WO2011010452A1 - 基板ホルダシステム、基板接合装置およびデバイスの製造方法 - Google Patents

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substrate holder
coupling member
coupled
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功 菅谷
純一 長南
栄裕 前田
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株式会社ニコン
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    • Y10T156/1744—Means bringing discrete articles into assembled relationship

Definitions

  • the present invention relates to a substrate holder system, a substrate bonding apparatus, and a device manufacturing method.
  • a stacked semiconductor device manufactured by stacking semiconductor substrates each formed with an element, a circuit, and the like.
  • a pair of semiconductor substrates held by a substrate holder are accurately positioned and stacked with line width accuracy of a semiconductor circuit, and then the entire substrate is heated and pressed to be bonded.
  • a positioning device that positions the pair of semiconductor substrates and a heating and pressing device that realizes permanent bonding by heating and pressing are used.
  • an object of one aspect of the present invention is to provide a “substrate holder system, substrate bonding apparatus, and device manufacturing method” that can solve the above-described problems. This object is achieved by a combination of features described in the independent claims.
  • the dependent claims define further advantageous specific examples of the present invention.
  • a substrate holder system in a first aspect of the present invention holds a first substrate holder that holds a first substrate, a coupling member that is provided on the first substrate holder, and a second substrate.
  • the second substrate holder and the second substrate holder are provided at positions facing the coupling member when the first substrate holder and the second substrate holder face each other with the first substrate and the second substrate sandwiched therebetween.
  • a member to be coupled, and a buffer provided at at least one of the contact portions of the coupling member or the member to be coupled.
  • a device manufacturing method is a device manufacturing method manufactured by stacking a plurality of substrates, and the step of stacking the plurality of substrates includes: A first substrate holder for holding one substrate; a coupling member provided on the first substrate holder; a second substrate holder for holding a second substrate; and a second substrate holder on the first substrate holder and the second substrate holder When the substrate holder sandwiches and opposes the first substrate and the second substrate, the substrate holder is provided at a position facing the coupling member and at least one of the coupling member or each contact portion of the coupled member.
  • FIG. 11 is a perspective view including an adsorber in the deformed state of the leaf spring shown in FIG. 10. It is a perspective view which shows roughly the example which has arrange
  • FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a substrate bonding apparatus 10 according to the present embodiment.
  • the substrate bonding apparatus 10 includes an alignment apparatus 11 that performs relative alignment between a first substrate 16 that is a semiconductor wafer and a second substrate 17 that is a semiconductor wafer laminated thereon.
  • the bonding apparatus 12 which bonds the 1st board
  • the first substrate 16 is held by the first substrate holder 14, and the second substrate 17 is held by the second substrate holder 15.
  • the first substrate holder 14 and the second substrate holder 15 are integrated by sandwiching them to form a substrate holder pair 18.
  • a specific configuration of the substrate holder pair 18 will be described later.
  • the substrate bonding apparatus 10 further includes a transport device 13 that transports the substrate holder pair 18 integrated by the alignment device 11 to the bonding device 12. Further, the transfer device 13 can transfer between the semiconductor wafer and the substrate holder alone.
  • the transport device 13 includes a gripping unit 19 that grips a gripping object such as the substrate holder pair 18 and the like, and an arm unit 20 that moves the gripping object to a predetermined position by rotation and expansion / contraction operations.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the semiconductor wafer according to the present embodiment.
  • the first substrate 16 and the second substrate 17 which are semiconductor wafers are made of a circular thin plate member made of a single single crystal silicon, and a plurality of circuit regions 21 are formed on one surface thereof.
  • Circuit elements 21 such as transistors, resistors and capacitors are formed in the circuit area 21 partitioned and formed in a matrix.
  • the circuit element is formed using a forming technique such as a thin film forming technique, an etching technique, and an impurity diffusion technique with the lithography technique as a core.
  • An alignment mark is provided inside each circuit region 21. The alignment mark is an index used for alignment between the substrates.
  • the design coordinate values of the plurality of alignment marks provided on each of the first substrate 16 and the second substrate 17 are individually stored in a memory and managed.
  • the semiconductor wafer to be stacked may be a semiconductor wafer that has already been stacked and in which other semiconductor wafers are stacked. In this case, it is preferable that an unnecessary thickness of the already laminated circuit layer is removed through a thinning process.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing the first substrate holder 14 holding the first substrate 16.
  • the first substrate holder 14 includes a holder main body 22 and a suction unit 30 and has a disk shape whose diameter is slightly larger than that of the first substrate 16 as a whole.
  • the holder body 22 is integrally formed of a highly rigid material such as ceramic or metal.
  • the holder body 22 includes a region for holding the first substrate 16 on the surface thereof. This holding region is polished and has high flatness.
  • the first substrate 16 is held by suction using an electrostatic force. Specifically, by applying a voltage to the electrode embedded in the holder body 22 via a voltage application terminal provided on the back surface of the holder body 22, the first substrate holder 14 and the first substrate 16 are interposed. A potential difference is generated to attract the first substrate 16 to the first substrate holder 14.
  • the suction surface of the first substrate 16 is a surface opposite to the surface on which the circuit region 21 is provided.
  • a plurality of suction units 30 are arranged on the outer surface of the first substrate 16 on the outer surface of the first substrate 16. In the case of the drawing, a total of six suction units 30 are arranged every 120 degrees, with two as one set. A specific configuration will be described later.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing the second substrate holder 15 holding the second substrate 17.
  • the second substrate holder 15 has a holder main body 23 and a magnet unit 31 and has a disk shape whose diameter is slightly larger than that of the second substrate 17 as a whole.
  • the holder body 23 is integrally formed of a highly rigid material such as ceramic or metal.
  • the holder main body 23 includes a region for holding the second substrate 17 on the surface thereof. This holding region is polished and has high flatness.
  • the second substrate 17 is held by suction using an electrostatic force. Specifically, a voltage is applied to the electrode embedded in the holder main body 23 via a voltage application terminal provided on the back surface of the holder main body 23, so that a gap between the second substrate holder 15 and the second substrate 17 is obtained. A potential difference is generated to attract the second substrate 17 to the second substrate holder 15.
  • the suction surface of the second substrate 17 is the surface opposite to the surface where the circuit region 21 is provided.
  • a plurality of magnet units 31 are arranged on the outer surface of the second substrate 17 on the outer surface of the second substrate 17. In the case of the figure, a total of six magnet units 31 are arranged every 120 degrees with two as one set.
  • the magnet units 31 are arranged so as to correspond to the suction units 30 of the first substrate holder 14 respectively. Then, when the first substrate holder 14 holding the first substrate 16 and the second substrate holder 15 holding the second substrate 17 face each other to cause the adsorption unit 30 and the magnet unit 31 to act, the first substrate 16 And the second substrate 17 can be sandwiched and fixed in an overlapped state. The state of being sandwiched and fixed in this way is the substrate holder pair 18. The specific configuration and the action of adsorption will be described later.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a state immediately before the formation of the substrate holder pair 18 in the alignment apparatus 11. Specifically, the first substrate holder 14 holding the first substrate 16 is fixed by vacuum suction to the first stage 51 of the alignment apparatus 11, and the second substrate holder 15 holding the second substrate 17 is aligned with the alignment apparatus 11. It is sectional drawing of the state fixed to the 2nd stage 52 by vacuum suction. In particular, cross-sectional views taken along line AA shown in FIGS. 3 and 4 are shown.
  • the first stage 51 can move in the Z-axis direction, which is the direction in which the first substrate 16 is stacked on the second substrate 17, and the X-axis and Y-axis directions orthogonal to the Z-axis.
  • the alignment apparatus 11 uses a first microscope disposed in the alignment apparatus 11 so that the first substrate 16 can be observed, and a second microscope disposed in the alignment apparatus 11 so that the second substrate 17 can be observed. The first substrate 16 and the second substrate 17 are aligned.
  • the alignment mark of each substrate to be observed is imaged with each microscope, and the captured image data is subjected to image processing, thereby detecting the exact position of the alignment mark. Then, the amount of misalignment between corresponding alignment marks is calculated, the first stage 51 is moved according to the amount of misalignment, and the first substrate 16 and the second substrate 17 are made to face each other. Thereby, each of the circuit regions 21 of the first substrate 16 opposes each of the corresponding circuit regions 21 of the second substrate 17.
  • the calculation of the positional deviation amount is, for example, a statistic such that when the plurality of alignment marks on the first substrate 16 and the plurality of alignment marks on the second substrate 17 are superimposed, the mutual positional deviation amount is minimized. Is calculated using a global alignment method or the like that is determined automatically.
  • the second stage 52 includes a plurality of coupling restriction units 53 so that the adsorption unit 30 is not coupled to the magnet unit 31 in this state.
  • the coupling regulation unit 53 mainly includes a push pin 54 that is a columnar member and a cylinder portion 55 that drives the push pin 54.
  • the push pin 54 In the extended position, the push pin 54 is aligned with the holder insertion hole 24 provided in the second substrate holder 15 and the magnet insertion hole 32 provided in the magnet unit 31 that is aligned and aligned with the holder insertion hole 24.
  • the tip protrudes from the magnet insertion hole 32.
  • a part of the cylinder portion 55 is stored and retracts from the insertion hole. That is, the push pin 54 advances and retreats in the Z-axis direction by driving the cylinder portion 55 inside each insertion hole.
  • the push pin 54 is controlled to the extended position so as to contact the upper surface of the suction unit 30, and the suction The coupling of the unit 30 to the magnet unit 31 is prevented.
  • the adsorption unit 30 includes the adsorber 33 and the leaf spring 34 that fixes the adsorber 33.
  • the push pin 54 is not attached to the magnet unit 31 by the elastic deformation of the leaf spring 34. Is pressed from above to suppress elastic deformation of the leaf spring 34.
  • the alignment of the first substrate 16 and the second substrate 17 by the alignment device 11 is performed with a moving amount such that the tip of the push pin 54 slides on the upper surface of the suction unit 30 in the final fine adjustment stage. Is done.
  • the first substrate 16 and the second substrate 17 are relatively separated from each other in the X, Y, and Z axis directions. There is no unexpected binding to 31. Therefore, the push pin 54 is controlled to the extended position when the magnetic force of the magnet unit 31 reaches the attraction unit 30 and it is desired to restrict the coupling between the two, and is controlled to the retracted position otherwise.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a state immediately after the formation of the substrate holder pair 18 in the alignment apparatus 11. Specifically, the state where the first stage 51 is driven in the Z-axis direction so that the surface of the first substrate 16 and the surface of the second substrate 17 are in contact with each other from the state of FIG. The state where the attraction unit 30 is coupled to the magnet unit 31 under the control of the storage position is shown.
  • the first substrate 16 and the second substrate 17 are aligned, and the magnet unit 31 as a coupling member and the attraction unit 30 as the coupled member are coupled.
  • the first substrate holder 14 and the second substrate holder 15 are integrated to form a substrate holder pair 18 as a substrate holder system.
  • the Z-axis direction is the direction of gravity
  • the first stage 51 is positioned below the second stage 52.
  • the relationship of each surface with respect to the gravitational direction is, in order from the top to the bottom, the holding surface of the second substrate 17 of the second substrate holder 15, the bonding surface of the second substrate 17 and the first substrate 16, and the first substrate holder 14.
  • the holding surface of the first substrate 16 is positioned.
  • the leaf spring 34 is elastically deformed with the operation of moving the push pin 54 to the storage position, and the attracting unit 30 is coupled to the magnet unit 31.
  • the attractor 33 of the attracting unit 30 is coupled to the magnet unit 31 with a certain degree of impact. Therefore, at this time, the position of the contact surface between the attractor 33 and the magnet unit 31 in the gravity direction is set so as to be positioned below the joint surface between the second substrate 17 and the first substrate 16.
  • the first substrate holder 14 is set so as to be positioned further below the holding surface of the first substrate 16.
  • the first substrate holder 14 is set so as to be positioned below the holding surface of the first substrate 16, the adhesion of dust on the surface can also be suppressed.
  • substrate holder 14 used repeatedly can be maintained in a clean state, and when mounting another 1st board
  • the substrate holder pair 18 After the substrate holder pair 18 is formed, the substrate holder pair 18 is released from the vacuum suction from the second stage 52, pulled down by the first stage 51, and transported to the bonding apparatus 12 by the transport device 13.
  • the conveyance mechanism of the conveyance device 13 and the bonding process of the bonding device 12 will be described later.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing the magnet unit 31.
  • the magnet unit 31 includes a magnet 36, a support portion 35 that accommodates and supports the magnet 36, and a plurality of spherical convex bodies 41.
  • the support part 35 has a cylindrical accommodation part that accommodates the magnet 36, and has a screw hole 37 through which a screw fixed to the second substrate 17 passes.
  • the support part 35 is made of, for example, carbon steel S25C.
  • the magnet 36 is a permanent magnet having a cylindrical shape that is inserted into the accommodating portion of the support portion 35, and has a magnetic force of about 8N, for example.
  • An insertion hole 38 through which the push pin 54 is inserted is provided in the central axis of the magnet 36, and an insertion hole 39 is also provided in the support portion 35 so as to connect to the insertion hole 38.
  • a magnet insertion hole 32 is formed by the two insertion holes.
  • the support part 35 has a facing surface 40 that faces the adsorber 33. At least three spherical convex bodies 41 are embedded in the facing surface 40.
  • the spherical convex body 41 is embedded and fixed by press-fitting through a fixing member 42 which is provided on the facing surface 40 and is, for example, a ring-shaped brass. Or you may comprise so that the opposing surface 40 of the support part 35 may be processed by grinding etc., and the spherical convex body 41 may be formed integrally with the support part 35.
  • the magnet unit 31 and the attractor 33 can be brought into point contact. That is, since the surface virtually formed by the spherical convex body 41 is the contact surface with the adsorber 33, the contact area between the two can be greatly reduced, and the generation of dust can be suppressed as much as possible. .
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing another example of the magnet unit 31.
  • the opposing surface 40 is formed with a linear convex body 50 that is a convex portion having a triangular cross-sectional shape.
  • the linear convex body 50 is configured so that the opposing surface 40 of the support portion 35 is formed integrally with the support portion 35 by grinding or the like, but is formed separately and fixed to the opposing surface 40. Also good.
  • the magnet unit 31 and the attractor 33 can be brought into line contact.
  • the cross-sectional shape is a triangle, the surface virtually formed by the straight line with its apex as the ridge becomes the contact surface with the adsorber 33, so the contact area of both is greatly reduced compared to the surface contact. Therefore, generation of dust can be suppressed as much as possible.
  • the cross-sectional shape is not limited to a triangle, and may be any shape as long as it can substantially realize line contact. Further, even if a slight flat portion remains in the contact portion due to grinding or the like, it may be regarded as substantially a line contact.
  • FIG. 9 is a plan view schematically showing the leaf spring 34 of the suction unit 30.
  • the leaf spring 34 is an elastic member having elasticity in a direction perpendicular to the holding surface of the second substrate holder 15 that holds the second substrate 17, and is formed of, for example, high-strength precipitation hardening stainless steel such as SUS631.
  • the leaf spring 34 includes a circular portion 43 near the center and a mounting portion 44 protruding like an ear.
  • the circular portion 43 has a diameter of 22 mm and a thickness of 0.1 mm.
  • the circular portion 43 is formed with a pair of slits 46 that extend along the same direction and are spaced from each other in a direction perpendicular to the extending direction.
  • the slits 46 are equal in distance from the center of the circular portion 43. Due to the two slits 46, a band-like portion 48 is formed near the center of the circular portion 43.
  • the belt-like portion 48 is provided with a through hole 47 that fixes the adsorber 33 at a position that becomes the center of the circular portion 43.
  • the attachment portion 44 has a screw hole 45 through which a screw for fixing the leaf spring 34 to the second substrate holder 15 passes.
  • the plate spring 34 has two screw holes 45 along the circumferential direction of the second substrate holder 15 and the extension direction of the slit 46 along the substantially radial direction of the second substrate holder 15 with respect to the second substrate holder 15. In addition, it is arranged in the outer peripheral region of the holder body 23.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing a state in which the leaf spring 34 is elastically deformed. Specifically, it represents a deformed state when the attractor 33 fixed to the leaf spring 34 is attracted and coupled to the magnet unit 31. However, the adsorbent 33 is not shown in the figure.
  • each slit 46 deforms the opening shape so as to allow the respective deformation.
  • FIG. 11 is a perspective view including the adsorber 33 in the deformed state of the leaf spring 34 shown in FIG.
  • the adsorber 33 is fixed to the leaf spring 34 through a through hole 47 with a fastening member such as a screw.
  • the adsorber 33 is formed of a ferromagnetic material. For example, it is made of carbon steel S25C.
  • a buffer plate 49 is fixed to the adsorber 33 on the contact surface with the magnet unit 31.
  • the hardness of the buffer plate 49 is smaller than the hardness of the member that forms the contact surface of the magnet unit 31.
  • Si-based material or resin-based material is used as the material of the buffer plate.
  • the buffer plate 49 is configured to be exchangeable with respect to the adsorber 33. Since the buffer plate 49 is in contact with the contact surface of the magnet unit 31, and particularly when a convex portion such as the spherical convex body 41 or the linear convex body 50 is provided, the buffer plate 49 receives concentrated stress. By absorbing the impact, dents, scrapes, etc. may occur. Therefore, the buffer plate 49 is replaced every use for a certain period.
  • the buffer plate 49 is fixed by fitting in a recess provided in the adsorber 33 or by sticking using an adhesive or the like.
  • FIG. 12 shows a perspective view when the spherical convex body 41 is arranged on the adsorber 33.
  • a fixing member 42 that is, for example, a ring-shaped brass.
  • the spherical convex body 41 may be formed integrally with the adsorbent 33 by processing by grinding or the like.
  • a buffer plate 49 is provided on the support portion 35 of the magnet unit 31.
  • the position of the contact surface between the attractor 33 and the magnet unit 31 in the gravitational direction is more than the joint surface between the second substrate 17 and the first substrate 16 even when the convex portion and the buffer plate 49 are formed in reverse.
  • the first substrate holder 14 is set so as to be positioned further below the holding surface of the first substrate 16.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing the coupling action of the magnet unit 31 and the adsorption unit 30.
  • cross-sectional views taken along the line BB shown in FIGS. 3 and 4 are shown.
  • etc. Is abbreviate
  • FIG. 13 shows a state before the attractor 33 is coupled to the magnet unit 31.
  • 14 shows a state after the attractor 33 is coupled to the magnet unit 31 in the same cross section as FIG.
  • the magnet unit 31 is fixed to the surface of the second substrate holder 15 via screws. Further, the plane that contacts the buffer plate 49 that constitutes the contact surface of the adsorber 33 is a virtual plane that is constituted by the vertices of the spherical convex body 41, and this virtual plane is the first plane of the first substrate holder 14. It is located below the holding surface of the first substrate 16.
  • the first substrate holder 14 is provided with a recess 25 in which a surface that is one step lower than the holding surface of the first substrate 16 is formed corresponding to the region where the suction unit 30 is installed.
  • a virtual plane constituted by the vertices of the spherical convex body 41 is located in the space of the concave portion 25 when the surface of the first substrate 16 and the surface of the second substrate 17 are in contact with each other.
  • the through-hole 26 that allows the adsorber 33 to move up and down is provided in the recess 25. Further, a concave portion 27 is provided around the through hole 26 from the back surface side of the first substrate holder 14 which is the surface opposite to the holding surface of the first substrate 16, and a plate spring is provided so as to fit in the concave portion. 34 and a screw for fixing the leaf spring 34 to the first substrate holder 14 are disposed.
  • the belt-like portion 48 to which the attractor 33 is fixed is elastically deformed by attracting the attractor 33 to the magnet 36.
  • the leaf spring 34 sandwiches the first substrate 16 and the second substrate 17 and holds the first substrate holder 14 and the second substrate holder 15. Energize in the direction to draw each other and balance.
  • FIG. 15 is a longitudinal sectional view schematically showing the coupling restriction unit 53.
  • a plurality of coupling restriction units 53 are arranged on the second substrate holder 15 corresponding to the magnet unit 31.
  • An air pump 56 that adjusts the air pressure inside the cylinder portion 55 is connected to the cylinder portion 55.
  • the control unit controls the air pump 56 to move the push pin 54 forward and backward. That is, the storage position where at least a part of the push pin 54 is located inside the cylinder portion 55 and the extended position where the tip 57 of the push pin 54 pushes the buffer plate 49 are controlled. Therefore, the pressing force with which the push pin 54 presses the buffer plate 49 has a magnitude that resists the elastic force of the leaf spring 34.
  • the tip 57 of the push pin 54 is processed into a spherical shape so as to make point contact with the buffer plate 49.
  • a sphere such as the spherical convex body 41 may be provided as a separate body at the tip.
  • FIG. 16 is a side view schematically showing a state in which the transport device 13 grips the substrate holder pair 18.
  • the transport device 13 includes an arm portion 20 and a grip portion 19 connected to the arm portion 20.
  • the grip portion 19 includes a support plate 62 that supports the substrate holder pair 18 from below and a press plate 63 that presses from above.
  • the support plate 62 is provided with an air intake hole for fixing the substrate holder pair 18 by vacuum suction, and the substrate holder pair 18 is fixed to the support plate 62 by this action.
  • the pressing plate 63 is provided on a support column 64 provided at an end of the support plate 62, and can be advanced and retracted in a direction in which the substrate holder pair 18 is sandwiched.
  • the pressing plate 63 applies a pressing force to the substrate holder pair 18 fixed to the support plate 62, the substrate holder pair 18 can be held between the pressing plate 63 and the support plate 62.
  • the transfer device 13 operates the arm unit 20 to transfer the substrate holder pair 18 from the alignment device 11 to the bonding device 12.
  • FIG. 17 is a side view schematically showing a main part of the joining device 12.
  • the bonding apparatus 12 includes a lower pressure stage 65 disposed below the first substrate holder 14 and an upper pressure stage 66 disposed above the second substrate holder 15.
  • the upper pressure stage 66 can move in a direction approaching the lower pressure stage 65 in order to press the substrate holder pair 18 in cooperation with the lower pressure stage 65.
  • a heater is built in the lower pressurization stage 65 and the upper pressurization stage 66, and not only pressurization but also heating can be performed on the placed substrate holder pair 18.
  • the electrodes in contact with each other of the first substrate 16 and the second substrate 17 are welded together. As a result, the corresponding circuit regions 21 of the first substrate 16 and the second substrate 17 are bonded.
  • the buffer plate 49 suppresses dust generation when the magnet unit 31 and the attractor 33 contact each other. Since it is a member having a function, the shape may not be a plate shape. That is, it is only necessary that a buffer part is provided in at least one of the contact parts.
  • the buffer portion is formed so as to have a different hardness from the contact partner in order to suppress dust generation when the magnet unit 31 and the attractor 33 are in contact with each other. In other words, even if the buffer side is softer than the contact partner, or conversely, if the buffer side is harder than the contact partner, the surface of the buffer part itself is not scraped off. If there is no chipping, it is sufficient as a function of the buffer section. Therefore, as a form of a buffer part, the form by which the buffer material was coated by the contact part other than plate shape, for example may be sufficient. Examples of the coating material include Si-based materials and resin-based materials as described above. When the buffer portion is formed of a coating material, the coating material can be applied to a convex portion serving as a contact portion, such as the above-described spherical convex body 41, even if it is not a flat surface.

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Abstract

　半導体基板を保持した基板ホルダ同士を一体化して積層された半導体基板を挟持した状態とするには、互いの基板ホルダ同士を固定する固定機構が必要となる。この固定機構における接触箇所も発塵原因となり得る。　そこで、発塵を抑制すべく、第１基板を保持する第１基板ホルダと、第１基板ホルダに設けられる結合部材と、第２基板を保持する第２基板ホルダと、第２基板ホルダ上であって、第１基板ホルダと第２基板ホルダが第１基板と第２基板を挟持して対向したときに、結合部材と対向する位置に設けられる被結合部材と、結合部材または被結合部材のそれぞれの接触部の少なくとも一方に設けられる緩衝部とを備える基板ホルダシステムを提供する。

Description

基板ホルダシステム、基板接合装置およびデバイスの製造方法
　本発明は、基板ホルダシステム、基板接合装置およびデバイスの製造方法に関する。
　各々に素子、回路等が形成された半導体基板を積層して製造された積層型半導体装置がある。半導体基板を積層する場合には、基板ホルダに保持された一対の半導体基板を、半導体回路の線幅精度で精密に位置決めして積層した後、基板全体を加熱、加圧して接合させる。このとき、一対の半導体基板を位置決めする位置決め装置と、加熱加圧して恒久的な接合を実現する加熱加圧装置が用いられる。
［先行技術文献］
［特許文献］
　　［特許文献１］　特開平１１－２６１０００号公報
　　［特許文献２］　特開２００５－２５１９７２号公報
　　［特許文献３］　特開２００７－１１５９７８号公報
　２枚の半導体基板を積層する場合、互いに対向する半導体回路領域間に塵埃を挟み込んでしまうと、たとえ僅かであっても回路動作に不良をきたす。また、加熱加圧が局所的に不十分となり、接合強度不足を招くこともある。半導体処理工程は、原則としてクリーンルーム内で行われるものの、半導体基板を取り扱う装置、器具には、駆動、摺動、流動等の発塵原因となる動作部が所々に存在する。そのうちの一つの器具として、基板ホルダが挙げられる。例えば位置決め装置において、半導体基板を保持した基板ホルダ同士を一体化して積層された半導体基板を挟持した状態とするには、互いの基板ホルダ同士を固定する固定機構が必要となる。この固定機構における接触箇所も発塵原因となり得る。したがって、発塵の抑制が十分に考慮された基板ホルダの固定機構が求められていた。
　そこで本発明の１つの側面においては、上記の課題を解決することのできる「基板ホルダシステム、基板接合装置およびデバイスの製造方法」を提供することを目的とする。この目的は請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
　上記課題を解決するために、本発明の第１の態様における基板ホルダシステムは、第１基板を保持する第１基板ホルダと、第１基板ホルダに設けられる結合部材と、第２基板を保持する第２基板ホルダと、第２基板ホルダ上であって、第１基板ホルダと第２基板ホルダが第１基板と第２基板を挟持して対向したときに、結合部材と対向する位置に設けられる被結合部材と、結合部材または被結合部材のそれぞれの接触部の少なくとも一方に設けられる緩衝部とを備える。
　上記課題を解決するために、本発明の第２の態様におけるデバイスの製造方法は、複数の基板を重ね合わせて製造されるデバイスの製造方法であって、複数の基板を重ね合わせる工程は、第１基板を保持する第１基板ホルダと、第１基板ホルダに設けられる結合部材と、第２基板を保持する第２基板ホルダと、第２基板ホルダ上であって、第１基板ホルダと第２基板ホルダが第１基板と第２基板を挟持して対向したときに、結合部材と対向する位置に設けられる被結合部材と、結合部材または被結合部材のそれぞれの接触部の少なくとも一方に設けられる緩衝部とを備える基板ホルダシステムを用いて、第１基板を第１基板ホルダに載置するステップと、第２基板を第２基板ホルダに載置するステップと、結合部材と被結合部材を接触させて、第１基板と第２基板を挟持するステップとを含む。
　なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
基板接合装置を概略的に示す説明図である。 半導体ウェハを概略的に示す平面図である。 第１基板を保持した第１基板ホルダを概略的に示す平面図である。 第２基板を保持した第２基板ホルダを概略的に示す平面図である。 基板ホルダ対形成直前の状態を概略的に示す断面図である。 基板ホルダ対形成直後の状態を概略的に示す断面図である。 マグネットユニットを概略的に示す斜視図である。 バグネットユニットの別の例を概略的に示す斜視図である。 吸着ユニットの板バネを概略的に示す平面図である。 板バネが弾性変形した状態を概略的に示す斜視図である。 図１０で示す板バネの変形状態において、吸着子を含めて示す斜視図である。 吸着子に球状凸体を配設した例を概略的に示す斜視図である。 マグネットユニットと吸着ユニットの結合作用を示す断面図である。 マグネットユニットと吸着ユニットの結合作用を示す断面図である。 結合規制ユニットを概略的に示す縦断面図である。 基板ホルダ対を搬送装置が把持する状態を概略的に示す側面図である。 接合装置の要部を概略的に示す側面図である。
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　図１は、本実施形態に係る基板接合装置１０を概略的に示す説明図である。基板接合装置１０は、半導体ウェハである第１基板１６と、これに積層する半導体ウェハである第２基板１７の相対的な位置合わせを行うアライメント装置１１を備える。また、アライメント装置１１により位置合わせされた第１基板１６および第２基板１７を、互いに接合する接合装置１２を備える。
　第１基板１６は、第１基板ホルダ１４に保持されており、第２基板１７は、第２基板ホルダ１５に保持されている。アライメント装置１１では、第１基板１６と第２基板１７が位置合わせされると、第１基板ホルダ１４と第２基板ホルダ１５はこれらを挟持して一体化され、基板ホルダ対１８を形成する。具体的な基板ホルダ対１８の構成については後述する。
　基板接合装置１０は、更に、アライメント装置１１で一体化された基板ホルダ対１８を接合装置１２へ搬送する搬送装置１３を備える。また、搬送装置１３は、半導体ウェハ、基板ホルダ単体でも装置間を搬送することができる。搬送装置１３は、基板ホルダ対１８等の把持物を把持する把持部１９と、回転、伸縮動作により把持物を所定の位置へ移動させるアーム部２０を備える。
　図２は、本実施形態に係る半導体ウェハを概略的に示す平面図である。半導体ウェハである第１基板１６、第２基板１７は、単一の単結晶シリコンからなる円形の薄板部材からなり、その一面に複数の回路領域２１が造り込まれている。マトリックス状に区画形成された回路領域２１には、トランジスタ、抵抗体およびキャパシタ等の回路素子が形成されている。回路素子は、リソグラフィ技術を中核として、薄膜形成技術、エッチング技術および不純物拡散技術等の成形技術を用いて形成される。また、それぞれの回路領域２１の内部には、アライメントマークが設けられている。アライメントマークは、基板同士の位置合わせに用いられる指標である。第１基板１６および第２基板１７のそれぞれに設けられている複数のアライメントマークは、その設計座標値が個別にメモリに格納され、管理されている。なお、積層の対象となる半導体ウェハは、既に積層されていてさらに他の半導体ウェハを積み重ねる半導体ウェハであっても良い。この場合、既に積層されている回路層は、薄化工程を経て不要な厚みを除去されていることが好ましい。
　図３は、第１基板１６を保持した第１基板ホルダ１４を概略的に示す平面図である。第１基板ホルダ１４は、ホルダ本体２２および吸着ユニット３０を有して、全体としては第１基板１６よりも径がひとまわり大きな円板状をなす。ホルダ本体２２は、セラミックス、金属等の高剛性材料により一体成形される。
　ホルダ本体２２は、第１基板１６を保持する領域をその表面に備える。この保持領域は研磨されて高い平坦性を有する。第１基板１６の保持は、静電力を利用した吸着により行われる。具体的には、ホルダ本体２２に埋め込まれた電極に、ホルダ本体２２の裏面に設けられた電圧印加端子を介して電圧を加えることにより、第１基板ホルダ１４と第１基板１６との間に電位差を生じさせて、第１基板１６を第１基板ホルダ１４に吸着させる。なお、第１基板１６の吸着面は、回路領域２１が設けられた面とは反対の面である。
　吸着ユニット３０は、第１基板１６を保持する表面において、保持した第１基板１６よりも外側である外周領域に複数配置される。図の場合、２個を一組として１２０度毎に合計６個の吸着ユニット３０が配されている。具体的な構成については後述する。
　図４は、第２基板１７を保持した第２基板ホルダ１５を概略的に示す平面図である。第２基板ホルダ１５は、ホルダ本体２３およびマグネットユニット３１を有して、全体としては第２基板１７よりも径がひとまわり大きな円板状をなす。ホルダ本体２３は、セラミックス、金属等の高剛性材料により一体成形される。
　ホルダ本体２３は、第２基板１７を保持する領域をその表面に備える。この保持領域は研磨されて高い平坦性を有する。第２基板１７の保持は、静電力を利用した吸着により行われる。具体的には、ホルダ本体２３に埋め込まれた電極に、ホルダ本体２３の裏面に設けられた電圧印加端子を介して電圧を加えることにより、第２基板ホルダ１５と第２基板１７との間に電位差を生じさせて、第２基板１７を第２基板ホルダ１５に吸着させる。なお、第２基板１７の吸着面は、回路領域２１が設けられた面とは反対の面である。
　マグネットユニット３１は、第２基板１７を保持する表面において、保持した第２基板１７よりも外側である外周領域に複数配置される。図の場合、２個を一組として１２０度毎に合計６個のマグネットユニット３１が配されている。
　マグネットユニット３１は、第１基板ホルダ１４の吸着ユニット３０とそれぞれ対応するように配置されている。そして、第１基板１６を保持した第１基板ホルダ１４と、第２基板１７を保持した第２基板ホルダ１５を、互いに向かい合わせて吸着ユニット３０とマグネットユニット３１を作用させると、第１基板１６と第２基板１７を重ね合わせた状態で挟持して固定することができる。このように挟持されて固定された状態が基板ホルダ対１８である。具体的な構成および吸着の作用等については後述する。
　図５は、アライメント装置１１において、基板ホルダ対１８の形成直前の状態を概略的に示す断面図である。具体的には、第１基板１６を保持した第１基板ホルダ１４が、アライメント装置１１の第１ステージ５１に真空吸着固定され、第２基板１７を保持した第２基板ホルダ１５が、アライメント装置１１の第２ステージ５２に真空吸着固定された状態の断面図である。特に、図３および図４で示すそれぞれＡ－Ａ線に沿った断面図を表す。
　第１ステージ５１は、第２基板１７に対して第１基板１６を積層する方向であるＺ軸方向と、Ｚ軸にそれぞれ直交するＸ軸、Ｙ軸方向に移動することができる。アライメント装置１１は、第１基板１６を観察できるようにアライメント装置１１に配置された第１顕微鏡と、第２基板１７を観察できるようにアライメント装置１１に配置された第２顕微鏡とを用いて、第１基板１６と第２基板１７を位置合わせする。
　具体的には、それぞれの顕微鏡により、観察対象となる各基板のアライメントマークを撮像し、撮像された撮像データを画像処理することで、アライメントマークの精確な位置を検出する。そして、対応するアライメントマーク同士の位置ずれ量を演算し、その位置ずれ量に応じて第１ステージ５１を移動させて、第１基板１６と第２基板１７を対向させる。これにより、第１基板１６の回路領域２１のそれぞれが、第２基板１７の対応する回路領域２１のそれぞれに対向する。なお、位置ずれ量の演算は、例えば、第１基板１６の複数のアライメントマークと、第２基板１７の複数のアライメントマークが重ね合わされたときに、相互の位置ずれ量が最も小さくなるように統計的に決定されるグローバルアライメント法等を用いて演算される。
　第１基板１６を第２基板１７に対して位置合わせを行うとき、すなわち、第１ステージ５１をＸＹ平面内で移動させるときには、第１基板１６と第２基板１７が接触しないように、両者の間に若干の隙間を形成する。この状態において吸着ユニット３０がマグネットユニット３１に結合しないように、第２ステージ５２は、複数の結合規制ユニット５３を備える。
　結合規制ユニット５３は、主に、柱状の部材であるプッシュピン５４とこれを駆動するシリンダー部５５から構成される。プッシュピン５４は、伸長位置において、第２基板ホルダ１５に設けられたホルダ挿通孔２４と、これに一致するように位置合わせされて配設されているマグネットユニット３１に設けられたマグネット挿通孔３２の内部を通って、その先端がマグネット挿通孔３２より突出する。収納位置においては、シリンダー部５５の内部にその一部が収納されて、それぞれの挿通孔から退避する。つまり、プッシュピン５４は、それぞれの挿通孔の内部で、シリンダー部５５の駆動によりＺ軸方向に進退する。
　図５に示すような、第１基板１６と第２基板１７が相対的にＸＹ方向に移動され得るときには、プッシュピン５４は、吸着ユニット３０の上面に接触するように伸長位置に制御され、吸着ユニット３０のマグネットユニット３１への結合を阻止する。つまり、吸着ユニット３０は吸着子３３とこれを固定する板バネ３４から構成さるが、板バネ３４が弾性変形して吸着子３３がマグネットユニット３１へ結合しないように、プッシュピン５４が吸着子３３を上方から押さえつけて、板バネ３４の弾性変形を抑制する。
　なお、アライメント装置１１による第１基板１６と第２基板１７の位置合わせは、最終的な微調整段階においては、プッシュピン５４の先端が吸着ユニット３０の上面を摺動する程度の移動量において実行される。それ以外の段階である、例えば顕微鏡によるアライメントマークの観察段階においては、第１基板１６と第２基板１７は、ＸＹＺ軸方向へ相対的に大きく離れた状態となるので、吸着ユニット３０がマグネットユニット３１へ予期せず結合することはない。したがって、プッシュピン５４は、マグネットユニット３１の磁力が吸着ユニット３０へ及び、かつ、両者の結合を規制したいときに、伸長位置に制御され、それ以外のときには収納位置に制御される。
　図６は、アライメント装置１１において、基板ホルダ対１８の形成直後の状態を概略的に示す断面図である。具体的には、図５の状態から、第１基板１６の表面と第２基板１７の表面が接触するように第１ステージ５１をＺ軸方向に駆動した状態を示し、さらに、プッシュピン５４が収納位置に制御されて、吸着ユニット３０がマグネットユニット３１に結合した状態を示す。
　図５の状態から図６の状態へ移行する過程において、第１基板１６と第２基板１７が位置合わせされ、結合部材であるマグネットユニット３１と被結合部材である吸着ユニット３０が結合する。そして、第１基板ホルダ１４と第２基板ホルダ１５が一体化され、基板ホルダシステムとしての基板ホルダ対１８を形成する。
　アライメント装置１１においてＺ軸方向は重力方向であり、第１ステージ５１は、第２ステージ５２よりも下方に位置する。すると、重力方向に対する各面の関係は、上から下へ順に、第２基板ホルダ１５の第２基板１７の保持面、第２基板１７と第１基板１６の接合面、第１基板ホルダ１４の第１基板１６の保持面が位置することになる。
　図５の状態から図６の状態へ移行する過程において、プッシュピン５４を収納位置に移動させる動作に伴って、板バネ３４が弾性変形し、吸着ユニット３０がマグネットユニット３１に結合する。このとき、吸着ユニット３０の吸着子３３は、ある程度の衝撃を伴ってマグネットユニット３１に結合する。そこでこの時の、吸着子３３とマグネットユニット３１の接触面の重力方向の位置は、第２基板１７と第１基板１６の接合面より下方に位置するように設定する。好ましくは、第１基板ホルダ１４の第１基板１６の保持面よりも更に下方に位置するように設定する。
　このような位置関係となるように設定すると、たとえ吸着ユニット３０とマグネットユニット３１の結合衝撃によって塵埃が発生し、飛散するとしても、塵埃が重力により落下し、第１基板１６と第２基板１７の間に入り込まないことが期待できる。つまり、基板間に入り込む塵埃は、回路動作に不良をもたらし、さらに接合強度不足を招くことにもなるが、上記のような位置関係を採用することにより、このような不都合を回避することが期待できる。
　さらに、第１基板ホルダ１４の第１基板１６の保持面よりも下方に位置するように設定すれば、当該面における塵埃の付着も抑制することができる。これにより、繰り返し使用する第１基板ホルダ１４をクリーンな状態に保つことができ、別の第１基板１６を載置する場合にも塵埃を挟み込む恐れがない。したがって、接合装置１２における接合むら、第１基板１６の傾き等を回避することが期待できる。
　なお、基板ホルダ対１８が形成された後は、基板ホルダ対１８は、第２ステージ５２からの真空吸着が解除され、第１ステージ５１によって引き下げられて、搬送装置１３により接合装置１２へ搬送される。搬送装置１３の搬送機構および接合装置１２の接合工程については後述する。
　次に、マグネットユニット３１の構成について説明する。図７は、マグネットユニット３１を概略的に示す斜視図である。マグネットユニット３１は、磁石３６、磁石３６を収容して支持する支持部３５、および複数の球状凸体４１を備える。
　支持部３５は、磁石３６を収容する円筒状の収容部を有し、また、第２基板１７に固定するネジを貫通させるネジ穴３７を有する。支持部３５は、例えば炭素鋼Ｓ２５Ｃにより形成される。磁石３６は、支持部３５の収容部に嵌入される円柱形をなした永久磁石であり、例えば、８Ｎ程度の大きさの磁力を有する。磁石３６の中心軸には、プッシュピン５４を挿通する挿通孔３８が設けられており、この挿通孔３８に接続するように、支持部３５にも挿通孔３９が設けられている。この２つの挿通孔により、マグネット挿通孔３２を形成する。
　支持部３５は、吸着子３３と対向する対向面４０を有する。そして対向面４０には、少なくとも３個の球状凸体４１が埋設されている。球状凸体４１は、対向面４０に設けられた、例えばリング状の真鍮である固定部材４２を介して圧入により埋設され、固定される。または、支持部３５の対向面４０を研削等により加工して、支持部３５と一体的に球状凸体４１を形成するように構成しても良い。
　このように球状凸体４１を形成することにより、マグネットユニット３１と吸着子３３とを点接触させることができる。すなわち、球状凸体４１によって仮想的に形成される面が吸着子３３との接触面となるので、両者の接触面積を大幅に低減することができ、よって、塵埃の発生も極力押さえることができる。
　図８は、マグネットユニット３１の別の例を概略的に示す斜視図である。図７のマグネットユニット３１とは異なり、対向面４０には、断面形状が三角形をなす凸部である線状凸体５０が形成されている。線状凸体５０は、支持部３５の対向面４０を研削等により加工して支持部３５と一体的に形成しても、別体で形成して対向面４０に固着するように構成しても良い。
　このように線状凸体５０を形成することにより、マグネットユニット３１と吸着子３３とを線接触させることができる。たとえば、断面形状が三角形であれば、その頂点を稜とする直線によって仮想的に形成される面が吸着子３３との接触面となるので、面接触に比べ、両者の接触面積を大幅に低減することができ、よって、塵埃の発生も極力押さえることができる。なお、断面形状は三角形に限らず、実質的に線接触を実現できる形状であればいずれの形状であっても良い。また、研削加工等によって接触部に若干の平面部が残ったとしても、実質的に線接触とみなせるのであれば良い。
　次に、吸着ユニット３０の構成について説明する。図９は、吸着ユニット３０の板バネ３４を概略的に示す平面図である。
　板バネ３４は、第２基板１７を保持する第２基板ホルダ１５の保持面に直交する方向に弾性を有する弾性部材であり、例えば、ＳＵＳ６３１等の高強度析出硬化型ステンレス鋼により形成される。また、板バネ３４は、中心付近の円形部４３と耳状に突出した取付け部４４からなり、円形部４３の直径は２２ｍｍであり、厚さは０．１ｍｍである。
　円形部４３には、互いに同一方向に沿って伸び、かつ伸長方向に直交する方向へ間隔をおいて配置される一対のスリット４６が形成されている。各スリット４６は、円形部４３の中心からの距離が互いに等しい。この２つのスリット４６により、円形部４３の中心付近に帯状部４８が形成される。帯状部４８には、円形部４３の中心となる位置に、吸着子３３を固定させる貫通穴４７が設けられている。同様に、取付け部４４には、板バネ３４を第２基板ホルダ１５に固定するネジを貫通させるネジ穴４５を有する。板バネ３４は、第２基板ホルダ１５に対し、２つのネジ穴４５が第２基板ホルダ１５の周方向に沿い、かつ、スリット４６の伸長方向が第２基板ホルダ１５の略径方向に沿うように、ホルダ本体２３の外周領域に配置される。
　図１０は、板バネ３４が弾性変形した状態を概略的に示す斜視図である。具体的には、板バネ３４に固定された吸着子３３が、マグネットユニット３１に吸引されて結合したときの変形状態を表す。ただし、図においては吸着子３３は示されていない。
　板バネ３４は、吸着子３３がマグネットユニット３１に吸引されることにより、帯状部４８が貫通穴４７を頂点とするように浮き上がり、これに伴って、円形部４３の周辺部のうち帯状部４８と接続される２つの部分が互いに近づこうとするように弾性変形する。このとき、各スリット４６は、それぞれの変形を許容するように、開口形状を変形させる。
　図１１は、図１０で示す板バネ３４の変形状態において、吸着子３３を含めて示す斜視図である。吸着子３３は、貫通穴４７を介して、ネジ等の締結部材により板バネ３４に固定されている。
　吸着子３３は、強磁性体により形成される。例えば、炭素鋼Ｓ２５Ｃにより形成される。そして、吸着子３３には、マグネットユニット３１との接触面に、緩衝プレート４９が固定されている。緩衝プレート４９の硬度は、マグネットユニット３１の接触面を形成する部材の硬度よりも小さい。例えば、緩衝プレートの材料としては、Ｓｉ系材料または樹脂系材料が用いられる。
　また、緩衝プレート４９は、吸着子３３に対して交換できるように構成されることが好ましい。緩衝プレート４９は、マグネットユニット３１の接触面と接触し、特に球状凸体４１、線状凸体５０のような凸部が設けられている場合には集中的な応力を受けることになるので、衝撃を吸収することにより凹み、削れ等を生じることもあり得る。そこで、一定期間の使用ごとに緩衝プレート４９を交換する。緩衝プレート４９は、吸着子３３に設けられた凹部に嵌入、または接着剤等を用いた貼着により固定される。
　なお、上記においては、マグネットユニット３１の支持部３５に球状凸体４１等の凸部を設け、これに対向する吸着子３３に緩衝プレート４９を設ける構成を説明した。しかし、結合部材であるマグネットユニット３１と、被結合部材である吸着ユニット３０は、相対的な関係にあるので、凸部と緩衝プレート４９の形成場所は逆であっても良い。
　その例として、図１２に、吸着子３３に球状凸体４１を配設した場合の斜視図を示す。マグネットユニット３１の支持部３５に設ける場合と同様に、少なくとも３個の球状凸体４１を、例えばリング状の真鍮である固定部材４２を介して圧入により埋設する。または、研削等により加工して、吸着子３３と一体的に球状凸体４１を形成するように構成しても良い。このように構成した場合は、反対に、マグネットユニット３１の支持部３５に緩衝プレート４９を設ける。
　ただし、凸部と緩衝プレート４９の形成場所を逆転させる場合であっても、吸着子３３とマグネットユニット３１の接触面の重力方向の位置は、第２基板１７と第１基板１６の接合面より下方に位置するように設定する。好ましくは、第１基板ホルダ１４の第１基板１６の保持面よりも更に下方に位置するように設定する。
　図１３は、マグネットユニット３１と吸着ユニット３０の結合作用を示す断面図である。特に、図３および図４で示すそれぞれＢ－Ｂ線に沿った断面図を表す。ただし、第１基板１６、第２基板１７およびプッシュピン５４等の記載は省略している。図１３は、吸着子３３がマグネットユニット３１へ結合する前の状態を表す。また、図１４は、図１３と同一の断面部において、吸着子３３がマグネットユニット３１へ結合した後の状態を表す。
　図示されるように、マグネットユニット３１は、第２基板ホルダ１５の表面にネジを介して固定されている。また、吸着子３３の接触面を構成する緩衝プレート４９と接触する平面は、球状凸体４１の頂点によって構成される仮想的な平面であり、この仮想的な平面は、第１基板ホルダ１４の第１基板１６の保持面より下方に位置する。
　すなわち、第１基板ホルダ１４には、吸着ユニット３０が設置される領域に対応して、第１基板１６の保持面より一段低い面が形成された凹部２５が設けられている。そして、球状凸体４１の頂点によって構成される仮想的な平面は、第１基板１６の表面と第２基板１７の表面が接する状態においては、この凹部２５の空間内に位置する。
　凹部２５には、吸着子３３の上下移動を許容する貫通孔２６が設けられている。また、第１基板ホルダ１４のうち第１基板１６の保持面とは反対の面である裏面側からは、貫通孔２６の周囲に凹部２７が設けられており、この凹部に収まるように板バネ３４と、板バネ３４を第１基板ホルダ１４に対して固定するネジが配置されている。
　図１３の状態から図１４の状態への変化が示すように、吸着子３３が固定される帯状部４８は、吸着子３３が磁石３６に吸引されることにより弾性変形する。このとき、取付け部４４は第１基板ホルダ１４に固定されたままであるので、板バネ３４は、第１基板１６と第２基板１７を挟持して第１基板ホルダ１４と第２基板ホルダ１５を互いに引き寄せる方向に付勢して釣り合う。
　図１５は、結合規制ユニット５３を概略的に示す縦断面図である。結合規制ユニット５３は、マグネットユニット３１に対応して第２基板ホルダ１５に複数配置されている。シリンダー部５５には、シリンダー部５５の内部の気圧を調整するエアーポンプ５６が接続されている。制御部は、エアーポンプ５６を制御することにより、プッシュピン５４を進退させる。つまり、プッシュピン５４の少なくとも一部がシリンダー部５５の内部に位置する収納位置と、プッシュピン５４の先端５７が緩衝プレート４９を押す伸長位置とを制御する。したがって、プッシュピン５４が緩衝プレート４９を押す押圧力は、板バネ３４の弾性力に抗する大きさを有する。
　プッシュピン５４の先端５７は、緩衝プレート４９と点接触するように、球状に加工されている。または、球状凸体４１のような球が先端部に別体として設けられていても良い。
　図１６は、基板ホルダ対１８を搬送装置１３が把持する状態を概略的に示す側面図である。搬送装置１３は、アーム部２０と、これに接続される把持部１９を備える。把持部１９は、基板ホルダ対１８を下方から支持する支持板６２と、上方から押さえる押え板６３とを有する。支持板６２には、基板ホルダ対１８を真空吸着固定する吸気孔が設けられており、この作用により基板ホルダ対１８は支持板６２に固定される。
　押え板６３は、支持板６２の端部に設けられた支柱６４に設けられ、基板ホルダ対１８を挟み込む方向に進退できる。押え板６３が、支持板６２に固定された基板ホルダ対１８に押圧力を作用させることにより、押え板６３と支持板６２で基板ホルダ対１８を挟持することができる。搬送装置１３は、この状態でアーム部２０を作動させることにより、基板ホルダ対１８をアライメント装置１１から接合装置１２へ搬送する。
　図１７は、接合装置１２の要部を概略的に示す側面図である。接合装置１２は、第１基板ホルダ１４の下方に配置された下部加圧ステージ６５と、第２基板ホルダ１５の上方に配置された上部加圧ステージ６６とを備える。上部加圧ステージ６６は、下部加圧ステージ６５と協働して基板ホルダ対１８を加圧すべく、下部加圧ステージ６５に接近する方向に移動できる。下部加圧ステージ６５および上部加圧ステージ６６の内部にはヒータが内蔵されており、載置された基板ホルダ対１８に加圧だけでなく、加熱も行うことができる。基板ホルダ対１８が加圧、加熱されることにより、第１基板１６と第２基板１７の互いに接触した電極同士が溶着する。これにより第１基板１６と第２基板１７のそれぞれ対応する回路領域２１が接合される。
　以上の実施形態においては、マグネットユニット３１および吸着子３３の少なくとも一方に緩衝プレート４９を設ける場合を説明したが、緩衝プレート４９はマグネットユニット３１と吸着子３３が接触したときの発塵を抑制する機能を担う部材であるから、その形状はプレート状でなくても良い。すなわち、両者の接触部の少なくとも一方に緩衝部が設けられれば良い。
　緩衝部は、マグネットユニット３１と吸着子３３が接触したときの発塵を抑制すべく、接触する相手との硬度が異なるように形成される。すなわち、緩衝部の側が接触する相手より柔らかい場合であっても、逆に、緩衝部の側が接触する相手より硬い場合であっても、相手の表面を削ることなく、また、緩衝部自身の表面も欠けることがなければ、緩衝部の機能として十分である。したがって、緩衝部の形態としては、プレート状以外に例えば、緩衝素材が接触部にコーティングされた形態であっても良い。コーティング材としては、上述のようにＳｉ系材料または樹脂系材料が挙げられる。コーティング材により緩衝部を構成する場合、平面でなくても、例えば上述の球状凸体４１など、接触部となる凸部にコーティング材を施すこともできる。
　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
１０　基板接合装置、１１　アライメント装置、１２　接合装置、１３　搬送装置、１４　第１基板ホルダ、１５　第２基板ホルダ、１６　第１基板、１７　第２基板、１８　基板ホルダ対、１９　把持部、２０　アーム部、２１　回路領域、２２、２３　ホルダ本体、２４　ホルダ挿通孔、２５　凹部、２６　貫通孔、２７　凹部、３０　吸着ユニット、３１　マグネットユニット、３２　マグネット挿通孔、３３　吸着子、３４　板バネ、３５　支持部、３６　磁石、３７　ネジ穴、３８、３９　挿通孔、４０　対向面、４１　球状凸体、４２　固定部材、４３　円形部、４４　取付け部、４５　ネジ穴、４６　スリット、４７　貫通穴、４８　帯状部、４９　緩衝プレート、５０　線状凸体、５１　第１ステージ、５２　第２ステージ、５３　結合規制ユニット、５４　プッシュピン、５５　シリンダー部、５６　エアーポンプ、５７　先端、６２　支持板、６３　押え板、６４　支柱、６５　下部加圧ステージ、６６　上部加圧ステージ

Claims (12)

  1. 　第１基板を保持する第１基板ホルダと、
    　前記第１基板ホルダに設けられる結合部材と、
    　第２基板を保持する第２基板ホルダと、
    　前記第２基板ホルダ上であって、前記第１基板ホルダと前記第２基板ホルダが前記第１基板と前記第２基板を挟持して対向したときに、前記結合部材と対向する位置に設けられる被結合部材と、
    　前記結合部材または前記被結合部材のそれぞれの接触部の少なくとも一方に設けられる緩衝部と
    を備える基板ホルダシステム。
  2. 　前記緩衝部が前記結合部材または前記被結合部材と接触する場合、前記緩衝部の硬度は前記結合部材または前記被結合部材の接触部の硬度と異なる請求項１に記載の基板ホルダシステム。
  3. 　前記緩衝部は、板状である緩衝プレートにより構成される請求項１または２に記載の基板ホルダシステム。
  4. 　前記緩衝プレートが前記結合部材または前記被結合部材と接触する場合、前記緩衝プレートの硬度は前記結合部材または前記被結合部材の接触部の硬度よりも小さい請求項３に記載の基板ホルダシステム。
  5. 　前記緩衝プレートと接触する前記結合部材または前記被結合部材の接触部は、前記緩衝プレートと点接触または線接触するように凸部として形成される請求項４に記載の基板ホルダシステム。
  6. 　前記凸部は、少なくとも３個の球部材が前記結合部材または前記被結合部材に埋設されて形成される請求項５に記載の基板ホルダシステム。
  7. 　前記緩衝プレートは交換することができる請求項３から６のいずれか１項に記載の基板ホルダシステム。
  8. 　前記緩衝部は、前記結合部材または前記被結合部材のそれぞれの接触部の少なくとも一方に施されるコーティング材により構成される請求項１または２に記載の基板ホルダシステム。
  9. 　前記結合部材または前記被結合部材の接触部は、前記コーティング材が施された凸部として形成される請求項８に記載の基板ホルダシステム。
  10. 　前記緩衝部はＳｉ系材料または樹脂系材料により形成される請求項１から９のいずれか１項に記載の基板ホルダシステム。
  11. 　請求項１から１０のいずれか１項に記載の基板ホルダシステムを備える基板接合装置。
  12. 　複数の基板を重ね合わせて製造されるデバイスの製造方法であって、
    　前記複数の基板を重ね合わせる工程は、第１基板を保持する第１基板ホルダと、前記第１基板ホルダに設けられる結合部材と、第２基板を保持する第２基板ホルダと、前記第２基板ホルダ上であって、前記第１基板ホルダと前記第２基板ホルダが前記第１基板と前記第２基板を挟持して対向したときに、前記結合部材と対向する位置に設けられる被結合部材と、前記結合部材または前記被結合部材のそれぞれの接触部の少なくとも一方に設けられる緩衝部とを備える基板ホルダシステムを用いて、
    　前記第１基板を前記第１基板ホルダに載置するステップと、
    　前記第２基板を前記第２基板ホルダに載置するステップと、
    　前記結合部材と前記被結合部材を接触させて、前記第１基板と前記第２基板を挟持するステップと
    を含むデバイスの製造方法。
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