JPWO2010038454A1 - Alignment apparatus and alignment method - Google Patents

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Abstract

アラインメント装置の精度を向上させる。互いに対向する一対の基板の一方を保持する第1ステージと、一対の基板の他方を保持する第2ステージと、第2ステージに保持された基板のアラインメントマークを観察すべく移動する第1顕微鏡と、第1ステージに保持された基板のアラインメントマークを観察すべく移動する第2顕微鏡と、第2顕微鏡により観察したアラインメントマークの位置を示す第1位置情報と、第1顕微鏡により観察したアラインメントマークの位置を示す第2位置情報との差分に応じて第1ステージおよび第2ステージの少なくとも一方を移動させて、第1ステージおよび第2ステージに保持された一対の基板を位置合わせする位置合わせ制御部とを備えるアラインメント装置が提供される。Improve the accuracy of the alignment device. A first stage that holds one of a pair of substrates facing each other; a second stage that holds the other of the pair of substrates; and a first microscope that moves to observe an alignment mark of the substrate held on the second stage; The second microscope that moves to observe the alignment mark of the substrate held on the first stage, the first position information that indicates the position of the alignment mark observed by the second microscope, and the alignment mark that is observed by the first microscope An alignment control unit that aligns the pair of substrates held on the first stage and the second stage by moving at least one of the first stage and the second stage according to a difference from the second position information indicating the position. Is provided.

Description

本発明は、アラインメント装置およびアラインメント方法に関する。本出願は、下記の日本出願に関連し、下記の日本出願からの優先権を主張する出願である。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2008−256803 出願日 2008年10月1日
The present invention relates to an alignment apparatus and an alignment method. This application is related to the following Japanese application and claims priority from the following Japanese application. For designated countries where incorporation by reference of documents is permitted, the contents described in the following application are incorporated into this application by reference and made a part of this application.
Japanese Patent Application No. 2008-256803 Application Date October 1, 2008

各々に素子が形成された基板を積層した積層型半導体装置がある(特許文献1参照)。積層型半導体装置の製造過程には、互いに平行に保持された一対の基板を、複数の顕微鏡により個々に観察しつつ位置合わせして貼り合わせる段階がある(特許文献2参照)。   There is a stacked semiconductor device in which substrates each having an element formed thereon are stacked (see Patent Document 1). The manufacturing process of the stacked semiconductor device includes a step of aligning and bonding a pair of substrates held in parallel with each other while individually observing with a plurality of microscopes (see Patent Document 2).

特開平11−261000号公報JP 11-261000 A 特開2005−251972号公報JP 2005-251972 A

積層型半導体装置の製造過程における位置合わせは、基板上の素子の線幅と同程度に高い精度が求められる。このため、位置合わせに用いる顕微鏡には、光学解像度に加えて、顕微鏡自体の位置についても高い精度が要求される。   The alignment in the manufacturing process of the stacked semiconductor device is required to be as accurate as the line width of the element on the substrate. For this reason, in addition to optical resolution, the microscope used for alignment is required to have high accuracy with respect to the position of the microscope itself.

そこで、上記課題を解決すべく、本発明の第1の態様として、互いに対向する一対の基板の一方を保持する第1ステージと、一対の基板の他方を保持する第2ステージと、第2ステージに保持された基板のアラインメントマークを観察すべく移動する第1顕微鏡と、第1ステージに保持された基板のアラインメントマークを観察すべく移動する第2顕微鏡と、第2顕微鏡により観察したアラインメントマークの位置を示す第1位置情報と、第1顕微鏡により観察したアラインメントマークの位置を示す第2位置情報との差分に応じて第1ステージおよび第2ステージの少なくとも一方を移動させて、第1ステージおよび第2ステージに保持された一対の基板を位置合わせする位置合わせ制御部とを備えるアラインメント装置が提供される。   Therefore, in order to solve the above problems, as a first aspect of the present invention, a first stage that holds one of a pair of substrates facing each other, a second stage that holds the other of the pair of substrates, and a second stage A first microscope that moves to observe the alignment mark of the substrate held on the substrate, a second microscope that moves to observe the alignment mark of the substrate held on the first stage, and an alignment mark observed by the second microscope. According to the difference between the first position information indicating the position and the second position information indicating the position of the alignment mark observed with the first microscope, at least one of the first stage and the second stage is moved, An alignment apparatus is provided that includes an alignment control unit that aligns a pair of substrates held on a second stage.

また、本発明の第2の態様として、互いに対向する一対の基板の一方を第1ステージに保持させる段階と、一対の基板の他方を第2ステージに保持させる段階と、第2ステージに保持された基板のアラインメントマークを、第1顕微鏡を移動させて観察して、当該アラインメントマークの位置を示す第2位置情報を検出する段階と、第1ステージに保持された基板のアラインメントマークを、第2顕微鏡を移動させて観察して、当該アラインメントマークの位置を示す第1位置情報を検出する段階と、第1位置情報および第2位置情報の差分に応じて第1ステージおよび第2ステージの少なくとも一方を移動させて、第1ステージおよび第2ステージに保持された一対の基板を位置合わせする段階とを含むアラインメント方法が提供される。   Further, as a second aspect of the present invention, a step of holding one of a pair of substrates facing each other on the first stage, a step of holding the other of the pair of substrates on the second stage, and a second stage are held. Observing the alignment mark of the substrate moved by moving the first microscope to detect second position information indicating the position of the alignment mark, and secondly aligning the alignment mark of the substrate held on the first stage. Observing by moving the microscope to detect first position information indicating the position of the alignment mark, and at least one of the first stage and the second stage according to the difference between the first position information and the second position information And aligning a pair of substrates held on the first stage and the second stage.

なお、上記の発明の概要は、本発明の全ての特徴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。   The above summary of the invention does not enumerate all the features of the present invention. Further, a sub-combination of these feature groups can be an invention.

積層基板製造システム100の構造を模式的に示す平面図である。1 is a plan view schematically showing the structure of a multilayer substrate manufacturing system 100. FIG. 基板180の状態の変遷を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the transition of the state of the board | substrate 180. FIG. 基板180の状態の変遷を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the transition of the state of the board | substrate 180. FIG. 基板180の状態の変遷を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the transition of the state of the board | substrate 180. FIG. 基板180の状態の変遷を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the transition of the state of the board | substrate 180. FIG. 基板180の状態の変遷を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the transition of the state of the board | substrate 180. FIG. アラインメントマーク184の形態を模式的に示す図である。It is a figure which shows the form of the alignment mark 184 typically. アラインメント部300の構造を模式的に示す断面図である。3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the alignment unit 300. FIG. 図4に示すアラインメント部300の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of alignment part 300 shown in FIG. 基準標識321の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the reference | standard label | marker 321. FIG. 基準標識321の他の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other structure of the reference | standard label | marker 321. FIG. アラインメント部300におけるアラインメントの手順を示す流れ図である。5 is a flowchart showing an alignment procedure in the alignment unit 300. アラインメント部300の動作を、図4に対照して示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the operation of the alignment unit 300 in contrast to FIG. 4. 図9に示す状態のアラインメント部300の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of alignment part 300 of the state shown in FIG. アラインメント部300の次の動作を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the next operation of the alignment unit 300. アラインメント部300のまた次の動作を示す図である。It is a figure which shows the next operation | movement of the alignment part 300. FIG. 他のアラインメント部300の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the other alignment part 300. FIG. アラインメント部300の平面図である。4 is a plan view of an alignment unit 300. FIG. アラインメント部300の動作を示す側面図である。6 is a side view showing the operation of the alignment unit 300. FIG. アラインメント部300の他の動作を示す側面図である。FIG. 11 is a side view showing another operation of the alignment unit 300. アラインメント部300のまた他の動作を示す側面図である。FIG. 11 is a side view showing still another operation of the alignment unit 300. アラインメント部300の更に他の動作を示す側面図である。FIG. 11 is a side view showing still another operation of the alignment unit 300.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明の(一)側面を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the (1) aspect of the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the invention according to the scope of claims, and the features described in the embodiments are as follows. Not all combinations are essential for the solution of the invention.

図1は、積層基板製造システム100の全体構造を模式的に示す平面図である。積層基板製造システム100は、共通の筐体101の内部に形成された常温部102および高温部202を含む。   FIG. 1 is a plan view schematically showing the overall structure of the multilayer substrate manufacturing system 100. The multilayer substrate manufacturing system 100 includes a normal temperature part 102 and a high temperature part 202 formed in a common housing 101.

常温部102は、筐体101の外部に面して、複数の基板カセット111、112、113と、制御盤120とを有する。制御盤120は、較正制御部122、位置合わせ制御部124、積層基板製造システム100全体の動作を制御する制御部も含む。更に、制御盤120は、積層基板製造システム100の電源投入、各種設定等をする場合にユーザが外部から操作する操作部を有する。   The normal temperature unit 102 has a plurality of substrate cassettes 111, 112, 113 and a control panel 120 facing the outside of the housing 101. The control panel 120 also includes a calibration control unit 122, an alignment control unit 124, and a control unit that controls the overall operation of the multilayer substrate manufacturing system 100. Furthermore, the control panel 120 has an operation unit that is operated by the user from the outside when the multilayer substrate manufacturing system 100 is turned on, various settings, and the like are performed.

基板カセット111、112、113は、積層基板製造システム100において接合される基板180、または、積層基板製造システム100において接合された基板180を収容する。基板カセット111、112、113は、筐体101に対して脱着自在に装着される。これにより、複数の基板180を一括して積層基板製造システム100に装填できる。積層基板製造システム100において接合された基板180を一括して回収できる。   The substrate cassettes 111, 112, and 113 accommodate the substrates 180 bonded in the multilayer substrate manufacturing system 100 or the substrates 180 bonded in the multilayer substrate manufacturing system 100. The substrate cassettes 111, 112, and 113 are detachably attached to the housing 101. As a result, a plurality of substrates 180 can be loaded into the laminated substrate manufacturing system 100 at once. The substrates 180 bonded in the multilayer substrate manufacturing system 100 can be collected at once.

常温部102において、筐体101の内側には、プリアライナ130、アラインメント部300、基板ホルダラック160と、一対のロボットアーム171、172とを備える。筐体101の内部は、積層基板製造システム100が設置された環境の室温と略同じ特定の温度が維持されるように温度管理される。   The room temperature unit 102 includes a pre-aligner 130, an alignment unit 300, a substrate holder rack 160, and a pair of robot arms 171 and 172 inside the housing 101. The inside of the housing 101 is temperature-controlled so that a specific temperature substantially the same as the room temperature of the environment in which the multilayer substrate manufacturing system 100 is installed is maintained.

アラインメント部300は高精度であるが故に調整範囲が狭い。よって、プリアライナ130は、その狭い調整範囲に基板180が収まるように、個々の基板180の位置を仮合わせする。これにより、アラインメント部300における位置決めを確実にすることができる。   Since the alignment unit 300 is highly accurate, the adjustment range is narrow. Therefore, the pre-aligner 130 temporarily aligns the positions of the individual substrates 180 so that the substrates 180 are within the narrow adjustment range. Thereby, the positioning in the alignment part 300 can be ensured.

アラインメント部300は、互いに対向する上ステージ部310および下ステージ部320と、互いに直交して配置された一対の計測部330とを含む。アラインメント部300において、上ステージ部310および下ステージ部320は、各々基板180または基板180を保持した基板ホルダ190を搬送する。計測部330は、移動する上ステージ部310または下ステージ部320の位置を基板180の面方向について計測する。   The alignment unit 300 includes an upper stage unit 310 and a lower stage unit 320 that face each other, and a pair of measurement units 330 that are arranged orthogonal to each other. In the alignment unit 300, the upper stage unit 310 and the lower stage unit 320 each transport the substrate 180 or the substrate holder 190 that holds the substrate 180. The measuring unit 330 measures the position of the moving upper stage unit 310 or the lower stage unit 320 in the surface direction of the substrate 180.

アラインメント部300を包囲して、断熱壁142およびシャッタ144が設けられる。断熱壁142およびシャッタ144に包囲された空間は、空調機等に連通して温度管理され、アラインメント部300における位置合わせ精度を維持する。アラインメント部300においては、一対の基板180が相互に位置合わせされる。アラインメント部300の詳細な構造と動作については、図4以下を参照して後述する。   A heat insulating wall 142 and a shutter 144 are provided so as to surround the alignment unit 300. The space surrounded by the heat insulating wall 142 and the shutter 144 is communicated with an air conditioner or the like, and the temperature is managed, so that the alignment accuracy in the alignment unit 300 is maintained. In the alignment unit 300, the pair of substrates 180 are aligned with each other. The detailed structure and operation of the alignment unit 300 will be described later with reference to FIG.

基板ホルダラック160は、複数の基板ホルダ190を収容して待機させる。基板ホルダ190は、基板180を一枚ずつ保持して、基板180の取り扱いを容易にする。基板ホルダ190は、例えば静電吸着により基板180を保持する。基板ホルダラック160は、基板取り外し部を含む。基板取り外し部は、後述する加圧部240から搬出された基板ホルダ190から、当該基板ホルダ190に挟まれた基板180を取り出す。   The substrate holder rack 160 accommodates a plurality of substrate holders 190 and makes them stand by. The substrate holder 190 holds the substrates 180 one by one to facilitate handling of the substrates 180. The substrate holder 190 holds the substrate 180 by electrostatic adsorption, for example. The substrate holder rack 160 includes a substrate removal unit. The substrate removing unit takes out the substrate 180 sandwiched between the substrate holders 190 from the substrate holder 190 carried out from the pressurizing unit 240 described later.

なお、積層基板製造システム100に装填される基板180は、単体のシリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、ガラス基板等の他、それらに素子、回路、端子等が形成されたものでもよい。装填された基板180が、既に複数のウエハを積層して形成された積層基板である場合もある。   The substrate 180 loaded in the multilayer substrate manufacturing system 100 may be a single silicon wafer, compound semiconductor wafer, glass substrate, or the like, in which elements, circuits, terminals, and the like are formed. In some cases, the loaded substrate 180 is a laminated substrate formed by already laminating a plurality of wafers.

一対のロボットアーム171、172のうち、基板カセット111、112、113に近い側に配置されたロボットアーム171は、基板カセット111、112、113、プリアライナ130およびアラインメント部300の間で基板180を搬送する。ロボットアーム171は、接合する基板180の一方を裏返す機能も有する。これにより、基板180において回路、素子、端子等が形成された面を対向させて接合することができる。   Of the pair of robot arms 171, 172, the robot arm 171 disposed on the side closer to the substrate cassettes 111, 112, 113 transports the substrate 180 between the substrate cassettes 111, 112, 113, the pre-aligner 130, and the alignment unit 300. To do. The robot arm 171 also has a function of turning over one of the substrates 180 to be joined. Accordingly, the surfaces of the substrate 180 on which circuits, elements, terminals, and the like are formed can be opposed to each other.

基板カセット111、112、113から遠い側に配置されたロボットアーム172は、アラインメント部300、基板ホルダラック160およびエアロック220の間で基板180および基板ホルダ190を搬送する。さらにロボットアーム172は、基板ホルダラック160に対する基板ホルダ190の搬入および搬出も担う。   The robot arm 172 disposed on the side far from the substrate cassettes 111, 112, 113 carries the substrate 180 and the substrate holder 190 between the alignment unit 300, the substrate holder rack 160 and the air lock 220. Further, the robot arm 172 is also responsible for loading and unloading the substrate holder 190 with respect to the substrate holder rack 160.

高温部202は、断熱壁210、エアロック220、ロボットアーム230および複数の加圧部240を有する。断熱壁210は、高温部202を包囲して、高温部202の高い内部温度を維持すると共に、高温部202の外部への熱輻射を遮断する。これにより、高温部202の熱が常温部102に及ぼす影響を抑制できる。   The high temperature unit 202 includes a heat insulating wall 210, an air lock 220, a robot arm 230, and a plurality of pressure units 240. The heat insulating wall 210 surrounds the high temperature part 202 to maintain a high internal temperature of the high temperature part 202 and to block heat radiation to the outside of the high temperature part 202. Thereby, the influence which the heat of the high temperature part 202 has on the normal temperature part 102 can be suppressed.

ロボットアーム230は、加圧部240のいずれかとエアロック220との間で基板180および基板ホルダ190を搬送する。エアロック220は、常温部102側と高温部202側とに、交互に開閉するシャッタ222、224を有する。   The robot arm 230 conveys the substrate 180 and the substrate holder 190 between any of the pressurizing units 240 and the air lock 220. The air lock 220 includes shutters 222 and 224 that open and close alternately on the normal temperature part 102 side and the high temperature part 202 side.

基板180および基板ホルダ190が常温部102から高温部202に搬入される場合、まず、常温部102側のシャッタ222が開かれ、ロボットアーム172が基板180および基板ホルダ190をエアロック220に搬入する。次に、常温部102側のシャッタ222が閉じられ、高温部202側のシャッタ224が開かれる。   When the substrate 180 and the substrate holder 190 are carried into the high temperature unit 202 from the normal temperature unit 102, first, the shutter 222 on the normal temperature unit 102 side is opened, and the robot arm 172 carries the substrate 180 and the substrate holder 190 into the air lock 220. . Next, the shutter 222 on the normal temperature part 102 side is closed, and the shutter 224 on the high temperature part 202 side is opened.

続いて、ロボットアーム230が、エアロック220から基板180および基板ホルダ190を搬出して、加圧部240のいずれかに装入する。加圧部240は、基板ホルダ190に挟まれた状態で加圧部240に搬入された基板180を加熱および加圧する。これにより基板180は恒久的に接合される。   Subsequently, the robot arm 230 unloads the substrate 180 and the substrate holder 190 from the air lock 220 and loads them into one of the pressurizing units 240. The pressurizing unit 240 heats and pressurizes the substrate 180 carried into the pressurizing unit 240 while being sandwiched between the substrate holders 190. Thereby, the substrate 180 is permanently bonded.

高温部202から常温部102に基板180および基板ホルダ190を搬出する場合は、上記の一連の動作を逆順で実行する。これらの一連の動作により、高温部202の内部雰囲気を常温部102側に漏らすことなく、基板180および基板ホルダ190を高温部202に搬入または搬出できる。   When the substrate 180 and the substrate holder 190 are carried out from the high temperature unit 202 to the normal temperature unit 102, the above series of operations are executed in reverse order. Through a series of these operations, the substrate 180 and the substrate holder 190 can be carried into or out of the high temperature part 202 without leaking the internal atmosphere of the high temperature part 202 to the normal temperature part 102 side.

このように、積層基板製造システム100内の多くの領域において、基板ホルダ190は、基板180を保持した状態でロボットアーム172、230、上ステージ部310および下ステージ部320に搬送される。基板180を保持した基板ホルダ190が搬送される場合、ロボットアーム172、230は、真空吸着、静電吸着等により基板ホルダ190を吸着して保持する。   As described above, in many areas in the multilayer substrate manufacturing system 100, the substrate holder 190 is transferred to the robot arms 172 and 230, the upper stage unit 310, and the lower stage unit 320 while holding the substrate 180. When the substrate holder 190 holding the substrate 180 is transported, the robot arms 172 and 230 attract and hold the substrate holder 190 by vacuum suction, electrostatic suction or the like.

図2a、図2b、図2c、図2dおよび図2eは、積層基板製造システム100における基板180の状態の変遷を模式的に示す図である。図2aに示すように、積層基板製造システム100が稼動を開始した当初、基板180の各々は、例えば基板カセット111、112のいずれかに個別に収容される。基板ホルダ190も、基板ホルダラック160に個別に収容されている。   2a, 2b, 2c, 2d, and 2e are diagrams schematically showing changes in the state of the substrate 180 in the multilayer substrate manufacturing system 100. FIG. As shown in FIG. 2a, at the beginning of the operation of the multilayer substrate manufacturing system 100, each of the substrates 180 is individually accommodated in one of the substrate cassettes 111 and 112, for example. The substrate holder 190 is also individually accommodated in the substrate holder rack 160.

積層基板製造システム100が稼動を開始すると、ロボットアーム171により基板180が一枚ずつ搬入され、プリアライナ130においてプリアラインメントされた後に、基板ホルダ190に搭載される。こうして、基板180は、それぞれ基板ホルダ190により保持される。   When the multilayer substrate manufacturing system 100 starts operation, the substrates 180 are carried one by one by the robot arm 171, pre-aligned by the pre-aligner 130, and then mounted on the substrate holder 190. Thus, the substrates 180 are each held by the substrate holder 190.

次に、図2bに示すように、基板180をそれぞれ保持した一対の基板ホルダ190が用意され、図2cに示すように、基板180が対向するようにアラインメント部300に装填される。アラインメント部300において位置合わせされた基板180および基板ホルダ190は、図2dに示すように、基板ホルダ190の側面に形成された溝191に嵌められた複数の留め具192により連結されて、位置決めされた状態を保持する。連結された基板180および基板ホルダ190は、一体的に搬送されて加圧部240に装入される。   Next, as shown in FIG. 2b, a pair of substrate holders 190 each holding the substrate 180 is prepared, and as shown in FIG. 2c, the substrate 180 is loaded into the alignment unit 300 so as to face each other. As shown in FIG. 2d, the substrate 180 and the substrate holder 190 aligned in the alignment unit 300 are connected and positioned by a plurality of fasteners 192 fitted in grooves 191 formed on the side surface of the substrate holder 190. Hold the state. The connected substrate 180 and substrate holder 190 are transported integrally and inserted into the pressure unit 240.

加圧部240において加熱および加圧されることにより、基板180は互いに恒久的に接合されて積層基板となる。その後、基板180および基板ホルダ190は、加圧部240から搬出されて、基板ホルダラック160の基板取り外し部において分離される。   By being heated and pressurized in the pressure unit 240, the substrates 180 are permanently bonded to each other to form a laminated substrate. Thereafter, the substrate 180 and the substrate holder 190 are unloaded from the pressure unit 240 and separated at the substrate removal unit of the substrate holder rack 160.

基板ホルダ190から取り出された基板180は、ロボットアーム172、171並びに上ステージ部310および下ステージ部320により、例えば基板カセット113に収容される。基板180を取り出された基板ホルダ190は、基板ホルダラック160に戻されて待機する。   The substrate 180 taken out from the substrate holder 190 is accommodated in, for example, the substrate cassette 113 by the robot arms 172 and 171 and the upper stage unit 310 and the lower stage unit 320. The substrate holder 190 from which the substrate 180 has been taken out is returned to the substrate holder rack 160 and stands by.

図3は、積層基板の材料としての基板180の形態を模式的に示す平面図である。図示のように、基板180には、複数の素子領域186が形成されると共に、素子領域186の各々の近傍にアラインメントマーク184が配される。また、基板180は、縁部の特定箇所に形成されたノッチ182を有する。ノッチ182は、基板180の結晶配向性等に対応して配されており、全体として略円形をなす基板180における物性および配置の異方性を示す。   FIG. 3 is a plan view schematically showing the form of the substrate 180 as a material of the laminated substrate. As illustrated, a plurality of element regions 186 are formed on the substrate 180, and alignment marks 184 are disposed in the vicinity of each of the element regions 186. Further, the substrate 180 has a notch 182 formed at a specific portion of the edge. The notches 182 are arranged corresponding to the crystal orientation of the substrate 180 and the like, and show the physical properties and the anisotropy of the arrangement in the substrate 180 having a substantially circular shape as a whole.

アラインメントマーク184は、基板180に素子領域186を形成する場合に指標として用いられる。このため、アラインメントマーク184の位置は、基板180の変形等により変位した素子領域186の位置等に密接に関連する。従って、基板180を積層する場合に、アラインメントマーク184を位置合わせの指標として用いることにより、個々の基板180に生じている歪みを効果的に補償できる。   The alignment mark 184 is used as an index when the element region 186 is formed on the substrate 180. For this reason, the position of the alignment mark 184 is closely related to the position of the element region 186 displaced by the deformation of the substrate 180 or the like. Therefore, when the substrates 180 are stacked, the distortion generated in each substrate 180 can be effectively compensated by using the alignment mark 184 as an alignment index.

なお、図中では素子領域186およびアラインメントマーク184を大きく描いているが、300mmφ等の大型の基板180に形成される素子領域186の数は数百以上にも及ぶ。それに応じて、基板180に配されるアラインメントマーク184の数も多くなる。更に、アラインメントマーク184は、基板180に形成された配線、バンプ、スクライブライン等で代用することもできる。   In the drawing, the element regions 186 and the alignment marks 184 are drawn large, but the number of element regions 186 formed on a large substrate 180 such as 300 mmφ is several hundred or more. Accordingly, the number of alignment marks 184 arranged on the substrate 180 also increases. Furthermore, the alignment mark 184 can be substituted by wiring, bumps, scribe lines, etc. formed on the substrate 180.

図4は、アラインメント部300の構造を模式的に示す断面図である。アラインメント部300は、枠体301の内側に配された上ステージ部310および下ステージ部320を含む。図4では、一方の計測部330も見えている。計測部330は、互いに高さが異なる干渉計332、334を含む。   FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the alignment unit 300. The alignment unit 300 includes an upper stage unit 310 and a lower stage unit 320 disposed inside the frame body 301. In FIG. 4, one measurement unit 330 is also visible. The measurement unit 330 includes interferometers 332 and 334 having different heights.

枠体301は、互いに平行で水平な天板302および底板306と、天板302および底板306を結合する複数の支柱304とを備える。天板302、支柱304および底板306は、それぞれ高剛性な材料により形成され、内部機構の動作に係る反力が作用した場合も変形を生じない。   The frame 301 includes a top plate 302 and a bottom plate 306 that are parallel to each other and a plurality of columns 304 that couple the top plate 302 and the bottom plate 306. The top plate 302, the support column 304, and the bottom plate 306 are each formed of a highly rigid material, and are not deformed even when a reaction force related to the operation of the internal mechanism is applied.

上ステージ部310は、天板302の下面に順次懸架された、駆動部350、サブステージ314、スペーサ311およびメインステージ312を含む。サブステージ314は、上反射鏡316および上顕微鏡318を懸架する。メインステージ312は、基板180を保持した基板ホルダ190を吸着して保持する。   The upper stage unit 310 includes a drive unit 350, a substage 314, a spacer 311, and a main stage 312 that are sequentially suspended from the lower surface of the top plate 302. The substage 314 suspends the upper reflecting mirror 316 and the upper microscope 318. The main stage 312 sucks and holds the substrate holder 190 that holds the substrate 180.

駆動部350は、サブステージ314を、図中に矢印で示すX方向およびY方向にそれぞれ移動させるX駆動部351およびY駆動部352を含む。サブステージ314は、スペーサ311を介してメインステージ312と一体的に結合されている。これにより、上反射鏡316および上顕微鏡318は、メインステージ312に保持された基板180に対して一定の相対位置を維持しつつ、基板180と共にX方向およびY方向に移動する。   The drive unit 350 includes an X drive unit 351 and a Y drive unit 352 that move the substage 314 in the X direction and the Y direction indicated by arrows in the drawing, respectively. The substage 314 is integrally coupled to the main stage 312 via the spacer 311. Accordingly, the upper reflecting mirror 316 and the upper microscope 318 move in the X direction and the Y direction together with the substrate 180 while maintaining a certain relative position with respect to the substrate 180 held on the main stage 312.

下ステージ部320は、底板306の上面に搭載された、駆動部340、サブステージ324およびメインステージ322を含む。サブステージ324は、下反射鏡326および下顕微鏡328を搭載する。メインステージ322は、基板180を保持した基板ホルダ190を吸着して保持する。さらにメインステージ322には基準標識321も搭載される。   The lower stage unit 320 includes a drive unit 340, a substage 324, and a main stage 322 mounted on the upper surface of the bottom plate 306. The substage 324 includes a lower reflecting mirror 326 and a lower microscope 328. The main stage 322 sucks and holds the substrate holder 190 that holds the substrate 180. Further, a reference mark 321 is also mounted on the main stage 322.

下ステージ部320において、下顕微鏡328は、垂直アクチュエータ329を介してサブステージ324に搭載される。これにより、下顕微鏡328は、垂直方向に限ってサブステージ324に対して昇降する。   In the lower stage unit 320, the lower microscope 328 is mounted on the substage 324 via the vertical actuator 329. As a result, the lower microscope 328 moves up and down with respect to the substage 324 only in the vertical direction.

駆動部340は、サブステージ324を、図中に矢印で示すX方向、Y方向およびZ方向にそれぞれ移動させるX駆動部341、Y駆動部342およびZ駆動部348を含む。また、サブステージ324を水平面内で回転させるθ駆動部344と、サブステージ324を揺動させるφ駆動部346とを含む。なお、Z駆動部348は、サブステージ324およびメインステージ322の間に配され、上ステージ部310におけるスペーサ311に相当する機能を兼ねる。   The drive unit 340 includes an X drive unit 341, a Y drive unit 342, and a Z drive unit 348 that move the substage 324 in the X direction, the Y direction, and the Z direction indicated by arrows in the drawing. Further, a θ drive unit 344 that rotates the substage 324 in a horizontal plane and a φ drive unit 346 that swings the substage 324 are included. Note that the Z drive unit 348 is disposed between the substage 324 and the main stage 322, and also has a function corresponding to the spacer 311 in the upper stage unit 310.

サブステージ324は、Z駆動部348によりメインステージ322と一体的に結合される。これにより、下反射鏡326および下顕微鏡328は、メインステージ322に保持された基板180に対して一定の相対位置を維持しつつ、基板180と共に回転し、揺動し、且つ、X方向、Y方向およびZ方向に移動する。   The substage 324 is integrally coupled to the main stage 322 by the Z drive unit 348. Accordingly, the lower reflecting mirror 326 and the lower microscope 328 rotate and swing together with the substrate 180 while maintaining a certain relative position with respect to the substrate 180 held on the main stage 322, and in the X direction and Y direction. Move in the direction and Z direction.

計測部330は、一対の干渉計332、334を含む。一方の干渉計332は、上ステージ部310の反射鏡316と同じ高さに配される。これにより、干渉計332は、反射鏡316を用いて、サブステージ314のX方向の位置を正確に計測する。なお、この図には現れない計測部330も同様の構造を有し、サブステージ314のY方向の位置を計測する。   Measurement unit 330 includes a pair of interferometers 332 and 334. One interferometer 332 is disposed at the same height as the reflecting mirror 316 of the upper stage unit 310. Thereby, the interferometer 332 uses the reflecting mirror 316 to accurately measure the position of the substage 314 in the X direction. Note that the measurement unit 330 that does not appear in this figure has the same structure, and measures the position of the substage 314 in the Y direction.

他方の干渉計334は、下ステージ部320の反射鏡326と同じ高さに配される。これにより、干渉計334は、反射鏡326を用いて、サブステージ324のX方向の位置を正確に計測する。この図には現れない計測部330も同様の構造を有し、サブステージ324のY方向の位置を計測する。   The other interferometer 334 is disposed at the same height as the reflecting mirror 326 of the lower stage unit 320. Thereby, the interferometer 334 accurately measures the position of the substage 324 in the X direction using the reflecting mirror 326. The measurement unit 330 that does not appear in this figure also has the same structure, and measures the position of the substage 324 in the Y direction.

図5は、基準標識321を上顕微鏡318から観察できる位置に上ステージ部310および下ステージ部を移動させた状態で、基準標識321近傍を拡大して示す図である。図示のように、図示のように上ステージ部310および下ステージ部320を適切に移動させることにより、上顕微鏡318からも基準標識321を視野に入れることができる。   FIG. 5 is an enlarged view showing the vicinity of the reference mark 321 in a state where the upper stage unit 310 and the lower stage unit are moved to a position where the reference mark 321 can be observed from the upper microscope 318. As shown in the drawing, the reference marker 321 can be put into the field of view from the upper microscope 318 by appropriately moving the upper stage portion 310 and the lower stage portion 320 as shown in the drawing.

基準標識321は、下顕微鏡328の直上においてメインステージ322に形成された貫通穴323の上に配される。これにより、基準標識321は、下顕微鏡328の視野にも入る。   The reference mark 321 is disposed on a through hole 323 formed in the main stage 322 immediately above the lower microscope 328. As a result, the reference mark 321 also enters the field of view of the lower microscope 328.

更に、基準標識321の高さは、下ステージ部320のメインステージ322に搭載された基板180の表面と同じ高さになるように調整される。図5に示す状態では、下顕微鏡328は垂直アクチュエータ329により降下させられ、基準標識321に焦点を合わせている。上顕微鏡318は、後述するように、下ステージ部320に搭載された基板180を観察する。従って、上記の状態では、上顕微鏡318および下顕微鏡328が、共に、同じ基準標識321に焦点を合わせた状態となる。   Further, the height of the reference mark 321 is adjusted to be the same height as the surface of the substrate 180 mounted on the main stage 322 of the lower stage unit 320. In the state shown in FIG. 5, the lower microscope 328 is lowered by the vertical actuator 329 and is focused on the reference mark 321. The upper microscope 318 observes the substrate 180 mounted on the lower stage unit 320, as will be described later. Therefore, in the above state, both the upper microscope 318 and the lower microscope 328 are in a state of focusing on the same reference mark 321.

図6は、上記の基準標識321の構造を示す断面図である。基準標識321は、支持枠421、透明基板422および不透明薄膜423を含む。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of the reference mark 321 described above. The reference mark 321 includes a support frame 421, a transparent substrate 422, and an opaque thin film 423.

より具体的には、透明基板422としてガラス基板等を用いて形成できる。不透明薄膜423としては、金属膜等を例示できる。不透明薄膜423を薄くすることにより、上顕微鏡318から観察された場合も、下顕微鏡328から観察された場合も、観察される位置がずれない。なお、透明基板422を支持枠421を介してメインステージ322に搭載する構造とすることにより、基準標識321の実効的な高さを微妙に調節することができる。   More specifically, the transparent substrate 422 can be formed using a glass substrate or the like. An example of the opaque thin film 423 is a metal film. By thinning the opaque thin film 423, the observed position does not shift both when observed from the upper microscope 318 and when observed from the lower microscope 328. Note that the effective height of the reference mark 321 can be finely adjusted by adopting a structure in which the transparent substrate 422 is mounted on the main stage 322 via the support frame 421.

基準標識321は透明基板422が露出した透明な領域を有する。これにより、基準標識321を透過して、その向こうに位置するアラインメントマーク184等を観察できるが、これについては図10を参照して後述する。   The reference mark 321 has a transparent area where the transparent substrate 422 is exposed. Thus, the alignment mark 184 and the like positioned therethrough can be observed through the reference mark 321, which will be described later with reference to FIG.

図7は、基準標識321の他の構造を示す断面図である。この基準標識321は、ナイフエッジ427を有する不透明基板425により形成される。ナイフエッジ427は、上顕微鏡318および下顕微鏡328を結ぶ線に対して交差する一対の面により形成される。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing another structure of the reference mark 321. This reference mark 321 is formed by an opaque substrate 425 having a knife edge 427. The knife edge 427 is formed by a pair of surfaces intersecting with a line connecting the upper microscope 318 and the lower microscope 328.

このような不透明基板425は、例えば、シリコンウエハをドライエッチングで加工することにより製造できる。ナイフエッジ427の先端は非常に薄いので、上顕微鏡318から観察された場合も、下顕微鏡328から観察された場合も、観察される位置がずれることがない。ナイフエッジ427の内側は貫通しているので、下顕微鏡328が、基準標識321の向こう側を観察することもできる。   Such an opaque substrate 425 can be manufactured, for example, by processing a silicon wafer by dry etching. Since the tip of the knife edge 427 is very thin, the observed position does not shift both when observed from the upper microscope 318 and when observed from the lower microscope 328. Since the inside of the knife edge 427 penetrates, the lower microscope 328 can also observe the other side of the reference mark 321.

図8は、上記のようなアラインメント部300を用いて基板180をアラインメントする場合の手順を示す流れ図である。まず、図4に示すように、上ステージ部310のメインステージ312の下方と、下ステージ部320のメインステージ322の上方とがそれぞれ開放されるように、上ステージ部310および下ステージ部320を異なる位置にずらして、メインステージ312、322の各々に、基板ホルダ190に保持された基板180を装填する(ステップS101)。   FIG. 8 is a flowchart showing a procedure when the substrate 180 is aligned using the alignment unit 300 as described above. First, as shown in FIG. 4, the upper stage unit 310 and the lower stage unit 320 are opened so that the lower side of the main stage 312 of the upper stage unit 310 and the upper side of the main stage 322 of the lower stage unit 320 are opened. Shifting to different positions, the substrate 180 held by the substrate holder 190 is loaded on each of the main stages 312, 322 (step S101).

次に、図示されていない顕微鏡等により基板180を観察しつつ、下ステージ部320のφ駆動部346を動作させて、一対の基板180を平行にする(ステップS102)。以下、基板180は、専らX方向およびY方向について位置合わせされる。   Next, while observing the substrate 180 with a microscope (not shown) or the like, the φ driving unit 346 of the lower stage unit 320 is operated to make the pair of substrates 180 parallel (step S102). Hereinafter, the substrate 180 is aligned exclusively in the X direction and the Y direction.

続いて、図4および図5に示すように、基準標識321を、下顕微鏡328および上顕微鏡318により同時に観察させることにより、下顕微鏡328および上顕微鏡318の相対位置を特定させる(ステップS103)。この状態で、較正制御部122は、上ステージ部310および下ステージ部320の位置を計測して、計測値を初期値として干渉計332、334を初期化する(ステップS104)。   Subsequently, as shown in FIGS. 4 and 5, the reference marker 321 is simultaneously observed by the lower microscope 328 and the upper microscope 318, thereby specifying the relative positions of the lower microscope 328 and the upper microscope 318 (step S103). In this state, the calibration control unit 122 measures the positions of the upper stage unit 310 and the lower stage unit 320, and initializes the interferometers 332 and 334 using the measured values as initial values (step S104).

続いて、上ステージ部310および下ステージ部を動作させて、下ステージ部320に保持された基板180のアラインメントマーク184を上顕微鏡318により、下ステージ部320に保持された基板180のアラインメントマーク184を下顕微鏡328により、各々3つ以上検出させる(ステップS105)。   Subsequently, the upper stage unit 310 and the lower stage unit are operated, and the alignment mark 184 of the substrate 180 held on the lower stage unit 320 is aligned with the alignment mark 184 of the substrate 180 held on the lower stage unit 320 by the upper microscope 318. Are detected three or more by the lower microscope 328 (step S105).

図9は、ステップS105を実行するアラインメント部300の状態を、図4に対照して示す図である。図示のように、上ステージ部310の駆動部350と、下ステージ部320の駆動部340をそれぞれ動作させることにより、下ステージ部320に保持された基板180の表面が上顕微鏡318の視野に、上ステージ部310に保持された基板180の表面が下顕微鏡328の視野に、それぞれ入れることができる。   FIG. 9 is a diagram showing the state of the alignment unit 300 that executes step S105 in contrast to FIG. As illustrated, the surface of the substrate 180 held by the lower stage unit 320 is brought into the field of view of the upper microscope 318 by operating the driving unit 350 of the upper stage unit 310 and the driving unit 340 of the lower stage unit 320, respectively. The surface of the substrate 180 held on the upper stage unit 310 can be put into the field of view of the lower microscope 328, respectively.

図10は、図9に示した状態における下顕微鏡328近傍を拡大して示す図である。図示のように、垂直アクチュエータ329を動作させることにより、下顕微鏡328の焦点を、上ステージ部310に保持された基板180の表面に移動させている。これにより、下顕微鏡328は、基準標識321を通じて、上ステージ部310に保持された基板180の表面を精密に観察できる。   FIG. 10 is an enlarged view showing the vicinity of the lower microscope 328 in the state shown in FIG. As shown in the drawing, the focus of the lower microscope 328 is moved to the surface of the substrate 180 held by the upper stage unit 310 by operating the vertical actuator 329. Accordingly, the lower microscope 328 can accurately observe the surface of the substrate 180 held on the upper stage unit 310 through the reference mark 321.

なお、図示は省いたが、アラインメント部300は、上顕微鏡318および下顕微鏡328とは別に、基板180の表面の広い範囲を観察する低倍率顕微鏡を別途備える。低倍率顕微鏡の解像度は、基板180の位置合わせ精度には満たないが、基板180上のアラインメントマーク184および素子領域186の大凡の位置を認識することができる。このような低倍率顕微鏡を併用することにより、上顕微鏡318および下顕微鏡328は、効率よくアラインメントマーク184を検出できる。   Although not shown, the alignment unit 300 includes a low-power microscope for observing a wide range of the surface of the substrate 180 separately from the upper microscope 318 and the lower microscope 328. The resolution of the low-magnification microscope is less than the alignment accuracy of the substrate 180, but the approximate positions of the alignment mark 184 and the element region 186 on the substrate 180 can be recognized. By using such a low-magnification microscope in combination, the upper microscope 318 and the lower microscope 328 can efficiently detect the alignment mark 184.

再び、図8に示した手順に戻ると、上顕微鏡318および下顕微鏡328が、対向する基板180のアラインメントマーク184を検出した場合、そのときのメインステージ312、322の位置を干渉計332、334で計測することにより、前記初期値に対するアラインメントマーク184の相対位置が判る。検出されたアラインメントマーク184の相対位置は、位置合わせ制御部124により格納される(ステップS106)。   Returning to the procedure shown in FIG. 8 again, when the upper microscope 318 and the lower microscope 328 detect the alignment mark 184 of the opposing substrate 180, the positions of the main stages 312 and 322 at that time are interferometers 332 and 334, respectively. The relative position of the alignment mark 184 with respect to the initial value can be determined by measuring at The relative position of the detected alignment mark 184 is stored by the alignment control unit 124 (step S106).

こうして、位置合わせ制御部124が、一対の基板180の各々について3つ以上のアラインメントマーク184の位置情報を獲得すると、当該位置情報に基づいて、基板180を位置合わせする場合に求められる、駆動部340、350の動作量を算出できる(ステップS107)。   Thus, when the alignment control unit 124 acquires the position information of the three or more alignment marks 184 for each of the pair of substrates 180, the drive unit required when aligning the substrate 180 based on the position information. The movement amounts of 340 and 350 can be calculated (step S107).

即ち、貼り合わせに供する基板180は、多くの処理、加工を経て素子等を形成されている。このため、基板180には様々な歪が生じている。また、ひとつの基板180における歪の分布は均一ではない。このため、基板180を位置合わせする場合に、一対の基板180で対応する特定のアラインメントマーク184の位置を一致させても、基板180の他の部分では位置ずれが大きくなる場合がある。   In other words, the substrate 180 used for bonding is formed with elements and the like through a lot of processing and processing. For this reason, various distortions are generated in the substrate 180. Further, the strain distribution on one substrate 180 is not uniform. For this reason, when aligning the substrates 180, even if the positions of the specific alignment marks 184 corresponding to the pair of substrates 180 are matched, misalignment may increase in other portions of the substrate 180.

しかしながら、一対の基板180相互の間で対応する3以上のアラインメントマーク184の各々の相対位置情報について以下のように、対応するアラインメントマーク間の誤差が複数のアイランメントマーク間で統計的に小さくなるような処理を実行することにより、基板180全体で生じるアラインメントマーク184の位置ずれを最小にとどめることができる。   However, as for the relative position information of each of the three or more alignment marks 184 corresponding to each other between the pair of substrates 180, the error between the corresponding alignment marks is statistically reduced between the plurality of alignment marks as follows. By executing such processing, the positional deviation of the alignment mark 184 that occurs in the entire substrate 180 can be minimized.

以下、そのアラインメント方式を説明する。一対のウエハにおいて、一方が他方に対して平行移動すべき平行移動量(T,T)および回転させるべき回転量θは下記のように算出される。基準座標系に対する測定されたアラインメントマークの位置座標(Axi,Ayi)と変換された位置座標(Mxi,Myi)との間には次の関係がある。なお、「i」はアラインメントマークの番号を示す。

Figure 2010038454
Hereinafter, the alignment method will be described. In a pair of wafers, a translation amount (T x , T y ) that one of the wafers should translate relative to the other and a rotation amount θ that should be rotated are calculated as follows. The following relationship exists between the position coordinates (A xi , A yi ) of the measured alignment mark with respect to the reference coordinate system and the converted position coordinates (M xi , M yi ). “I” indicates the number of the alignment mark.
Figure 2010038454

次に、一方の基板180の基準座標系に対する位置座標を(Dxi,Dyi)として、下記の関数Fが最も小さくなるように、他方の基板180の移動量(T,T)および回転量θを決定する。

Figure 2010038454
Next, assuming that the position coordinate of one substrate 180 with respect to the reference coordinate system is (D xi , D yi ), the movement amount (T x , T y ) of the other substrate 180 and the following function F are minimized. The rotation amount θ is determined.
Figure 2010038454

図11は、アラインメント部300の次の動作を示す図である。図示のように、位置合わせ制御部124が、上顕微鏡318および下顕微鏡328の相対位置に基づく初期値を基準として、算出された移動量(T,T)および回転量θに従って駆動部340、350を動作させることにより、一対の基板180を位置合わせすることができる(ステップS108)。FIG. 11 is a diagram illustrating the next operation of the alignment unit 300. As illustrated, the alignment control unit 124 uses the initial values based on the relative positions of the upper microscope 318 and the lower microscope 328 as a reference, and the driving unit 340 according to the calculated movement amount (T x , T y ) and the rotation amount θ. , 350 can be operated to align the pair of substrates 180 (step S108).

なお、位置合わせ精度を更に向上させる目的で、基準標識321を複数設けて、上顕微鏡318、328の相対位置を較正する段階(ステップS104)を何度か実行してもよい。特に、上ステージ部310または下ステージ部320が大きく動作した場合、X方向またはY方向に動作方向を切り換えた場合には、改めてステージ104からの手順を繰り返してもよい。   In order to further improve the alignment accuracy, a plurality of reference markers 321 may be provided and the step of calibrating the relative positions of the upper microscopes 318 and 328 (step S104) may be executed several times. In particular, when the upper stage unit 310 or the lower stage unit 320 moves greatly, when the operation direction is switched to the X direction or the Y direction, the procedure from the stage 104 may be repeated.

図12は、アラインメント部300また次の動作を示す図である。図示のように、Z駆動部348を動作させて、X方向およびY方向について位置合わせされて対向する基板180を相互に接合することができる。即ち、下ステージ部320のメインステージ322を上昇させて一対の基板180を当接させ、更に、Z駆動部348の駆動力を増すことにより、基板180を仮接合させることができる(ステップS109)。   FIG. 12 is a diagram showing the alignment unit 300 and the next operation. As illustrated, the Z driving unit 348 can be operated to bond the substrates 180 that are aligned in the X direction and the Y direction and face each other. That is, the substrate 180 can be temporarily joined by raising the main stage 322 of the lower stage unit 320 to contact the pair of substrates 180 and further increasing the driving force of the Z driving unit 348 (step S109). .

こうして位置合わせした上で接合された一対の基板180は、既に説明した通り、アラインメント部300から搬出され(ステップS110)、加圧部240に搬送される。アラインメント部300から加圧部240に搬送される間は、図2bを参照して説明したように、基板ホルダ190および留め具192により位置合わせした状態が保持される。   The pair of substrates 180 that have been aligned and bonded in this way are unloaded from the alignment unit 300 (step S110) and transferred to the pressurizing unit 240, as already described. While being conveyed from the alignment unit 300 to the pressurizing unit 240, as described with reference to FIG. 2b, the aligned state is held by the substrate holder 190 and the fastener 192.

なお、上記の例では、上ステージ部310および下ステージ部320が、いずれも駆動部350、340を有してメインステージ312、322を移動させる構造とした。この場合、上ステージ部310および下ステージ部320双方の移動量が等しくなるように、駆動部350、340の動作量を分配することも好ましい。これにより、部材の消耗を均等にして、機器の寿命を延ばすことができる。   In the above example, the upper stage unit 310 and the lower stage unit 320 both have the driving units 350 and 340 to move the main stages 312 and 322. In this case, it is also preferable to distribute the operation amounts of the drive units 350 and 340 so that the movement amounts of both the upper stage unit 310 and the lower stage unit 320 are equal. As a result, the wear of the members can be made uniform, and the life of the device can be extended.

上ステージ部310および下ステージ部320のいずれか一方、例えば上ステージ部310の駆動部350を省略して、メインステージ312を固定した状態でも基板180の位置合わせは実施できる。例えば、上ステージ部310のY駆動部352を省略して、上ステージ部310では専らX方向を、下ステージ部320では専らY方向を位置合わせする構造としてもよい。   The alignment of the substrate 180 can be performed even when either the upper stage part 310 or the lower stage part 320, for example, the drive part 350 of the upper stage part 310 is omitted and the main stage 312 is fixed. For example, the Y driving unit 352 of the upper stage unit 310 may be omitted, and the upper stage unit 310 may be aligned exclusively in the X direction, and the lower stage unit 320 may be aligned exclusively in the Y direction.

しかしながら、双方のメインステージ312、322を移動させることにより、所要の移動量を移動する時間を半分に減らすことができる。従って、上ステージ部310および下ステージ部320の双方に駆動部350、340を設けることにより、アラインメント部300におけるスループットを向上させることができる。   However, by moving both the main stages 312, 322, the time required to move the required amount of movement can be reduced by half. Therefore, by providing the drive units 350 and 340 in both the upper stage unit 310 and the lower stage unit 320, the throughput in the alignment unit 300 can be improved.

上記の例では、基準標識321を固定して、下顕微鏡328を昇降させる構造とした。しかしながら、下顕微鏡328を固定して、光学的に焦点距離を変化させる構造の他、基準標識を上顕微鏡318または下顕微鏡328の視野から進退させる構造等、さまざまに変形させることができる。更に、基板180の各々のアラインメントマーク184を計測することと、一対の基板180を位置合わせすることとを、別の設備で各々実行する構造とすることもできる。   In the above example, the reference mark 321 is fixed and the lower microscope 328 is moved up and down. However, in addition to a structure in which the lower microscope 328 is fixed and the focal length is optically changed, various modifications can be made such as a structure in which the reference marker is advanced and retracted from the field of view of the upper microscope 318 or the lower microscope 328. Furthermore, it is also possible to employ a structure in which the measurement of each alignment mark 184 of the substrate 180 and the alignment of the pair of substrates 180 are performed by separate facilities.

図13は、他の構造を有するアラインメント部300を示す斜視図である。このアラインメント部300は、底盤303に搭載された、測定部360、一対の顕微鏡ユニット370および接合部380を有する。また、図面が煩雑になることを避ける目的で図13では図示を省いたが、測定部360および接合部380の間には、ロボットアーム390が配される(図14参照)。   FIG. 13 is a perspective view showing an alignment unit 300 having another structure. The alignment unit 300 includes a measurement unit 360, a pair of microscope units 370, and a joint unit 380 mounted on the bottom plate 303. Further, although not shown in FIG. 13 for the purpose of avoiding complicated drawing, a robot arm 390 is disposed between the measurement unit 360 and the joint unit 380 (see FIG. 14).

測定部360は、底盤303から直立する一対の支柱361と、支柱361の上端および下端をそれぞれ結合する一対の水平な案内部363とにより形成された矩形のフレームの内側に形成される。案内部363の各々は、X駆動部362、Z駆動部364およびメインステージ312、322を、それぞれ懸架または支持する。   The measurement unit 360 is formed inside a rectangular frame formed by a pair of support columns 361 standing upright from the bottom plate 303 and a pair of horizontal guide units 363 that respectively connect the upper end and the lower end of the support column 361. Each of the guide units 363 suspends or supports the X drive unit 362, the Z drive unit 364, and the main stages 312, 322, respectively.

測定部360において、X駆動部362は、Z駆動部364およびメインステージ312、322と、メインステージ312、322に搭載された基板ホルダ190および基板180とを、案内部363に沿ってそれぞれ個別に移動させる。Z駆動部364は、メインステージ312、322と、メインステージ312、322に搭載された基板ホルダ190および基板180とを、垂直に昇降させる。   In the measurement unit 360, the X drive unit 362 individually connects the Z drive unit 364 and the main stages 312 and 322, and the substrate holder 190 and the substrate 180 mounted on the main stages 312 and 322 along the guide unit 363. Move. The Z drive unit 364 moves the main stages 312 and 322 and the substrate holder 190 and the substrate 180 mounted on the main stages 312 and 322 vertically up and down.

メインステージ312、322には、それぞれ、基板180を保持した基板ホルダ190が搭載される。基板180の各々は、一対のアラインメントマーク184を有する。   A substrate holder 190 holding the substrate 180 is mounted on each of the main stages 312 and 322. Each of the substrates 180 has a pair of alignment marks 184.

更に、一方のメインステージ322には、基準標識321も搭載される。基準標識321は、基板ホルダ190に保持された基板180の表面と同じ高さに固定される。メインステージ322は、基準標識321の下に、厚さ方向に貫通する貫通穴を有するので、基準標識321は、メインステージ322の上方からも、下方からも観察できる。なお、基準標識321は、図6、図7に示した構造をいずれも採り得る。   Further, a reference mark 321 is also mounted on one main stage 322. The reference mark 321 is fixed at the same height as the surface of the substrate 180 held by the substrate holder 190. Since the main stage 322 has a through hole penetrating in the thickness direction under the reference mark 321, the reference mark 321 can be observed from above and below the main stage 322. Note that the reference mark 321 may adopt any of the structures shown in FIGS.

一対の顕微鏡ユニット370は、測定部360を挟んで配される。顕微鏡ユニット370の各々は、Y駆動部372、支柱374および顕微鏡376、378を有する。Y駆動部372は、測定部360の案内部363の延在方向と交差する方向に支柱374を移動させる。支柱374は、各々一対の顕微鏡376、378を支持する。   The pair of microscope units 370 are arranged with the measurement unit 360 interposed therebetween. Each of the microscope units 370 includes a Y driving unit 372, a support column 374, and microscopes 376 and 378. The Y drive unit 372 moves the support column 374 in a direction intersecting with the extending direction of the guide unit 363 of the measurement unit 360. The support columns 374 support a pair of microscopes 376 and 378, respectively.

即ち、一対の顕微鏡376、378は、支柱374の中程に形成された切欠き部の内側に、互いに上下に対向して固定される。顕微鏡376、378の焦点Fは、顕微鏡376、378の中間に位置する共通の一点に結ばれる。   That is, the pair of microscopes 376 and 378 are fixed to be opposed to each other vertically inside the notch formed in the middle of the support column 374. The focal points F of the microscopes 376 and 378 are connected to a common point located in the middle of the microscopes 376 and 378.

一方、接合部380は、フレーム383の内側で互いに積層方向に配された、X駆動部381、Y駆動部382、θ駆動部384、Z駆動部388と、一対の平板389および一対のメインステージ312、322とを備える。メインステージ312、322は、それぞれが基板180を保持した基板ホルダ190を搭載する。   On the other hand, the joint portion 380 includes an X drive portion 381, a Y drive portion 382, a θ drive portion 384, a Z drive portion 388, a pair of flat plates 389, and a pair of main stages, which are arranged in the stacking direction inside the frame 383. 312 and 322. Each of the main stages 312 and 322 carries a substrate holder 190 that holds a substrate 180.

X駆動部381およびY駆動部382は、図中に矢印で示すX方向またはY方向に、メインステージ312、322を駆動する。Z駆動部388は、メインステージ312をZ軸方向に移動することができる他、個別に動作させることによりメインステージ322を揺動させることもできる。   The X drive unit 381 and the Y drive unit 382 drive the main stages 312 and 322 in the X direction or the Y direction indicated by arrows in the drawing. The Z drive unit 388 can move the main stage 312 in the Z-axis direction, and can also swing the main stage 322 by individually operating.

接合部380は、X駆動部381、Y駆動部382およびθ駆動部384を動作させることにより、メインステージ322に搭載された基板180を任意の方向に移動させて、メインステージ312に搭載された基板180に対して位置合わせできる。Z駆動部388を動作させることにより、互いに位置合わせした一対の基板180を互いに当接させて接合することもできる。   The bonding unit 380 is mounted on the main stage 312 by moving the substrate 180 mounted on the main stage 322 in an arbitrary direction by operating the X driving unit 381, the Y driving unit 382, and the θ driving unit 384. Alignment with respect to the substrate 180 is possible. By operating the Z driving unit 388, the pair of substrates 180 aligned with each other can be brought into contact with each other and bonded.

図14は、図13に示したアラインメント部300の平面図である。図示のように、アラインメント部300は、測定部360および接合部380の間にロボットアーム390を更に備える。   FIG. 14 is a plan view of the alignment unit 300 shown in FIG. As illustrated, the alignment unit 300 further includes a robot arm 390 between the measurement unit 360 and the joint unit 380.

ロボットアーム390は、フォーク部392およびアーム部394を有する。フォーク部392は、基板180を保持した基板ホルダ190を吸着して保持する。アーム部394は、基板ホルダ190を保持したフォーク部392を任意の方向に移動させる。これにより、ロボットアーム390は、測定部360において後述する測定を終えた基板180および基板ホルダ190を、測定部360のメインステージ312、322から、接合部380のメインステージ312、322まで搬送して移し換えることができる。   The robot arm 390 has a fork portion 392 and an arm portion 394. The fork unit 392 sucks and holds the substrate holder 190 that holds the substrate 180. The arm part 394 moves the fork part 392 holding the substrate holder 190 in an arbitrary direction. Thus, the robot arm 390 transports the substrate 180 and the substrate holder 190, which have been measured later in the measurement unit 360, from the main stages 312 and 322 of the measurement unit 360 to the main stages 312 and 322 of the joint unit 380. Can be transferred.

なお、積層基板製造システム100のレイアウトによっては、アラインメント部300に基板180および基板ホルダ190を搬入または搬出するロボットアーム172を用いてもよい。この場合は、アラインメント部300のロボットアーム390は省略できる。   Depending on the layout of the multilayer substrate manufacturing system 100, a robot arm 172 that carries the substrate 180 and the substrate holder 190 into and out of the alignment unit 300 may be used. In this case, the robot arm 390 of the alignment unit 300 can be omitted.

図15a、図15b、図15cおよび図15dは、上記のような構造を有するアラインメント部300における測定部360の動作を説明する図である。なお、図示のように、アラインメント部300は、図13および図14では支柱361に隠れていた一対の干渉計366、368と、干渉計366、368に対向してメインステージ312、322の側面に装着された一対の反射鏡367とを更に備える。これら干渉計366、368および反射鏡367の作用については後述する。   FIGS. 15a, 15b, 15c, and 15d are diagrams illustrating the operation of the measurement unit 360 in the alignment unit 300 having the above-described structure. As shown in the figure, the alignment unit 300 is arranged on the side surfaces of the main stages 312 and 322 facing the interferometers 366 and 368 and the interferometers 366 and 368 which are hidden in the support column 361 in FIGS. It further includes a pair of reflecting mirrors 367 mounted. The operation of these interferometers 366 and 368 and the reflecting mirror 367 will be described later.

まず、図15aに示すように、X駆動部362をそれぞれ動作させて、メインステージ312、322は、互いに異なる支柱361に接近した位置に移動される。これにより、メインステージ312の下面とメインステージ322の上面とが開放される。この状態で、メインステージ312、322の各々には、基板180を保持した基板ホルダ190が搭載される。   First, as shown in FIG. 15 a, the X driving unit 362 is operated, and the main stages 312 and 322 are moved to positions close to different columns 361. Thereby, the lower surface of the main stage 312 and the upper surface of the main stage 322 are opened. In this state, a substrate holder 190 holding the substrate 180 is mounted on each of the main stages 312 and 322.

次に、図15bに示すように、較正制御部122の制御の下に、下側のメインステージ322のZ駆動部364を動作させてメインステージ322を上昇させる。これにより、メインステージ322に搭載された基準標識は、顕微鏡376、378の焦点Fと同じ高さになる。   Next, as shown in FIG. 15 b, under the control of the calibration control unit 122, the Z drive unit 364 of the lower main stage 322 is operated to raise the main stage 322. Thereby, the reference mark mounted on the main stage 322 becomes the same height as the focal point F of the microscopes 376 and 378.

続いて、X駆動部362を動作させて、基準標識321が顕微鏡376、378の視野に入る位置に、メインステージ322を移動させる。この状態で、共通の基準標識321を一対の顕微鏡376、378で観察することにより、較正制御部122は、一対の顕微鏡376、378の位置を精密に検知することができる。   Subsequently, the X drive unit 362 is operated to move the main stage 322 to a position where the reference mark 321 enters the field of view of the microscopes 376 and 378. In this state, by observing the common reference mark 321 with the pair of microscopes 376 and 378, the calibration control unit 122 can accurately detect the positions of the pair of microscopes 376 and 378.

なお、顕微鏡376、378は、それぞれ支柱374に固定されているが、温度等の環境条件、Y駆動部372のトレランスによる支柱374の傾き等により、その位置が変化する場合がある。しかしながら、上記のようにして、アラインメントマーク184の位置測定に先立って共通の基準標識321を観察することにより、顕微鏡376、378の位置関係を把握できる。   Note that the microscopes 376 and 378 are fixed to the column 374, respectively, but their positions may change depending on environmental conditions such as temperature, inclination of the column 374 due to tolerance of the Y driving unit 372, and the like. However, as described above, the positional relationship between the microscopes 376 and 378 can be grasped by observing the common reference mark 321 prior to measuring the position of the alignment mark 184.

次に、図15cに示すように、X駆動部362を更に動作させてメインステージ322を移動させ、基板180のアラインメントマーク184を、上側の顕微鏡376の視野に入れさせる。なお、基準標識321と基板180の表面とは同じ高さに位置するので、基板180の表面は、上側の顕微鏡376の焦点面を通過する。   Next, as shown in FIG. 15 c, the X driving unit 362 is further operated to move the main stage 322, and the alignment mark 184 of the substrate 180 is placed in the field of view of the upper microscope 376. Since the reference mark 321 and the surface of the substrate 180 are located at the same height, the surface of the substrate 180 passes through the focal plane of the upper microscope 376.

また、メインステージ322が移動する間は、反射鏡367および一方の干渉計368を用いて、メインステージ322の移動量を正確に計測する。これにより、基準標識321において構成した顕微鏡378の位置を基準にして、基板180のアラインメントマーク184の位置を測定できる。測定されたアラインメントマーク184の位置情報は、位置合わせ制御部124に格納される。   Further, while the main stage 322 moves, the moving amount of the main stage 322 is accurately measured using the reflecting mirror 367 and one interferometer 368. Thereby, the position of the alignment mark 184 on the substrate 180 can be measured with reference to the position of the microscope 378 configured in the reference mark 321. The measured position information of the alignment mark 184 is stored in the alignment control unit 124.

続いて、図15dに示すように、下側のメインステージ322を当初の位置に戻す一方で、上側のメインステージ312を移動させる。即ち、まず、Z駆動部364を動作させて、基板180の表面を、顕微鏡376、378の焦点Fと同じ高さに移動させる。続いて、X駆動部362を動作させて、基板180を一対の顕微鏡376、378の間に移動させる。   Subsequently, as shown in FIG. 15d, the lower main stage 322 is returned to the original position, while the upper main stage 312 is moved. That is, first, the Z driving unit 364 is operated to move the surface of the substrate 180 to the same height as the focal point F of the microscopes 376 and 378. Subsequently, the X driving unit 362 is operated to move the substrate 180 between the pair of microscopes 376 and 378.

このとき、上側のメインステージ312の側に設けられた反射鏡367と干渉計366を用いて、メインステージ312の移動量を正確に測定できる。従って、下側の顕微鏡378で観察することにより、基板180のアラインメントマーク184の位置を正確に検知できる。測定されたアラインメントマーク184の位置情報は、位置合わせ制御部124に格納される。   At this time, the amount of movement of the main stage 312 can be accurately measured using the reflecting mirror 367 and the interferometer 366 provided on the upper main stage 312 side. Therefore, the position of the alignment mark 184 on the substrate 180 can be accurately detected by observing with the lower microscope 378. The measured position information of the alignment mark 184 is stored in the alignment control unit 124.

こうして、位置合わせ制御部124が、一対の基板180の各々についてアラインメントマーク184の位置情報を獲得すると、基板180を保持した基板ホルダ190は、ロボットアーム390により、接合部380のメインステージ312、322に各々移し換えられる。一方、位置合わせ制御部124は、当該位置情報に基づいて、基板180を位置合わせする場合に求められる、接合部380の動作量を算出する。   Thus, when the alignment control unit 124 acquires the position information of the alignment mark 184 for each of the pair of substrates 180, the substrate holder 190 that holds the substrate 180 is moved by the robot arm 390 to the main stages 312 and 322 of the bonding unit 380. Respectively. On the other hand, the alignment control unit 124 calculates an operation amount of the bonding unit 380 obtained when the substrate 180 is aligned based on the position information.

基板180を保持した基板ホルダ190を装入された接合部380は、まず、Z駆動部388を個別に動作させて、一対の基板180を平行にする。続いて、位置合わせ制御部124からの指示に基づいてX駆動部381、Y駆動部382およびθ駆動部384を動作させて、対応するアラインメントマーク184の位置が一致するように一対の基板180を位置合わせする。更に、Z駆動部388を同時に動作させて、一対の基板180を当接させ、更に高い圧力を印加することにより、一対の基板180を接合する。   First, the bonding unit 380 in which the substrate holder 190 holding the substrate 180 is inserted operates the Z driving unit 388 individually to make the pair of substrates 180 parallel to each other. Subsequently, the X driving unit 381, the Y driving unit 382, and the θ driving unit 384 are operated based on an instruction from the alignment control unit 124, and the pair of substrates 180 are moved so that the positions of the corresponding alignment marks 184 coincide with each other. Align. Further, the Z driving unit 388 is operated simultaneously to bring the pair of substrates 180 into contact with each other, and by applying a higher pressure, the pair of substrates 180 is joined.

なお、この態様におけるアラインメント部300は、測定部360および接合部380をそれぞれ備えて、アラインメントマーク184の位置測定と、基板180の接合とを各々個別に実行する。このような構造により、測定部360においては、X駆動部362およびZ駆動部364を小型化する一方、顕微鏡376、378の移動範囲を拡大することができる。また、接合部380においては、強度の高い大型部材を用いて、正確な位置合わせと高い圧力による基板180の接合を実行できる。しかしながら、部材の強度を確保できれば、測定部360の構造に、Y駆動部382、θ駆動部384等を加えて位置合わせおよび接合まで実行させることもできる。   Note that the alignment unit 300 in this aspect includes a measurement unit 360 and a bonding unit 380, and individually performs the position measurement of the alignment mark 184 and the bonding of the substrate 180. With such a structure, in the measurement unit 360, the X drive unit 362 and the Z drive unit 364 can be downsized, and the movement range of the microscopes 376 and 378 can be expanded. In addition, in the bonding portion 380, it is possible to execute accurate alignment and bonding of the substrates 180 with high pressure using a large member having high strength. However, if the strength of the member can be ensured, it is possible to add the Y drive unit 382, the θ drive unit 384, and the like to the structure of the measurement unit 360 and execute the alignment and joining.

図1から図15dに示す実施形態において、上ステージ部310等に保持される基板180を観察する顕微鏡が対向する下ステージ部320等に配置され、下ステージ部320等に保持される基板180を観察する顕微鏡が対向する上ステージ部310等に配置される。しかしながら、顕微鏡の配置はこれに限られない。上ステージ部310等に保持される基板180を観察する顕微鏡が同じ上ステージ部310等に配置され、下ステージ部320等に保持される基板180を観察する顕微鏡が同じ下ステージ部320等に配置されてもよい。この場合には、上ステージ部310に配される顕微鏡のレンズが上方を向くように配されるとともに、下ステージ部320に配される顕微鏡のレンズが下方を向くように配される。   In the embodiment shown in FIGS. 1 to 15d, a microscope for observing the substrate 180 held on the upper stage portion 310 or the like is disposed on the lower stage portion 320 or the like facing the substrate 180, and the substrate 180 held on the lower stage portion 320 or the like. The microscope to be observed is disposed on the upper stage unit 310 or the like facing the microscope. However, the arrangement of the microscope is not limited to this. A microscope for observing the substrate 180 held on the upper stage unit 310 or the like is arranged on the same upper stage unit 310 or the like, and a microscope for observing the substrate 180 held on the lower stage unit 320 or the like is arranged on the same lower stage unit 320 or the like May be. In this case, the microscope lens arranged on the upper stage unit 310 is arranged to face upward, and the microscope lens arranged on the lower stage unit 320 is arranged to face downward.

図1から図15dに示す実施形態において、上ステージ部310および下ステージ部320は移動可能であるが、いずれか一方が固定されており、他方が移動可能であってもよい。また、顕微鏡は、上ステージ部310および下ステージ部320に対して独立に移動可能であってもよい。この場合にアラインメントマーク184の観察時に上ステージ部310および下ステージ部320を停止しつつ顕微鏡が移動することにより、上ステージ部310および下ステージ部320の移動に要するスペースを節約できる。   In the embodiment shown in FIGS. 1 to 15d, the upper stage unit 310 and the lower stage unit 320 are movable, but one of them may be fixed and the other may be movable. Further, the microscope may be movable independently with respect to the upper stage unit 310 and the lower stage unit 320. In this case, the space required for the movement of the upper stage part 310 and the lower stage part 320 can be saved by moving the microscope while stopping the upper stage part 310 and the lower stage part 320 when the alignment mark 184 is observed.

以上、実施の形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. Further, it is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

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

100 積層基板製造システム、101 筐体、102 常温部、111、112、113 基板カセット、120 制御盤、122 較正制御部、124 位置合わせ制御部、130 プリアライナ、142、210 断熱壁、144、222、224 シャッタ、160 基板ホルダラック、171、172、230、390 ロボットアーム、180 基板、182 ノッチ、184 アラインメントマーク、186 素子領域、190 基板ホルダ、191 溝、192 留め具、202 高温部、220 エアロック、240 加圧部、300 アラインメント部、301 枠体、302 天板、303 底盤、304、374 支柱、306 底板、310 上ステージ部、311 スペーサ、312、322 メインステージ、314、324 サブステージ、316、326、367 反射鏡、318、328、376、378 顕微鏡、320 下ステージ部、321 基準標識、323 貫通穴、329 垂直アクチュエータ、330 計測部、332、334、366、368 干渉計、340、350 駆動部、341、351、362、381 X駆動部、342、352、372、382 Y駆動部、344、384 θ駆動部、346 φ駆動部、348、364、388 Z駆動部、360 測定部、361 支柱、363 案内部、370 顕微鏡ユニット、380 接合部、383 フレーム、389 平板、392 フォーク部、394 アーム部、421 支持枠、422 透明基板、423 不透明薄膜、425 不透明基板、427 ナイフエッジ 100 laminated substrate manufacturing system, 101 housing, 102 room temperature section, 111, 112, 113 substrate cassette, 120 control panel, 122 calibration control section, 124 alignment control section, 130 pre-aligner, 142, 210 heat insulation wall, 144, 222, 224 Shutter, 160 Substrate holder rack, 171, 172, 230, 390 Robot arm, 180 Substrate, 182 Notch, 184 Alignment mark, 186 Element area, 190 Substrate holder, 191 Groove, 192 Fastener, 202 High temperature part, 220 Air lock , 240 Pressure unit, 300 Alignment unit, 301 Frame body, 302 Top plate, 303 Bottom plate, 304, 374 Column, 306 Bottom plate, 310 Upper stage unit, 311 Spacer, 312, 322 Main stage, 314, 324 Sub Stage, 316, 326, 367 Reflector, 318, 328, 376, 378 Microscope, 320 Lower stage, 321 Reference mark, 323 Through hole, 329 Vertical actuator, 330 Measuring unit, 332, 334, 366, 368 Interferometer, 340, 350 drive unit, 341, 351, 362, 381 X drive unit, 342, 352, 372, 382 Y drive unit, 344, 384 θ drive unit, 346 φ drive unit, 348, 364, 388 Z drive unit, 360 Measurement unit, 361 support column, 363 guide unit, 370 microscope unit, 380 joint unit, 383 frame, 389 flat plate, 392 fork unit, 394 arm unit, 421 support frame, 422 transparent substrate, 423 opaque thin film, 425 opaque substrate, 427 knife Edge

Claims (11)

互いに対向する一対の基板の一方を保持する第1ステージと、
前記一対の基板の他方を保持する第2ステージと、
前記第2ステージに保持された基板のアラインメントマークを観察すべく移動する第1顕微鏡と、
前記第1ステージに保持された基板のアラインメントマークを観察すべく移動する第2顕微鏡と、
前記第2顕微鏡により観察したアラインメントマークの位置を示す第1位置情報と、前記第1顕微鏡により観察したアラインメントマークの位置を示す第2位置情報との差分に応じて前記第1ステージおよび前記第2ステージの少なくとも一方を移動させて、前記第1ステージおよび前記第2ステージに保持された一対の基板を位置合わせする位置合わせ制御部と
を備えるアラインメント装置。
A first stage for holding one of a pair of substrates facing each other;
A second stage for holding the other of the pair of substrates;
A first microscope that moves to observe the alignment marks of the substrate held on the second stage;
A second microscope that moves to observe the alignment marks of the substrate held on the first stage;
The first stage and the second stage according to the difference between the first position information indicating the position of the alignment mark observed with the second microscope and the second position information indicating the position of the alignment mark observed with the first microscope. An alignment apparatus comprising: an alignment control unit configured to align a pair of substrates held on the first stage and the second stage by moving at least one of the stages.
前記位置合わせ制御部は、前記第1ステージおよび前記第2ステージを等しい移動量で移動させる請求項1に記載のアラインメント装置。   The alignment apparatus according to claim 1, wherein the alignment control unit moves the first stage and the second stage with an equal movement amount. 前記位置合わせ制御部は、前記第1ステージおよび前記第2ステージを、互いに異なる方向に移動させる請求項1に記載のアラインメント装置。   The alignment apparatus according to claim 1, wherein the alignment control unit moves the first stage and the second stage in different directions. 前記第1顕微鏡および前記第2顕微鏡から共通に観察される較正標識と、
前記第1顕微鏡および前記第2顕微鏡に前記較正標識を観察させて、前記第1顕微鏡および前記第2顕微鏡の相対位置を較正する較正制御部と
を更に備える請求項1に記載のアラインメント装置。
A calibration marker commonly observed from the first microscope and the second microscope;
The alignment apparatus according to claim 1, further comprising: a calibration control unit that causes the first microscope and the second microscope to observe the calibration mark and calibrates the relative positions of the first microscope and the second microscope.
前記較正制御部は、前記第1ステージおよび前記第2ステージを等しい移動量で移動させる請求項4に記載のアラインメント装置。   The alignment apparatus according to claim 4, wherein the calibration control unit moves the first stage and the second stage with an equal movement amount. 前記較正制御部は、前記第1顕微鏡の視野に進入した前記較正標識を前記第2顕微鏡により観察して、前記第1顕微鏡および前記第2顕微鏡の相対位置を検出する請求項4に記載のアラインメント装置。   The alignment according to claim 4, wherein the calibration control unit observes the calibration marker that has entered the field of view of the first microscope with the second microscope, and detects a relative position between the first microscope and the second microscope. apparatus. 前記較正標識は、前記第1顕微鏡および前記第2顕微鏡の一方の焦点面に配され、
前記較正制御部は、前記第1顕微鏡および前記第2顕微鏡の他方を移動させて、当該顕微鏡の焦点を前記較正標識に合わせる請求項4に記載のアラインメント装置。
The calibration marker is disposed on one focal plane of the first microscope and the second microscope;
The alignment apparatus according to claim 4, wherein the calibration control unit moves the other of the first microscope and the second microscope to focus the microscope on the calibration mark.
前記第1顕微鏡および前記第2顕微鏡のいずれかは、前記較正標識を通じて前記第2ステージおよび前記第1ステージのいずれかに保持された基板のアラインメントマークを観察する請求項4に記載のアラインメント装置。   5. The alignment apparatus according to claim 4, wherein either the first microscope or the second microscope observes an alignment mark of a substrate held on either the second stage or the first stage through the calibration mark. 前記第1顕微鏡は前記第1ステージと共に移動し、前記第2顕微鏡は前記第2ステージと共に移動する請求項1から8のいずれかに記載のアラインメント装置。   The alignment apparatus according to claim 1, wherein the first microscope moves together with the first stage, and the second microscope moves together with the second stage. 前記第1顕微鏡は、前記第2ステージに保持された前記基板における複数のアラインメントマークを観察し、
前記第2顕微鏡は、前記第1ステージに保持された前記基板における、前記第2ステージに保持された前記基板の複数の前記アラインメントマークに対応した、複数のアラインメントマークを観察し、
前記位置合わせ制御部は、前記第1顕微鏡および前記第2顕微鏡で観察された前記対応するアラインメントマーク間の誤差が、前記複数のアイランメントマーク間で統計的に小さくなるように前記第1ステージおよび前記第2ステージを移動させる請求項1から9のいずれかに記載のアラインメント装置。
The first microscope observes a plurality of alignment marks on the substrate held on the second stage,
The second microscope observes a plurality of alignment marks corresponding to the plurality of alignment marks of the substrate held on the second stage in the substrate held on the first stage,
The alignment control unit includes the first stage and the first stage so that an error between the corresponding alignment marks observed with the first microscope and the second microscope is statistically small between the plurality of alignment marks. The alignment apparatus according to claim 1, wherein the second stage is moved.
互いに対向する一対の基板の一方を第1ステージに保持させる段階と、
前記一対の基板の他方を第2ステージに保持させる段階と、
前記第2ステージに保持された基板のアラインメントマークを、第1顕微鏡を移動させて観察して、当該アラインメントマークの位置を示す第2位置情報を検出する段階と、
前記第1ステージに保持された基板のアラインメントマークを、第2顕微鏡を移動させて観察して、当該アラインメントマークの位置を示す第1位置情報を検出する段階と、
前記第1位置情報および第2位置情報の差分に応じて前記第1ステージおよび前記第2ステージの少なくとも一方を移動させて、前記第1ステージおよび前記第2ステージに保持された一対の基板を位置合わせする段階と
を含むアラインメント方法。
Holding one of a pair of opposing substrates on a first stage;
Holding the other of the pair of substrates on a second stage;
Observing the alignment mark of the substrate held on the second stage by moving the first microscope, and detecting second position information indicating the position of the alignment mark;
Observing the alignment mark of the substrate held on the first stage by moving the second microscope to detect first position information indicating the position of the alignment mark;
A pair of substrates held on the first stage and the second stage is moved by moving at least one of the first stage and the second stage according to a difference between the first position information and the second position information. An alignment method comprising:
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