KR20100072035A - 기판 유지 부재, 기판 접합 장치, 적층 기판 제조 장치, 기판 접합 방법, 적층 기판 제조 방법 및 적층형 반도체 장치 제조 방법 - Google Patents

기판 유지 부재, 기판 접합 장치, 적층 기판 제조 장치, 기판 접합 방법, 적층 기판 제조 방법 및 적층형 반도체 장치 제조 방법 Download PDF

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Abstract

영구 자석의 흡인력에 의해 접합 기판을 끼우는 기판 유지 부재를 이용하여 기판을 접합한다. 위치 맞춤하여 적층된 한 쌍의 기판을 유지하는 기판 유지 부재로서, 한 쌍의 기판의 일방을 유지하는 제 1 유지 부재와, 제 1 유지 부재에 연결된 복수의 결합 부재와, 일방에 대향시켜서 한 쌍의 기판의 타방을 유지하는 제 2 유지 부재와, 피결합 부재에 작용하는 흡착력을 가지고, 피결합 부재의 위치에 대응하여 제 2 유지 부재에 연결되는 복수의 결합 부재와, 흡착력을 한 쌍의 기판이 위치 맞춤될 때까지 규제하는 흡착 규제부를 구비한다.

Description

기판 유지 부재, 기판 접합 장치, 적층 기판 제조 장치, 기판 접합 방법, 적층 기판 제조 방법 및 적층형 반도체 장치 제조 방법{SUBSTRATE HOLDING MEMBER, SUBSTRATE BONDING APPARATUS, APPARATUS FOR MANUFACTURING MULTILAYER SUBSTRATE, SUBSTRATE BONDING METHOD, METHOD FOR MANUFACTURING MULTILAYER SUBSTRATE, AND METHOD FOR MANUFACTURING MULTILAYER SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은, 기판 유지 부재(substrate holding member), 기판 접합 장치, 적층 기판 제조 장치, 기판 접합 방법, 적층 기판 제조 방법 및 적층형 반도체 장치 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 출원은 하기의 일본 출원에 관련한다. 문헌의 참조에 의한 도입이 인정되는 지정국에 대해서는, 하기의 출원에 기재된 내용을 참조에 의해 본 출원에 도입되어서 본 출원의 일부로 한다.
일본국 특원 2007-281200 출원일 2007년 10월 30일
일본국 특원 2008-199553 출원일 2008년 8월 1일
일본국 특원 2008-199554 출원일 2008년 8월 1일
반도체 장치의 실효적인 실장(實裝) 밀도를 향상시키는 기술의 하나로서, 복수의 다이를 적층시킨 구조가 있다. 패키징 전의 다이를 적층한 적층 반도체 모듈은, 회로 및 소자의 실장 밀도 향상에 그치지 않고, 칩 상호의 배선 길이를 단축하고 고속처리도 실현한다. 또한, 적층 반도체 모듈을 제조하는 경우는, 다이 단위로 접합하는 경우도 있지만, 웨이퍼 단위로 접합한 후에 적층 모듈을 분리하는 순서에 의해서 생산성을 향상시킬 수 있다.
적층 반도체 모듈의 재료로서의 웨이퍼는, 면적에 대해서 두께가 얇고 기계적인 강도는 결코 높지 않다. 그래서, 웨이퍼를 손상시키는 일 없이 취급할 목적으로, 평탄한 흡착면을 가지는 고정 부재에 고정한 상태에서 고정 부재와 함께 취급한다. 또한, 웨이퍼를 접합하는 경우도, 고정 부재를 통하여 웨이퍼 접합시킨 다음에, 고정 부재에 의해 접합 웨이퍼를 끼워서 유지하는 것으로써, 접합 웨이퍼의 조작을 용이하게 하고 있다.
하기의 특허 문헌 1에는, 흡착력을 발생하는 결합 부재를 각각 구비하여 접합된 웨이퍼를 끼워서 결합하는 한 쌍의 웨이퍼 홀더가 기재된다. 이것에 의해, 상대 위치를 맞추어 접합된 한 쌍의 웨이퍼를 그 상태를 유지한 채로 유지시킬 수 있다.
특허문헌1:일본국특개2006-339191호공보
그렇지만, 흡착력의 발생원으로서 영구자석을 이용했을 경우, 영구자석은 자성체에 대해서 부단히 흡인력을 발생하므로, 기판의 상대 위치를 조정하는 경우에, 상호 위치 결정에 자력이 영향을 미치는 경우가 있다. 또, 영구자석 및 자성체가 결합하는 경우에, 자성체에 대한 흡인력이 강하게 작용하면, 기판 끼리 접합한 순간에 큰 충격이 발생하여서 기판이 손상하는 경우가 있었다.
그래서, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제 1의 형태로서 위치 맞춤하여 적층된 한 쌍의 기판을 유지하는 기판 유지 부재로서, 한 쌍의 기판의 일방을 유지하는 제 1 유지 부재와, 제 1 유지 부재에 연결된 복수의 피결합 부재와, 일방에 대향시켜 한 쌍의 기판의 타방을 유지하는 제 2 유지 부재와, 피결합 부재에 작용하는 흡착력을 가지고, 피결합 부재의 위치에 대응하여 제 2 유지 부재에 연결된 복수의 결합 부재와, 흡착력을 한 쌍의 기판이 위치 맞춤 될 때까지 규제하는 흡착 규제부를 구비하고, 한 쌍의 기판이 위치 맞춤하여 접합된 후에 피결합 부재 및 결합 부재가 서로 흡착하는 기판 유지 부재가 제공된다.
또한, 본 발명의 제 2의 형태로서, 한 쌍의 기판을 위치 맞춤하여 적층하는 기판 접합 장치로서, 한 쌍의 기판의 일방을 유지하는 제 1 유지 부재를 지지하는 제 1 유지 부재 지지부와, 제 1 유지 부재에 연결된 복수의 피결합 부재와, 일방과 대향시켜 한 쌍의 기판의 타방을 유지하는 제 2 유지 부재를 지지하는 제 2 유지 부재 지지부와, 피결합 부재의 위치에 대응하여 제 2 유지 부재에 연결되어, 피결합 부재 작용하는 흡착력을 가지는 복수의 결합 부재와, 한 쌍의 기판을 서로 위치 맞춤하는 위치 맞춤 구동부와, 제 1 유지 부재 지지부 및 제 2 유지 부재 지지부의 일방을 타방으로 향하여 구동하는 적층 구동부와, 흡착력을, 한 쌍의 기판이 위치 맞춤 될 때까지 규제하는 흡착 규제부를 구비하고, 위치 맞춤 구동부에 의해 한 쌍의 기판이 위치 맞춤 되어, 적층 구동부에 의해 한 쌍의 기판이 적층된 후에, 흡착 규제부가 피결합 부재 및 결합 부재의 흡착의 규제를 해제하는 기판 접합 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 제 3의 형태로서, 상기 접합 장치와, 접합장치에 있어서 위치 맞춤하여 적층된 한 쌍의 기판을 가압하여 붙여 맞추는 가압 장치를 구비하는 적층 기판 제조 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 제 4의 형태로서, 한 쌍의 기판을 서로 위치 맞춤하여 적층하는 기판 접합 방법으로서, 피결합 부재를 가지는 제 1 유지 부재에 한 쌍의 기판의 일방을 유지시키는 단계와, 피결합 부재에 작용하는 흡착력을 발생하는 결합 부재를 가지는 제 2 유지 부재에, 한 쌍의 기판의 일방에 대향하여 한 쌍의 기판의 타방을 유지시키는 단계와, 한 쌍의 기판을 서로 위치 맞춤하는 단계와, 흡착력을 작용시켜서 피결합 부재 및 결합 부재를 흡착시키고, 제 1 유지 부재 및 제 2 유지 부재의 사이에, 위치 맞춤 된 한 쌍의 기판을 적층한 상태로 유지하는 단계를 포함한 기판 접합 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 제 5의 형태로서, 상기 기판 접합 방법에 이어서, 제 1 유지 부재 및 제 2 유지 부재를 통하여 한 쌍의 기판을 가압하여 붙여 맞추는 단계를 또한 포함하는 적층 기판 제조 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 제 6의 형태로서, 각각이 소자 및 전극을 가지고 서로 적층된 한 쌍의 반도체 기판을 포함하는 적층형 반도체 장치를 제조하는 적층형 반도체 장치 제조 방법으로서, 피결합 부재를 가지는 제 1 유지 부재에 한 쌍의 반도체 기판의 일방을 유지시키는 단계와, 피결합 부재에 작용하는 흡착력을 발생하는 결합 부재를 가지는 제 2 유지 부재에, 한 쌍의 반도체 기판의 일방에 대향하여 한 쌍의 기판의 타방을 유지시키는 단계와, 한 쌍의 반도체 기판의 대응하는 전극을 서로 위치 맞춤하는 단계와, 흡착력을 작용시켜서 피결합 부재 및 결합 부재를 흡착시키고, 제 1 유지 부재 및 제 2 유지 부재의 사이에 위치 맞춤 된 한 쌍의 반도체 기판을 적층한 상태로 유지하는 단계와, 제 1 유지 부재 및 제 2 유지 부재를 통하여 한 쌍의 반도체 기판을 가압하여 붙여 맞추는 단계를 포함하는 적층형 반도체 장치 제조 방법이 제공된다.
상기의 발명의 개요는, 본 발명의 필요한 특징의 모두를 열거한 것은 아니다. 또한, 이러한 특징군의 하위 조합(sub combination)도 발명이 될 수 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하게 되는 것이다.
즉, 본 발명에 따라서, 흡착력의 발생원으로서 영구자석을 이용했을 경우, 기판의 상대 위치를 조정함에 있어서, 상호 위치 결정에 자력이 영향을 미치는 경우를 없앨 수 있으며, 또한, 영구자석 및 자성체가 결합하는 경우에, 기판 끼리 접합한 순간에 충격을 발생시키지 않아서 기판이 손상시키지 않게 된다.
도 1은 적층 기판 제조 장치(10)를 개략적으로 나타내는 설명도이다.
도 2는 일방의 웨이퍼(16)(17)를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)를 나타내는 평면도이다.
도 4는 판 스프링 부재(30)의 작용을 나타내는 얼라이먼트(alignment) 기구(12)의 종단면도이다.
도 5는 반송 암(24)의 파지부(25)를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 6은 접합 기구(13)의 상태를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 7은 판 스프링 부재(30)를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 8은 자성 부재(40) 및 자석(41)의 근방을 확대하여 나타내는 종단면도이다.
도 9는 결합 부재(31)를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 10은 판 스프링 부재(30)가 변형한 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 11은 푸쉬 핀(push pin)(46)을 개략적으로 나타내는 종단면도이다.
도 12는 적층형 반도체 장치(51)를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 13은 다른 판 스프링 부재(30)를 나타내는 평면도이다.
도 14는 또 다른 판 스프링 부재(30)를 나타내는 평면도이다.
도 15는 다른 판 스프링 부재(30)을 나타내는 평면도이다.
도 16은 판 스프링 부재(30) 및 자성 부재(40)를 나타내는 단면도이다.
도 17은 웨이퍼(16,17) 접합의 하나의 단계에 있어서의 접합 기구(13)의 단면도이다.
도 18은 판 스프링 부재(30) 및 자성 부재(40)의 다른 단면을 나타내는 단면도이다.
도 19는 웨이퍼(16,17) 접합의 다음의 단계에 있어서의 접합 기구(13)의 단면도이다.
도 20은 상기 단계에 있어서의 판 스프링 부재(30) 및 자성 부재(40)를 나타내는 단면도이다.
도 21은 웨이퍼(16,17) 접합의 더 다음의 단계의 접합 기구(13)의 단면도이다.
도 22는 웨이퍼(16,17) 접합의 더 다음의 단계의 접합 기구(13)의 단면도이다.
도 23은 웨이퍼(16,17) 접합의 더 다음의 단계의 접합 기구(13)의 단면도이다.
도 24는 상기 단계에 있어서의 판 스프링 부재(30) 및 자성 부재(40)를 나타내는 단면도이다.
도 25는 기판 접합 장치(100)의 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 26은 위치 검출 기구(200)의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 27은 기판 접합 장치(100)의 제어계(300)의 구조를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 28은 기판 접합 장치(100)를 이용한 접합 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 29는 단계 S105에 있어서의 고정 부재를 취출하여 나타내는 도면이다.
도 30은 도 29에 나타내는 상태에서 형성되는 자기회로를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 31은 단계 S106에 있어서의 고정 부재를 취출하여 나타내는 도면이다.
도 32은 도 31에 나타내는 상태로 형성되는 자기회로를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 33은 단계 S107에 있어서의 고정 부재를 취출하여 나타내는 도면이다.
도 34는 도 33에 나타내는 상태로 형성되는 자기회로를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 35는 고투자율 부재(181)의 다른 형태를 나타내는 도면이다.
도 36은 다른 실시 형태와 관련되는 자계 제어부(180)의 비결합 상태를 나타내는 도면이다.
도 37은 도 36에 나타낸 자계 제어부(180)의 결합 상태를 나타내는 도면이다.
도 38은 또 다른 실시 형태와 관련되는 자계 제어부(180)의 비결합 상태를 나타내는 도면이다.
도 39는 도 38에 나타낸 자계 제어부(180)의 결합 상태를 나타내는 도면이다.
도 40은 결합 부재(174)의 다른 형태를 나타내는 단면도이다.
도 41은 다른 실시 형태와 관련되는 자계 제어부(180)의 구조를 나타내는 도면이다.
도 42는 도 41에 나타낸 자계 제어부(180)의 동작을 설명하는 도면이다.
도 43은 다른 실시 형태와 관련되는 기판 접합 장치(100)의 일부를 취출하여 나타내는 도면이다.
도 44는 도 43에 나타낸 기판 접합 장치(100)의 동작을 설명하는 도면이다.
이하, 발명의 실시의 형태를 통해서 본 발명을 설명하지만, 이하의 실시형태는 청구의 범위에 기재된 발명을 한정하지 않는다. 또한, 실시 형태 중에서 설명되고 있는 특징의 조합 모두가 발명의 해결에 필수이라고는 할 수 없다.
도 1은 적층 기판 제조 장치(10)를 개략적으로 나타내는 설명도이다. 적층 기판 제조 장치(10)는, 두 개의 기판(11)(도 1에는, 일방의 기판(11)이 도시된다.)의 사이의 상대 위치를 맞추기 위한 얼라이먼트 기구(12)와, 상기 얼라이먼트 기구에 의해 위치 맞춤된 각 기판(11)을 서로 접합하기 위한 접합 기구(13)를 구비한다. 또한, 적층 기판 제조 장치(10)는, 얼라이먼트 기구(12)에 의해 위치 맞춤 된 각 기판(11)을 각각 위치 맞춤 된 상태로 유지하기 위한 기판 홀더(14)와, 상기 기판 홀더에 의해 유지된 각 기판(11)을 각각 얼라이먼트 기구(12)로부터 접합 기구(13)로 반송하기 위한 반송 기구(15)를 구비한다.
도 2는, 일방의 웨이퍼(16(17))를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 두 개의 기판(11)은, 도시의 예에서는, 각각 단일의 웨이퍼(16,17)를 포함한다. 웨이퍼(16,17)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 반도체 재료인 단결정 실리콘으로 이루어진 원형의 얇은 판부재(B)의 일면에 매트릭스 형상으로 구획 형성된 복수의 소(小)영역(18)내에 각각 도시하지 않은 트랜지스터, 저항체 및 캐패시터 등의 회로 소자가 형성되어 있다. 상기 회로 소자는, 리소그래피 기술을 핵심으로 하여 박막 형성 기술, 에칭 기술 및 불순물 확산 기술 등의 성형 기술을 이용하여 형성된다.
도 3은, 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)를 나타내는 평면도이다. 도 3의 (a)는 제 1 홀더 부재(19)를 개략적으로 나타내며, 도 3의 (b)는 제 2 홀더 부재(20)를 개략적으로 나타낸다.
기판 홀더(14)는, 도 3의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 두 개의 웨이퍼(16,17) 중 일방의 웨이퍼(16)를 지지하는 제 1 홀더 부재(19)와, 타방의 웨이퍼(17)를 지지하는 제 2 홀더 부재(20)를 구비한다.
도 4는, 판 스프링 부재(30)의 작용을 나타내는 얼라이먼트 기구(12)의 종단면도이다. 도 4의 (a)는 판 스프링 부재(30)의 변형이 규제된 상태를 개략적으로 나타내며, 도 4의 (b)는, 판 스프링 부재(30)의 변형의 규제가 해제된 상태를 개략적으로 나타낸다.
제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)는 각각 원반 형상을 이루고 있다. 또, 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 각각은, 각각의 일면에 웨이퍼(16,17)를 흡착시키는 흡착면(19a,20a)을 가지며, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 상기 각 흡착면이 서로 대향하고 또한 판두께 방향이 서로 일치하도록 겹쳐서 배치되어 있다.
각 웨이퍼(16,17)는 각각 상기 회로 소자가 형성된 일면(16a, 17a)과는 반대측의 다른 면(16b,17b)이 흡착면(19a, 20a)에 흡착된다. 또, 각 웨이퍼(16,17)는, 각각 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)에 설치된 도시하지 않은 전극에 전압이 인가되는 것에 의해서 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 각각의 흡착면(19a,20a)에 생기는 정전 흡착력에 의해 각 흡착면(19a,20a)에 흡착된다. 이것에 의해, 각 웨이퍼(16,17)는, 각각 상기 회로 소자가 형성된 일면(16a,17a)이 각각 대향한 상태로 제 1 홀더 부재(19) 또는 제 2 홀더 부재(20)에 일체적으로 지지된다.
각 흡착면(19a, 20a)으로의 각 웨이퍼(16,17)의 흡착 위치는, 도시의 예에서는, 각 웨이퍼(16,17)의 중심이 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 각각의 중심에 각각 일치하고, 또한, 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 각각에 각각 형성된 도시하지 않은 기준 마크가 후술하는 바와 같이 서로 정합했을 때에 각 웨이퍼(16,17)의 각 소영역(18)의 배열이 양쪽 웨이퍼(16,17) 사이의 상기 양쪽 웨이퍼를 따른 평면에 관해서 면대칭이 되도록 규정되어 있다.
얼라이먼트 기구(12)는, 도 4의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 제 1 홀더 부재(19)를 지지하는 제 1 테이블 부재(21)와, 제 2 홀더 부재(20)를 지지하는 제 2 테이블 부재(22)를 구비한다. 제 1 테이블 부재(21)는, 도 4에서 보아서 상하 방향 및 좌우 방향으로의 이동이 가능해지도록 설치되어 있다.
제 2 테이블 부재(22)는, 얼라이먼트 기구(12)의 천정판(112)(도 25 참조)으로부터 현가되어 있고, 제 2 홀더 부재(20)를 아래쪽 면으로 지지한다. 또한, 천정판(112) 및 제 2 테이블 부재(22)의 사이에는, 복수의 압력 검지부(150)가 삽입된다. 압력 검지부(150)는 웨이퍼(16,17)를 접합하는 경우에 웨이퍼(16,17)에 가해지는 압력을 검출한다.
얼라이먼트 기구(12)는, 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)에 지지된 웨이퍼(16,17)의 위치 맞춤을 실시하는 경우에, 예를 들면, 도시하지 않은 현미경을 이용하여 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)에 형성된 상기 기준 마크를 검출하고, 상기 기준 마크의 위치가 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 사이에 정합하도록 제 1 테이블 부재(21)를 이동시킨다.
상기 각 기준 마크를 정합시키는 경우는, 상술한 바와 같이, 각 웨이퍼(16,17)의 각 소영역(18)의 배열이 양쪽 웨이퍼(16,17) 사이의 상기 양쪽 웨이퍼를 따른 평면에 관해서 면대칭이 되는 것이므로, 각 웨이퍼(16,17)는 상기 각 기준 마크의 상호의 정합에 의해, 일방의 웨이퍼(16)의 각 소영역(18)이 각각 타방의 웨이퍼(17)의 각 소영역(18) 중 대응하는 상기 소영역에 대향하고 또한 상기 일방의 웨이퍼(16)의 각 소영역(18)의 상기 회로 소자의 전극이 상기 타방의 웨이퍼(17)의 각 소영역(18)의 상기 회로 소자의 전극 중 대응하는 전극에 대향하는 적정한 위치에 배치된다.
또한, 얼라이먼트 기구(12)는, 각 웨이퍼(16,17)의 위치 맞춤시, 제 1 테이블 부재(21)의 이동에 의해, 양쪽 웨이퍼(16,17) 사이에 근소한 틈새(S)가 형성되도록 상기 양쪽 웨이퍼를 근접시킨다.
각 웨이퍼(16,17)는, 서로의 상대 위치가 위치 맞춤 된 후, 기판 홀더(14)의 후술하는 유지 작용에 의해 위치 맞춤 된 상태로 유지된다. 기판 홀더(14)와 상기 기판 홀더에 의해 유지된 각 웨이퍼(16,17)에 의해 블록체(23)가 형성된다.
도 5는, 각 웨이퍼(16,17) 및 기판 홀더(14)를 파지하는 파지부(25)를 개략적으로 나타내는 측면도이다. 반송 기구(15)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 반송 암(24)과 상기 반송 암의 일단(24a)에 설치되어 블록체(23)를 파지하는 파지부(25)를 구비한다.
파지부(25)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 반송 암(24)의 일단(24a)으로부터 신장하여, 블록체(23)를 그 하방으로부터 지지하는 지지판(26)과, 블록체(23)를 그 상방으로부터 누르는 누름판(27)을 가진다. 지지판(26)에는, 도시하지 않은 전극이 설치되어 있다. 블록체(23)는, 지지판(26)의 상기 전극에 전압이 인가되는 것으로 생기는 정전 흡착력에 의해서 지지판(26)에 흡착되어 고정된다. 누름판(27)은 지지판(26)의 기단(26a)에 설치된 지주(28)에 도 5에서 보아서 상하 방향으로 이동 가능하게 장착되어 있다. 지지판(26)에 고정된 블록체(23)에 누름판(27)으로부터 압압력(押壓力)을 가함으로써, 블록체(23)는 지지판(26) 및 누름판(27) 사이에 협지된다.
반송 기구(15)는, 지지판(26) 및 누름판(27) 사이에 블록체(23)를 협지한 상태로 반송 암(24)을 작동시킴으로써, 블록체(23)를 얼라이먼트 기구(12)로부터 접합 기구(13)로 반송한다.
도 6은 웨이퍼(16,17) 및 기판 홀더(14)가 장전된 접합 기구(13) 상태를 개략적으로 나타내는 측면도이다. 접합 기구(13)는 제 1 홀더 부재(19)의 아래쪽에 배치된 하부 가압부재(29a)와, 제 2 홀더 부재(20)의 위쪽에 배치된 상부 가압부재(29b)를 구비한다. 상부 가압부재(29b)는, 도시의 예에서는, 하부 가압부재(29a)와 협동하여 블록체(23)를 가압하기 위하여 하부 가압부재(29a)에 근접하는 방향으로 이동할 수 있다.
하부 가압부재(29a) 및 상부 가압부재(29b)에는, 각각 도시하지 않은 발열체가 내장되어 있다. 상부 가압부재(29b)의 이동에 의해 블록체(23)를 하부 가압부재(29a) 및 상부 가압부재(29b) 사이에서 가압한 상태로 상기 발열체를 발열시킴으로써, 각 웨이퍼(16,17)의 서로 밀착한 상기 전극이 용착(溶着)된다. 이것에 의해, 각 웨이퍼(16,17)의 상기 전극이 각각 접합된다.
제 1 홀더 부재(19)에는, 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 복수의 판 스프링 부재(30)가 설치되어 있다. 또한, 제 2 홀더 부재(20)에는, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 각 판 스프링 부재(30) 사이에 흡착력을 작용시킴으로써 상기 각 판 스프링 부재(30)와 소정의 위치 관계로 결합하는 결합 부재(31)가 설치되어 있다.
도 7은, 판 스프링 부재(30)를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 각 판 스프링 부재(30)는, 도시의 예에서는, 각각 고강도 석출 경화형 스테인레스 강철(SUS631)로부터 제조되고, 도 7에 나타내는 바와 같이, 원형을 이루고 있다. 도시의 예에서는, 각 판 스프링 부재(30)의 직경은 22 mm이며, 각 판 스프링 부재(30)의 두께 치수는 0.1 mm 였다.
각 판 스프링 부재(30)에는, 서로 동일 방향을 따라서 신장하고 또한 신장 방향에 직교하는 방향으로 간격을 두고 배치된 한 쌍의 슬릿(32)이 형성되어 있다. 각 슬릿(32)은 각 판 스프링 부재(30)의 중심으로부터의 거리가 서로 동일해지도록 상기 각 판 스프링 부재에 형성되어 있다. 각 판 스프링 부재(30)로의 각 슬릿(32)의 형성에 의해, 각 판 스프링 부재(30)에는, 각 판 스프링 부재(30)의 중심을 포함하고 또한 각 판 스프링 부재(30)의 지름 방향으로 연장하는 띠형상부(33)가 각 슬릿(32) 사이에 형성되어 있다. 각 판 스프링 부재(30)는, 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 각각 각 슬릿(32)의 신장 방향이 제 1 홀더 부재(19)의 지름 방향을 따르도록, 제 1 홀더 부재(19)의 흡착면(19a)의 가장자리부(19b) 상에 배치되어 있다.
도 3의 (a)에 나타내는 예에서는, 6개의 판 스프링 부재(30)가 제 1 홀더 부재(19)에 설치되어 있고, 2개의 판 스프링 부재(30)로 하나의 판 스프링군(301)을 형성한다. 3개의 판 스프링군(301)은, 각각을 형성하는 각 판 스프링 부재(30)사이의 간격이 각 판 스프링군(301) 사이에서 동일하고 또한 상기 각 판 스프링군 사이의 간격이 제 1 홀더 부재(19)의 둘레 방향으로 동일해지도록 배치되어 있다.
각 판 스프링 부재(30)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제 1 홀더 부재(19)에 고정되는 고정부(34)를 가진다. 고정부(34)는, 도시의 예에서는, 각 판 스프링 부재(30)의 띠형상부(33)와 각 슬릿(32)의 연장선(도 7에 일점 쇄선으로 나타내고 있다)사이의 영역(30c)을 제외한 영역에, 띠형상부(33)의 중심부분(33a)의 위치에 관해서 점대칭이 되는 위치에 각각 배치되어 있다.
또, 고정부(34)는, 도시의 예에서는, 각 판 스프링 부재(30)의 주연부(周緣部)(30a)로부터 각 슬릿(32)의 신장 방향으로 직교하는 방향을 따라서 각 판 스프링 부재(30)의 지름 방향 바깥쪽으로 뻗어나가 있다. 각 고정부(34)에는, 각각 나사 부재(35)의 삽입 통과를 허락하는 삽입 통과 구멍(36)이 형성되어 있다. 각 고정부(34)가 각각 나사 부재(35)에 의해 제 1 홀더 부재(19)에 고정되는 것에 의해서, 각 판 스프링 부재(30)는 각각 나사 부재(35)를 통하여 제 1 홀더 부재(19)에 고정된다.
도 8은, 자성 부재(40) 및 자석(41)의 근방을 확대하여 나타내는 종단면도이다. 도 8의 (a)는, 결합 부재(31) 및 판 스프링 부재(30)가 각각 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)에 장착된 상태를 개략적으로 나타내며, 도 8의 (b)는 자성 부재(40)가 결합 부재(31)에 흡착한 상태를 개략적으로 나타낸다.
각 판 스프링 부재(30)의 중심부, 즉 띠형상부(33)의 중심부분(33a)에는, 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 각각 고정 부재(37)가 삽입되는 삽입 구멍(38)이 형성되어 있다. 각 고정 부재(37)는, 예를 들면, 나사를 이용할 수 있다. 각 고정 부재(37)의 일단부(37a)는, 제 1 홀더 부재(19)에 각 판 스프링 부재(30)의 삽입 구멍(38)에 대응하여 형성된 관통 구멍(39) 내에 틈을 가지고 삽입되어 있다.
각 고정 부재(37)의 타단부(37b)는, 각각 흡착면(19a)으로부터 돌출하고 있다. 각 판 스프링 부재(30)는, 각각의 삽입 구멍(38) 내에 고정 부재(37)의 타단부(37b)가 나사 맞춤하는 것으로써 고정 부재(37)에 고정되어 있다. 또한, 각 고정 부재(37)의 타단부(37a)에는, 각 판 스프링 부재(30)상에 배치된 자성 부재(40)가 장착되어 있다.
자성 부재(40)는, 도시의 예에서는, 원반 형상을 이루고 있고 그 중심에서 고정 부재(37)의 타단부(37b)에 고정되어 있다. 이것에 의해, 각 자성 부재(40)는, 각각의 중심이 띠형상부(33)의 중심부분(33a) 상에 위치한 상태에서, 고정 부재(37)를 통하여 각 판 스프링 부재(30)에 그것과 일체적으로 고정되어 있다.
각 결합 부재(31)는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 각각 자석(41)과 상기 자석을 수용하는 커버 부재(42)를 가진다. 또, 각 결합 부재(31)는, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 제 2 홀더 부재(20)의 흡착면(20a)의 가장자리(20b) 상에 각 판 스프링 부재(30)에 대응하여서 배치되어 있다.
자석(41)은, 도시의 예에서는, 각각 원기둥 형상(圓柱狀)을 이룬 영구자석으로 이루어지고, 8[N]의 크기의 자력을 가진다. 자석(41)의 중심에는, 후술하는 핀 부재(48)의 삽입 통과를 허락하는 삽입 통과 구멍(41a)이 형성되어 있다. 또한, 제 2 홀더 부재(20)에는, 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 각각 삽입 통과 구멍(41a)에 정합하는 삽입 통과 구멍(20c)이 형성되어 있다.
도 9는 결합 부재(31)를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 커버 부재(42)는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 자석(41)이 수용되는 원통형의 수용부(43)와 상기 수용부에 형성된 한 쌍의 부착부(45)를 가진다. 자석(41)은, 그 축선이 수용부(43)의 축선을 따르도록 수용부(43) 내에 수용된다. 수용부(43)는, 그 일단(43a)에 원형의 단벽(端壁)(44)을 가진다. 단벽(44)의 중심에는, 자석(41)의 삽입 통과 구멍(41a)에 정합하는 삽입 통과 구멍(44a)이 형성되어 있다.
부착부(45a)의 각각은, 각각 수용부(43)의 둘레의 벽으로부터 서로 반대 방향으로 돌출하고 있다. 부착부(45a)의 각각은, 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 각각 나사 부재와 같은 체결구(52)에 의해서 제 2 홀더 부재(20)에 고정된다.
제 1 홀더 부재(19)로의 각 판 스프링 부재(30)의 배치 위치 및 제 2 홀더 부재(20)로의 각 자석(41)의 배치 위치는, 얼라이먼트 기구(12)에 의한 각 웨이퍼(16,17)의 위치 맞춤시에, 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 상기 기준 마크가 서로 정합했을 때에, 각 자석(41)의 삽입 통과 구멍(41a)가 각각 띠형상부(33)의 중심부분(33a)의 위쪽에 위치하도록 설정되어 있다.
따라서, 각 웨이퍼(16,17) 사이의 상대 위치가 상기 적정한 위치에 맞추어졌을 때, 상기한 것처럼, 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)가 서로 근접하고 있기 때문에, 각 자석(41)의 자력이 상기 각 자석에 대응하는 판 스프링 부재(30)에 설치된 자성 부재(40)에 작용한다. 또, 각 판 스프링 부재(30)에는, 각 자석(41)의 자력이 띠형상부(33)의 중심부분(33a)을 자석(41)을 향해서 이끄는 인장력으로서 각 자성 부재(40)로부터 작용한다.
도 10은, 판 스프링 부재(30)가 변형한 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 각 판 스프링 부재(30)에 각각 한 쌍의 슬릿(32)이 형성되고 있기 때문에, 띠형상부(33)의 중심부분(33a)가 받는 인장력에 의해서, 도 8의 (b) 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 각 판 스프링 부재(30)의 주연부(30a)의 각 슬릿(32)의 신장 방향으로 서로 대향하는 두 개의 부분(30b)이 가까워지도록 각 판 스프링 부재(30)가 양쪽 고정부(34)를 통과하는 선분(線分)(L)(도 7 참조)을 변형의 기점으로 하여 탄성 변형하는 것과 동시에 중심부분(33a)이 떠오르도록 띠형상부(33)가 탄성 변형한다.
이때, 상기한 것처럼, 각 고정 부재(37)가 각각 제 1 홀더 부재(19)의 관통 구멍(39) 내에 틈을 가지고 삽입되어 있기 때문에, 띠형상부(33)의 탄성 변형이 각 고정 부재(37)에 의해 방해되는 일은 없다. 이 띠형상부(33)의 탄성 변형에 의해서, 각 결합 부재(31)로 향한 각 자성 부재(40)의 이동이 허용된다. 각 자성 부재(40)가 각각 결합 부재(31)를 향해서 이동하여 상기 결합 부재의 자석(41)에 커버 부재(42)의 단벽(44)을 통하여 흡착되는 것에 의해, 띠형상부(33)의 중심부분(33a)은 자성 부재(40)를 통하여 결합 부재(31)에 결합된다. 즉, 띠형상부(33)의 중심부분(33a)은, 각 결합 부재(31)에 소정의 위치 관계로 결합되는 결합부(53)를 형성한다.
또한, 도시의 예에서는, 판 스프링 부재(30)와 결합 부재(31)의 상기 소정의 위치 관계라는 것은, 각 판 스프링 부재(30)와 각 결합 부재(31)가 각각 결합될 때, 그들 사이에 자성 부재(40)의 두께 치수에 상당하는 크기의 간격을 두는 관계를 의미한다.
또한, 본 실시예에서는, 얼라이먼트 기구(12)는, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 양쪽 웨이퍼(16,17)의 위치 맞춤시에 각 결합 부재(31)로의 각 판 스프링 부재(30)의 결합을 규제하기 위한 결합 규제부(45)를 가진다. 결합 규제부(45)는, 도시의 예에서는, 제 2 테이블 부재(22)를 관통하는 복수의 푸시 핀(46)에 의해 형성된다.
도 11은, 푸시 핀(46)을 개략적으로 나타내는 종단면도이다. 각 푸시 핀(46)은, 각각 제 2 홀더 부재(20)가 제 2 테이블 부재(22)에 지지된 상태에서 제 2 홀더 부재(20)의 각 결합 부재(31)에 대응하도록 배치되어 있다. 또, 각 푸시 핀(46)은, 도 11에 나타내는 바와 같이, 각각 제 2 테이블 부재(22)에 고정되는 하우징(47)과 상기 하우징 내로부터 제 2 홀더 부재(20)를 향해서 돌출 가능하게 수용된 상기 핀 부재(48)를 가진다. 또한, 각 푸시 핀(46)은, 핀 부재(48)를 하우징(47)내로부터 제 2 홀더 부재(20)를 향해서 가압하는 가압부를 가진다.
또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 푸시 핀(46)은 천정판(112)으로부터 현가 된다. 또한, 핀 부재(48)는 제 2 테이블 부재(22) 및 자석(41)을 관통하고, 피결합 부재(31)에 맞닿는다. 이와 같은 구조에 의해, 핀 부재(48)가 자석(41)을 누른 상태에서 웨이퍼(16,17)를 접합하는 경우에, 로드 셀 (150)의 검출치가 자석(41)의 자력의 영향을 받는 일이 없다.
하우징(47)은 핀 부재(48)의 삽입 통과를 허락하는 개구(50)를 가지고, 상기 개구가 제 2 홀더 부재(20)를 향해서 개방하도록 배치되어 있다. 핀 부재(48)는, 도시의 예에서는, 불소 수지와 같은 마찰 계수가 낮은 합성 수지 재료로 형성되어 있다. 불소 수지에는, 예를 들면 이른바 테프론(등록상표)이 포함된다.
가압부는, 도시의 예에서는, 하우징(47) 내의 기압을 조정하는 에어 펌프(49)에 의해 형성된다. 에어 펌프(49)에 작동에 의해서 하우징(47)의 기압이 상승하면, 핀 부재(48)가 하우징(47) 내로부터 그 바깥쪽으로 개구(50)를 거쳐 압출된다. 핀 부재(48)가 받는 압력의 크기는, 자석(41)으로부터 판 스프링 부재(30)에 작용하는 인장력의 크기보다 크다.
얼라이먼트 기구(12)에 의한 양쪽 웨이퍼(16,17)의 위치 맞춤시에는, 핀 부재(48)는, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 하우징(47) 내로부터 압출되어 제 2 테이블 부재(22)에 지지되는 제 2 홀더 부재(20), 자석(41) 및 커버 부재(42)의 각각의 삽입 통과 구멍(20c, 41a 및 44a)을 거쳐 커버 부재(42)의 단벽(44)으로부터 돌출한다. 단벽(44)으로부터의 핀 부재(48)의 돌출량은, 양쪽 웨이퍼(16,17)의 위치 맞춤시에 상기 양쪽 웨이퍼 사이에 확보해야 할 틈새(S)의 크기에 거의 같아지도록 설정되어 있다. 결합 규제부(45)의 규제 작용에 대해서는, 이후에 상술한다.
이하, 상기 기판 홀더(14)를 이용하여 각 웨이퍼(16,17)를 서로 접합하는 접합 방법에 대해 설명한다.
각 웨이퍼(16,17)를 서로 접합할 때, 먼저, 기판 지지 공정이 실시된다. 기판 지지 공정에서는, 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 상기 전극에 각각 전압을 인가함으로써, 각 웨이퍼(16,17)를 각각 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)에 흡착시키는 것에 의해 지지한다.
다음, 얼라이먼트 기구(12)를 이용하여 양쪽 웨이퍼(16,17)의 위치 맞춤을 실시하는 얼라이먼트 공정으로 진행된다.
양쪽 웨이퍼(16,17)의 위치 맞춤을 실시할 때, 먼저, 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)를 각각 제 1 테이블 부재(21) 및 제 2 테이블 부재(22)에 지지하고, 각 푸시 핀(46)의 핀 부재(48)를 결합 부재(31)의 커버 부재(42)의 단벽(44)으로부터 미리 돌출시켜 둔다.
다음, 제 1 테이블 부재(21)를 상하 방향을 따라서 제 2 테이블 부재(22)를 향해서 이동시키는 것에 의해서 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)를 서로 근접시켜서, 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 각 핀 부재(48)의 선단(48a)을 각각 각 자성 부재(40)에 맞닿도록 한다.
또한, 제 1 테이블 부재(21)를 제 2 테이블 부재(22)를 향해서 이동시키는 것에 의해서, 각 판 스프링 부재(30)를 제 1 홀더 부재(19)에 대해서 누르는 압압력을 각 판 스프링 부재(30)에 자성 부재(40)를 통하여 작용시킨다. 이때, 핀 부재(48)가 받는 압력의 크기는, 상술한 바와 같이, 자석(41)으로부터 판 스프링 부재(30)에 작용하는 인장력의 크기보다 크기 때문에, 상기 인장력에 저항하여 각 판 스프링 부재(30)를 각각 제 1 홀더 부재(19)에 꽉 누를 수 있다. 이것에 의해, 각 판 스프링 부재(30)는, 각각 탄성변형하지 않는 무부하 상태로 유지되므로, 각 자성 부재(40)와 각 결합 부재(31)와의 결합이 규제된다. 또한, 단벽(44)으로부터의 핀 부재(48)의 돌출량이, 상기한 것처럼, 양쪽 웨이퍼(16,17) 사이에 확보해야 할 틈새(S)의 크기에 거의 같아지도록 설정되어 있기 때문에, 각 판 스프링 부재(30)를 각각 제 1 홀더 부재(19)에 꽉 누른 상태에서는, 양쪽 웨이퍼(16,17)의 상기 회로 소자가 서로 접촉하는 것이 방지된다.
계속하여, 각 핀 부재(48)의 선단(48a)을 각 자성 부재(40)에 맞닿게 한 상태에서, 제 1 테이블 부재(21)를 좌우 방향으로 이동시키는 것에 의해서, 각 웨이퍼(16,17)의 상대 위치를 상기 적정한 위치로 맞춘다.
제 1 테이블 부재(21)의 이동에 의해 각 핀 부재(48)의 선단(48a)이 각 자성 부재(40) 상을 슬라이드했을 때, 핀 부재(48)는, 상술한 바와 같이, 불소 수지와 같은 마찰 계수가 낮은 합성 수지 재료로 형성되어 있기 때문에, 각 핀 부재(48)의 선단(48a)과 각 자성 부재(40) 사이에 큰 마찰력이 생기는 것이 방지된다. 이것에 의해, 각 핀 부재(48) 및 각 자성 부재(40) 사이의 마찰이 양쪽 웨이퍼(16,17) 사이의 위치 맞춤의 방해가 되는 것이 억제되므로, 각 자성 부재(40) 상에서의 각 핀 부재(48)의 슬라이드가 원활하게 된다.
또한, 상기 회로 소자의 전극이 서로 접촉하는 일 없이 양쪽 웨이퍼(16,17)가 서로 근접한 상태에서 상기 양쪽 웨이퍼의 위치 맞춤하기 때문에, 위치 맞춤 후에 상기 각 웨이퍼(16,17)를 근접시키는 경우와 같은 각 웨이퍼(16,17) 사이의 위치 벗어남이 방지되고, 또한 양쪽 웨이퍼(16,17)를 서로 접촉시킨 상태에서 위치 맞춤을 하는 경우와 같은 각 웨이퍼(16,17)의 상기 회로 소자의 전극의 파손이 방지된다.
양쪽 웨이퍼(16,17) 사이의 위치 맞춤이 완료한 후, 각 웨이퍼(16,17)를 각각 위치 맞춤 된 상태로 유지하는 유지 공정으로 진행된다.
유지 공정에서는, 먼저, 제 1 테이블 부재(21)를 제 2 테이블 부재(22)을 향해서 더욱 이동시켜서 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)를 각각 더욱 근접시키는 것에 의해서, 각 웨이퍼(16,17)의 상기 회로 소자의 서로 대응하는 상기 전극끼리를 접촉시킨다.
다음, 각 푸시 핀(46)의 에어 펌프(49)의 작동에 의해 하우징(47) 내의 기압을 내리는 것에 의해서, 각 핀 부재(48)로부터 각 판 스프링 부재(30)에 작용하는 상기 압압력을 해제한다. 이것에 의해, 각 판 스프링 부재(30)는 상기 인장력에 의해 탄성변형함으로써, 각 자성 부재(40)는 각각 상술한 바와 같이 결합 부재(31)에 흡착하는 것에 의해서 결합한다.
각 자성 부재(40)가 각각 결합 부재(31)에 결합한 상태에서는, 각 판 스프링 부재(30)에 생기는 탄성 반력의 대부분은, 상기 각 판 스프링 부재(30)로부터 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 각각에 상기 각 홀더 부재를 서로 가까워지게 하는 힘으로서 각 자성 부재(40)를 통하여 작용하고, 각 웨이퍼(16,17)에는 상기 각 웨이퍼를 각각 판두께 방향으로 끼워넣는 협지력으로서 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 각각으로부터 작용한다.
이것에 의해, 양쪽 웨이퍼(16,17)는, 각각 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 사이에 끼워 넣어지기 때문에, 위치 맞춤 된 상태로 유지된다.
또한, 판 스프링 부재(30)가 각각 원형이며, 각 고정부(34)의 위치가 각각 띠형상부(33)의 중심부분(33a) 즉 각 판 스프링 부재(30)의 중심의 위치에 관해서 점대칭인 것이기 때문에, 각 판 스프링 부재(30)의 상기 선분으로 단락지어지는 두 개의 부분의 면적이 서로 동일해진다. 이것에 의해, 각 자성 부재(40)를 각각 결합 부재(31)에 결합시킬 수 있도록 각 판 스프링 부재(30)의 상기 두 개의 부분을 탄성변형 시킬 때, 이 각 변형 부분에 작용시켜야 할 힘의 크기가 동일해진다. 즉, 각 결합 부재(31)로부터 받는 흡착력인 자력에 의해 상기 각 변형 부분이 탄성 변형 했을 때, 상기 각 변형 부분에 생기는 탄성 반력의 크기가 동일해진다.
또한, 각 고정부(34)의 위치가 각 판 스프링 부재(30)의 중심의 위치에 관해서 점대칭이 때문에, 상기 각 변형 부분이 각각 탄성변형 했을 때, 상기 각 변형 부분으로부터 각 결합 부재(31)를 통하여 제 2 홀더 부재(20)에 작용하는 탄성 반력의 각 성분 중 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 각각의 판두께 방향으로 직교하는 방향, 즉 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 사이의 상대 위치를 옮기는 방향으로의 성분이 서로 반대 방향을 향한다.
따라서, 각 결합 부재(31)로부터 자성 부재(40)를 통하여 받는 인장력에 의해 상기 각 변형 부분이 탄성 변형했을 때, 상기 각 변형 부분에 생기는 탄성 반력의 각 성분 중 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 상대 위치를 옮기는 방향으로의 성분이 상쇄된다. 이것에 의해, 각 판 스프링 부재(30)의 탄성 반력이 제 2 홀더 부재(20)에 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 상대 위치를 옮기는 힘으로서 작용하지 않는다.
각 자성 부재(40)가 각각 결합 부재(31)에 흡착될 때, 예를 들면, 각 자성 부재(40)가 각각 자석(41)에 직접 맞닿는 경우, 흡착시의 충격에 의해 자석(41)에 파손이 생길 우려가 있지만, 본 실시예에서는, 각 자석(41)이 각각 커버 부재(42) 내에 수용되고 있기 때문에, 각 자성 부재(40)는 각각 각 자석(41)에 맞닿지 않고 커버 부재(42)의 단벽(44)에 맞닿게 됨으로써, 흡착시의 충격에 의한 자석(41)의 파손이 방지된다.
또한, 각 결합 부재(31)로의 각 자성 부재(40)의 흡착시, 각 결합 부재(31)로 향한 각 판 스프링 부재(30)의 변형량을 변화시키는 것에 의해서, 각 자성 부재(40)의 이동량을 유지하는 각 웨이퍼(16,17)의 두께 치수에 대응시킬 수 있다. 이것에 의해, 각 웨이퍼(16,17)의 두께 치수에 구애받지 않고 상기 각 웨이퍼를 확실히 유지할 수 있다.
또한, 각 판 스프링 부재(30)를 각 결합 부재(31)를 향해서 변형시키는 것에 의해서 각 자성 부재(40)를 자석(41)에 용이하게 흡착시킬 수 있으므로, 판두께 치수가 큰 웨이퍼를 유지하는 경우라도, 자석(41)의 자력을 크게 할 필요는 없다. 이것에 의해, 양쪽 웨이퍼에 큰 협지력이 작용하지 않기 때문에, 이 협지력에 의한 상기 회로 소자의 파손이 방지된다.
이것에 대해, 예를 들면, 판 스프링 부재(30)와는 달리 변형하지 않는 부재를 자석(41)으로 단지 당기는 경우, 특히 판두께 치수가 큰 웨이퍼를 유지할 때와 같이 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 사이의 간격이 커질 때에는, 자석(41)의 자력을 강하게 하는 것이 요구된다. 그러나, 자력이 강하면 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 각각에 상기 양쪽 홀더 부재를 서로 근접시킬 방향으로 작용하는 힘이 커지므로, 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 각각이 양쪽 웨이퍼를 끼워 넣는 협지력이 커진다. 이 때문에, 각 웨이퍼에 설치된 상기 회로 소자가 상기 협지력에 의해 파손될 우려가 있다.
각 자성 부재(40)를 각 결합 부재(31)에 결합한 후, 제 1 테이블 부재(21)를 제 2 테이블 부재(22)로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 것에 의해서, 기판 홀더(14)와 각 웨이퍼(16,17)로 형성되는 블록체(23)를 제 1 테이블 부재(21) 및 제 2 테이블 부재(22)의 사이로부터 떨어지게 한다.
이때, 제 1 테이블 부재(21) 및 제 2 테이블 부재(22)로부터 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)로의 지지력이 해방된다. 상술한 바와 같이, 각 판 스프링 부재(30)의 탄성 반력이 제 2 홀더 부재(20)에 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20) 사이의 상대 위치를 옮기는 힘으로서 작용하는 것은 아니기 때문에, 상기 지지력이 해방되었을 때, 양쪽 웨이퍼(16,17) 사이의 상대 위치가 상기 적정한 위치로부터 어긋나지 않는다.
각 결합 부재(31)로의 각 자성 부재(40)의 결합에 의해 각 웨이퍼(16,17)를 각각 위치 맞춤된 상태로 유지한 후, 블록체(23)를 반송하는 반송 공정으로 옮긴다.
반송 공정에서는, 반송 기구(15)의 파지부(25)로 블록체(23)를 상술한 바와 같이 파지하여, 반송 암(24)의 작동에 의해 블록체(23)를 얼라이먼트 기구(12)로부터 접합 기구(13)로 반송한다.
반송 암(24)이 시동하는 경우 및 정지하는 경우에는, 블록체(23)에 관성력이 작용한다. 이때, 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)에 작용하는 관성력의 크기에 차이가 생겼을 경우, 자력에 의해서 결합 부재(31)에 일체적으로 결합된 판 스프링 부재(30)에는, 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 각각의 판두께 방향과 직교하는 방향으로의 힘이 작용한다.
각 판 스프링 부재(30)의 띠형상부(33)는, 그 길이 방향으로 서로 대향하는 각 단부에서 판 스프링 부재(30)의 띠형상부(33)를 제외한 부분에 연결되어 있으므로, 띠형상부(33)에 그 길이 방향을 따른 힘이 작용했을 때, 상기 힘의 대부분은 띠형상부(33)와 상기 부분과의 사이에서 그것들을 압축하는 압축력으로서 받아들여진다.
한편, 판 스프링 부재(30)에는 한 쌍의 슬릿(32)이 형성되어 있기 때문에, 띠형상부(33)의 폭방향으로 서로 대향하는 각 측 가장자리는 판 스프링 부재(30)의 상기 부분에 연결되어 있지 않다. 이 때문에, 띠형상부(33)에 그 폭방향을 따른 힘이 작용했을 때, 상기 힘의 대부분은 판 스프링 부재(30)의 상기 부분에 받아들여지지 않고, 한 쌍의 슬릿(32) 중 일방의 슬릿(32)의 폭을 크게 하고 또한 타방의 슬릿(32)의 폭을 작게 하도록 탄성 변형시키는 힘으로서 작용한다. 따라서, 각 띠형상부(33)는, 각각의 길이 방향에 따른 힘이 작용했을 때에 비교하여, 폭방향으로 힘이 작용했을 때가 변형하기 쉽다.
본 실시예에서는, 상술한 바와 같이, 각 판 스프링 부재(30)는, 각 슬릿(32)의 신장 방향이 제 1 홀더 부재(19)의 지름 방향을 따르도록 배치되어 있다. 이 때문에, 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)에 작용하는 관성력의 크기에 차이가 생겼을 때에, 각 판 스프링 부재(30) 중 하나의 판 스프링 부재(30)에 작용하는 힘의 방향이 비록 상기 판 스프링 부재의 띠형상부(33)의 폭방향이었다고 해도, 다른 판 스프링 부재(30)의 각각의 띠형상부(33)에 작용하는 힘의 대부분은 그들의 폭방향으로 작용하지 않고 다른 방향으로 작용한다.
이것에 의해, 다른 판 스프링 부재(30)의 각각에 의해 상기 힘이 받아들여지므로, 판 스프링 부재(30)의 변형에 의한 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 사이의 위치 어긋남이 방지된다. 따라서, 반송 암(24)이 시동하는 경우 및 정지하는 경우에 블록체(23)에 작용하는 관성력의 방향에 구애받지 않고, 양쪽 웨이퍼(16,17) 사이의 상대 위치에 어긋남을 일으키게 하지 않고 블록체(23)를 반송할 수 있다.
이것에 대해, 예를 들면, 각 슬릿(32)의 신장 방향이 동일 방향을 향하도록 각 판 스프링 부재(30)가 배치되어 있는 경우, 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)에 작용하는 관성력의 크기에 차이가 생겼을 때에 판 스프링 부재(30)에 작용하는 힘의 방향이 각 띠형상부(33)의 폭방향이었을 때, 띠형상부(33)의 각각이 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 각각의 판두께 방향과 직교하는 방향으로 변형할 우려가 있다. 각 띠형상부(33)가 각각 변형하면, 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 각각의 상대 위치가 적정한 위치로부터 어긋나 양쪽 웨이퍼(16,17) 사이의 상대 위치가 적정한 위치로부터 어긋나 버린다.
또한, 반송 공정에서는, 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)에 설치된 상기 전극에 전압이 인가된 상태로 블록체(23)를 반송한다.
반송 공정에 이어서, 반송된 각 웨이퍼(16,17)를 서로 접합하는 접합 공정으로 진행된다.
접합 공정에서는, 접합 기구(13)를 이용하여서, 각 웨이퍼(16,17)의 전극을 각각 상술한 바와 같이 용착한다. 이것에 의해, 양쪽 웨이퍼(16,17)의 상호 접합이 종료한다.
또한, 상기 기판 홀더(14)를 이용하여 적층형 반도체 장치를 제조할 때, 먼저, 기판 형성 공정을 실시한다. 기판 형성 공정에서는, 도 2에 나타내는 얇은 판부재(B)의 일면을 복수의 소영역(18)으로 구획하여, 상기 각 소영역 내에 각각 복수의 상기 회로 소자를 형성하는 것에 의해서, 접합해야 할 웨이퍼(16,17)를 형성한다.
다음, 상기한 기판 지지 공정, 얼라이먼트 공정, 유지 공정 및 접합 공정을 거친 후, 분리 공정으로 진행된다.
도 12는, 적층형 반도체 장치(51)를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 분리 공정에서는, 서로 접합된 각 웨이퍼(16,17)를 도시하지 않은 전용(專用)의 커터를 이용하여 도 2에 나타내는 점선을 따라서 절단하는 것에 의해서, 복수의 소영역(18)으로 분리한다. 이것에 의해, 도 12에 나타내는 바와 같이, 적층된 두 개의 칩(54)을 포함한 적층체 즉 적층형 반도체 장치(51)가 형성된다.
그 후, 도시하지 않지만, 적층형 반도체 장치(51)를 리드 프레임에 붙이는 마운트(mount) 공정, 및 적층형 반도체 장치(51)와 리드를 접속하는 본딩 공정 등을 거치는 것에 의해서 적층형 반도체 장치(51)를 패키징한다.
본 실시예에 의하면, 상술한 바와 같이, 각 판 스프링 부재(30)로부터 제 2 홀더 부재(20)에 작용하는 힘에 의한 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20) 사이의 상대 위치의 어긋남이 확실히 억제된다. 이것에 의해, 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 각각에 지지되는 각 웨이퍼(16,17)사이의 상대 위치가, 일방의 웨이퍼(16)에 형성된 복수의 상기 회로 소자의 상기 전극이 타방의 웨이퍼(17)에 형성된 상기 각 회로소자의 대응하는 상기 전극 위치로부터 어긋나는 것을 확실히 억제할 수 있다. 따라서, 양쪽 웨이퍼(16,17)를 서로 접합했을 때에, 양쪽 웨이퍼(16,17) 사이에 전기적인 접촉 불량이 생기는 것을 확실히 방지할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 각 결합 부재(31)가 각각 자석(41)을 가지고, 각 판 스프링 부재(30)에는 각각 자성 부재(40)가 설치되어 있기 때문에, 상기 자성 부재를 각각 자석(41)에 흡착시키는 것에 의해서, 각 판 스프링 부재(30)와 각 결합 부재(31)를 용이하게 결합할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 3개의 판 스프링군(301)은 각각을 형성하는 각 판 스프링 부재(30) 사이의 간격이 각 판 스프링군(301) 사이에서 동일하고 또한 상기 각 판 스프링군 사이의 간격이 제 1 홀더 부재(19)의 둘레 방향으로 동일해지도록, 제 1 홀더 부재(19)의 흡착면(19a)의 가장자리부(19b) 상에 배치되어 있다. 이 때문에, 각 판 스프링 부재(30)와 각 결합 부재(31)의 결합 상태에서, 각 판 스프링 부재(30)로부터 각 웨이퍼(16,17)에 상기 각 웨이퍼를 판두께 방향으로 끼워넣는 협지력을 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 둘레 방향으로 대략 균일하게 작용시킬 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 각 판 스프링 부재(30)의 주연부(30a)의 서로 대향하는 위치에 형성된 한 쌍의 고정부(34)로 각 판 스프링 부재(30)를 각각 제 1 홀더 부재(19)에 고정하는 것에 의해서, 각 판 스프링 부재(30)는 각각의 주연부(30a)의 각 슬릿(32)의 신장 방향으로 서로 대향하는 두 개의 부분이 가까워지도록 각 판 스프링 부재(30)이 양쪽 고정부(34)를 통과하는 선분(L)을 변형의 기점으로 하여 탄성 변형하는 것과 동시에 띠형상부(33)의 중심부분(33a)이 떠오르도록 탄성 변형한다. 이 때문에, 판 스프링 부재(30)의 변형량이 변화했을 때, 띠형상부(33)의 중심부분(33a)의 궤적은, 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 판두께 방향으로 연장하는 직선을 그린다. 이것에 의해, 각 판 스프링 부재(30)의 변형량을 크게 하는 것이 요구되었을 경우에서도, 각 판 스프링 부재(30)의 변형에 따라서, 각 결합 부재(31)의 커버 부재(42)의 단벽(44)으로의 각 판 스프링 부재(30)의 접촉 면적이 증감하는 것은 아니다. 따라서, 각 결합 부재(31)와 각 판 스프링 부재(30)와의 접촉 면적이 감소하는 것에 의한 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 사이의 유지력의 저감을 확실히 방지할 수 있다.
이것에 대해, 종래와 같이, 각 판 스프링 부재가 각각 외팔보 형태인 경우, 각 판 스프링 부재는, 그 일단을 기점으로 하여 자석이 설치된 타단이 일단을 중심으로 회전하도록 변형하기 때문에, 각 판 스프링 부재가 변형했을 때, 타단의 궤적은 호를 그린다. 이 때문에, 각 홀더 부재에 협지되는 기판의 두께 치수의 크기가 커짐에 따라서 각 홀더 부재 사이의 간격이 커질 때와 같이 판 스프링 부재의 변형량을 크게 힐 필요가 있는 경우는, 각 판 스프링 부재의 그 일단을 중심으로 한 회전 각도가 커진다. 회전 각도가 커지면, 일방의 자석의 흡착면이 타방의 자석의 흡착면에 대해서 경사짐으로써, 자석은 서로 이른바 부분 접촉(partical contact)한다. 자석이 부분 접촉함으로써 양 자석사이에 틈새가 형성되면, 자석의 흡착면이 서로 전체면에 의해 접촉하는 경우에 비해 각 자석이 각각 다른 자석으로부터 받는 자력의 크기는 작아진다. 이 때문에, 각 자석에 의한 각 홀더 부재 사이의 유지력이 저감해 버린다.
도 13은, 다른 판 스프링 부재(30)를 나타내는 평면도이다. 도 13의 (a) 및 도 13의 (b)는 각각 다른 형태를 개략적으로 나타낸다. 본 실시예에서는, 각 고정부(34)가 각각 각 판 스프링 부재(30)의 주연부(30a)로부터 각 슬릿(32)의 신장 방향에 직교하는 방향을 따라서 각 판 스프링 부재(30)의 지름 방향 바깥쪽으로 뻗어나간 예를 설명하였다.
이를 대신하여, 예를 들면, 도 13의 (a)에 나타내는 바와 같이, 두 개의 고정부(34)를 각각 판 스프링 부재(30)에 각 슬릿(32)의 신장 방향으로 직교하는 방향으로 서로 대향하는 위치에서 형성할 수 있다. 이 경우, 각 고정부(34)의 위치는 결합부(53)인 띠형상부(33)의 중심부분(33a)에 관해서 점대칭이 되는 위치에 배치된다. 도시의 예에서는, 각 고정부(34)에 각각 나사 부재(35)의 삽입 통과를 허락하는 삽입 통과 구멍(36)이 형성되어 있다.
도 13의 (a)에 나타내는 예에 의하면, 각 판 스프링 부재(30)는 각 자석(41)으로부터 각 자성 부재(40)를 통하여 인장력을 받았을 때, 상술한 바와 마찬가지로, 양쪽 고정부(34)를 통과하는 선분(L)을 변형의 기점으로 하여 주연부(30a)의 각 슬릿(32)의 신장 방향으로 서로 대향하는 두 개의 부분(30b)이 가까워지도록 탄성 변형하는 것과 동시에, 띠형상부(33)의 중심부분(33a)이 떠오르도록 탄성 변형한다.
도 13의 (a)에 나타내는 예를 대신하여, 도시하지 않았지만, 각 고정부(34)를 각각 판 스프링 부재(30)의 띠형상부(33)와 각 슬릿(32)의 연장선 사이의 영역(30c)을 제외한 영역에 상기 각 부분(30b) 이외의 부분에서 띠형상부(33)의 중심부분(33a)에 관해서 점대칭이 되도록 배치할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 각 판 스프링 부재(30)에 각각 두 개의 고정부(34)가 배치된 예를 나타냈지만, 이를 대신하여, 각 판 스프링 부재(30)에 각각 단일의 고정부(34)를 배치할 수 있다.
예를 들면 도 13의 (b)에 나타내는 예에서는, 고정부(34)는 각 판 스프링 부재(30)의 띠형상부(33)와 각 슬릿(32)의 연장선 사이의 두 개의 영역(30c)을 포함하고, 각 판 스프링 부재(30)의 지름 방향을 따라서 신장한다. 도시의 예에서는, 고정부(34)의 양단부 즉 각 판 스프링 부재(30)의 상기 연장선 사이 영역(30c)에 각각 나사 부재(35)의 삽입 통과를 허락하는 삽입 통과 구멍(36)이 형성되어 있다.
이 경우, 각 판 스프링 부재(30)는 각 자석(41)으로부터 인장력을 받았을 때, 각 삽입 통과 구멍(36)을 통과하는 선분(L2)을 변형의 기점으로 하여, 주연부(30a)의 각 슬릿(32)의 신장 방향에 직교하는 방향에서 서로 대향하는 두 개의 부분(30d) 즉 선분(L2)에 관해서 선대칭이 되는 각 부분(30d)이 서로 가까워지도록 탄성변형한다. 즉, 각 판 스프링 부재(30)의 상기 각 부분(30d)이 각각 결합 부재(31)에 결합되는 상기 설명한 결합부(53)가 된다. 따라서, 도 13의 (b)에 나타내는 예에 있어서는, 상기 각 부분(30d)에 각각 자성 부재(40)가 장착된다.
또한, 본 실시예에서는, 각 판 스프링 부재(30)에 각각 한 쌍의 슬릿(32)이 형성된 예를 나타냈지만, 슬릿(32)을 생략할 수도 있다. 도 14는, 또 다른 판 스프링 부재(30)를 나타내는 평면도이다. 도 14의 (a) 및 도 14의 (b)는, 각각 다른 형태를 개략적으로 나타낸다.
이 경우, 예를 들면 도 14의 (a)에 나타내는 바와 같이, 각 판 스프링 부재(30)의 중심부에 고정부(34)를 배치하고, 상기 고정부의 위치에 관해서 점대칭이 되는 위치에 각각 결합부(53)를 배치할 수 있다. 고정부(34)에는 나사 부재(35)의 삽입 통과를 허락하는 삽입 통과 구멍(36)이 형성되어 있다. 이 경우, 고정부재(37)를 생략할 수 있다.
또, 도 14의 (a)에 나타내는 예를 대신하여, 예를 들면 도 14의 (b)에 나타내는 바와 같이, 판 스프링 부재(30)의 중심을 포함하고 또한 판 스프링 부재(30)의 지름 방향으로 신장하는 부분을 고정부(34)로 설정하여, 상기 고정부의 양단부인 판 스프링 부재(30)의 주연부(30a)의 서로 대향하는 한 쌍의 부분에 각각 삽입 통과 구멍(36)을 형성할 수 있다. 이 경우, 고정 부재(37)를 생략할 수 있다.
도 14의 (b)에 나타내는 예에 의하면, 각 판 스프링 부재(30)는, 각 자석(41)으로부터 인장력을 받았을 때, 각 삽입 통과 구멍(36) 및 각 판 스프링 부재(30)의 중심을 통과하는 선분(L3)을 변형의 기점으로 하여 상기 선분에 의해 갈리진 두 개의 반원의 꼭대기부(30e) 즉 선분(L3)에 관해서 선대칭이 되는 각 꼭대기부(30e)가 서로 가까워지도록 탄성 변형한다. 즉, 각 판 스프링 부재(30)의 상기 각 꼭대기부(30e)가 각각 결합부(53)가 된다. 따라서, 상기 각 꼭대기부(30e)에 각각 자성 부재(40)가 장착된다.
도 1로부터 도 14까지 나타내는 예에서는, 각 판 스프링 부재(30)이 각각 원형을 이룬 예를 나타냈지만, 이를 대신하여, 직사각형 형상를 이룬 판 스프링 부재를 적용할 수 있다.
또한, 도 1로부터 도 14까지 나타내는 예에서는, 각 판 스프링 부재(30)가 각각 SUS631로 이루어진 예를 나타냈지만, 이를 대신하여, 적어도 결합부(53)가 자성을 가지는 판 스프링 부재를 적용할 수 있다. 이 경우, 결합부(53)를 자성 재료로 형성할 수 있거나, 또는 자성을 갖지 않는 재료로 결합부(53)를 형성하여 그 재료에 자성체를 혼입할 수 있다.
결합부(53)가 자성을 가지는 경우, 자성 부재(40)를 생략할 수 있다. 또한, 이 경우, 각 결합부(53)는 각각에 대응하는 자석(41)으로부터 받는 인장력에 의해서 상기 자석에 직접 흡착함으로써 상기 자석에 결합한다.
또한, 이 경우, 결합부(53)에 한해서 자성을 갖게 하는 것을 대신하여, 판 스프링 부재(30) 자체를 자성 재료로 형성하거나, 또는 자성을 갖지 않는 재료로 판 스프링 부재(30)를 형성하여 그 재료에 자성체를 혼입할 수 있다.
또한, 이 예에서는, 판 스프링 부재(30)와 결합 부재(31)와의 소정의 위치 관계란, 각 판 스프링 부재(30)와 각 결합 부재(31)가 각각 결합될 때, 그들이 서로 직접 맞닿는 위치 관계를 의미한다.
또한, 도 1로부터 도 14까지 나타내는 예에서는, 결합 부재(31)의 자석(41)은 영구자석에 의해 형성되었지만, 이를 대신하여, 자석(41)을 전자석으로 형성할 수 있다.
또한, 도 1로부터 도 14까지 나타내는 예에서는, 결합 부재(31)가 자석(41)의 자력을 이용하여 각 판 스프링 부재(30)를 흡인하는 예를 나타냈지만, 이를 대신하여, 예를 들면 진공 흡착과 같이 공기압력을 이용하여 각 판 스프링 부재(30)를 흡인하는 결합 부재를 적용할 수 있다.
또한, 도 1로부터 도 14까지 나타내는 예에서는, 푸시 핀(46)의 핀 부재(48)가 불소 수지와 같은 마찰 계수가 낮은 합성 수지 재료로 형성된 예를 나타냈지만, 이를 대신하여, 핀 부재(48)의 적어도 선단(48a)의 주위면에 테프론(등록상표) 가공을 할 수 있다.
또한, 도 1로부터 도 14까지 나타내는 예에서는, 핀 부재(48)를 하우징(47)내로부터 제 2 홀더 부재(20)를 향해서 가압하는 가압부(49)가 하우징(47) 내의 기압을 조정하는 에어 펌프(49)에 의해 형성된 예를 나타냈지만, 이를 대신하여, 자석(41)으로부터 판 스프링 부재(30)에 작용하는 인장력의 크기보다 큰 스프링 힘을 가지는 압축 코일 스프링과 같이, 에어 펌프(49)를 이용하지 않는 구조로 가압부(49)를 형성할 수 있다.
또한, 도 1로부터 도 14까지 나타내는 예에서는, 결합 규제부(45)가 푸시 핀(46)으로 형성된 예를 나타냈지만, 이를 대신하여, 예를 들면 각 결합 부재(31)와 각 자성 부재(40) 사이에 각각 배치되는 스페이서 부재로 결합 규제부(45)를 형성할 수 있다.
이 경우, 상기 각 스페이서 부재의 두께 치수는, 양쪽 웨이퍼(16,17)의 위치 맞춤시에 상기 양쪽 웨이퍼 사이에 확보해야 할 틈새(S)의 크기에 대략 같아지도록 설정된다. 또한, 이 경우, 자석(41) 및 커버 부재(42)의 삽입 통과 구멍(41a, 44a)을 생략할 수 있다.
이 예에 의하면, 상기 각 스페이서는 각각 양쪽 웨이퍼(16,17)의 위치 맞춤시에 각 결합 부재(31)와 각 자성 부재(40) 사이에 삽입되어 그들 사이에 협지된다. 이때, 각 결합 부재(31)로부터 각 판 스프링 부재(30)에 작용하는 압압력에 의해서, 자석(41)으로부터 판 스프링 부재(30)에 작용하는 인장력에 저항하여 각 판 스프링 부재(30)를 각각 제 1 홀더 부재(19)에 꽉 누를 수 있다. 이것에 의해, 각 판 스프링 부재(30)는 그 사이에 상기 소정의 간격이 유지된 상태에 유지된다.
또한, 양쪽 웨이퍼(16,17)의 위치 맞춤을 하는 경우에, 상기 소정의 위치 관계에서의 각 결합 부재(31)와 각 판 스프링 부재(30)와의 결합을 규제할 수 있으면, 푸시 핀(46) 및 상기 스페이서 부재 이외의 부재로 결합 규제부(45)를 형성할 수 있다.
또한, 도 1로부터 도 14까지 나타내는 예에서는, 서로 접합되는 두 개의 기판(11)이 각각 단일의 웨이퍼(16,17)로 형성된 예를 나타냈지만, 이를 대신하여, 각 기판(11)의 일방을 단일의 웨이퍼로 형성하고, 각 기판(11)의 타방을 서로 겹친 복수의 웨이퍼가 접합되는 것에 의해 형성된 적층체로 하거나 또는 양쪽 기판(11)을 각각 상기 적층체로 형성할 수 있다.
또한, 도 1로부터 도 14까지 나타내는 예에서는, 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 양쪽 모두가 원반 형상을 이룬 예를 나타냈지만, 이를 대신하여, 어느 일방을 예를 들면 직사각형 형상과 같이 원형 이외의 형상을 이루도록 형성할 수 있다. 이 경우, 예를 들면 제 1 홀더 부재(19)를 원반 형상으로 형성하고, 제 2 홀더 부재(20)를 직사각형 형상로 형성했을 때, 제 1 홀더 부재(19)에 설치된 각 판 스프링 부재(30)의 배치 위치에 대응하는 위치에서 각 결합 부재(31)를 각각 제 2 홀더 부재(20)에 마련할 수 있다.
도 15는, 다른 형태를 가지는 판 스프링 부재(30)를 나타내는 평면도이다. 또한, 도 7의 판 스프링 부재(30)와 동일 요소에는 동일 참조 번호를 붙이고 중복하는 설명을 생략한다.
이 판 스프링 부재(30)도 한 쌍의 슬릿(32)을 가진다. 단, 이 슬릿(32)은 후술하듯이 판 스프링 부재(30)이 변형했을 경우에 자성 부재(40)와 간섭하는 것을 피하는 목적으로, 한쪽 편이 원호상으로 형성된다. 이 원호는 자성 부재(40)의 외주보다도 근소하게 큰 지름을 가진다. 또한, 판 스프링 부재(30)의 띠형상부(33)는 삽입 구멍(38)을 사이에 두고 한 쌍의 단차(30d)를 가진다.
도 16은, 도 15에 나타낸 판 스프링 부재(30)에 자성 부재(40)를 장착한 상태를 나타내는 단면도이다. 이 단면은 도 15에 나타내는 K-K 단면에 상당한다. 또한, 도 15와 공통의 요소에는 동일 참조 번호를 붙인다.
도시한 바와 같이, 단차(30d)에 의해, 띠형상부(33)의 중앙부는 판 스프링 부재(30)의 다른 부분으로부터 융기한다. 이것에 의해, 판 스프링 부재(30)의 고정부(34)가 띠형상부(33)에 대해서 위쪽으로 변형했을 경우도, 판 스프링 부재(30)와 자성 부재(40)는 간섭하지 않는다.
도 17은 상기와 같은 판 스프링 부재(30)를 포함하는 얼라이먼트 기구(12)의 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 또한, 도 4와 공통의 요소에는 동일 참조 번호를 붙이고 중복하는 설명을 생략한다.
도 4에 나타낸 얼라이먼트 기구(12)에 대해서, 이 얼라이먼트 기구(12)는 웨이퍼(16)를 유지한 제 1 홀더 부재(19)가 테이블 부재(21)에 탑재되었을 경우에, 판 스프링 부재(30) 및 자성 부재(40)를 하부로 흡인하는 흡인부(64)를 가진다. 흡인부(64)는, 도시되어 있지 않은 진공원에 접속되어 유효로 되는 경우에 내부에 부압(負壓)을 일으킨다.
도 17은, 얼라이먼트 기구(12)에 접합 전의 웨이퍼(16,17)가 장전된 상태를 나타낸다. 웨이퍼(16,17)는 각각 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)의 어느 한 쪽에 유지되고, 테이블 부재(21,22)에 지지되어 있다. 또한, 웨이퍼(16,17)의 사이에는 틈이 있으며, 강하한 핀 부재(48)의 하단은 자성 부재(40)의 상면에 맞닿아 있다.
도 18은, 도 17에 나타낸 상태의 얼라이먼트 기구(12)에 있어서의 판 스프링 부재(30) 및 자성 부재(40)를 확대하여 나타내는 단면도이다. 판 스프링 부재(30)의 단면은 도 15에 나타내는 L-L 단면에 상당한다. 또한, 도 15와 공통의 요소에는 동일 참조 번호를 붙인다.
도시한 바와 같이, 핀 부재(48)의 하단이 자성 부재(40)에 맞닿아 있으므로, 자석(41)의 자력이 작용하여도, 자성 부재(40)는 자석에 흡착되지 않는다. 따라서, 자석(41) 및 자성 부재(40)의 사이에는 틈(DO)이 형성된다. 또한, 판 스프링 부재(30)는 대부분 변형하지 않고 평탄하게 되어 있다.
도 19는 웨이퍼(16,17)의 접합에 있어서의 다음의 단계의 얼라이먼트 기구(12) 상태를 나타내는 단면도이다. 도시한 바와 같이, 도 18에 나타낸 상태와 비교하면, 핀 부재(48)는 더욱 강하하여 자성 부재(40)를 눌러 내리고 있다.
도 20은, 도 19에 나타낸 상태의 얼라이먼트 기구(12)에 있어서, 자성 부재(40)의 주위를 확대하여 나타내는 단면도이다. 도시한 바와 같이, 핀 부재(48)에 눌러 내려진 자성 부재(40)는 흡인부(64)의 상단에 접하고, 흡인부(64)에 흡착된다. 이것에 의해, 자석(41) 및 자성 부재(40)의 사이의 틈이 커져서, 자성 부재(40)에 작용하는 자력은 작아진다.
또한, 자성 부재(40)가 눌러 내려짐에 의해서 판 스프링 부재(30)가 변형하고, 자성 부재(40)의 아래쪽 면은, 판 스프링 부재(30)의 상면보다 낮은 위치로 변위하고 있다. 따라서, 자석(41) 및 자성 부재(40)의 사이는 넓어져서 틈(D1)이 형성된다. 그렇지만, 도 15에 나타낸 슬릿(32)의 형상에 의해서, 판 스프링 부재(30)의 길이 방향에 있어서 자성 부재(40) 및 판 스프링 부재(30)가 간섭하지는 않는다. 또한, 도 16에 나타낸 것처럼, 판 스프링 부재(30)의 띠형상부(33)의 중앙이 융기하고 있으므로, 띠형상부(33)의 연장방향에 있어서도, 자성 부재(40) 및 판 스프링 부재(30)가 간섭하지는 않는다.
도 21은, 웨이퍼(16,17)의 접합에 있어서의 다음의 단계의 얼라이먼트 기구(12)의 상태를 나타내는 단면도이다. 도시한 바와 같이, 도 19에 나타낸 상태와 비교하면, 핀 부재(48)가 상승하여 자성 부재(40)로부터 떨어져 있다. 그렇지만, 자성 부재(40)는 흡인부(64)에 흡착되고, 자석(41)으로부터 틈(D1)을 두고 크게 떨어져 있다.
이것에 의해, 자성 부재(40)에 작용하는 자력이 작고 핀 부재(48)가 떨어져도, 자성 부재(40)는 자석(41)에 흡착되지 않는다. 또한, 핀 부재(48)가 자성 부재(40)로부터 떨어져 있기 때문에, 위쪽 및 아래쪽의 테이블 부재(21,22)의 사이에 접촉하는 부재는 없어진다. 따라서, 예를 들면 아래쪽의 테이블 부재(21)를 이동시켜서, 웨이퍼(16)를 웨이퍼(17)에 대해서 정밀하게 위치 맞춤할 수 있다.
도 22는, 웨이퍼(16,17)의 접합에 있어서의 더 다음의 단계의 얼라이먼트 기구(12) 상태를 나타내는 단면도이다. 도시한 바와 같이, 웨이퍼(16,17)의 위치 맞춤이 완료하면, 아래쪽의 테이블 부재(21)가 상승하여 웨이퍼(16,17)가 접합된다.
또한, 아래쪽의 테이블 부재(21)가 상승하는 것에 의해서, 제 1 홀더 부재(19)도 상승하고 자성 부재(40)가 자석(41)에 접근한다. 그렇지만, 핀 부재(48)가 강하하고, 자성 부재(40)가 자석(41)에 흡착되는 것을 규제한다. 따라서, 자석(41)에 접근하는 것에 의해서 자성 부재(40)에 작용하는 자석(41)의 자력이 강해졌을 경우도, 자성 부재(40)가 자석(41)에 흡착되는 것이 억제된다.
도 23은, 웨이퍼(16,17)의 접합에 있어서의 더 다음의 단계의 얼라이먼트 기구(12) 상태를 나타내는 단면도이다. 도시한 바와 같이, 웨이퍼(16,17)가 이미 접합된 상태에서, 핀 부재(48)가 끌어 올려진다. 핀 부재(48)를 끌어올리는 경우에, 그 상승 속도를 낮게 유지하여 핀 부재(48)를 서서히 상승시키는 것에 의해서, 자성 부재(40)는 충격을 일으키지 않고 자석(41)에 흡착된다.
도 24는, 도 23에 나타낸 상태에 있어서의 자석(41)의 하단 및 자성 부재(40)의 근방을 확대하여 나타내는 단면도이다. 도시한 바와 같이, 자성 부재(40)에 작용하는 자석(41)의 자력이 강해지므로, 판 스프링 부재(30)는 변형하여 자석(41)의 아래쪽 면과 자성 부재(40)의 상면이 서로 밀착한다. 이것에 의해, 자성 부재(40)는 자석(41)에 강하게 흡착된다. 따라서, 접합된 상태에서 제 1 홀더 부재(19) 및 제 2 홀더 부재(20)에 끼워진 웨이퍼(16,17)의 위치 맞춤이 확실히 유지된다.
도 25는, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)을 접합하는 경우에 이용하는 기판 접합 장치(100)의 구조를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 기판 접합 장치(100)는 프레임 몸체(110)의 안쪽에 배치된, 제 1 구동부(120), 가압 스테이지(130), 수압 스테이지(140), 압력 검지부(150) 및 자계 제어부(180)를 구비한다. 또한, 기판 접합 장치(100)에는, 접합하는 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)과, 그것들을 유지하는 제 1 고정 부재(166) 및 제 2 고정 부재(176)가 장전되어 있다.
프레임 몸체(110)는 서로 평행으로 수평인 천정판(112) 및 저판(116)과, 천정판(112) 및 저판(116)을 결합하는 복수의 지주(支柱)(114)를 구비한다. 천정판(112), 지주(114) 및 저판(116)은 각각 강성이 높은 재료에 의해 형성되어서 후술하는 접합에 있어서의 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)으로의 가압의 반력이 작용했을 경우도 변형하지 않는다.
프레임 몸체(110)의 안쪽에 있어서, 저판(116) 위에는 제 1 구동부(120)가 배치된다. 제 1 구동부(120)는 저판(116)의 상면에 고정된 실린더(122)와 실린더(122)의 안쪽에 배치된 피스톤(124)을 가진다. 피스톤(124)은, 도시되어 있지 않은 유체 회로, 캠, 기어열(輪列) 등에 의해 구동되고, 도면 중에 화살표(Z)로 나타내는 방향으로 실린더(122)를 따라서 승강한다.
피스톤(124)의 상단에는, 가압 스테이지(130)가 탑재된다. 가압 스테이지(130)는 Y스테이지(138), X스테이지, 구면 시트(seat)(134) 및 제 1 고정 부재 유지부(132)를 가진다. Y스테이지(138)는 안내 레일(126)을 통하여 피스톤(124)의 상단에 장착되어 지면에 대해서 수직인 Y방향으로 변위한다. X스테이지(136)는 Y스테이지(138)의 상면에 장착되어 지면과 평행하게 변위한다. 구면 시트(134)는 X스테이지(136) 위에 탑재되어 X스테이지(136) 위에서 요동한다. 또한, X스테이지(136) 위에는 제 1 고정 부재 유지부(132)가 형성된다.
제 1 고정 부재 유지부(132)에는, 제 1 기판(162)을 흡착하여 유지하는 제 1 고정 부재(166)가 탑재된다. 제 1 고정 부재(166)는 상면을 제 1 기판(162)에 밀착시켜 이것을 유지한다. 또한, 제 1 고정 부재(166)는, 제 1 기판(162)의 외측의 영역에, 자성체에 의해 형성된 복수의 피결합 부재(164)를 구비한다. 즉, 제 1 기판(162), 피결합 부재(164) 및 제 1 고정 부재(166)를 포함한 제 1 기판 조립체(160)는 기판 접합 장치(100)에 대해서 장입(裝入) 또는 반출할 수 있다.
상기와 같은 구조에 의해서, 제 1 기판 조립체(160)로서 가압 스테이지(130)에 탑재된 제 1 기판(162)을, X스테이지(136) 및 Y스테이지(138)의 작용에 의해, 저판(116)과 평행한 X방향 및 Y방향으로 변위시킬 수 있다. 또한, 구면 시트(134)의 작용에 의해, 제 1 기판(162)을 요동시킬 수 있다. 또한, 제 1 기판(162)은 제 1 구동부(120)의 작용에 의해 저판(116)에 대해서 승강시킬 수 있다.
한편, 프레임 몸체(110)의 안쪽에 있어서, 천정판(112)의 아래쪽 면에는 수압(受壓) 스테이지(140) 및 자계 제어부(180)가 배치된다. 수압 스테이지(140)는 현가 부재(144) 및 제 2 고정 부재 유지부(142)를 가진다. 제 2 고정 부재 유지부(142)는 천정판(112)으로부터 수직으로 내려진 복수의 현가 부재(144)에 의해서 아래쪽 면으로부터 지지된다. 이것에 의해, 제 2 고정 부재 유지부(142)는 윗쪽으로 변위 가능하면서 소정의 위치에 고정된다.
제 2 고정 부재 유지부(142)에는 제 2 기판(172)을 흡착하여 유지하는 제 2 고정 부재(176)가 고정된다. 제 2 고정 부재(176)는 아래쪽 면을 제 2 기판(172)에 밀착시켜 이것을 유지한다. 또한, 제 2 고정 부재(176)는 제 2 기판(172)의 외측의 영역에 영구자석(173)을 포함하는 복수의 결합 부재(174)를 구비한다. 즉, 제 2 기판(172), 결합 부재(174) 및 제 2 고정 부재(176)를 포함하는 제 2 기판 조립체(170)는 기판 접합 장치(100)에 대해서 장입 또는 반출할 수 있다.
또한, 제 1 고정 부재 유지부(132) 및 제 2 고정 부재 유지부(142)는, 정전 흡착, 부압(負壓) 흡착 등에 의한 흡착 기구를 가진다. 이것에 의해, 제 1 기판 조립체(160) 및 제 2 기판 조립체(170)를 흡착하여 유지한다.
압력 검지부(150)는 천정판(112) 및 제 2 고정 부재 유지부(142)의 사이에 끼워진 복수의 로드 셀을 포함한다. 압력 검지부(150)는 제 2 고정 부재 유지부(142)의 윗쪽으로의 이동을 규제함과 동시에, 제 2 고정 부재 유지부(142)에 대해 인가된 압력을 검출한다.
자계 제어부(180)는 제 2 구동부(186), 평행 암(184), 지지 부재(182) 및 고투자율 부재(181)를 가져 규제 부재를 형성한다. 제 2 구동부(186)는 천정판(112)에 고정된다. 평행 암(184)은, 상단이 제 2 구동부(186)에, 하단이 지지 부재(182)에 결합된다. 이것에 의해, 제 2 구동부(186)를 동작시켰을 경우에, 지지 부재(182)는 대략 수평으로 변위한다.
또한, 지지 부재(182)의 선단에는 고투자율(高透磁率) 부재(181)가 지지된다. 고투자율 부재(181)는 적어도 피결합 부재(164)보다 높은 투자율을 가지는 재료에 의해 형성된다. 또한, 도시의 상태에 있어서, 고투자율 부재(181)는 결합 부재(174)의 아래쪽 면을 덮는 위치에 배치된다. 이 상태에서 제 2 구동부(186)가 동작했을 경우, 고투자율 부재(181)는 결합 부재(174)의 하부의 영역으로부터 측방으로 퇴피한다.
도 26은 기판 접합 장치(100)에 장착되는 위치 검출 기구(200)의 구조를 나타내는 사시도이다. 위치 검출 기구(200)는 한 쌍의 촬상부(212,222) 및 한 쌍의 조명부(214,224)를 이용하여 형성된다. 촬상부(212,222) 및 조명부(214,224)는 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 서로 대향하는 접합면에 평행한 면내에 있어서, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)을 사이에 두고 대향하는 위치에 배치된다.
촬상부(212,222)의 각각은, 커넥터(216,226)를 통하여 촬상한 화상을 외부로 송출한다. 조명부(214,224)는 전원 케이블(218, 228)을 통하여 전력의 공급을 받는다.
상기와 같이 배치된 촬상부(212,222)가 촬상한 화상으로부터, 제 1 기판(162)에 대한 제 2 기판(172)의 위치와 기울기를 검출할 수 있다. 즉, 제 1 기판(162)이 경사져 있는 경우는, 그 영상이 촬상부(212)에 의해 촬상된다. 또한, 가압 스테이지(130)가 상승하여 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)이 맞닿은 경우에는, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 사이에서 조명 광이 차단되기 때문에, 촬상부(212,222)중 어느 한쪽이 촬상한 화상으로부터 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 접촉을 검지할 수 있다.
단, 촬상부(212,222)의 해상도는 그 광학계 및 촬상 소자의 해상도에 의존한다. 따라서, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 틈이 촬상부(212,222)의 해상도보다 작은 경우는, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)이 접촉한 타이밍과 접촉 검지의 타이밍이 어긋나는 경우가 있다. 그렇지만, 촬상부(212,222)의 검출 한계에 이르지 않는 틈은 매우 좁기 때문에, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 틈을 촬상할 수 없게 되었을 경우는, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)이 접촉했다고 간주해도 지장이 없다.
또한, 상기 위치 검출 기구(200)의 구조는 일례에 지나지 않고, 다른 구조로 같은 기능을 형성할 수도 있다. 예를 들면, 촬상부(212,222) 대신에 간섭계를 이용하는 것에 의해, 보다 분해능(分解能)의 높은 위치 검출 기구(200)를 형성할 수 있다. 한편, 리니어 스케일(linear scale)을 이용하여 보다 간결한 위치 검출 기구(200)를 형성할 수도 있다. 이를 여러 가지의 구조는 목적으로 하는 접합 기판의 사양에 따라 당업자가 적당하게 선택할 수 있다.
도 27은, 기판 접합 장치(100)의 제어계(300)의 구조를 모식적으로 나타내는 도면이다. 제어계(300)는 위치 검출 기구(200)를 포함하는 기판 접합 장치(100)에 대해서 설치되는 위치 제어부(310) 및 근접 검지부(320)를 포함한다.
위치 제어부(310)는, 위치 검출 기구(200)가 검출한 제 1 기판(162)의 위치 및 기울기를 참조하면서, 가압 스테이지(130)의 각부의 동작을 제어한다. 즉, 제 1 구동부(120)를 제어하는 것에 의해서 제 1 기판(162)의 높이를 변화시키고, Y스테이지(138) 및 X스테이지(136)를 제어하는 것에 의해서 제 1 기판(162)의 면 방향의 위치를 변화시키며, 더욱이, 구면 시트(134)를 제어하는 것에 의해서 제 1 기판(162)의 기울기를 변화시킨다. 이들 동작에 의해서, 제 1 기판(162)의 위치를 제 2 기판(172)의 위치에 위치 맞춤함과 동시에, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)으로 서로 평행하게 한다.
한편, 근접 검지부(320)는 위치 제어부(310)에 의한 제 1 기판(162)의 위치 맞춤이 완료한 취지의 통지를 받고서 제 2 구동부(186)를 동작시킨다. 이것에 의해서, 서로 결합하는 결합 부재(174) 및 피결합 부재(164)의 사이에 고투자율 부재(181)가 끼워지기 전에, 고투자율 부재(181)를 결합 부재(174)의 아래쪽 면을 덮는 위치로부터 퇴피시킨다.
도 28은 상기와 같은 위치 검출 기구(200) 및 제어계(300)를 구비한 기판 접합 장치(100)를 이용하여, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)을 접합하는 경우의 순서를 나타내는 흐름도이다. 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)을 접합하는 경우는, 우선, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 각각에 제 1 고정 부재(166) 및 제 2 고정 부재(176)를 장착한다(단계 S101). 이것에 의해, 두께에 비해 면적이 큰 실리콘 웨이퍼 등의 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)을 안전하고 용이하게 취급할 수 있다.
다음, 제 1 기판(162)을 유지한 제 1 고정 부재(166)를 제 1 고정 부재 유지부(132)에 탑재한다(단계 S102). 제 1 고정 부재 유지부(132)는 주위 공기의 흡인 등에 의해 제 1 고정 부재(166)를 흡착하여 유지 고정한다. 또한, 제 2 기판(172)을 유지한 제 2 고정 부재(176)를 제 2 고정 부재 유지부(142)에 장입한다(단계 S102). 제 2 고정 부재 유지부(142)도 주위 공기의 흡인 등에 의해 제 2 고정 부재(176)를 흡착하여 유지 고정한다.
계속하여, 제 2 구동부(186)를 동작시켜 고투자율 부재(181)를 이동시킨다(단계 S103). 이것에 의해, 고투자율 부재(181)는 결합 부재(174)의 아래쪽 면을 덮는 비결합 위치로 이동되어 그 위치가 유지된다. 또한, 단계 S103에 있어서 기판 접합 장치(100) 상태는 도 25에 도시되어 있다.
다음, 제 1 구동부(120)를 동작시켜 가압 스테이지(130)를 상승시킨다(단계 S104). 이것에 의해, 제 1 기판(162)은 제 2 기판(172)에 서서히 접근한다. 계속하여, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)을 접촉시키지 않고, 양자의 면 방향의 위치 맞춤을 하는 동시에, 제 2 기판(172)에 대해서 평행이 되도록 제 1 기판(162)의 기울기를 조정한다(단계 S105). 이것에 의해, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)은 서로 위치 맞춤 되어 접합할 수 있는 상태가 된다.
그러면, 위치 제어부(310)로부터 위치 맞춤의 완료가 통지된 근접 검지부(320)는 제 2 구동부(186)를 동작시킨다. 이것에 의해, 고투자율 부재(181)는 결합 부재(174)의 아래쪽 면을 덮는 비결합 위치로부터 결합 위치로 퇴피한다(단계 S106).
이와 같이 하여서, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 위치 맞춤이 완료되어, 고투자율 부재(181)가 퇴피한 상태에서 제 1 구동부(120)에 의해 가압 스테이지(130)를 다시 상승시키는 것에 의해서, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판이 접합된다(단계 S107). 이때, 고투자율 부재(181)가 퇴피하여 직접 대면한 결합 부재(174) 및 피결합 부재(164)도 서로 결합된다. 이것에 의해, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)은 피결합 부재(164) 및 결합 부재(174)에 결합된 제 1 고정 부재(166) 및 제 2 고정 부재(176)에 끼워져서 접합된 상태로 유지된다.
이와 같이 하여서, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)을 서로 겹친 상태로 하는 접합 방법에서, 자성체를 포함한 피결합 부재(164)를 가지는 제 1 고정 부재(166)에 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 일방을 지지시키는 단계와, 영구자석(173)을 포함하며 피결합 부재(164)에 결합되는 결합 부재(174)를 가지는 제 2 고정 부재(176)에 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 타방을 지지시키는 단계와, 피결합 부재(164) 및 결합 부재(174)가 서로 근접했을 경우에, 피결합 부재(164) 및 결합 부재(174)의 간격이 소정의 간격이 될 때까지, 피결합 부재(164) 및 결합 부재(174)의 흡착을 규제하는 단계를 포함하는 접합 방법이 실행된다. 이것에 의해서, 자력에 의한 영향을 받지 않고 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)을 정밀하게 위치 맞춤할 수 있는 한편, 접합된 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)을 제 1 고정 부재(166) 및 제 2 고정 부재(176)에 의해 자율적으로 유지시킬 수 있다.
도 29는, 단계 S105에 있어서의 기판 접합 장치(100) 상태를 나타내는 도면이다. 이 도면에서는, 취출된 제 1 기판 조립체(160), 제 2 기판 조립체(170) 및 자계 제어부(180)가 확대하여 도시된다. 또한, 도 25와 공통의 구성요소에는 동일한 참조 번호를 붙이고 중복하는 설명을 생략한다.
단계 S105의 단계에 있어서는, 도 25에 나타낸 단계 S103 상태와 비교하면, 제 1 기판(162)이 상승하여 제 2 기판(172)에 접근해 있다. 단, 이 단계에서는, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판은 아직 떨어져 있고, 결합 부재(174) 및 피결합 부재(164)도 아직 떨어져 있다. 또한, 고투자율 부재(181)는 결합 부재(174) 및 피결합 부재(164)의 사이에 위치하고 있다.
도 30은, 도 29에 나타내는 상태에 있어서, 결합 부재(174) 및 피결합 부재(164)의 주위에 형성되는 자기회로를 모식적으로 나타내는 도면이다. 결합 부재(174)는, 영구자석(173)과, 영구자석(173)을 제 2 고정 부재(176)에 대해서 고정하는 부착 부재(175)를 포함한다. 또한, 고투자율 부재(181)는 결합 부재(174)의 기하학적 중심에 대응하는 위치에 관통 구멍(183)을 가진다.
영구자석(173)은, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 면방향에 직교하는 방향으로 분극하도록 착자(着磁) 되어 있다. 이것에 의해, 결합 부재(174)의 주위에는 호를 그려 영구자석(173)의 자극을 연결하는 자력선(M)에 의해 자계가 형성된다.
그렇지만, 결합 부재(174) 및 피결합 부재(164)의 사이에는, 결합 부재(174)의 아래쪽 면을 덮도록 고투자율 부재(181)가 삽입되어 있다. 이것에 의해, 결합 부재(174)의 아래쪽에 분포하는 자력선의 대부분은 고투자율 부재(181)의 내부를 통과한다. 이 때문에, 고투자율 부재(181)의 아래쪽에는 자계가 확산되지 않아, 영구자석(173)의 자력에 의한 흡인력이 피결합 부재(164)에 미치지 않는다.
이와 같이, 고투자율 부재(181)가 영구자석(173)의 자계를 피결합 부재(164)로부터 멀어지게 하는 것에 의해서, 결합 부재(174) 및 피결합 부재(164)가 접근하고 있는 것에도 불구하고, 양자가 서로 끌어당기는 힘이 매우 약해진다. 따라서, 위치 제어부(310)는 결합 부재(174)의 자력의 영향을 받지 않고 정밀하게 위치 맞춤을 실행할 수 있다.
또한, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 접합 공정에 있어서는 온도가 상승하는 경우도 있으므로, 영구자석(173)으로서는 내열 자석을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 도시한 바와 같이, 영구자석의 기하학적 중심의 위치에서는, 영구자석(173)이 발생하는 자력선의 밀도가 낮다. 따라서, 이 위치에 관통 구멍(183)을 마련하여 고투자율 부재(181)를 제거해도 기능에는 영향이 없다.
도 31은, 단계 S106에 있어서의 기판 접합 장치(100) 상태를 나타내는 도면이다. 이 도면도, 취출된 제 1 기판 조립체(160), 제 2 기판 조립체(170) 및 자계 제어부(180)가 확대되어 도시된다. 또한, 도 25와 공통의 구성요소에는 동일한 참조 번호를 붙이고 중복하는 설명을 생략한다.
단계 S106의 단계에 있어서는, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판은 아직 떨어져 있고, 결합 부재(174) 및 피결합 부재(164)도 아직 떨어져 있다. 단, 이 단계에서는, 결합 부재(174) 및 피결합 부재(164)의 사이의 피결합 위치로부터 고투자율 부재(181)가 결합 위치로 퇴피한다. 이것에 의해, 결합 부재(174) 및 피결합 부재(164)는 서로 직접 대면한다.
도 32는, 도 31에 도시된 상태에서 형성되는 자기회로를 모식적으로 나타내는 도면이다. 고투자율 부재(181)는 결합 부재(174) 및 피결합 부재(164)의 사이로 부터 퇴피하고 있으므로, 영구자석(173)이 발생시킨 자력선(M)은 결합 부재(174)의 아래쪽으로 확산된 자계를 형성한다. 이것에 의해, 영구자석(173)의 자력선(M)은 피결합 부재(164)에 그리고, 피결합 부재(164)는 결합 부재(174)에 흡인된다. 이와 같이 하여, 고투자율 부재(181)를 결합 위치로 퇴피시킴으로써, 결합 부재(174) 및 피결합 부재(164)는 영구자석(173)의 자력에 의해 서로 끌어당겨진다.
도 33은, 단계 S107에 있어서의 기판 접합 장치(100)의 상태를 나타내는 도면이다. 이 도면에서도, 취출된 제 1 기판 조립체(160), 제 2 기판 조립체(170) 및 자계 제어부(180)가 확대되어 도시된다. 또한, 도 25와 공통의 구성요소에는 동일한 참조 번호를 붙이고 중복하는 설명을 생략한다.
단계 S107의 단계에 있어서는, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판은 서로 밀착하여 접합되어 있다. 또한, 결합 부재(174) 및 피결합 부재(164)도 직접 결합하고 있다. 이것에 의해, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)은 피결합 부재(164) 및 결합 부재(174)에 결합된 제 1 고정 부재(166) 및 제 2 고정 부재(176)에 끼워져 접합된 상태로 유지된다.
도 34는, 도 33에 도시된 상태에서 형성되는 자기회로를 모식적으로 나타내는 도면이다. 결합 부재(174) 및 피결합 부재(164)는 이미 결합되어 있으므로, 영구자석(173)이 발생시킨 자력선(M)은 결합 부재(174)에 밀착한 피결합 부재(164)의 내부를 통과한다. 이것에 의해, 피결합 부재(164)는 결합 부재(174)에 견고하게 결합되어 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 접합된 상태를 유지한다.
이와 같이 하여서, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)을 서로 겹친 상태로 하는 기판 접합 장치(100)로서, 자성체를 포함하는 피결합 부재(164)를 가지고 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 일방을 지지하는 제 1 고정 부재(166)를 유지하는 제 1 고정 부재 유지부(132)와, 영구자석(173)을 포함하고 피결합 부재(164)에 결합되는 결합 부재(174)를 가지며 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 타방의 기판을 지지하는 제 2 고정 부재(176)를 유지하는 제 2 고정 부재 유지부(142)와, 제 1 고정 부재 유지부(132) 및 제 2 고정 부재 유지부(142)의 일방을 타방을 향하여 구동하는 제 1 구동부(120)와, 피결합 부재(164) 및 결합 부재(174)가 서로 근접했을 경우에, 피결합 부재(164) 및 결합 부재(174)의 간격이 소정의 간격이 될 때까지, 피결합 부재(164) 및 결합 부재(174)의 흡착을 규제하는 자계 제어부(180)을 구비하는 기판 접합 장치(100)가 형성된다. 이것에 의해, 자력에 의한 영향을 받지 않고 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)을 정밀하게 위치 맞춤할 수 있는 한편, 접합된 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)를 제 1 고정 부재(166) 및 제 2 고정 부재(176)에 의해 자율적으로 유지시킬 수 있다.
또한, 상기의 기판 접합 장치(100)에 있어서는, 자계 제어부(180)를 기판 접합 장치(100)에 장비시킨 구조로 했다. 그렇지만, 자계 제어부(180)를 제 1 고정 부재(166) 및 제 2 고정 부재(176)의 적어도 일방에 마련하는 것에 의해서, 기판 접합 장치(100)에 의존하는 일 없이 상기 작용을 발휘하는 기판 유지 부재를 형성할 수 있다.
이 경우, 제 2 구동부(186)는, 일부를 제 1 고정 부재(166) 또는 제 2 고정 부재(176)에 마련하여 외부로부터 전력, 압력 등을 공급함으로써 고투자율 부재(181)를 조작하여도 괜찮다. 또한, 전지 등의 에너지원을 제 1 고정 부재(166) 또는 제 2 고정 부재(176)에 장비시켜도 괜찮다.
이렇게 하여서, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)을 서로 겹친 상태에서 유지하는 기판 유지 부재로서, 자성체를 포함하는 피결합 부재(164)를 가지고, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 일방을 지지하는 제 1 고정 부재(166)와, 영구자석(173)을 포함하고 피결합 부재(164)에 결합되는 결합 부재(174)를 가지며, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 타방을 지지하는 제 2 고정 부재(176)와, 피결합 부재(164) 및 결합 부재(174)를 서로 결합시키기 위해서 근접시켰을 경우에, 피결합 부재(164) 및 결합 부재(174)의 간격이 소정의 간격이 될 때까지, 피결합 부재(164) 및 결합 부재(174)의 흡착을 규제하는 자계 제어부(180)을 구비하는 기판 유지 부재가 형성된다. 이것에 의해, 자력에 의한 영향을 받지 않고 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)을 정밀하게 위치 맞춤할 수 있는 한편, 접합된 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)을 제 1 고정 부재(166) 및 제 2 고정 부재(176)에 의해 자율적으로 유지시킬 수 있는 기판 유지 부재가 제공된다.
도 35는 고투자율 부재(181)의 다른 형태를 나타내는 도면이다. 또한, 상기 도면에 있어서, 다른 실시 형태와 공통의 요소에는 동일한 참조 번호를 붙이고 중복하는 설명을 생략한다.
도 35의 (a)는 비결합 위치에 있어 고투자율 부재(181)에 의해 아래쪽 면을 덮은 결합 부재(174)를 하부로부터 올려본 모습을 나타낸다. 도시한 바와 같이, 고투자율 부재(181)는 결합 부재(174)의 기하학적 중심에 대응하는 위치에 관통 구멍(183)을 가진다. 또한, 고투자율 부재(181)는 길이 방향으로 멀어지도록 중앙에서 분할되어 있다.
도 35의 (b)는 상기 고투자율 부재(181)가 결합 위치로 이동한 상태를, 도 35의 (a)와 동일한 시점으로부터 나타낸다. 도시한 바와 같이, 분할된 고투자율 부재(181)는 서로 반대의 방향으로 퇴피하여, 결합 부재(174)의 아래쪽 면을 노출시킨다. 또한, 이 형태에 있어서의 고투자율 부재(181)의 이동 방향은 도 25로부터 도 34까지 나타내는 고투자율 부재(181)의 이동 방향에 직교하는 방향, 즉 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 접선 방향이 된다.
이와 같은 구조에 의해서, 고투자율 부재(181)가 비결합 위치로부터 결합 위치로 이동하는 경우의 이동량을 억제하여, 이동 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 고투자율 부재(181)가 이동하는 경우에, 결합 부재(174)가 발생한 자계에 주는 영향도 대칭적으로 되므로, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 위치맞춤에 주는 영향이 한층 작아진다.
이와 같이, 고투자율 부재(181)는 결합 부재(174)의 기하학적 중심에 대응하는 위치에 배치된 관통 구멍(183)을 가져도 괜찮다. 이것에 의해, 고투자율 재료를 절약하여 재료 코스트를 저감할 수 있다.
또한, 고투자율 부재(181)는 비결합 위치로부터 결합 위치를 향하여 이동하는 경우에, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 면방향과 관련되는 제 1 고정 부재(166)의 기하학적 중심에 대해서, 대칭인 방향으로 이동하는 복수의 부분을 포함해도 괜찮다. 이것에 의해, 고투자율 부재(181)의 이동 시간을 단축할 수 있음과 동시에, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 위치맞춤에 주는 영향이 한층 작아진다.
도 36은, 다른 실시 형태와 관련되는 자계 제어부(180)에 있어서, 고투자율 부재(181)가 비결합 위치에 있는 상태를 나타내는 도면이다. 이 자계 제어부(180)는 영구자석(173)을 삽입 통과시키는 내경을 가지는 통형상의 고투자율 부재(181)에 의해 형성된다. 또한, 고투자율 부재(181)는 그 하단이 영구자석(173)의 하단보다 낮아지는 위치를 비결합 위치로 한다.
이것에 의해, 영구자석(173)이 발생시키는 자력선(M)은 피결합 부재(164)에 면한 영구자석(173)의 하단 측에 있어서 고투자율 부재(181)의 내부를 통과한다. 이것에 의해, 자력선(M)에 의해 형성되는 자계는 피결합 부재(164)로부터 멀리하게 되므로, 영구자석(173)의 자력에 의한 흡인력이 피결합 부재(164)에 미치지 않는다.
또한, 고투자율 부재(181)의 내면은 마찰 저항이 적은 재료에 의해 형성된 미끄럼 부재(185)에 의해 덮여 있다. 이것에 의해, 고투자율 부재(181) 및 영구자석(173)이 접촉했을 경우에도, 고투자율 부재(181)의 이동이 막히는 것이 방지된다.
도 37은 도 36에 나타낸 자계 제어부(180)에 있어서 고투자율 부재(181)가 결합 위치에 있는 상태를 나타내는 도면이다. 이 자계 제어부(180)에 있어서, 고투자율 부재(181)는 그 하단이 영구자석(173)의 하단보다 높아지는 위치를 결합 위치로 한다. 이것에 의해, 영구자석(173)이 발생시키는 자력선(M)은 피결합 부재(164)로 향하여 확산되며, 피결합 부재(164)는 자력선(M)에 의해 형성되는 자계의 내부에 위치하게 된다. 따라서, 피결합 부재(164)는 결합 부재(174)에 흡착된다.
이와 같이, 고투자율 부재(181)는 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 면방향에 대해 결합 부재(174)보다 큰 치수를 가지는 관통 구멍(183)을 가지고, 비결합 위치로부터 결합 위치로 향해 이동하는 경우에, 결합 부재(174)를 관통 구멍(183)에 삽입 통과시켜도 괜찮다. 이것에 의해, 결합 부재(174)가 발생하는 자계의 대칭성을 유지하면서 결합 위치 및 비결합 위치 사이를 이동할 수 있다. 또한, 결합 부재(174)의 치수가 커졌을 경우에도, 고투자율 부재(181)의 이동량이 늘어나지 않는다.
도 38은 다른 실시 형태와 관련되는 자계 제어부(180)에 있어서, 고투자율 부재(181)가 비결합 위치에 있는 상태를 나타내는 도면이다. 이 자계 제어부(180)는 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 면방향으로 분극한 복수의 영구자석(173)을 구비한다. 영구자석(173)의 각각은, 인접하는 영구자석(173)에 대해서 동극(同極)을 대면시키도록 배치된다.
또한, 자계 제어부(180)는 비결합 위치에 있어서 영구자석(173)의 각각의 아래쪽 면을 개별적으로 덮어서 계철(繼鐵)을 형성하는 복수의 고투자율 부재(181)를 구비한다. 이것에 의해, 영구자석(173)의 각각의 자극은 고투자율 부재(181)에 의해 개별적으로 직결되어서, 영구자석(173)의 각각이 발생시키는 자력선(M)은 고투자율 부재(181)의 외부에 자계를 형성하지 않는다. 따라서, 자계가 피결합 부재(164)에 미치지 않기 때문에, 피결합 부재(164)는 영구자석(173)에 흡인되지 않는다.
도 39는, 도 38에 나타낸 자계 제어부(180)에 있어서, 고투자율 부재(181)가 결합 위치에 있는 상태를 나타내는 도면이다. 이 자계 제어부(180)에 있어서, 고투자율 부재(181)는 결합 위치에 수평으로 이동하고, 인접하는 영구자석(173)의 동극을 결합한다. 이것에 의해, 영구자석(173)이 발생시키는 자력선(M)은 피결합 부재(164)로 향해 확산되고, 피결합 부재(164)는 자력선(M)에 의해 형성되는 자계의 내부에 위치하게 된다. 따라서, 피결합 부재(164)는 결합 부재(174)에 흡착된다.
이와 같이, 결합 부재(174)는 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 면방향으로 분극하고, 또한 서로 동극을 대면시켜 배열된 복수의 영구자석(173)을 포함하며, 고투자율 부재(181)는 비결합 위치에 있어서 복수의 영구자석(173)의 개개의 이극(異極)을 연결하고, 결합 위치에 있어서, 복수의 영구자석(173) 중 인접하는 영구자석(173)의 동극을 연결하여도 괜찮다. 이것에 의해, 결합 위치에 있는 경우의 피결합 부재(164)에 대한 흡인력을 높게 할 수 있음과 동시에, 피결합 위치에 있는 경우에 자력선을 효율적으로 차단할 수 있다.
또한, 상기의 실시 형태는 고투자율 부재(181)를 이용하여 규제 부재를 형성했지만, 규제 부재의 구조는 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 다른 영구자석, 전자석 등을 이용하고, 영구자석(173)이 발생시키는 자계를 제거하는 것에 의해서 자계를 피결합 부재(164)로부터 멀리할 수도 있다. 단, 가동하는 전자석은 열을 발생하므로, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 위치 결정에 영향을 주는 경우가 있다. 따라서, 전자석을 이용하는 경우는 그 가동 시간이 짧아지도록 이용하는 것이 바람직하다.
도 40은 결합 부재(174)의 다른 형태를 나타내는 단면도이다. 이 결합 부재(174)는 케이스(178)의 내부에, 동심 형상으로 수용된 영구자석(173) 및 자계 발생 코일(177)을 가진다.
영구자석(173)은, 그 하단 및 상단이 특정의 자극을 나타내는 바와 같이 착자되어 있다. 도시의 경우는, 하단을 S극, 상단을 N극으로 하고 있지만 이 방향으로 한정되는 것은 아니다.
한편, 자계 발생 코일(177)은, 전류가 흘렀을 경우에, 영구자석(173)과 극성이 반전한 자계를 발생시킨다. 이것에 의해, 자계 발생 코일(177)이 발생시키는 자계는, 영구자석(173)이 발생시키는 자계와 서로 제거되어서, 케이스(178)의 외부에 대해서 자력을 미치지 않게 된다.
이와 같은 결합 부재(174)를 접합 장치(100)에 장착했을 경우, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 위치 맞춤이 완료할 때까지는 자계 발생 코일(177)을 동작시키고, 피결합 부재(164)를 흡착하는 자력을 발생시키지 않는다. 한편, 위치 맞춤이 완료하여 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)이 접합되었을 경우는, 자계 발생 코일(177)이 발생시키는 역극성의 자계를 서서히 줄이고, 충격을 발생시키지 않고 피결합 부재(164)를 흡착할 수 있다. 또한, 자계 발생 코일(177)을 동작시키는 기간은, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)의 위치 맞춤을 하는 기간에 한정되므로, 자계 발생 코일(177)로부터 생기는 열이 위치 맞춤 정밀도에 주는 영향은 억제된다.
도 41은 다른 실시 형태와 관련되는 자계 제어부(180)의 구조를 나타내는 도면이다. 또한, 자계 제어부(180)가 제 2 기판 조립체(170)에 장착되어 있는 점을 제외하면, 도시의 제 1 기판 조립체(160) 및 제 2 기판 조립체(170)의 구조는 다른 실시 형태와 변함없다. 그래서, 공통의 구성요소에는 동일 참조 번호를 붙이고 중복하는 설명을 생략한다.
자계 제어부(180)는 브라켓(187), 축 지지부(189), 지지 부재(182) 및 고투자율 부재(181)를 포함한다. 브라켓(187)은 제 2 고정 부재(176)의 측방 단면에 장착되어 제 2 고정 부재(176)의 지름 방향 외측으로 향하여 연장한다. 축지지 브라켓(187)은 브라켓(187)으로부터 아래쪽으로 향해 수직으로 연장한다.
지지 부재(182)의 일단은, 축 지지부(189)의 하단 근방에 있어서, 수평인 면내에서 회전가능하게 지지된다. 지지 부재(182)의 타단은 고투자율 부재(181)를 지지한다. 도시의 상태에서는, 고투자율 부재(181)가 결합 부재(174)의 하단면의 바로 아래에 위치하고 있다.
이것에 의해, 도 30을 참조하여 이미 설명한 것처럼, 영구자석(173)이 발생시키는 자속의 상당수는 고투자율 부재(181)의 내부를 통과한다. 따라서, 영구자석(173)의 자계는 제 1 기판 조립체(160) 측의 피결합 부재(164)로부터 멀리될 수 있어서 결합 부재(174)에 흡착되지 않는다. 다시 말하면, 영구자석(173)의 자계의 영향을 받지 않고, 제 1 기판 조립체(160)를 제 2 기판 조립체(170)에 대해서 위치 결정할 수 있다.
도 42는 도 41에 나타낸 자계 제어부(180)의 동작을 설명하는 도면이다. 도시한 바와 같이, 지지 부재(182)를 축 지지부(189)의 주위로 회전시키는 것에 의해서, 고투자율 부재(181)는 결합 부재(174)로부터 멀리할 수 있다. 이것에 의해, 영구자석(173)의 자계는 아래쪽으로 확산되어서, 피결합 부재(164)를 흡착한다. 따라서, 제 1 고정 부재(166)에 고정된 제 1 기판(162)은 제 2 기판(172)을 향하여 꽉 눌려져서 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)이 접합된다.
도 43은 다른 실시 형태와 관련되는 기판 접합 장치(100)의 일부를 취출하여 나타내는 도면이다. 이하에 설명하는 부분을 제외하고, 기판 접합 장치(100)는 다른 실시 형태와 공통의 구조를 가진다. 그래서, 동일 요소에는 동일 참조 번호를 붙이고 중복하는 설명을 생략한다.
기판 접합 장치(100)에 있어서, 제 2 고정 부재 유지부(142)는 영구자석(173) 및 부착 부재(175)를 수직으로 관통하고, 결합 부재(174)의 하부까지 연장 하는 푸쉬 핀(188)을 구비한다. 푸쉬 핀(188)의 하단은 제 1 기판 조립체(160)의 피결합 부재(164) 상면에 맞닿는다. 이것에 의해, 피결합 부재(164)가 결합 부재(174)에 흡인되어도 흡착되는 것은 규제된다. 따라서, 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)이 접합하는 것도 규제된다.
또한, 기판 접합 장치(100)에 있어서는, 고정구(163)에 의해 제 1 고정 부재(166)에 대해서 양단이 고정된 판 스프링(161)을 통하여 피결합 부재(164)가 장착되어 있다. 판 스프링(161)은 제 1 고정 부재(166)에 접근하는 방향으로 피결합 부재(164)를 가압한다. 이것에 의해, 도시 상태에서는 피결합 부재(164) 및 판 스프링(161)은 제 1 고정 부재(166)에 대략 밀착한다.
도 44는 도 43에 도시된 기판 접합 장치(100)의 동작을 설명하는 도면이다. 도시한 바와 같이, 푸쉬 핀(188)을 제 2 고정 부재 유지부(142)에 대해서 상승시키는 것에 의해서, 피결합 부재(164)에 대한 규제가 풀려서, 피결합 부재(164)는 결합 부재(174)에 흡착된다.
또한, 결합 부재(174)의 피결합 부재(164)에 대한 흡인력은 판 스프링(161)을 변형시킨다. 이것에 의해서, 판 스프링(161)이 원래의 평탄한 형상을 되찾으려고 하는 가압력이 제 1 고정 부재(166)를 제 2 고정 부재(176)로 향하여 끌어당긴다. 따라서, 제 1 고정 부재(166) 및 제 2 고정 부재(176)에 끼워진 제 1 기판(162) 및 제 2 기판(172)은 서로 꽉 눌려서 접합된다.
이것에 의해서, 제 1 고정 부재(166)의 제 2 고정 부재(176)에 대한 위치 결정이 완료될 때까지, 피결합 부재(164) 및 결합 부재(174)의 흡착을 규제할 수 있다. 또한, 피결합 부재(164)가 결합 부재(174)에 흡인되어 흡착될 때까지의 과정에서, 제 1 기판 조립체(160)의 이동 속도를 억제하여 흡착하는 순간의 충격을 완화할 수 있다.
또한, 푸쉬 핀(188)을 승강시키는 구동부의 도시는 생략했지만, 작동 유체 또는 전자력을 이용하는 액추에이터를 임의로 선택할 수 있다. 단, 결합 부재(174)의 피결합 부재(164)에 대한 흡인력에 저항하여 피결합 부재(164)의 흡착을 규제한다고 하는 작용을 감안하여, 흡착력에 저항할 수 있는 정지력을 가지는 액추에이터를 선택하는 것이 바람직하다.
이상, 본 발명을 실시의 형태를 이용하여 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시의 형태에 기재의 범위로는 한정되지 않는다. 상기 실시의 형태에, 다양한 변경 또는 개량을 가할 수 있는 것이 당업자에게 분명하다. 그 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이 청구의 범위의 기재로부터 분명하다.
청구의 범위, 명세서, 및 도면 중에 있어서 나타내는 장치, 시스템, 프로그램, 및 방법에 있어서의 동작, 순서, 단계, 및 단계 등의 각 처리의 실행 순서는, 특별히 「보다 전에」, 「앞서」 등으로 명시하고 있지 않고, 또한, 이전의 처리의 출력을 이후의 처리로 이용하는 일이 없는 한, 임의의 순서로 실현될 수 있는 것에 유의해야 한다. 청구의 범위, 명세서, 및 도면 중의 동작 플로우에 관해서, 편의상 「우선」, 「다음」 등의 말을 이용하여 설명했다고 하여도, 이 순서의 실시가 필수인 것을 의미하는 것은 아니다.
10: 적층 기판 제조 장치, 11: 기판, 12: 얼라이먼트 기구, 13: 접합 기구, 14: 기판 홀더, 15: 반송 기구, 16: 웨이퍼, 17: 웨이퍼, 18: 소영역, 19: 제 1 홀더 부재, 20: 제 2 홀더 부재, 21: 테이블 부재, 22: 테이블 부재, 23: 블록체, 24: 반송 암, 25: 파지부, 26: 지지판, 27: 판, 28: 지주, 29a: 하부 가압부재, 29b: 상부 가압부재, 30: 판 스프링 부재, 31: 결합 부재, 32: 슬릿, 33: 띠형상부, 34: 고정부, 35: 나사 부재, 36: 삽입 통과 구멍, 37: 고정 부재, 38: 삽입 구멍, 39: 관통 구멍, 40: 자성 부재, 41: 자석, 42: 커버 부재, 43: 수용부, 44: 단 벽, 45: 결합 규제부, 46: 푸쉬 핀, 47: 하우징, 48: 핀 부재, 49: 에어 펌프, 50: 개구, 51: 적층형 반도체 장치, 52: 체결구, 53: 결합부, 54: 칩, 100: 접합 장치, 110: 프레임 몸체, 112: 천정판, 114: 지주, 116: 저판, 120: 제 1 구동부, 122: 실린더, 124: 피스톤, 126: 안내 레일, 130: 가압 스테이지, 132: 제 1 고정 부재 유지부, 134: 구면 시트, 136: X스테이지, 138: Y스테이지, 140: 수압 스테이지, 142: 제 2 고정 부재 유지부, 144: 현가 부재, 150: 압력 검지부, 160: 제 1 기판 조립체, 161: 판 스프링, 162: 제 1 기판, 163: 고정구, 164: 피결합 부재, 166: 제 1 고정 부재, 170: 제 2 기판 조립체, 172: 제 2 기판, 173: 영구자석, 174: 결합 부재, 175: 부착 부재, 176: 제 2 고정 부재, 177: 자계 발생 코일, 178: 케이스, 180: 자계 제어부, 181: 고투자율 부재, 182: 지지 부재, 183: 관통 구멍, 184: 평행 암, 185: 미끄럼부재, 186: 제 2 구동부, 187: 브라켓, 188: 푸쉬 핀, 189: 축 지지부, 200: 위치 검출 기구, 212, 222: 촬상부, 214, 224: 조명부, 216, 226: 커넥터, 218, 228: 전원 케이블, 300: 제어계, 301: 판 스프링군, 310: 위치 제어부, 320: 근접 검지부

Claims (24)

  1. 위치 맞춤하여 적층된 한 쌍의 기판을 유지하는 기판 유지 부재로서,
    상기 한 쌍의 기판의 일방을 유지하는 제 1 유지 부재와,
    상기 제 1 유지 부재에 연결된 복수의 피결합 부재와,
    상기 일방에 대향시켜 상기 한 쌍의 기판의 타방을 유지하는 제 2 유지 부재와,
    상기 피결합 부재에 작용하는 흡착력을 가지고, 상기 피결합 부재의 위치에 대응하여 상기 제 2 유지 부재에 연결된 복수의 결합 부재와,
    상기 흡착력을 상기 한 쌍의 기판이 위치 맞춤 될 때까지 규제하는 흡착 규제부를 구비하고, 상기 한 쌍의 기판이 위치 맞춤하여 접합된 후에 상기 피결합 부재 및 상기 결합 부재가 서로 흡착하는 기판 유지 부재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 피결합 부재는 자성체를 포함하고,
    상기 결합 부재는 자석을 포함하며,
    상기 결합 부재는, 자력에 의해서 상기 피결합 부재를 흡착하는 흡착력을 발생하는 기판 유지 부재.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 피결합 부재 또는 상기 복수의 결합 부재의 각각은, 상기 한 쌍의 기판의 면방향과 직교하는 방향으로 탄성적으로 지지하는 복수의 탄성 부재를 통하여 상기 제 1 유지 부재 또는 상기 제 2 유지 부재에 연결되는 기판 유지 부재.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 탄성 부재는 자성체를 포함하여 상기 피결합 부재의 일부를 이루는 기판 유지 부재.
  5. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 복수의 탄성 부재의 각각은,
    상기 제 1 유지 부재 또는 상기 제 2 유지 부재에 대해서 고정된 고정부와,
    상기 피결합 부재 또는 상기 결합 부재에 대해서 결합된 결합부를 각각 가지며,
    상기 결합부 및 상기 고정부의 일방의 위치는, 상기 결합부 및 상기 고정부의 타방의 위치에 관해서 대칭이며,
    상기 피결합 부재 및 상기 결합 부재가 결합했을 경우에 탄성 변형하는 기판 유지 부재.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 탄성 부재는, 상기 결합부 또는 상기 고정부에 관해서 대칭으로, 서로 간격을 두고 배치된 한 쌍의 슬릿을 구비하는 판 스프링인 기판 유지 부재.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 판 스프링은, 상기 한 쌍의 슬릿에 끼워진 영역의 외측에, 상기 결합부 또는 상기 고정부에 관해서 대칭으로 배치된 한 쌍의 상기 고정부 또는 상기 결합부를 구비하는 기판 유지 부재.
  8. 청구항 6 또는 7에 있어서,
    상기 제 1 유지 부재 및 상기 제 2 유지 부재의 일방은 원반 형상의 형상을 가지며,
    상기 판 스프링은, 상기 슬릿의 길이 방향이 해당 원반의 지름 방향을 따르도록 배치되는 기판 유지 부재.
  9. 청구항 3 내지 8중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 유지 부재 및 상기 제 2 유지 부재의 일방은 원반 형상의 형상을 가지며,
    상기 복수의 결합 부재 및 상기 복수의 피결합 부재는, 해당 원반의 둘레 방향에 대해 각각 등간격으로 배치되는 기판 유지 부재.
  10. 한 쌍의 기판을 위치 맞춤하여 적층하는 기판 접합 장치로서,
    상기 한 쌍의 기판의 일방을 유지하는 제 1 유지 부재를 지지하는 제 1 유지 부재 지지부와,
    상기 제 1 유지 부재에 연결된 복수의 피결합 부재와,
    상기 일방에 대향시켜 상기 한 쌍의 기판의 타방을 유지하는 제 2 유지 부재를 지지하는 제 2 유지 부재 지지부와,
    상기 피결합 부재의 위치에 대응하여 상기 제 2 유지 부재에 연결되며, 상기 피결합 부재에 작용하는 흡착력을 가지는 복수의 결합 부재와,
    상기 한 쌍의 기판을 서로 위치 맞춤하는 위치 맞춤 구동부와,
    상기 제 1 유지 부재 지지부 및 상기 제 2 유지 부재 지지부의 일방을 타방으로 향하여 구동하는 적층 구동부와,
    상기 흡착력을, 상기 한 쌍의 기판이 위치 맞춤 될 때까지 규제하는 흡착 규제부를 구비하고, 상기 위치 맞춤 구동부에 의해 상기 한 쌍의 기판이 위치 맞춤 되어, 상기 적층 구동부에 의해 상기 한 쌍의 기판이 적층된 후에, 상기 흡착 규제부가 상기 피결합 부재 및 상기 결합 부재의 흡착의 규제를 해제하는 기판 접합 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 흡착 규제부는, 상기 위치 맞춤 구동부에 설치되는 기판 접합 장치.
  12. 청구항 10 또는 11에 있어서,
    상기 피결합 부재는 자성체를 포함하고,
    상기 결합 부재는 자석을 포함하며,
    상기 결합 부재는, 자력에 의해 상기 피결합 부재를 흡착하는 흡착력을 발생하는 기판 접합 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 흡착 규제부는, 상기 피결합 부재 또는 상기 결합 부재에 맞닿으면서, 상기 구동부에 의한 구동의 방향을 따라서 이동하는 기판 접합 장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 흡착 규제부는, 상기 피결합 부재 또는 상기 결합 부재의 일방을 타방으로부터 멀리한 상태를 유지하는 격리부인 기판 접합 장치.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 흡착 규제부는, 상기 결합 부재 또는 상기 피결합 부재를 탄성적으로 지지하는 탄성 부재의 탄성 변형을 억제하는 것에 의해서 상기 피결합 부재의 흡착을 규제하는 기판 접합 장치.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 흡착 규제부는, 상기 자성체의 투자율보다 높은 투자율(透磁率)을 가지는 재료에 의해 형성되어, 상기 피결합 부재 및 상기 결합 부재의 간격이 주어진 간격이 될 때까지, 상기 결합 부재에 발생하는 자계를 상기 피결합 부재로부터 멀리하는 기판 접합 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 흡착 규제부는, 상기 한 쌍의 기판의 면방향에 대해 상기 결합 부재의 기하학적 중심에 대하여, 대칭인 방향으로 이동하는 복수의 부분을 포함하는 기판 접합 장치.
  18. 청구항 16 또는 17에 있어서,
    상기 흡착 규제부는, 상기 한 쌍의 기판의 면방향에 대해 상기 결합 부재의 기하학적 중심에 면한 위치에 형성된 관통 구멍을 가지는 기판 접합 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 흡착 규제부는, 상기 면방향에 대해 상기 결합 부재보다 큰 치수를 가지고, 상기 흡착 규제부가 이동했을 경우에, 상기 결합 부재를 삽입 통과시키는 관통 구멍을 가지는 기판 접합 장치.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 결합 부재는, 상기 한 쌍의 기판의 면방향으로 분극하고, 또한, 서로 동극(同極)을 대면시켜 배열된 복수의 영구자석을 포함하고,
    상기 흡착 규제부는, 상기 복수의 영구자석의 개개의 이극(異極)을 연결하는 위치와, 상기 복수의 영구자석 중 인접하는 영구자석의 동극을 연결하는 위치와의 사이를 이동하는 자성체를 포함하는 기판 접합 장치.
  21. 청구항 10 내지 20중 어느 한 항에 기재된 접합 장치와,
    상기 접합 장치에 있어서 위치 맞춤하여 적층된 한 쌍의 기판을 가압하여 붙여 맞추는 가압 장치를 구비하는 적층 기판 제조 장치.
  22. 한 쌍의 기판을 서로 위치 맞춤하여 적층하는 기판 접합 방법으로서,
    피결합 부재를 가지는 제 1 유지 부재에 상기 한 쌍의 기판의 일방을 유지시키는 단계와,
    상기 피결합 부재에 작용하는 흡착력을 발생하는 결합 부재를 가지는 제 2 유지 부재에, 상기 한 쌍의 기판의 일방에 대향하여 상기 한 쌍의 기판의 타방을 유지시키는 단계와,
    상기 한 쌍의 기판을 서로 위치 맞춤하는 단계와,
    상기 흡착력을 작용시켜 상기 피결합 부재 및 상기 결합 부재를 흡착시켜서, 상기 제 1 유지 부재 및 상기 제 2 유지 부재의 사이에, 위치 맞춤된 상기 한 쌍의 기판을 적층한 상태로 유지하는 단계를 포함하는 기판 접합 방법.
  23. 청구항 22에 기재된 기판 접합 방법에 이어서,
    상기 제 1 유지 부재 및 상기 제 2 유지 부재를 통하여 상기 한 쌍의 기판을 가압하여 붙여 맞추는 단계를 추가로 포함하는 적층 기판 제조 방법.
  24. 각각이 소자 및 전극을 가지고 서로 적층된 한 쌍의 반도체 기판을 포함하는 적층형 반도체 장치를 제조하는 적층형 반도체 장치 제조 방법으로서,
    피결합 부재를 가지는 제 1 유지 부재에 상기 한 쌍의 반도체 기판의 일방을 유지시키는 단계와,
    상기 피결합 부재에 작용하는 흡착력을 발생하는 결합 부재를 가지는 제 2 유지 부재에, 상기 한 쌍의 반도체 기판의 일방에 대향하여 상기 한 쌍의 기판의 타방을 유지시키는 단계와,
    상기 한 쌍의 반도체 기판의 대응하는 전극을 서로 위치 맞춤하는 단계와,
    상기 흡착력을 작용시켜서 상기 피결합 부재 및 상기 결합 부재를 흡착시키고, 상기 제 1 유지 부재 및 상기 제 2 유지 부재의 사이에, 위치 맞춤된 상기 한 쌍의 반도체 기판을 적층한 상태에서 유지하는 단계와,
    상기 제 1 유지 부재 및 상기 제 2 유지 부재를 통하여 상기 한 쌍의 반도체 기판을 가압하여 붙여 맞추는 단계를 포함하는 적층형 반도체 장치 제조 방법.
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