JPWO2008156152A1 - 搬送方法および搬送装置 - Google Patents

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Abstract

積層すべき基板を保持して位置合わせ部において位置合わせされて重ね合わされた一対の基板ホルダを位置合わせ部から加圧・加熱部に搬送する間に、基板同士に閾値以上の位置ずれが生じた可能性の有無を判断して、可能性があると判断した場合に一対の基板ホルダを加圧・加熱部とは異なる領域に搬送する。可能性は、基板ホルダの加速度により判断されてもよい。また、可能性は、基板ホルダを搬送する搬送部の加速度により判断されてもよい。更に、可能性は、一対の基板ホルダの相対位置により判断されてもよい。また更に、可能性は、一対の基板ホルダを搬送する搬送部と一対の基板ホルダの一方との相対位置により判断されてもよい。

Description

本発明は、搬送装置および搬送方法に関する。より詳細には、積層型３次元半導体装置の製造における基板ホルダの搬送方法と、当該搬送方法を実施する装置とに関する。なお、本出願は、下記の日本出願に関連する。文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の一部とする。
特願２００７−１６４０８１ 出願日 ２００７年６月２１日
ウェハレベルで積層された積層型３次元半導体装置、ＭＥＭＳなどの立体的な構造を有するデバイスの製造においては、基板、ウェハ等を相互に接合する技術が盛んになりつつある。また、そのために用いられる装置の開発も進められている。（例えば、特許文献１参照）。このような接合装置では、仮固定されたウェハ積層体を搬送する場合に、ウェハ間に位置ずれが生じないような搬送条件が採られる。
特開２００５−３０２８５８号公報
接合装置の搬送条件では、何らかの原因で、２つのウェハの位置あわせ後に位置ずれが生じ、そのまま加圧・加熱処理による電極接合をすると積層された半導体装置が正常に動作せず、半導体装置の製造歩留まりが低下する問題がある。このため重ね合わせたウェハを位置ずれ無く搬送することが求められると共に、加圧・加熱処理前にウェハ間の位置ずれの有無を検出することが求められている。
上記課題を解決すべく、本発明の第1の形態として、積層すべき基板を保持して位置合わせ部において位置合わせされて重ね合わされた一対の基板ホルダを位置合わせ部から加圧・加熱部に搬送する間に、基板同士に閾値以上の位置ずれが生じた可能性の有無を判断して、可能性があると判断した場合に一対の基板ホルダを加圧・加熱部とは異なる領域に搬送する搬送方法が提供される。
また、本発明の第２の形態として、積層すべき基板を保持し位置合わせ部において位置合わせされて重ね合わされた一対の基板ホルダを位置合わせ部から加圧・加熱部に搬送する搬送装置であって、位置合わせ部から加圧・加熱部に搬送する間に、基板同士に閾値以上の位置ずれが生じた可能性の有無を判断して、可能性があると判断した場合に一対の基板ホルダを加圧・加熱部とは異なる領域に搬送させる制御部を備えた搬送装置が提供される。
上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。
実施の形態にかかる積層型３次元半導体装置の製造工程フローを示す図である。 製造装置の一工程の概要を示す図である。 製造装置の一工程の概要を示す図である。 製造装置の一工程の概要を示す図である。 製造装置の一工程の概要を示す図である。 製造装置の一工程の概要を示す図である。 製造装置の一工程の概要を示す図である。 製造装置の一工程の概要を示す図である。 搬送装置４２にブロック２７が搭載された状態を側面から示す図である。 搬送装置４２にブロック２７が搭載された状態を図５ａに示すＡ方向から見た図である。 搬送装置４２に加わる加速度とウェハ１１間の位置ずれ量との関係を示すグラフである。 第１実施例の変形例の一例を示す。 第２実施例にかかる搬送装置４２にブロック２７が搭載された状態を側面から示す図である。 第３実施例にかかる搬送装置４２にブロック２７が搭載された状態を側面から示す図である。 第４実施例にかかる搬送装置４２の制御部８０を模式的に示す図である。 第５実施例にかかる搬送装置４２にブロック２７が搭載された状態を側面から示す図である。
符号の説明
１１ ウェハ、１３ 半導体装置、２１ ウェハホルダ、２３ アラインメントマーク、２５、９６ 基準マーク、２７ ブロック、２９ 凹部、３１、７６ 顕微鏡、３３ 凹状くぼみ、４０ 半導体装置の製造装置、４２ 搬送装置、４１ 仮固定装置、４３ 搬送アーム、４５ 重ね合わせ工程実施部、４７ 加圧・加熱工程実施部、４８ 下部加圧板、４９ 上部加圧板、５０ ウェハ積層体、５１ チップ、６０ 搬送アーム先端部、６１ 下部支え板、６２ 上部押さえ板、６３ 支柱板、６４ 加速度センサ、７１、７２ ウェハホルダ、７３、７４ 基準面、７５ ギャップセンサ、８０ 制御部、８２ サーボ制御部、８４ 加速度算出部、８６ 判断部、８８ 目標位置保持部、９０ 搬送アーム駆動部、９２ アクチュエータ、９４ エンコーダ
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。しかしながら、以下の実施形態は請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、積層型３次元半導体装置の製造工程を示す流れ図である。また、図２ａ、図２ｂ、図２ｃ、図３ａ、図３ｂ、図３ｃおよび図４は、図１に示した製造工程の各段階における製造装置およびワークの概要をそれぞれ示す図である。以下、これらの図を参照しつつ図１に示す工程を説明する。
ウェハ準備工程（Ｓ１）：
ウェハ準備工程（Ｓ１）においては、図２ａに示すように、最終的なチップ形態にした場合に実装される回路素子が形成されたウェハ１１を準備する。この工程ではリソグラフィ技術を中核として、薄膜形成技術、エッチング技術、不純物拡散技術等により、ウェハ１１に、トランジスタ、抵抗体、キャパシタ、配線、貫通電極等を含む半導体装置１３が形成されたウェハ１１を作る。
ウェハ１１は、積層され最終的に使用される形態のＩＣチップを形成するために求められる層数分の枚数が準備される。ウェハ１１は、所要層数分を予め準備してから積層を開始してもよいが、積層工程と一部平行して準備してもよい。
ウェハ保持工程（Ｓ２）：
ウェハ保持工程（Ｓ２）においては、図２ｂに示すように、ウェハホルダ２１上に静電吸着方式によりウェハ１１を保持させる。また他のウェハホルダ２１にウェハ１１を保持させることにより、重ね合わせる一対のウェハ１１双方がウェハホルダ２１に保持される。なお、ウェハ１１の保持方法は、静電吸着以外の方法、例えば真空吸着等でもよい。また、保持させるウェハ１１の一方が、複数の基板を積層して接着することにより形成された３次元構造を既に有する場合もある。
また、ウェハ保持工程（Ｓ２）においては、ウェハホルダ２１に保持されたウェハ１１上のアラインメントマーク２３とウェハホルダ２１上の基準マーク２５とを顕微鏡等によりそれぞれ測定することにより、ウェハホルダ２１およびウェハ１１の位置関係が記録される。この記録は、次工程において使用される。また、後述するように、ウェハホルダ２１の位置ずれが生じている可能性の有無を判断する場合にも使用される。
ウェハ重ね合わせ工程（Ｓ３）：
ウェハ重ね合わせ工程（Ｓ３）においては、図２ｃに示すように、それぞれがウェハホルダ２１に保持された１対のウェハ１１を互いに対面させた状態で近接させる。また、ウェハホルダ２１の基準マーク２５の位置関係を顕微鏡３１により観察して、２つのウェハホルダ２１上の基準マーク２５、２５の位置関係が測定される。
ここで、前の工程で記録されているウェハホルダ２１およびウェハ１１の位置関係を参照することにより、ウェハホルダ２１の基準マーク２５とウェハ１１のアラインメントマーク２３との間の相対位置が求められる。この相対位置を加味して一方のウェハホルダ２１を他方のウェハホルダ２１に対して適切な量だけ移動させることにより、一対のウェハ１１のアラインメントマーク２３が相互に重ね合された状態にすることができる。なお、ウェハホルダ２１の基準マーク２５は、ウェハホルダ２１の裏面から顕微鏡３１等で観察出来るように、ウェハホルダ２１に形成された凹状くぼみ３３に配置された薄層化された基板上に形成される。
ウェハ仮固定工程（Ｓ４）：
ウェハ仮固定工程（Ｓ４）においては、位置合わせされた２つのウェハ１１の間隔が狭められて、相互に重ね合わされる。ウェハ１１が重ね合わされると、ウェハホルダ２１の外周部に形成された凹部２９に複数の仮固定装置４１を嵌めることにより、図３ａに示すように、一対のウェハホルダ２１が相互に仮固定される。
仮固定装置４１はウェハホルダ２１のウェハ１１の面に対して垂直な力を及ぼすが、この面に平行な力は作用させない。このようにして、２つのウェハ１１が位置合わせされ、且つウェハ１１が接触した状態で仮固定されたブロック２７が完成する。
搬送工程、ウェハ間のずれ検出（Ｓ５）：
図３ｂに示すように、半導体装置の製造装置４０において、仮固定されたブロック２７は、重ね合わせ工程実施部４５から加圧・加熱工程実施部４７に搬送される。ブロック２７の搬送は、搬送装置４２の搬送アーム４３が担う。この搬送の期間、即ち、ブロック２７が重ね合わせ工程実施部４５から搬出されてから、加圧・加熱工程実施部４７に搬入されて加圧・加熱工程が開始されるまでの期間に、ブロック２７において２つのウェハ１１間に生じる位置ずれの可能性が後述する方法で検出される。
なお、搬送装置４２は、搬送するブロック２７において、ウェハホルダ２１およびウェハ１１の相互の間で位置ずれが生じないように搬送アーム４３の動作を制御している。それにもかかわらず位置ずれが生じるのは、搬送装置４２よりも上位の制御系が何らかの異常を検出した場合に、搬送装置４２を緊急停止させる場合があるからである。
このような場合、搬送装置４２の状態如何にかかわらず動作は直ちに停止されるので、搬送中のウェハホルダ２１およびウェハ１１に大きな加速度が生じる場合がある。また、何らかの理由で電源が急に遮断された場合も、搬送装置４２の制御が無効な状態で搬送アーム４３停止するので、ウェハホルダ２１およびウェハ１１に大きな加速度が生じる場合がある。
また、搬送装置４２が個別に制御された複数のアクチュエータを備える場合には、個々のアクチュエータがウェハホルダ２１の位置ずれを生じないように制御されている。しかしながら、アクチュエータ各々のトレランスが重畳され、搬送されているウェハホルダ２１に設定を越える加速度が生じる場合があるので、ブロック２７に大きな加速度がかかる場合がある。
このような場合に、例えば搬送アーム先端部６０に。加速度センサ６４を設けて、ブロック２７に実際に加わっている加速度を検出することにより、位置ずれの可能性の有無を検出できる。また逆に、搬送装置４２の制御系が何らかの異常を検出した場合でも、加速度センサ６４の出力を参照することにより、当該異常がブロック２７に影響を及ぼしているか否かを知ることができる。
位置ずれ可能性の有無判定（Ｓ６）：
位置ずれ有無判定（Ｓ６）においては、検出された位置ずれの可能性の有無が判定される。検出された加速度が閾値よりも低く、位置ずれを生じる可能性がなければ、次の加圧・加熱工程（Ｓ７）に進む。換言すれば、加速度に基づく位置ずれの可能性の有無判定は、加圧・加熱工程が開始される直前であってもよい。これにより、位置ずれが生じたブロック２７に対して加圧・加熱工程を実施して、歩留りを低下させることが防止される。
一方、検出の結果、２つのウェハ１１に位置ずれが発生して、積層接合で求められる位置合わせ精度が確保されていない可能性がある場合には、加圧・加熱工程（Ｓ７）には進まず、例えば、重ね合わせ工程実施部４５にブロック２７を戻してステップ（Ｓ３）からステップ（Ｓ５）の工程が再実行される。これにより、ウェハ１１の位置合わせ精度が維持される。
なお、位置ずれが発生している可能性があるブロック２７については、加圧・加熱工程実施部４７に向けて搬送すること自体を中止してもよい。また、ブロック２７を搬送する一方で、加圧・加熱工程実施部４７の動作を停止させもよい。これにより、位置ずれが生じている可能性を有するブロック２７を搬送経路から取り出して、後述する他の領域に搬送することができる。
また、搬送装置４２によって、当該ブロック２７を加圧・加熱工程実施部４７とは異なる領域に搬送させてもよい。この場合、搬送したブロック２７は、加圧・加熱工程を実行することなく、専用のウェハカセット等に蓄積するようにしてもよい。更に、位置ずれが生じた可能性を有するブロック２７が加圧・加熱工程実施部４７とは異なる領域に搬送された場合、ステップ（Ｓ３）からステップ（Ｓ５）までの工程は他のウェハ１１に対して実行してもよい。
何故ならば、位置ずれが発生している可能性が検出されたとしても、実際にはブロック２７に位置ずれが発生していない場合がある。このような位置ずれの生じていないブロック２７は、位置ずれの有無を検査して、重ね合わせ工程を再実行することなく、加圧・加熱工程に渡すことができる。これにより、重ね合わせ工程の再実行の回数を低減させて、積層型半導体装置製造のスループットを向上させることができる。
また、重ね合わせ工程においてウェハ１１の状態が変化している場合、例えば、接合される面の表面性状が変化している場合には、位置ずれが検出されたブロック２７に対してそのまま位置合わせ工程を再実行できない場合もある。このような場合は、ウェハ１１の表面を研磨する等の処理をした後に重ね合わせ工程が再実行される。これにより、重ね合わせ工程を再実行されたブロック２７の品質を向上させ、積層型半導体装置製造の歩留りを更に向上させることができる。
加圧・加熱工程（Ｓ７）：
加圧・加熱工程実施部４７に搬送されたブロック２７は、図３ｃに示す、加圧・加熱工程実施部４７に装填され、加圧・加熱工程実施部４７の下部加圧板４８と上部加圧板４９の平行度の調整がなされ、上部加圧板４９が、例えば油圧シリンダにより下部加圧板４８に向け押圧される。２つのウェハ１１がウェハホルダ２１を介して加圧されたのち、ウェハホルダ２１に内蔵されたヒータによりウェハ１１が加熱され、電極が接合されてウェハ積層体５０（図４参照）が形成される。
なお、加圧・加熱工程におけるウェハ１１相互の貼り合わせには接着材等が用いられる場合もある。そのような場合は、加圧・加熱工程実施部４７におけるブロック２７の加熱を省略することもできる。
また、加圧・加熱工程実施部４７は、それ自体の内部でもブロック２７を搬送する構造を有する場合がある。このため、加圧・加熱工程実施部４７に搬入された後も、ブロック２７に位置ずれが生じる場合があり得る。そこで、加圧の処理を開始する前に位置ずれの可能性を検査する段階を設けてもよい。
ここで位置ずれの可能性が検出された場合は、加圧・加熱工程実施部４７の動作を停止させて、加圧・加熱工程を実施することなく他の領域にブロック２７を搬出してもよい。また、上記加圧・加熱工程実施部４７の搬送部を用いてブロック２７を搬出させてもよい。搬出されたブロック２７は、既に説明した場合と同様に、位置合わせを再実行するか、検査等に備えて所定の領域に搬送して蓄積してもよい。これにより、積層型半導体装置の製造歩留りを向上させることができる。
ダイシング工程（Ｓ８）：
所定の層数のウェハ１１が積層され、電極が接合されたウェハ積層体５０は、図４に示すように、個々のチップ５１にダイシングにより分離される。なお、ダイシングは公知のダイシングブレードにより、例えば図４のようにウェハ積層体５０を破線に沿って切断することにより達成される。
以上述べたように、実施の形態にかかる積層型３次元半導体装置の製造装置と製造方法によれば、重ね合わせたウェハ１１を搬送する間に生じる位置ずれの可能性を検出して工程を変化させることによって、搬送中の位置ずれに起因する接合不良がもたらす積層型３次元半導体装置の歩留まり低下を防止できる。
このようにして、積層すべきウェハ１１を保持して重ね合わせ工程実施部４５において位置合わせされて重ね合わされた一対のウェハホルダ２１を重ね合わせ工程実施部４５から加圧・加熱工程実施部４７に搬送する間に、ウェハ１１同士に閾値以上の位置ずれが生じた可能性を判断して、可能性が高いと判断された場合に一対のウェハホルダ２１を重ね合わせ工程実施部４５とは異なる領域に搬送する搬送方法が実施される。
次に、位置ずれの可能性を検出する搬送方法および搬送装置についての実施例を、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、ここまでの説明で既出の部材については、同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
（第１実施例）
図５ａおよび図５ｂは、第１実施例にかかる位置ずれを検出する搬送装置４２を示す図である。図５ａおよび図５ｂでは、図３ｂに示す搬送装置４２にブロック２７が搭載された状態が示されている。図５ａは側面から、図５ｂは図５ａをＡ方向から見た様子をそれぞれ示す。
図５ａおよび図５ｂに示す状態では、図３ｂに示す重ね合わせ工程実施部４５で２つのウェハ１１が位置合わされ且つ両ウェハ１１の表面が互いに接触した状態で仮固定装置４１において仮固定されたブロック２７が、搬送アーム先端部６０に載置されている。
搬送アーム先端部６０は、下部支え板６１、上部押さえ板６２、並びに、下部支え板６１および上部押さえ板６２を支持する支柱板６３を有している。上部押さえ板６２は、支柱板６３に図５ａ中の矢印の方向（図５ａの紙面に対して上下方向）に移動する。
積層すべき２つのウェハ１１はそれぞれのウェハホルダ２１に、静電吸着法、真空吸着法等により保持されて、上述した工程により２つのウェハ１１が位置合わせされる。
両ウェハ１１の位置合わせ後、仮固定装置４１によりウェハホルダ２１が仮固定され、ブロック２７となる。ブロック２７は、搬送アーム先端部６０の下部支え板６１に静電吸着力又は真空吸着力により固定される。
下部支え板６１にブロック２７が固定されると、ブロック２７を挟む形で上部押さえ板６２が上部より押圧力を加える。これでブロック２７を、図３ｂに示す重ね合わせ工程実施部４５から加圧・加熱工程実施部４７に搬送することができる状態になる。なお、ブロック２７を下部支え板６１と上部押さえ板６２により挟みながら、上部押さえ板６２に静電吸着力又は真空吸着力を付加してブロック２７を固定するように構成してもよい。
搬送アーム４３（図３ｂ参照）で、ブロック２７を搬送する際、搬送アーム４３の移動開始、移動中、あるいは移動が停止した場合に加速度が発生する。ブロック２７にかかる加速度が大きい場合、図６を参照して後述するように、仮固定されたブロック２７の２つのウェハ１１に相対的な位置ずれが発生する可能性が高くなる。位置ずれを起こしたウェハ１１をそのまま接合すると、ウェハ１１相互の間で電極が接続されずに接合が固定されてしまう。このため、３次元半導体装置の歩留りが低くなる。これに対して、第１実施例では、搬送時に発生する加速度に基づいて位置ずれを検出する。
第１実施例では、搬送時の搬送アーム先端部６０の加速度を検出するための加速度センサ６４が、下部支え板６１のブロック２７を載置する面で支柱板６３の近傍に配置されている。この加速度センサ６４は、搬送される間にブロック２７に加えられる加速度を検出する。加速度センサ６４で検出された加速度は制御装置に伝達され、制御装置で図６に示す事前に計測された加速度と位置ずれ量の関係から、位置ずれが生じる可能性の有無が判定される。
図６は、搬送装置４２の搬送アーム４３に加わる加速度とウェハ間に生じる位置ずれ量との相関を実験的に測定した結果に基づいて示すグラフである。図示のように、ブロック２７に加わった加速度と位置ずれとの間には相関がある。従って、加速度センサ６４が検出した加速度を予め定めた閾値と比較することにより、ブロック２７に位置ずれが生じた可能性があることを検知できる。
なお、事前に測定された加速度と位置ずれ量との関係から、搬送中に検出された加速度の閾値と比較することにより位置ずれの可能性を検出して、可能性がある場合は、当該ブロック２７に対する加圧・加熱工程（Ｓ７）は実行しない。位置ずれが生じている可能性があるブロック２７は、加圧・加熱工程実施部４７以外の領域に搬送して、例えば、位置ずれが生じているか否かを検査してもよい。
これにより、位置ずれが生じていないことが判った場合は、改めて加圧・加熱工程実施部４７へ搬送して加圧・加熱工程（Ｓ７）を実行することができる。また、位置ずれが生じていた場合は、再度重ね合わせ工程をやり直すことにより、位置ずれによる歩留まり低下を防止できる。更に、位置ずれが生じたブロック２７を分解して、ウェハ１１を研磨する等、何らかの加工を施した後に再度重ね合わせ工程をやり直すこともできる。
更に、製品の歩留りを更に向上させることができる。また、位置ずれが生じていなかったブロック２７は、位置合わせすることなくそのまま加圧・加熱工程を再開できるので、積層型３次元半導体装置の製造におけるスループットを向上させることもできる。こうして、重ね合わせ工程実施部４５から加圧・加熱工程実施部４７への搬送の間に発生する両ウェハ１１の位置ずれによる歩留まり悪化を防止できる。
なお、加速度センサ６４は、２本ある下部支え板６１、６１の少なくとも一方に配置されていれば搬送時の加速度を検出することができる。また、加速度センサ６４は、下部支え板６１以外の部分、例えば支柱板６３、あるいは上部押さえ板６２に配置しても同様の効果を奏することができる。更に、加速度センサ６４は、図３ｂの紙面に平行なＸ−Ｙ方向の加速度の他に、当該紙面に直交するＺ方向の加速度を検出してもよい。
また、位置ずれ可能性の判定（Ｓ６）は加圧・加熱工程（Ｓ７）が開始されるまでの任意の期間に実行できる。従って、例えば、検出結果を常時監視して、ブロック２７が加圧・加熱工程実施部４７に到達する前であっても、位置ずれが生じる可能性がある加速度が検出された場合は、加圧・加熱工程実施部４７への搬送を中断して、ブロック２７を直ちに検査あるいは再度の重ね合わせ工程に搬送するように制御してもよい。
（第１実施例の変形例）
図７は、第１実施例の変形例の一例を示す。以下に説明する部分を除いては、実施例１と共通の構造を有するので重複する説明は省略する。
この変形例では、加速度センサ６４は、ブロック２７を構成する２つのウェハホルダ２１の少なくとも一方の外周部分に配置される。図７には、両方のウェハホルダ２１に加速度センサ６４が装着された例が示される。
本変形例の場合も、上記と同様に、制御装置に記憶されている図６に示す加速度対位置ずれ量の関係から検出された加速度に対応する位置ずれの可能性を検出する。これにより、搬送時の位置ずれによる歩留まり悪化を防止できる。
なお、上記実施例１および変形例における加速度センサ６４にとしては、例えば半導体の歪抵抗素子を用いた物など公知の加速度センサを使用することができる。ただし、ウェハホルダ２１に加速度センサ６４を装着した場合、加圧・加熱工程（Ｓ７）において加速度センサ６４も加熱されるので、耐熱性の高い加速度センサ６４を用いることが好ましい。また、図６に示す加速度対位置ずれ量の関係は制御装置のメモリに変換テーブルとして記憶させても良い。また、近似関数として記憶してあっても良い。
（第２実施例）
図８は、第２実施例にかかる位置ずれを検出できる搬送装置４２を示す図であり、図３ｂに示す搬送装置４２にブロック２７が搭載されている状態を側面から示す図である。図８において、搬送装置４２の構成は上記第１実施例の構成と同様なので、重複する説明は省く。
第２実施例では、２つのウェハホルダ７１、７２のうち一方のウェハホルダ７１には基準面７３が形成されており、この基準面７３と他方のウェハホルダ７２の基準面７４間の間隔を測定するためにギャップセンサ７５が基準面７３に配置されている。ギャップセンサ７５としては、例えば静電容量の変化によりギャップの変化を検出するセンサ、三角測量法を用いた光センサ等の一般的なセンサの使用できる。
第２実施例に拠れば、重ね合わされた２つのウェハ１１間の相対的位置ずれ量をギャップセンサ７５で直接的に測定することができるので、上記第１実施例に比べ位置ずれの測定誤差を小さくすることができる。
ギャップセンサ７５で検出された位置ずれが、閾値以上の場合には、ブロック２７を重ね合わせ工程実施部４５に戻して、再度位置合わせをやり直したのち加圧・加熱工程実施部４７に搬送することで、歩留まり悪化を防止することができる。
なお、上記第１実施例、第１実施例の変形例、および第２実施例では、ブロック２７を構成する２つのウェハホルダの位置ずれは、ブロック２７を重ね合わせ工程実施部４５から加圧・加熱工程実施部４７に搬送する搬送中に連続して検出し続けることができ、位置ずれ量が閾値を越えた時点でブロック２７を重ね合わせ工程実施部４５に戻して再位置合わせをすることができる。これにより、位置ずれが発生した際のやり直し時間を短縮することができ、処理能力の低下を抑えることができる。
（第３実施例）
図９は、第３実施例にかかる位置ずれを検出する搬送装置４２を示す図であり、図３ｂに示す搬送装置４２にブロック２７が搭載されている状態を面から見た図である。なお、搬送装置４２の構成は上記第１実施例の構成と同様であり説明を省略する。
図９において、実施の形態の図２ｃで説明した２枚のウェハ１１を重ね合わせる場合、ウェハホルダ２１上の基準マーク２５、２５を観察してウェハ相互の位置関係を求め、ウェハ１１間の位置を調整する。第３実施例では、重ね合わせに用いた２つの基準マーク２５、２５同士の位置関係を、重ね合わせ工程実施部４５から加圧・加熱工程実施部４７に搬送後に、加圧・加熱工程実施部４７に配置された顕微鏡７６により観察することで、搬送に伴う２つのウェハ１１間の位置ずれを検出する。これは、加圧・加熱工程実施部４７に顕微鏡７６を配置すれば足りるのでコスト的に有利になる。
（第４実施例）
図１０は、第４実施例に係る搬送装置４２の制御部８０を模式的に示す図である。なお、搬送装置４２自体の構造は他の実施例における構造と共通なので重複する説明は省く。図示のように、搬送装置４２は、制御部８０および搬送アーム駆動部９０を備える。
制御部８０は、サーボ制御部８２、加速度算出部８４、判断部８６および目標位置保持部８８を有する。搬送アーム駆動部９０は、搬送アーム４３の各部を動作させるアクチュエータ９２と、動作したアクチュエータ９２の動作量を計測するエンコーダ９４とを有する。アクチュエータ９２は、作動流体の圧力または電力により駆動される。エンコーダ９４は、リニアエンコーダ、ロータリエンコーダ等を用いて形成できる。
制御部８０において、目標位置保持部８８には、搬送アーム４３が到達すべき位置を示す情報が保持される。サーボ制御部８２は、目標位置保持部８８から獲得した目標位置と、エンコーダ９４から受信したアクチュエータ９２の動作量とを比較して、アクチュエータ９２に駆動電力を供給する。これにより、アクチュエータ９２は、搬送アーム４３を目標位置に正確に到達させる。
また、制御部８０において、エンコーダ９４から伝達されたアクチュエータ９２の移動量は、加速度算出部８４にも受信される。加速度算出部８４は、例えば、移動量を示す情報を微分演算することにより、搬送アーム４３に生じた加速度を算出できる。判断部８６は、加速度算出部８４から得た搬送アーム４３の加速度に基づいて、搬送アーム４３が搬送するブロック２７において生じるウェハ１１の位置ずれの可能性を判断できる。
判断部８６により、搬送アーム４３においてブロック２７に所与の閾値よりも大きな加速度が加わったことが検出された場合、判断部８６は、目標位置保持部８８に、加圧・加熱工程実施部４７とは別の領域の位置を目標位置として設定する。これにより、検査、再加工、廃棄等を実施する領域にブロック２７を搬送させることができる。
また、上記のような制御部８０に、第１実施例の加速度センサ６４を加えることもできる。即ち、サーボ制御部８２は、ブロック２７においてウェハ１１の位置ずれが生じない範囲で搬送装置４２が移動するように搬送アーム駆動部９０を制御している。ただし、搬送装置４２は、それぞれが可動の複数の関節等を有し、搬送アーム先端部６０における加速度が、サーボ制御部８２において想定されている加速度と一致するとは限らない。
このため、サーボ制御部８２が正常な制御をしている場合でも、搬送アーム先端部６０の加速度が、ウェハ１１に位置ずれを生じさせる加速度を越える場合がある。そこで、搬送アーム先端部６０に加速度センサ６４を加え、搬送アーム先端部６０の現実の加速度を検出する。
この場合に、加速度算出部８４の出力が閾値を越えていなくても、加速度センサ６４の検出値が閾値を越えていた場合は、位置ずれの可能性があると判断することができる。逆に、加速度算出部８４の出力が閾値を越えていても、加速度センサ６４の検出値が閾値を越えていない場合は、位置ずれが生じる可能性はないと判断して、加圧・加熱工程を開始させることができる。このように、搬送の異常を含む異常が検知された場合も、可能性がないと判断された一対のウェハホルダ２１は加圧・加熱工程実施部４７まで搬送してもよい。これにより、位置ずれの可能性の有無を更に確実に判断できる。
図１１は、第５実施例にかかる搬送装置４２にブロック２７が搭載された状態を側面から示す図である。なお、実施例の構造と共通な部分について重複する説明は省く。図示のように、搬送装置４２は、下部支え板６１の上面に、基準マーク９６を有する。従って、下部支え板６１の基準マーク９６と、搬送アーム先端部６０に搭載されたウェハホルダ２１の基準マーク２５との相対位置を計測することにより、ウェハ１１に生じた位置ずれを検出することができる。
基準マーク２５、９６の相対位置の検出は、第３実施例において、２つのウェハホルダ２１の基準マーク２５の相対位置を検出した場合と同様に、顕微鏡３１を用いて実行できる。即ち、搬送装置４２によるブロック２７の搬送を開始する前と搬送後とに、基準マーク２５、９６の相対位置をそれぞれ計測することにより、搬送中に生じたブロック２７の位置ずれを知ることができる。これにより、ブロック２７においてウェハ１１が位置ずれを生じた可能性の有無を知ることができる。
なお、搬送アーム先端部６０に設ける基準マーク９６は、ウェハ１１のアラインメントマーク２３のように、顕微鏡で検出するマークパターンに制限されない。即ち、基準マーク９６を検出する顕微鏡３１に替えて、磁気センサ、電界センサ、静電容量センサ、干渉計等を用いることにより、基準マーク９６を、磁石、エレクトレット、反射鏡等により代替することができる。また、顕微鏡３１に替えて撮像装置を用いて、搬送アーム先端部６０自体の映像から相対位置を検出することもできる。
以上説明したように、搬送に伴う２つのウェハ１１間の位置ずれの可能性の有無を判定して、当該可能性がある場合には、オペレータにその旨を通知すると共に、加圧・加熱工程実施部４７における処理を実行する前に、位置合わせの状態を確認する等して、位置ずれによる積層型３次元半導体装置の歩留まり悪化を防止できる。また、位置ずれの可能性がないブロック２７に対しては処理を継続させるので、半導体装置の製造装置のスループットを向上させることができる。
これにより、搬送に伴うウェハ間の位置ずれ検出をして、製造される半導体装置のウェハ間接合不良による歩留まり悪化を防止することができる。なお、上記説明では半導体装置の重ね合わせについて説明したが、半導体装置以外の基板の接合においても上記の方法および装置が使用できることは言うまでも無い。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。また、上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。更に、変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることは、請求の範囲の記載から明らかである。

Claims (14)

  1. 積層すべき基板を保持して位置合わせ部において位置合わせされて重ね合わされた一対の基板ホルダを前記位置合わせ部から加圧部に搬送する間に、前記基板同士に閾値以上の位置ずれが生じた可能性の有無を判断して、前記可能性があると判断した場合に前記一対の基板ホルダを前記加圧部とは異なる領域に搬送する搬送方法。
  2. 前記可能性は、前記基板ホルダの加速度により判断される請求項１に記載の搬送方法。
  3. 前記可能性は、前記基板ホルダを搬送する搬送部の加速度により判断される請求項１に記載の搬送方法。
  4. 前記可能性は、前記一対の基板ホルダの相対位置により判断される請求項１に記載の搬送方法。
  5. 前記可能性は、前記一対の基板ホルダを搬送する搬送部と前記一対の基板ホルダの一方との相対位置により判断される請求項１に記載の搬送方法。
  6. 搬送の異常を含む異常が検知された場合も、前記可能性がないと判断された前記一対の基板ホルダを前記加圧部まで搬送して前記基板を圧着させる請求項１から請求項５までのいずれかに記載の搬送方法。
  7. 積層すべき基板を保持し位置合わせ部において位置合わせされて重ね合わされた一対の基板ホルダを前記位置合わせ部から加圧・加熱部に搬送する搬送装置であって、
    前記位置合わせ部から前記加圧・加熱部に搬送する間に、前記基板同士に閾値以上の位置ずれが生じた可能性の有無を判断して、前記可能性があると判断した場合に前記一対の基板ホルダを前記加圧・加熱部とは異なる領域に搬送させる制御部を備えた搬送装置。
  8. 前記制御部は、前記基板ホルダに取り付けられた加速度センサにより検出された前記基板ホルダの加速度により前記可能性があると判断する請求項７に記載の搬送装置。
  9. 前記制御部は、前記一対の基板を搬送する搬送部に取り付けられた加速度センサにより検出された前記基板ホルダの加速度により前記可能性があると判断する請求項７に記載の搬送装置。
  10. 前記制御部はサーボ制御部を含み、前記サーボ制御部のエンコーダにより検出された前記基板ホルダの加速度により前記可能性があると判断する請求項７に記載の搬送装置。
  11. 前記制御部は、前記基板ホルダに取り付けられたギャップセンサにより検出された前記一対の基板ホルダ同士の相対位置により前記可能性があると判断する請求項７に記載の搬送装置。
  12. 前記制御部は、前記一対の基板ホルダのそれぞれの位置から算出された前記一対の基板ホルダ同士の相対位置により前記可能性があると判断する請求項７に記載の搬送装置。
  13. 前記制御部は、前記一対の基板を搬送する搬送部と前記一対の基板ホルダの一方との相対位置により前記可能性があると判断する請求項７に記載の搬送装置。
  14. 前記制御部は、搬送の異常を含む異常が検知された場合も、前記可能性がないと判断された前記一対の基板ホルダを前記加圧・加熱部まで搬送させる請求項７から請求項１３のいずれかに記載の搬送装置。
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