination, However, It is not limited to this, For example, visible light etc. may be radiate | emitted.
また、上記各実施形態等においては、基板と基板との位置合わせ(ウエハオンウエハ(WOW:Wafer-on-Wafer)接合技術)に本発明が適用される態様が例示されているが、これに限定されない。換言すれば、アライメント処理の対象物は、基板同士に限定されない。 Further, in each of the above-described embodiments and the like, a mode in which the present invention is applied to alignment between a substrate and a substrate (wafer-on-wafer (WOW) bonding technique) is illustrated. It is not limited. In other words, the alignment processing target is not limited to the substrates.
たとえば、1枚の基板と複数のチップのそれぞれとの位置合わせ(チップオンウエハ(COW:Chip-on-Wafer)接合技術)に本発明が適用されてもよい。より詳細には、複数のチップ向けのそれぞれについて2つのアライメントマークが基板に設けられる(基板には、チップ数の2倍のアライメントマークが設けられる)。そして、当該各チップ向けに基板に設けられた2つのアライメントマークと各チップに設けられた2つのアライメントマークとが上述の手法によってアライメントされることによって、各チップと基板との位置合わせが行われればよい。 For example, the present invention may be applied to alignment (chip-on-wafer (COW) bonding technology) between one substrate and each of a plurality of chips. More specifically, two alignment marks for each of a plurality of chips are provided on the substrate (an alignment mark twice the number of chips is provided on the substrate). Then, the alignment between each chip and the substrate is performed by aligning the two alignment marks provided on the substrate for each chip with the two alignment marks provided on each chip by the above-described method. That's fine.
あるいは、チップ同士の位置合わせ(チップオンチップ(COC:Chip-on-Chip)接合技術)に本発明が適用されてもよい。 Alternatively, the present invention may be applied to alignment between chips (chip-on-chip (COC) bonding technology).
また、ナノインプリント処理における、基板とモールド(透明金型等)との位置合わせに本発明が適用されてもよい。より詳細には、基板とモールドとの両者を(アライメントの)対象物として、基板とモールドとの対向方向に垂直な平面内にて当該両者の位置合わせが行われる際に、上述の思想が適用されてもよい。なお、このような処理は、基板とモールドとの間に樹脂(光硬化性樹脂および熱可塑性樹脂等)を介在させた状態で、互いに対向配置された基板とモールドとの両者を接触させて加圧する装置(加圧装置とも称する)等において行われればよい。また、当該両者は、被加圧物とも称される。さらに、当該加圧装置は、樹脂を用いた各種の樹脂デバイスを製造する樹脂デバイス製造装置であるとも表現される。 In addition, the present invention may be applied to alignment between a substrate and a mold (such as a transparent mold) in nanoimprint processing. More specifically, the above concept is applied when both the substrate and the mold are targets (alignment) and the two are aligned in a plane perpendicular to the opposing direction of the substrate and the mold. May be. Note that such treatment is performed by bringing both the substrate and the mold facing each other into contact with each other in a state where a resin (such as a photocurable resin or a thermoplastic resin) is interposed between the substrate and the mold. What is necessary is just to perform in the apparatus (it also calls a pressurization apparatus) etc. which press. The both are also referred to as objects to be pressed. Furthermore, the said pressurization apparatus is expressed also as a resin device manufacturing apparatus which manufactures the various resin devices using resin.
たとえば、図35および図36に示されるように、樹脂88がその表面に塗布された基板82と当該樹脂に押し当てるべきモールド81とを水平方向(基板82の主面に平行な方向)(図35等における横方向等)にて正確に位置合わせする際に、上述の思想が適用されるようにしてもよい。なお、図35は、基板82とモールド81とが離間した状態を示す図であり、図36は、基板82とモールド81とが接触した状態を示す図である。
For example, as shown in FIGS. 35 and 36, a
また、図37に示されるように、それぞれレンズ形状に合わせて作成された複数の凹部を有するモールド71を用いて、基板(ガラス基板等)72の一面において樹脂層73を成型して硬化させることにより、基板72の一面に複数のレンズ(73)を形成する場合に、上記の思想を適用することも可能である。特に、上述のアライメント技術を用いることによれば、各レンズを基板内の所定の位置に正確に配置することが可能である。
In addition, as shown in FIG. 37, a
図37においては、モールド71に樹脂が塗布されて複数のレンズ73が形成された後(あるいは形成されている途中)に、当該モールド71が基板72に対して正確に位置決めされている様子が示されている。なお、図37においては、図示の都合上、比較的少数のレンズ73が記載されているが、多くの場合、実際には非常に多数のレンズ73が形成される。
FIG. 37 shows a state where the
また、特に、ナノインプリント処理等(未硬化の樹脂を介して接触する動作を伴う位置合わせ動作等)においては、上記各実施形態等と同様に、ステップS24にて接触を一旦解除しても良いが、これに限定されない。たとえば、ステップS24にて接触を解除する代わりに、両対象物の相互間に加わっている圧力を一定値PRよりも小さな値に低減し、両対象物が移動し易い状態へと当該両対象物の状態(接触状態)を遷移させるようにしてもよい。以下、このような改変例について図38を参照しながら詳細に説明する。なお、図38においては、基本的には第1実施形態等(図11参照)と同様の動作が行われる。以下、第1実施形態等(図11参照)との相違点を中心に説明する。 In particular, in the nanoimprint process or the like (positioning operation accompanied by an operation of contacting through an uncured resin, etc.), the contact may be temporarily released in step S24 as in the above embodiments. However, the present invention is not limited to this. For example, instead of releasing the contact in step S24, the pressure applied between the two objects is reduced to a value smaller than a certain value PR, and both the objects are moved to a state where both the objects are easily moved. The state (contact state) may be changed. Hereinafter, such a modification will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 38, basically the same operation as in the first embodiment (see FIG. 11) is performed. Hereinafter, the difference from the first embodiment (see FIG. 11) will be mainly described.
まず、ステップS11〜S13は、上記第1実施形態等と同様に行われる。 First, steps S11 to S13 are performed in the same manner as in the first embodiment.
その後、最初のステップS21(S21b)〜S23(S23b)は、上記第1実施形態等と同様に行われる。なお、ステップS11〜S13の直後のステップS21(S21b)においては、両対象物がZ方向に相対的に移動した結果、当該両対象物が互いに接触し且つ当該両対象物の相互間に一定値PR以上の圧力が加えられた状態(「高圧接触状態」とも称する)が形成されている、とも表現される。高圧接触状態は、端的に言えば、両対象物が比較的強い力(後述する低圧接触状態に比べて強い力)で押さえつけられて接触した状態である。そして、ステップS23においては、当該高圧接触状態において、第2の位置ずれが測定される。 Thereafter, the first steps S21 (S21b) to S23 (S23b) are performed in the same manner as in the first embodiment. In step S21 (S21b) immediately after steps S11 to S13, as a result of the relative movement of both objects in the Z direction, the objects are in contact with each other and a constant value is set between the objects. It is also expressed that a state in which a pressure higher than PR is applied (also referred to as a “high pressure contact state”) is formed. In short, the high-pressure contact state is a state in which both objects are pressed and contacted with a relatively strong force (a force stronger than a low-pressure contact state described later). In step S23, the second displacement is measured in the high-pressure contact state.
次のステップS24(S24b)においては、両対象物がZ方向において相対的に移動(互いに離れる向きに移動)して両対象物の相互間の加圧力が低減することに応じて、両対象物の状態が高圧接触状態から低圧接触状態へと遷移する。ここで、「低圧接触状態」は、当該両対象物の相互間に一定値PRよりも小さな圧力が加えられた状態で当該両対象物が接触している状態(たとえば、軽く触れ合っている程度の接触状態)である。このステップS24bでは、接触状態は継続されるものの、両対象物の相互間に作用する圧力が低減される。「高圧接触状態」においては、両対象物は、水平面内における自由な相対移動が困難であるのに対して、「低圧接触状態」においては、両対象物は、水平面内における自由な相対移動が容易である。 In the next step S24 (S24b), both the objects are moved in accordance with the relative movement in the Z direction (moving in a direction away from each other) to reduce the pressure between the objects. Transition from the high pressure contact state to the low pressure contact state. Here, the “low pressure contact state” is a state in which the two objects are in contact with each other in a state where a pressure smaller than a predetermined value PR is applied between the two objects (for example, light touching). Contact state). In this step S24b, the contact state is continued, but the pressure acting between the two objects is reduced. In the “high pressure contact state”, both objects are difficult to move freely in the horizontal plane, whereas in the “low pressure contact state”, both objects move freely in the horizontal plane. Easy.
ステップS25(S25b)においては、両対象物に関する高圧接触状態の形成に伴って発生する位置ずれ(「高圧接触起因ずれ」とも称する)が、第2の位置ずれに基づいて推定される。「高圧接触起因ずれ」は、低圧接触状態から高圧接触状態への遷移、に伴って生じるずれであり、上述の各種の状況(たとえば、ヘッドとステージとの相互間の傾き)等に起因して生じ得る。「高圧接触起因ずれ」は、「接触起因ずれ」と同様にして推定される。たとえば、次回以降のステップS25bにおいては、その次のステップS21bにおける状態遷移(低圧接触状態から高圧接触状態への遷移)に伴って生じるずれ(「高圧接触起因ずれ」)が、「接触起因ずれ」に関する上述の各種手法と同様にして推定される。また、最初のステップS25bにおいては、「高圧接触起因ずれ」は非接触状態から高圧接触状態への遷移に伴って生じるずれと同様のずれである可能性が高いと考えて、直前のステップS21の接触(1回目の接触)で生じていた接触起因ずれを用いて「高圧接触起因ずれ」が推定される。 In step S25 (S25b), a positional shift (also referred to as “high-pressure contact-related shift”) that occurs with the formation of the high-pressure contact state for both objects is estimated based on the second positional shift. “High-pressure contact-induced shift” is a shift that occurs with the transition from the low-pressure contact state to the high-pressure contact state, and is caused by the above-described various situations (for example, the inclination between the head and the stage). Can occur. The “high-pressure contact-induced deviation” is estimated in the same manner as the “contact-induced deviation”. For example, in step S25b after the next time, the shift ("high-pressure contact-induced shift") that occurs with the state transition (transition from the low-pressure contact state to the high-pressure contact state) in the next step S21b is "contact-induced shift". It is estimated in the same manner as the above-described various methods. In the first step S25b, it is highly likely that the “high-pressure contact-induced shift” is a shift similar to the shift that occurs with the transition from the non-contact state to the high-pressure contact state. The “high-pressure contact-induced shift” is estimated using the contact-induced shift that has occurred in the contact (first contact).
ステップS27(S27b)では、両対象物の低圧接触状態において、第3の位置ずれが測定される。 In step S27 (S27b), the third positional deviation is measured in the low-pressure contact state of both objects.
ステップS28(S28b)では、第3の位置ずれが目標状態を達成しているか否かが判定される。ここでは、「高圧接触起因ずれ」の逆向きの位置ずれが発生する状態が「目標状態」として設定される。 In step S28 (S28b), it is determined whether or not the third positional deviation has achieved the target state. Here, a state in which a positional shift in the direction opposite to the “high-pressure contact-induced shift” occurs is set as the “target state”.
ステップS28(S28b)の次のステップS26(S26b)では、両対象物の低圧接触状態(移動可能状態)において、両対象物を水平面内にて相対的に移動して、「目標状態」を達成するように第3の位置ずれが調整される。 In step S26 (S26b) subsequent to step S28 (S28b), in a low-pressure contact state (movable state) of both objects, the both objects are relatively moved in the horizontal plane to achieve the “target state”. Thus, the third positional deviation is adjusted.
ステップS26,S27,S28が適宜(1回あるいは複数回繰り返して)実行された後、目標状態と現状態とのずれが第3の許容範囲内に収まる旨が判定されると、ステップS21(S21b)に進む。 After steps S26, S27, S28 are executed as appropriate (repeated once or a plurality of times), if it is determined that the deviation between the target state and the current state falls within the third allowable range, step S21 (S21b )
2回目以降のステップS21b(第3の位置ずれが調整された後のステップS21b)では、両対象物がZ方向において相対的に移動(接近)するなどして両対象物の相互間の加圧力が増大され、両対象物の状態が低圧接触状態から高圧接触状態へと遷移する。換言すれば、両対象物を再び高圧接触状態に遷移させる動作(再加圧動作)が行われる。 In step S21b after the second time (step S21b after the third positional deviation is adjusted), the two objects are moved (approached) relative to each other in the Z direction. And the state of both objects transitions from the low pressure contact state to the high pressure contact state. In other words, an operation (repressurization operation) is performed in which both objects are again changed to the high pressure contact state.
そして、再びステップS22(S22b),S23(S23b)等の動作が行われる。以後、第1実施形態と同様に、必要に応じてステップS24(S24b)〜S28(S23b),S21(S21b),S22(S22b)の動作が繰り返し実行される。なお、ステップS31(S31b)では、樹脂の硬化処理等が行われる。 And operation | movement of step S22 (S22b), S23 (S23b), etc. is performed again. Thereafter, similarly to the first embodiment, the operations of steps S24 (S24b) to S28 (S23b), S21 (S21b), and S22 (S22b) are repeatedly executed as necessary. In step S31 (S31b), a resin curing process is performed.
以上のような改変例に係る動作が行われるようにしてもよい。 The operation according to the modified example as described above may be performed.
1 接合装置(アライメント装置)
12,41 ステージ
22,42 ヘッド
23 アライメントテーブル
28M,28N カメラ(撮像部)
28e,28f ミラー
25 回転駆動機構
26 Z軸昇降駆動機構
28 位置認識部
43 突出機構
44 押圧板
45 保持機構
45a 外側保持部
45b 内側保持部
91,92 基板(対象物)
GAa,GAb 撮影画像
MK1a,MK1b,MK2a,MK2b アライメントマーク
1 Joining device (alignment device)
12, 41
28e,
GAa, GAb Photographed image MK1a, MK1b, MK2a, MK2b Alignment mark
Claims (26)
a)前記第1の対象物と前記第2の対象物とが非接触で対向する状態において、前記両対象物の位置ずれであって所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第1の位置ずれを測定するとともに、前記第1の位置ずれを補正して前記両対象物の位置合わせを行うステップと、
b)前記ステップa)の後に、前記第1の対象物と前記第2の対象物とを前記所定方向において相対的に移動し前記第1の対象物と前記第2の対象物とを接触させるステップと、
c)前記第1の対象物と前記第2の対象物との接触状態において、前記両対象物の位置ずれであって前記所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第2の位置ずれを測定するステップと、
d)前記第2の位置ずれの測定動作の後に、前記両対象物を前記所定方向において相対的に移動して前記両対象物の接触状態を一旦解除するステップと、
e)前記両対象物の接触に伴って発生する位置ずれである接触起因ずれを、前記第2の位置ずれに基づいて推定するステップと、
f)前記両対象物の接触解除状態において、前記両対象物の相対的位置関係であって前記所定方向に垂直な平面内における相対的位置関係である第3の位置ずれを測定するステップと、
g)前記接触起因ずれの逆向きの位置ずれが発生する状態を目標状態として設定し、前記両対象物の接触解除状態において、前記所定方向に垂直な平面内にて前記両対象物を相対的に移動して、前記目標状態を達成するように前記第3の位置ずれを調整するステップと、
h)前記ステップg)の後に、前記両対象物を再び接触させる再接触動作を行うステップと、
を備えることを特徴とするアライメント方法。 An alignment method for aligning both objects of a first object and a second object,
a) In a state where the first object and the second object face each other in a non-contact manner, the first object is a positional deviation between the two objects and is a positional deviation in a plane perpendicular to a predetermined direction. Measuring the displacement, correcting the first displacement and aligning the objects; and
b) After the step a), the first object and the second object are relatively moved in the predetermined direction to bring the first object and the second object into contact with each other. Steps,
c) In a contact state between the first object and the second object, a second position shift that is a position shift between the two objects and is a position shift in a plane perpendicular to the predetermined direction. Measuring step;
d) after the second misalignment measuring operation, moving both the objects relative to each other in the predetermined direction to temporarily release the contact state between the objects;
e) estimating a contact-induced shift, which is a positional shift that occurs with the contact between the two objects, based on the second positional shift;
f) measuring a third positional shift that is a relative positional relationship between the two objects in a contact release state of the two objects and is a relative positional relationship in a plane perpendicular to the predetermined direction;
g) A state in which a positional deviation opposite to the contact-induced deviation occurs is set as a target state, and the two objects are relatively moved within a plane perpendicular to the predetermined direction in the contact release state of the two objects. And adjusting the third misalignment to achieve the target state;
h) after the step g), performing a re-contact operation for bringing the two objects into contact again;
An alignment method comprising:
前記ステップf)は、
f−1)前記第1の対象物に付された第1のマークと前記第2の対象物に付された第2のマークとを読み取るステップと、
f−2)前記第1のマークと前記第2のマークとの両マークを用いて測定された前記両マークの相互間の位置ずれに基づき、前記第3の位置ずれを測定するステップと、
を有することを特徴とするアライメント方法。 The alignment method according to claim 1,
Said step f)
f-1) reading a first mark attached to the first object and a second mark attached to the second object;
f-2) measuring the third misalignment based on the misalignment between the marks measured using both the first mark and the second mark;
An alignment method comprising:
前記ステップf−1)においては、前記第1の対象物に付された前記第1のマークと前記第2の対象物に付された前記第2のマークとの前記両マークを含む撮影画像が取得され、
前記ステップf−2)においては、前記撮影画像に基づいて前記両マークの位置ずれが測定されることを特徴とするアライメント方法。 The alignment method according to claim 2,
In the step f-1), a photographed image including both the first mark attached to the first object and the second mark attached to the second object is obtained. Acquired,
In the step f-2), the positional deviation between the marks is measured based on the photographed image.
前記ステップf−1)は、
f−1−1)前記第1の対象物に付された前記第1のマークを読み取るステップと、
f−1−2)前記ステップf−1−1)とは異なるタイミングで、前記第2の対象物に付された前記第2のマークを読み取るステップと、
を有することを特徴とするアライメント方法。 The alignment method according to claim 2,
The step f-1)
f-1-1) reading the first mark attached to the first object;
f-1-2) reading the second mark attached to the second object at a timing different from the step f-1-1);
An alignment method comprising:
前記ステップf)は、
f−1)前記第1の対象物に付された第1のマークと前記第2の対象物に付された第2のマークとの両マークのうちの一方のマークのみを読み取るステップと、
f−2)前記両マークのうちの他方のマークについて前記ステップf)よりも前に測定された位置と、前記ステップf−1)にて読み取られた前記一方のマークを用いて測定された位置とに基づき前記両マークの相対位置関係を取得するステップと、
を有することを特徴とするアライメント方法。 The alignment method according to claim 1,
Said step f)
f-1) reading only one of the two marks, the first mark attached to the first object and the second mark attached to the second object;
f-2) a position measured before step f) with respect to the other of the two marks, and a position measured using the one mark read in step f-1) Obtaining a relative positional relationship between the two marks based on:
An alignment method comprising:
前記ステップa)においては、前記第1の位置ずれが第1の許容範囲内に収まるまで前記両対象物の位置合わせが行われるとともに、前記第1の許容範囲内の残存ずれが求められ、
前記ステップe)においては、前記ステップb)にて残存していたずれである前記残存ずれにも基づいて、前記接触起因ずれが推定されることを特徴とするアライメント方法。 In the alignment method in any one of Claims 1-5,
In step a), the two objects are aligned until the first misalignment falls within the first tolerance, and the residual misalignment within the first tolerance is determined,
In the step e), the contact-induced deviation is estimated based on the residual deviation that is the deviation remaining in the step b).
前記ステップh)の後に再びステップc)が実行され、
前記ステップc)にて前記第2の位置ずれが第2の許容範囲内に収まる旨が判定されるまで、前記ステップd)〜h)およびステップc)がこの順序で繰り返し実行されることを特徴とするアライメント方法。 The alignment method according to any one of claims 1 to 6,
Step c) is performed again after step h),
Steps d) to h) and step c) are repeatedly executed in this order until it is determined in step c) that the second misalignment falls within a second allowable range. Alignment method.
前記ステップe)においては、当該ステップe)の直前の前記ステップg)にて最終的に検出された前記両対象物の非接触状態での位置ずれと、当該ステップe)の直前の前記ステップc)で求められた前記第2の位置ずれとに基づいて、前記接触起因ずれが推定されることを特徴とするアライメント方法。 The alignment method according to claim 7,
In the step e), the positional deviation in the non-contact state of the two objects finally detected in the step g) immediately before the step e) and the step c just before the step e). The alignment method is characterized in that the contact-induced deviation is estimated based on the second positional deviation obtained in (1).
前記ステップe)においては、前記接触起因ずれに関する過去の複数の推定結果にも基づいて、前記接触起因ずれが推定されることを特徴とするアライメント方法。 The alignment method according to any one of claims 1 to 8,
In the step e), the contact-induced deviation is estimated based on a plurality of past estimation results relating to the contact-induced deviation.
前記目標状態とのずれが第3の許容範囲内に収まるまで、前記ステップf)における前記第3の位置ずれの測定動作と前記ステップg)における前記両対象物の相対的移動動作とが繰り返して行われることを特徴とするアライメント方法。 The alignment method according to any one of claims 1 to 9,
Until the deviation from the target state falls within the third allowable range, the measurement operation of the third positional deviation in the step f) and the relative movement operation of the two objects in the step g) are repeated. An alignment method characterized by being performed.
前記第1および第2の対象物は、それぞれ基板であり、
前記ステップb)においては、少なくとも一方の対象物を撓ませて前記両対象物が部分的に接触する状態で前記両対象物の接触が開始されることを特徴とするアライメント方法。 In the alignment method in any one of Claims 1-10,
Each of the first and second objects is a substrate;
In the step b), the alignment method is characterized in that at least one of the objects is bent and contact between the objects is started in a state where the objects are partially in contact with each other.
前記ステップf)においては、前記両対象物の接触が解除された状態、且つ、前記少なくとも一方の対象物の撓みが戻され前記少なくとも一方の対象物が平坦である状態において、前記第3の位置ずれが測定されることを特徴とするアライメント方法。 The alignment method according to claim 11,
In the step f), the third position is in a state where the contact between the two objects is released, and in a state where the bending of the at least one object is returned and the at least one object is flat. An alignment method characterized in that a deviation is measured.
前記第1の対象物と前記第2の対象物とが非接触で対向した状態において、前記両対象物の位置ずれであって所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第1の位置ずれを測定する測定手段と、
前記第1の位置ずれを補正して前記両対象物の位置合わせを行うアライメント手段と、
前記第1の位置ずれの補正後において、前記第1の対象物と前記第2の対象物とを前記所定方向において相対的に移動して、前記第1の対象物と前記第2の対象物とを接触させる相対移動手段と、
を備え、
前記測定手段は、前記相対移動手段による相対移動動作により前記第1の対象物と前記第2の対象物とが接触した状態において、前記両対象物の位置ずれであって前記所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第2の位置ずれを測定し、
前記相対移動手段は、前記第2の位置ずれの測定動作の後に、前記両対象物を前記所定方向において相対的に移動して前記両対象物の接触状態を一旦解除し、
前記アライメント手段は、前記両対象物の接触に伴って発生する位置ずれである接触起因ずれを前記第2の位置ずれに基づいて推定し、
前記測定手段は、前記両対象物の接触解除状態において、前記両対象物の相対的位置関係であって前記所定方向に垂直な平面内における相対的位置関係である第3の位置ずれを測定し、
前記アライメント手段は、前記接触起因ずれの逆向きの位置ずれが発生する状態を目標状態として設定し、前記両対象物の接触解除状態において、前記所定方向に垂直な平面内にて前記両対象物を相対的に移動して、前記目標状態を達成するように前記第3の位置ずれを調整し、
前記相対移動手段は、前記両対象物の前記接触状態が一旦解除され且つ前記両対象物が相対的に移動された後において、前記両対象物を再び接触させる再接触動作を行うことを特徴とするアライメント装置。 An alignment apparatus for aligning both objects of a first object and a second object,
In a state where the first object and the second object are opposed to each other in a non-contact manner, the first object is a position error between the two objects and is a position error in a plane perpendicular to a predetermined direction. Measuring means for measuring,
Alignment means for correcting the first positional deviation and aligning the two objects;
After the correction of the first displacement, the first object and the second object are moved relative to each other in the predetermined direction by moving the first object and the second object. Relative movement means for contacting
With
In the state where the first object and the second object are in contact with each other by the relative movement operation by the relative movement means, the measuring means is a positional deviation between the two objects and is perpendicular to the predetermined direction. Measuring a second misalignment that is a misalignment in a plane;
The relative movement means, after the second misalignment measurement operation, moves both the objects relative to each other in the predetermined direction to temporarily release the contact state between the objects.
The alignment means estimates a contact-induced displacement that is a displacement that occurs with the contact of the two objects based on the second displacement;
The measuring means measures a third positional shift, which is a relative positional relationship between the two objects and is a relative positional relationship in a plane perpendicular to the predetermined direction in the contact release state of the two objects. ,
The alignment means sets, as a target state, a state in which a positional deviation in the direction opposite to the contact-induced deviation occurs, and both the objects in a plane perpendicular to the predetermined direction in the contact release state of the both objects. To adjust the third misalignment so as to achieve the target state,
The relative movement means performs a re-contact operation for bringing the objects into contact again after the contact state of the objects is once released and the objects are relatively moved. Alignment device.
前記測定手段は、前記第3の位置ずれを測定するに際して、前記第1の対象物に付された第1のマークと前記第2の対象物に付された第2のマークとの両マークを読み取るとともに、前記第1のマークと前記第2のマークとの両マークを用いて測定された前記両マークの相互間の位置ずれに基づき前記第3の位置ずれを測定することを特徴とするアライメント装置。 The alignment apparatus according to claim 13,
When measuring the third misalignment, the measuring means uses both the first mark attached to the first object and the second mark attached to the second object. Alignment that reads and measures the third misalignment based on the misalignment between the marks measured using both the first mark and the second mark. apparatus.
前記測定手段は、前記第3の位置ずれを測定するに際して、前記第1の対象物に付された前記第1のマークと前記第2の対象物に付された前記第2のマークとの前記両マークを含む撮影画像を取得するととともに、前記撮影画像に基づいて前記両マークの位置ずれを測定することを特徴とするアライメント装置。 The alignment apparatus according to claim 14, wherein
In the measurement of the third misalignment, the measuring means includes the first mark attached to the first object and the second mark attached to the second object. An alignment apparatus characterized in that a captured image including both marks is acquired and a positional deviation between the marks is measured based on the captured image.
前記測定手段は、前記第3の位置ずれを測定するに際して、前記第1の対象物に付された前記第1のマークを読み取るとともに、前記第1のマークの読み取りタイミングとは異なるタイミングで、前記第2の対象物に付された前記第2のマークを読み取ることを特徴とするアライメント装置。 The alignment apparatus according to claim 14, wherein
The measuring means reads the first mark attached to the first object when measuring the third positional deviation, and at a timing different from the reading timing of the first mark, An alignment apparatus that reads the second mark attached to a second object.
前記測定手段は、前記第3の位置ずれを測定するに際して、
前記第1の対象物に付された第1のマークと前記第2の対象物に付された第2のマークとの両マークのうちの一方のマークのみを読み取るとともに、
読み取った前記一方のマークを用いて測定された位置と、前記両マークのうちの他方のマークについて前記第3の位置ずれの測定時点よりも前に測定された位置とに基づき前記両マークの相対位置関係を取得することを特徴とするアライメント装置。 The alignment apparatus according to claim 13,
In the measurement of the third positional deviation, the measuring means
While reading only one of the two marks, the first mark attached to the first object and the second mark attached to the second object,
The relative position of both marks based on the position measured using the one mark read and the position measured before the third misalignment measurement time for the other of the marks. An alignment apparatus characterized by acquiring a positional relationship.
前記アライメント手段は、前記第1の位置ずれが第1の許容範囲内に収まるまで前記両対象物の位置合わせを行い、
前記測定手段は、当該位置合わせの後に未だ残存している前記第1の許容範囲内の残存ずれを求め、
前記アライメント手段は、前記残存ずれにも基づいて前記接触起因ずれを推定することを特徴とするアライメント装置。 The alignment apparatus according to any one of claims 13 to 17,
The alignment means aligns the objects until the first displacement is within a first allowable range;
The measuring means obtains a residual deviation within the first allowable range still remaining after the alignment;
The alignment device, wherein the alignment means estimates the contact-induced deviation based on the residual deviation.
前記第2の位置ずれが第2の許容範囲内に収まるまで、
前記両対象物の接触状態を一旦解除する接触解除動作と、
前記接触起因ずれの推定動作と、
前記第3の位置ずれの測定動作と、
前記目標状態を達成するように前記第3の位置ずれを調整する調整動作と、
前記両対象物を再び接触させる前記再接触動作と、
前記第2の位置ずれの測定動作と、
が繰り返し実行されることを特徴とするアライメント装置。 The alignment apparatus according to any one of claims 13 to 18,
Until the second misalignment falls within the second tolerance range,
A contact release operation for once releasing the contact state of both objects;
An operation of estimating the contact-induced deviation;
A measurement operation of the third misalignment;
An adjustment operation for adjusting the third misalignment so as to achieve the target state;
The re-contact operation for bringing the two objects into contact again;
A measurement operation of the second misalignment;
Is repeatedly executed.
前記アライメント手段は、前記再接触動作の直前の前記第3の位置ずれの調整動作にて最終的に検出された前記両対象物の非接触状態での位置ずれと、前記再接触動作の直後の前記第2の位置ずれの測定動作で求められた前記第2の位置ずれとに基づいて、前記接触起因ずれを推定することを特徴とするアライメント装置。 The alignment apparatus according to claim 19,
The alignment means includes a positional deviation in a non-contact state of the two objects finally detected in the third positional deviation adjustment operation immediately before the recontact operation, and a position immediately after the recontact operation. The alignment apparatus, wherein the contact-induced deviation is estimated based on the second positional deviation obtained in the second positional deviation measuring operation.
前記アライメント手段は、前記接触起因ずれに関する過去の複数の推定結果にも基づいて、前記接触起因ずれを推定することを特徴とするアライメント装置。 The alignment apparatus according to any one of claims 13 to 20,
The alignment device estimates the contact-induced deviation based on a plurality of past estimation results related to the contact-induced deviation.
前記目標状態とのずれが第3の許容範囲内に収まるまで、前記第3の位置ずれの測定動作と前記目標状態を達成するように前記第3の位置ずれを調整する調整動作とが繰り返して実行されることを特徴とするアライメント装置。 The alignment apparatus according to any one of claims 13 to 21,
Until the deviation from the target state falls within a third allowable range, the measurement operation for the third positional deviation and the adjustment operation for adjusting the third positional deviation to achieve the target state are repeated. An alignment apparatus that is executed.
前記第1および第2の対象物は、それぞれ基板であり、
前記相対移動手段は、少なくとも一方の対象物を撓ませて前記両対象物が部分的に接触する状態から前記両対象物の接触を開始させることを特徴とするアライメント装置。 The alignment apparatus according to any one of claims 13 to 22,
Each of the first and second objects is a substrate;
The relative movement means deflects at least one of the objects and starts the contact of the objects from a state where the objects are partially in contact with each other.
前記測定手段は、前記両対象物の接触が解除された状態、且つ、前記少なくとも一方の対象物の撓みが戻され前記少なくとも一方の対象物が平坦である状態において、前記第3の位置ずれを測定することを特徴とするアライメント装置。 The alignment apparatus according to claim 23.
In the state in which the contact between the two objects is released and the bending of the at least one object is returned and the at least one object is flat, the measuring means detects the third positional deviation. An alignment apparatus characterized by measuring.
a)前記第1の対象物と前記第2の対象物とが非接触で対向する状態において、前記両対象物の位置ずれであって所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第1の位置ずれを測定するとともに、前記第1の位置ずれを補正して前記両対象物の位置合わせを行うステップと、
b)前記ステップa)の後に、前記第1の対象物と前記第2の対象物とを前記所定方向において相対的に移動し、前記両対象物が互いに接触し且つ前記両対象物の相互間に一定値以上の圧力が加えられた状態である高圧接触状態を形成するステップと、
c)前記第1の対象物と前記第2の対象物との高圧接触状態において、前記両対象物の位置ずれであって前記所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第2の位置ずれを測定するステップと、
d)前記第2の位置ずれの測定動作の後に、前記両対象物を前記所定方向において相対的に移動して、前記両対象物を前記高圧接触状態から、前記両対象物の相互間に前記一定値よりも小さな圧力が加えられて前記両対象物が接触する状態である低圧接触状態へと遷移させるステップと、
e)前記両対象物に関する高圧接触状態の形成に伴って発生する位置ずれである高圧接触起因ずれを、前記第2の位置ずれに基づいて推定するステップと、
f)前記両対象物の低圧接触状態において、前記両対象物の相対的位置関係であって前記所定方向に垂直な平面内における相対的位置関係である第3の位置ずれを測定するステップと、
g)前記高圧接触起因ずれの逆向きの位置ずれが発生する状態を目標状態として設定し、前記両対象物の低圧接触状態において、前記所定方向に垂直な平面内にて前記両対象物を相対的に移動して、前記目標状態を達成するように前記第3の位置ずれを調整するステップと、
h)前記ステップg)の後に、前記両対象物を再び前記高圧接触状態に遷移させる再加圧動作を行うステップと、
を備えることを特徴とするアライメント方法。 An alignment method for aligning both objects of a first object and a second object,
a) In a state where the first object and the second object face each other in a non-contact manner, the first object is a positional deviation between the two objects and is a positional deviation in a plane perpendicular to a predetermined direction. Measuring the displacement, correcting the first displacement and aligning the objects; and
b) After the step a), the first object and the second object are moved relative to each other in the predetermined direction so that the objects are in contact with each other and between the objects. Forming a high-pressure contact state in which a pressure equal to or greater than a certain value is applied to
c) a second positional shift that is a positional shift between the two objects in a high-pressure contact state between the first target object and the second target object and that is a positional shift in a plane perpendicular to the predetermined direction. Measuring steps,
d) After the second misalignment measurement operation, the two objects are moved relative to each other in the predetermined direction so that the objects are moved from the high-pressure contact state to each other between the objects. Transition to a low pressure contact state where a pressure smaller than a certain value is applied and the two objects are in contact with each other;
e) estimating a high-pressure contact-induced shift that is a positional shift that occurs in association with the formation of a high-pressure contact state for both objects based on the second positional shift;
f) measuring a third positional shift which is a relative positional relationship between the two objects in a low-pressure contact state between the two objects and which is a relative positional relationship in a plane perpendicular to the predetermined direction;
g) A state in which a positional shift in the opposite direction to the high-pressure contact-induced shift occurs is set as a target state, and the two objects are relative to each other in a plane perpendicular to the predetermined direction in the low-pressure contact state of the both objects. Adjusting the third displacement so as to achieve the target state,
h) after the step g), performing a re-pressurization operation for causing both the objects to transition to the high-pressure contact state again;
An alignment method comprising:
前記第1の対象物と前記第2の対象物とが非接触で対向した状態において、前記両対象物の位置ずれであって所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第1の位置ずれを測定する測定手段と、
前記第1の位置ずれを補正して前記両対象物の位置合わせを行うアライメント手段と、
前記第1の位置ずれの補正後において、前記第1の対象物と前記第2の対象物とを前記所定方向において相対的に移動し、前記両対象物が互いに接触し且つ前記両対象物の相互間に一定値以上の圧力が加えられた状態である高圧接触状態を形成する相対移動手段と、
を備え、
前記測定手段は、前記相対移動手段による相対移動動作により前記第1の対象物と前記第2の対象物との前記高圧接触状態が形成されている状態において、前記両対象物の位置ずれであって前記所定方向に垂直な平面内における位置ずれである第2の位置ずれを測定し、
前記相対移動手段は、前記第2の位置ずれの測定動作の後に、前記両対象物を前記所定方向において相対的に移動して、前記両対象物を前記高圧接触状態から、前記両対象物の相互間に前記一定値よりも小さな圧力が加えられて前記両対象物が接触する状態である低圧接触状態へと遷移させ、
前記アライメント手段は、前記両対象物に関する高圧接触状態の形成に伴って発生する位置ずれである高圧接触起因ずれを、前記第2の位置ずれに基づいて推定し、
前記測定手段は、前記両対象物の低圧接触状態において、前記両対象物の相対的位置関係であって前記所定方向に垂直な平面内における相対的位置関係である第3の位置ずれを測定し、
前記アライメント手段は、前記高圧接触起因ずれの逆向きの位置ずれが発生する状態を目標状態として設定し、前記両対象物の低圧接触状態において、前記所定方向に垂直な平面内にて前記両対象物を相対的に移動して、前記目標状態を達成するように前記第3の位置ずれを調整し、
前記相対移動手段は、前記第3の位置ずれが調整された後において、前記両対象物を再び前記高圧接触状態に遷移させる再加圧動作を行うことを特徴とするアライメント装置。 An alignment apparatus for aligning both objects of a first object and a second object,
In a state where the first object and the second object are opposed to each other in a non-contact manner, the first object is a position error between the two objects and is a position error in a plane perpendicular to a predetermined direction. Measuring means for measuring,
Alignment means for correcting the first positional deviation and aligning the two objects;
After the correction of the first misalignment, the first object and the second object are relatively moved in the predetermined direction, the objects are in contact with each other, and the objects Relative movement means for forming a high-pressure contact state in which a pressure of a certain value or more is applied between them;
With
The measuring means is a displacement of both objects in a state where the high pressure contact state between the first object and the second object is formed by a relative movement operation by the relative movement means. Measuring a second positional deviation which is a positional deviation in a plane perpendicular to the predetermined direction,
The relative movement means moves the both objects relative to each other in the predetermined direction after the second misalignment measuring operation, so that the both objects are moved from the high-pressure contact state to the both objects. A pressure smaller than the predetermined value is applied between them to make a transition to a low-pressure contact state where the two objects are in contact with each other;
The alignment means estimates a high-pressure contact-induced shift, which is a positional shift that occurs with the formation of a high-pressure contact state regarding the two objects, based on the second positional shift,
The measuring means measures a third positional shift, which is a relative positional relationship between the two objects in a low-pressure contact state between the two objects and is a relative positional relationship in a plane perpendicular to the predetermined direction. ,
The alignment means sets, as a target state, a state in which a positional shift in a direction opposite to the high-pressure contact-induced shift occurs, and the two objects in a plane perpendicular to the predetermined direction in the low-pressure contact state of the two objects. Relatively moving an object to adjust the third misalignment to achieve the target state;
The relative movement unit performs a re-pressurization operation for causing both the objects to transition to the high-pressure contact state again after the third positional deviation is adjusted.
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