(57)【要約】【課題】基板アライメント装置が緊急停止した場合に、マーク保持部が基板及び基板保持部と衝突することを防止する。【解決手段】上ステージ部と下ステージ部とにより互いに面方向に相対移動されて位置合せされる一対のウエハに設けられたアライメントマークを撮像する上顕微鏡１４８と下顕微鏡１５０との視野内に、上顕微鏡１４８と下顕微鏡１５０とにより撮像される上顕微鏡１４８と下顕微鏡１５０との相対位置検出用の基準マーク１４６を出し入れする基準マーク移動装置１００であって、基準マーク１４６を保持するボード１４４と、ボード１４４におけるマーク形成部分をウエハ及びウエハホルダの移動通路に出入りさせると共に、駆動が停止された場合に、ボード１４４の全体を移動通路の外部へ退避させる昇降装置１０２と、を備える。【選択図】図６
2010093203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板保持部により互いに面方向に相対移動されて位置合せされる一対の基板に設けられたアライメントマークを撮像する一対の撮像部の視野内に、前記一対の撮像部により撮像される前記一対の撮像部の相対位置検出用の基準マークを出し入れする基準マーク移動装置であって、
前記基準マークを保持するマーク保持部と、
前記マーク保持部におけるマーク形成部分を前記基板及び前記基板保持部の少なくとも一方の移動通路に出入りさせると共に、駆動が停止された場合に、前記マーク保持部の全体を前記移動通路の外部へ退避させる駆動部と、
を備える基準マーク移動装置。
【請求項２】
前記駆動部は、
前記マーク保持部を前記移動通路外から前記移動通路内へ向けて移動させる駆動力を発生する駆動力発生部と、
前記駆動力発生部による前記駆動力が発生した状態では、前記マーク保持部の前記移動通路外から前記移動通路内へ向けての移動を弾性変形することにより許容し、前記駆動力発生部による前記駆動力の発生が停止した状態では、前記マーク保持部を弾性復元力により前記移動通路外で支持することにより許容する弾性支持部と、
を備える請求項１に記載の基準マーク移動装置。
【請求項３】
前記マーク保持部は、上下動自在に配されており、
前記駆動力発生部は、前記マーク保持部を下方へ向けて移動させる駆動力を発生し、
前記弾性支持部は、前記マーク保持部を吊り下げて支持する引張バネである請求項２に記載の基準マーク移動装置。
【請求項４】
下端を前記マーク保持部に上端を前記マーク保持部の上方において固定され、上下方向に沿って伸縮自在な空気管を備え、
前記駆動力発生部は、
前記空気管の内部に圧縮空気を給気する給気部を備える請求項２又は請求項３に記載の基準マーク移動装置。
【請求項５】
前記弾性支持部は、前記マーク保持部を吊り下げて支持し、上下方向に沿って伸縮自在である空気管であり、
前記駆動力発生部は、
前記空気管の内部に圧縮空気を給気する給気部を備えることを特徴とする請求項２に記載の基準マーク移動装置。
【請求項６】
前記駆動力発生部が前記駆動力を発生した状態で、前記マーク保持部を固定保持する力を発生し、前記駆動力発生部が停止された場合に駆動を停止される固定保持部を備える請求項２に記載の基準マーク移動装置。
【請求項７】
一対の基板を互いに面方向に相対移動させて位置合せする一対の基板保持部と、
一対の基板に設けられたアライメントマークを撮像する一対の撮像部と、
前記一対の撮像部により撮像される前記一対の撮像部の相対位置検出用の基準マークを、前記一対の撮像部の視野内に出し入れする基準マーク移動部と、
を備える基板アライメント装置であって、
前記基準マーク移動部は、
前記基準マークを保持するマーク保持部と、
前記マーク保持部におけるマーク形成部分を前記基板及び前記基板保持部の少なくとも一方の移動通路に出入れさせると共に、駆動が停止された場合に、前記マーク保持部の全体を前記移動通路の外部へ退避させる駆動部と、
を備える基板アライメント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準マーク移動装置及び基板アライメント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
互いに重ね合わされる一対の基板の位置合せをする基板アライメント装置では、一対の基板を面方向に相対移動させるに際して、一対の顕微鏡の一方により一方の基板に設けられたアライメントマークを撮像して、一対の顕微鏡の他方により他方の基板に設けられたアライメントマークを撮像する。そして、一対の顕微鏡により撮像されたアライメントマークの位置情報を参照して、一対の基板を支持する移動ステージの位置を微調整する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、上記基板アライメント装置では、一対の顕微鏡が固定されているので、原則、一対の顕微鏡の相対位置は不変である。しかし、一対の顕微鏡の少なくとも一方が、基板を支持する移動ステージに配されている場合には、当該移動ステージを移動させる度に、一対の顕微鏡の相対位置が変化するので、一対の顕微鏡の相対位置の較正を要する。このため、アライメント工程の前工程として、一対の顕微鏡の相対位置を検出する工程を要する。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６２１４６９２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一対の顕微鏡の相対位置を検出する工程では、相対位置検出用の基準マークを、一対の顕微鏡の視野内に挿入する。そして、後のアライメント工程において一対の顕微鏡によりアライメントマークの撮像が実施されることから、その前に、基準マークを一対の顕微鏡の視野内から退避させる。ここで、一対の顕微鏡の視野内における基準マークを挿入する位置は、基板又は移動ステージの移動通路と一致する。また、上記移動ステージが空圧駆動されている場合には、空圧駆動部の駆動が停止すると、移動ステージが、圧力バランスがつり合う位置まで移動する。このため、基板アライメント装置の駆動が障害等により緊急停止した場合には、基準マークを形成した部材と基板又は移動ステージとが衝突する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、上記課題を解決すべく、本発明の第１の形態として、一対の基板保持部により互いに面方向に相対移動されて位置合せされる一対の基板に設けられたアライメントマークを撮像する一対の撮像部の視野内に、前記一対の撮像部により撮像される前記一対の撮像部の相対位置検出用の基準マークを出し入れする基準マーク移動装置であって、前記基準マークを保持するマーク保持部と、前記マーク保持部におけるマーク形成部分を前記基板及び前記基板保持部の少なくとも一方の移動通路に出入りさせると共に、駆動が停止された場合に、前記マーク保持部の全体を前記移動通路の外部へ退避させる駆動部と、を備える基準マーク移動装置が提供される。
【０００７】
また、本発明の第２の形態として、一対の基板を互いに面方向に相対移動させて位置合せする一対の基板保持部と、一対の基板に設けられたアライメントマークを撮像する一対の撮像部と、前記一対の撮像部により撮像される前記一対の撮像部の相対位置検出用の基準マークを、前記一対の撮像部の視野内に出し入れする基準マーク移動部と、を備える基板アライメント装置であって、前記基準マーク移動部は、前記基準マークを保持するマーク保持部と、前記マーク保持部におけるマーク形成部分を前記基板及び前記基板保持部の少なくとも一方の移動通路に出入れさせると共に、駆動が停止された場合に、前記マーク保持部の全体を前記移動通路の外部へ退避させる駆動部と、を備える基板アライメント装置が提供される。
【０００８】
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、これら特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。
【０００９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。しかしながら、以下の実施形態は特許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に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１は、積層基板製造システム５００の全体構造を模式的に示す平面図である。積層基板製造システム５００は、共通の筐体５０１の内部に形成されたアライメント部５０２および接合部６０２を含む。
【００１１】
アライメント部５０２は、筐体５０１の外部に面して、複数のウエハカセット５１１、５１２、５１３と、制御盤５２０とを有する。制御盤５２０は、較正制御部５２２および位置合わせ制御部５２４を含む。また、積層基板製造システム５００全体の動作を制御する制御部も含む。更に、制御盤５２０は、積層基板製造システム５００の電源投入、各種設定等をする場合にユーザが外部から操作する操作部を有する。
【００１２】
ウエハカセット５１１、５１２、５１３は、積層基板製造システム５００において接合される基板としての一例のウエハＷを収容する。また、ウエハカセット５１１、５１２、５１３は、筐体５０１に対して脱着自在に装着される。これにより、複数のウエハＷを一括して積層基板製造システム５００に装填できる。また、積層基板製造システム５００において接合されたウエハＷを一括して回収できる。
【００１３】
アライメント部５０２において、筐体５０１の内側には、プリアライナ５３０、アライメント装置３００、ウエハホルダラック５６０と、一対のロボットアーム５７１、５７２とを備える。筐体５０１の内部は、積層基板製造システム５００が設置された環境の室温と略同じ特定の温度が維持されるように温度管理される。
【００１４】
アライメント装置３００は高精度であるが故に調整範囲が狭いので、プリアライナ５３０は、その狭い調整範囲にウエハＷが収まるように、個々のウエハＷの位置を仮合わせする。これにより、アライメント装置３００における位置決めを確実にすることができる。
【００１５】
アライメント装置３００は、互いに対向する基板保持部としての一例の上ステージ部３１０および下ステージ部３２０と、互いに直交して配置された一対の計測部３３０と、基準マーク移動装置１００とを含む。アライメント装置３００において、上ステージ部３１０および下ステージ部３２０は、各々ウエハＷまたはウエハＷを保持した基板保持部としての一例のウエハホルダＨを搬送する。計測部３３０は、移動する上ステージ部３１０または下ステージ部３２０の位置をウエハＷの面方向について計測する。基準マーク移動装置１００は、上顕微鏡１４８と下顕微鏡１５０（ともに図４参照）の相対位置の検出に用いられる基準マーク１４６を、上顕微鏡１４８と下顕微鏡１５０との視野に出し入れする。
【００１６】
また、アライメント装置３００を包囲して断熱壁５４２およびシャッタ５４４が設けられる。断熱壁５４２およびシャッタ５４４に包囲された空間は空調機等に連通して温度管理され、アライメント装置３００における位置合わせ精度を維持する。アライメント装置３００においては、一対のウエハＷが相互に位置合わせされる。
【００１７】
ウエハホルダラック５６０は、複数のウエハホルダＨを収容して待機させる。ウエハホルダＨは、ウエハＷを一枚ずつ保持して、ウエハＷの取り扱いを容易にする。ウエハホルダＨによるウエハＷの保持は、例えば静電吸着による。また、ウエハホルダラック５６０は、ウエハ取り外し部を含む。ウエハ取り外し部は、接合部６０２から搬出されたウエハホルダＨから、当該ウエハホルダＨに挟まれたウエハＷを取り出す。
【００１８】
なお、積層基板製造システム５００に装填されるウエハＷは、単体のシリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、ガラス基板等の他、それらに素子、回路、端子等が形成されたものでもよい。また、装填されたウエハＷが、既に複数のウエハを積層して形成された積層基板である場合もある。
【００１９】
一対のロボットアーム５７１、５７２のうち、ウエハカセット５１１、５１２、５１３に近い側に配置されたロボットアーム５７１は、ウエハカセット５１１、５１２、５１３、プリアライナ５３０およびアライメント装置３００の間でウエハＷを搬送する。また、ロボットアーム５７１は、接合するウエハＷの一方を裏返す機能も有する。これにより、ウエハＷにおいて回路、素子、端子等が形成された面を対向させて接合することができる。
【００２０】
ウエハカセット５１１、５１２、５１３から遠い側に配置されたロボットアーム５７２は、アライメント装置３００、ウエハホルダラック５６０およびエアロック６２０の間でウエハＷおよびウエハホルダＨを搬送する。また、ロボットアーム５７２は、ウエハホルダラック５６０に対するウエハホルダＨの搬入および搬出も担う。
【００２１】
接合部６０２は、断熱壁６１０、エアロック６２０、ロボットアーム６３０および複数の加圧部６４０を有する。断熱壁６１０は、接合部６０２を包囲して、接合部６０２の高い内部温度を維持すると共に、接合部６０２の外部への熱輻射を遮断する。これにより、接合部６０２の熱がアライメント部５０２に及ぼす影響を抑制できる。
【００２２】
ロボットアーム６３０は、加圧部６４０のいずれかとエアロック６２０との間でウエハＷおよびウエハホルダＨを搬送する。エアロック６２０は、アライメント部５０２側と接合部６０２側とに、交互に開閉するシャッタ６２２、６２４を有する。
【００２３】
ウエハＷおよびウエハホルダＨがアライメント部５０２から接合部６０２に搬入される場合、まず、アライメント部５０２側のシャッタ６２２が開かれ、ロボットアーム５７２がウエハＷおよびウエハホルダＨをエアロック６２０に搬入する。次に、アライメント部５０２側のシャッタ６２２が閉じられ、接合部６０２側のシャッタ６２４が開かれる。
【００２４】
続いて、ロボットアーム６３０が、エアロック６２０からウエハＷおよびウエハホルダＨを搬出して、加圧部６４０のいずれかに装入する。加圧部６４０は、ウエハホルダＨに挟まれた状態で加圧部６４０に搬入されたウエハＷを熱間で加圧する。これによりウエハＷは恒久的に接合される。
【００２５】
接合部６０２からアライメント部５０２にウエハＷおよびウエハホルダＨを搬出する場合は、上記の一連の動作を逆順で実行する。これらの一連の動作により、接合部６０２の内部雰囲気をアライメント部５０２側に漏らすことなく、ウエハＷおよびウエハホルダＨを接合部６０２に搬入または搬出できる。
【００２６】
このように、積層基板製造システム５００内の多くの領域において、ウエハホルダＨは、ウエハＷを保持した状態でロボットアーム５７２、６３０、上ステージ部３１０および下ステージ部３２０に搬送される。ウエハＷを保持したウエハホルダＨが搬送される場合、ロボットアーム５７２、６３０は、真空吸着、静電吸着等によりウエハホルダＨを吸着して保持する。
【００２７】
図２ａ、図２ｂ、図２ｃ、図２ｄおよび図２ｅは、積層基板製造システム５００におけるウエハＷの状態の変遷を模式的に示す図である。図２ａに示すように、積層基板製造システム５００が稼動を開始した当初、ウエハＷの各々は、例えばウエハカセット５１１、５１２のいずれかに個別に収容される。また、ウエハホルダＨも、ウエハホルダラック５６０に個別に収容されている。
【００２８】
積層基板製造システム５００が稼動を開始すると、ロボットアーム５７１によりウエハＷが一枚ずつ搬入され、プリアライナ５３０においてプリアライメントされた後に、ウエハホルダＨに搭載される。こうして、ウエハＷは、それぞれウエハホルダＨにより保持される。
【００２９】
次に、図２ｂに示すように、それぞれがウエハＷを保持した一対のウエハホルダＨが用意され、図２ｃに示すように、ウエハＷが対向するようにアライメント装置３００に装填される。アライメント装置３００において位置合わせされたウエハＷおよびウエハホルダＨは、図２ｄに示すように、ウエハホルダＨの側面に形成された溝５９１に嵌められた複数の留め具５９２により連結されて、位置決めされた状態を保持する。連結されたウエハＷおよびウエハホルダＨは、一体的に搬送されて加圧部６４０に装入される。
【００３０】
加圧部６４０において加熱および加圧されることにより、ウエハＷは互いに恒久的に接合されて積層基板となる。その後、ウエハＷおよびウエハホルダＨは、加圧部６４０から搬出されて、ウエハホルダラック５６０のウエハ取り外し部において分離される。
【００３１】
ウエハホルダＨから取り出されたウエハＷは、ロボットアーム５７２、５７１並びに上ステージ部３１０および下ステージ部３２０により、例えばウエハカセット５１３に収容される。ウエハＷを取り出されたウエハホルダＨは、ウエハホルダラック５６０に戻されて待機する。
【００３２】
図３は、積層基板の材料としての一例のウエハＷの形態を模式的に示す平面図である。図示のように、ウエハＷには、複数の素子領域５８６が形成されると共に、素子領域５８６の各々の近傍にアライメントマーク５８４が配される。また、ウエハＷは、縁部の特定箇所に形成されたノッチ５８２を有する。ノッチ５８２は、ウエハＷの結晶配向性等に対応して配されており、全体として略円形をなすウエハＷにおける物性および配置の異方性を示す。
【００３３】
アライメントマーク５８４は、ウエハＷに素子領域５８６を形成する場合に指標として用いられる。このため、アライメントマーク５８４の位置は、ウエハＷの変形等により変位した素子領域５８６の位置等に密接に関連する。従って、ウエハＷを積層する場合に、アライメントマーク５８４を位置合わせの指標として用いることにより、個々のウエハＷに生じている歪みを効果的に補償できる。
【００３４】
なお、図中では素子領域５８６およびアライメントマーク５８４を大きく描いているが、３００ｍｍφ等の大型のウエハＷに形成される素子領域５８６の数は数百以上にも及ぶ。また、それに応じて、ウエハＷに配されるアライメントマーク５８４の数も多くなる。更に、アライメントマーク５８４は、ウエハＷに形成された配線、バンプ、スクライブライン等で代用することもできる。
【００３５】
図４は、アライメント装置３００の構造を模式的に示す断面図である。アライメント装置３００は、枠体３０１の内側に配された上ステージ部３１０および下ステージ部３２０を含む。また、この図では、一方の計測部３３０も示されている。計測部３３０は、互いに高さが異なる干渉計３３２、３３４を含む。
【００３６】
枠体３０１は、互いに平行で水平な天板３０２および底板３０６と、天板３０２および底板３０６を結合する複数の支柱３０４とを備える。天板３０２、支柱３０４および底板３０６は、それぞれ高剛性な材料により形成され、内部機構の動作に係る反力が作用した場合も変形を生じない。
【００３７】
上ステージ部３１０は、天板３０２の下面に順次懸架された、サブステージ３１４、スペーサ３１１およびメインステージ３１２を含む。サブステージ３１４は、上反射鏡３１６および撮像部としての一例の上顕微鏡１４８を懸架する。また、サブステージ３１４は、スペーサ３１１を介してメインステージ３１２と一体的に結合されている。メインステージ３１２は、ウエハＷを保持したウエハホルダＨを吸着して保持する。
【００３８】
下ステージ部３２０は、底板３０６の上面に搭載された、駆動部３４０、サブステージ３２４およびメインステージ３２２を含む。サブステージ３２４は、下反射鏡３２６および撮像部としての一例の下顕微鏡１５０を搭載する。メインステージ３２２は、ウエハＷを保持したウエハホルダＨを吸着して保持する。
【００３９】
また、下ステージ部３２０において、下顕微鏡１５０は、垂直アクチュエータ３２９を介してサブステージ３２４に搭載される。これにより、下顕微鏡１５０は、垂直方向に限ってサブステージ３２４に対して昇降する。
【００４０】
駆動部３４０は、サブステージ３２４を、図中に矢印で示すＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向にそれぞれ移動させるＸ駆動部３４１、Ｙ駆動部３４２およびＺ駆動部３４８を含む。また、サブステージ３２４を水平面内で回転させるθ駆動部３４４と、サブステージ３２４を揺動させるφ駆動部３４６とを含む。なお、Ｚ駆動部３４８は、サブステージ３２４およびメインステージ３２２の間に配され、上ステージ部３１０におけるスペーサ３１１に相当する機能を兼ねる。ここで、Ｘ駆動部３４１、Ｙ駆動部３４２及びＺ駆動部３４８は、空圧駆動部であり、駆動が停止された場合には、圧力バランスがつり合う状態に遷移する。このため、駆動部３４０の駆動が停止された場合には、下ステージ部３２０が、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動する。
【００４１】
サブステージ３２４は、Ｚ駆動部３４８によりメインステージ３２２と一体的に結合される。これにより、下反射鏡３２６および下顕微鏡１５０は、メインステージ３２２に保持されたウエハＷに対して一定の相対位置を維持しつつ、ウエハＷと共に回転し、揺動し、且つ、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向に移動する。
【００４２】
計測部３３０は、一対の干渉計３３２、３３４を含む。一方の干渉計３３２は、上ステージ部３１０の反射鏡３１６と同じ高さに配される。これにより、干渉計３３２は、反射鏡３１６を用いて、サブステージ３１４のＸ方向の位置を正確に計測する。なお、この図には現れない計測部３３０も同様の構造を有し、サブステージ３１４のＹ方向の位置を計測する。
【００４３】
また、他方の干渉計３３４は、下ステージ部３２０の反射鏡３２６と同じ高さに配される。これにより、干渉計３３４は、反射鏡３２６を用いて、サブステージ３２４のＸ方向の位置を正確に計測する。この図には現れない計測部３３０も同様の構造を有し、サブステージ３２４のＹ方向の位置を計測する。
【００４４】
上述の基準マーク移動装置１００は、基準マーク１４６が設けられたマーク保持部としての一例のボード１４４を、上下左右に移動させる。ボード１４４の上下動により、ボード１４４が、下ステージ部３２０、ウエハＷ、及びウエハホルダＨの移動通路に出し入れされる。また、ボード１４４の左右移動により、ボード１４４における基準マーク１４６が形成された部分が、上顕微鏡１４８と下顕微鏡１５０との視野に出し入れされる。
【００４５】
図５は、基準マーク１４６を上顕微鏡１４８と下顕微鏡１５０とから観察できる位置に下ステージ部３２０を移動させた状態で、基準マーク１４６の近傍を拡大して示す図である。図示のように、下ステージ部３２０を上ステージ部３１０に対して平面視にてオフセットした位置まで移動させ、基準マーク移動装置１００により、基準マーク１４６を所定の位置まで移動させることにより、上顕微鏡１４８の視野に基準マーク１４６を入れることができる。
【００４６】
また、基準マーク１４６は、ボード１４４に形成された貫通穴３２３の上に配される。これにより、基準マーク１４６は、下顕微鏡１５０の視野にも入る。
【００４７】
更に、基準マーク１４６の高さは、下ステージ部３２０のメインステージ３２２に搭載されたウエハＷの表面と同じ高さになるように調整される。また、図５に示す状態では、下顕微鏡１５０は垂直アクチュエータ３２９により降下させられ、基準マーク１４６に焦点を合わせている。上顕微鏡１４８は、後述するように、下ステージ部３２０に搭載されたウエハＷを観察する。従って、上記の状態では、上顕微鏡１４８および下顕微鏡１５０が、共に、同じ基準マーク１４６に焦点を合わせた状態となる。
【００４８】
図６は、基準マーク移動装置１００を前方から見た斜視図である。この図に示すように、基準マーク移動装置１００は、スライド装置１０１と、スライド装置１０１を昇降させる駆動部としての一例の昇降装置１０２を備えている。
【００４９】
スライド装置１０１は、昇降装置１０２により昇降自在に支持されたベース部１０４と、ベース部１０４に設けられた左右一対のガイドレール１０６と、ガイドレール１０６に沿ってスライド移動するスライダ１０８とを備えている。スライダ１０８は、ガイドレール１０６に対してエアベアリング１１０により支持され、空圧駆動によりスライド移動される。
【００５０】
ベース部１０４は、スライダ１０８の移動方向を長手方向とする矩形箱状体であり、ガイドレール１０６は、スライダ１０８の移動方向を長手方向とする矩形板状体であって、左右一対のガイドレール１０６は、ベース部１０４の底面に取付けられており、ベース部１０４から左右両側へ張り出している。また、スライダ１０８は、左右一対のガイドレール１０６に対して、ガイドレール１０６の長手方向に沿ってスライド移動自在に嵌り合っている。
【００５１】
また、スライダ１０８は、ベース部１０４の底面と対向する底板１１２と、底板１１２の左右両端部（下片）とガイドレール１０６を間に置いて対向する左右一対の上片１１４と、底板１１２の左右両端部と左右一対の上片１１４とを結合する左右一対の側片１１６とを備えている。一方の上片１１４の上面には、リニアスケール１１８が配されている。また、ベース部１０４には、リニアスケール１１８のメモリを読み取る読取用ヘッド１２０がブラケット１２１を介して取付けられている。
【００５２】
昇降装置１０２は、スライド装置１０１の上方に配されたベース部１２２と、スライド装置１０１をベース部１２２に昇降自在に吊り下げて支持する昇降支持部１２４と、目標位置で停止するスライド装置１０１をロックするロック部１２６とを備えている。また、昇降装置１０２には、スライド装置１０１が目標位置まで昇降したことを検出する高さ検出部１２８が設けられている。
【００５３】
ベース部１２２は、スライダ１０８の移動方向を長手方向とする矩形板状体であり、ベース部１２２の長手方向中央部に昇降支持部１２４が挿通されている。昇降支持部１２４は、ベース部１２２の長手方向中央部に挿通された駆動力発生部としての一例の空圧駆動アクチュエータ１３０と、空圧駆動アクチュエータ１３０をベース部１２２の長手方向中央部に支持する複数の支軸１３２とを備えている。空圧駆動アクチュエータ１３０の下端部は、スライド装置１０１のベース部１０４の上面に取付けられている。
【００５４】
ロック部１２６は、空圧駆動アクチュエータ１３０の左右両側に配された一対の固定吸着用プレート１３４と、一対の固定吸着用プレート１３４の各々から下方へ延び、ベース部１２２に挿通された一対の固定軸１３６と、固定吸着用プレート１３４をベース部１２２に吸着させて固定する吸着部１３８とを備えている。また、高さ検出部１２８は、ベース部１２２上に配された上下一対のフォトセンサ１４０を備えている。一対の固定吸着用プレート１３４の一方には、フォトセンサ１４０により検出される被検出部１４２が設けられている。
【００５５】
スライダ１０８の底板１１２には、矩形板状のボード１４４が取付けられている。ボード１４４は、底板１１２からスライダ１０８の移動方向と直交する方向へ延出しており、ボード１４４の先端部には、基準マーク１４６が設けられている。
【００５６】
基準マーク１４６は、スライダ１０８と共に移動するが、基準マーク１４６の移動領域の上方及び下方にはそれぞれ、上顕微鏡１４８、下顕微鏡１５０が配設されている。上顕微鏡１４８、下顕微鏡１５０の撮像エリアは、基準マーク１４６がスライド移動する範囲の中央部に設定されており、スライダ１０８が移動することにより、基準マーク１４６が、上顕微鏡１４８、下顕微鏡１５０の撮像エリアに出入りする。
【００５７】
図７は、スライド装置１０１を示す分解斜視図である。この図に示すように、スライド装置１０１は、空圧によりスライダ１０８をスライド移動させる空圧駆動部１５２を備えている。空圧駆動部１５２は、スライダ１０８の移動方向に並べて配設された一対の圧力室１５３、１５４を備えている。一対の圧力室１５３、１５４は、一対のガイドレール１０６と、一対のガイドレール１０６の間に配された一対のブロック１５５、ブロック１５７と、底板１１２と、ベース部１０４の底面とにより形成されている。
【００５８】
ブロック１５７は、一対のガイドレール１０６の長手方向中央部を連結している。また、一対のブロック１５５は、ブロック１５７を間においてスライダ１０８の移動方向に並べて配されており、底板１１２に固定されている。ここで、一対のガイドレール１０６、一対のブロック１５５、及びブロック１５７により平面視にて矩形状の圧力室１５３、１５４の周壁が形成されている。
【００５９】
また、エアベアリング１１０は、ガイドレール１０６の長手方向に沿って形成された一対の給排気路１５６、１５８と、ガイドレール１０６の上下両面にそれぞれ形成された案内溝１６０とを備えている。給排気路１５６は、ガイドレール１０６の長手方向の一端部から中央部まで延びており、給排気路１５６の一端部は、ガイドレール１０６の上面の長手方向中央部に配されている。また、給排気路１５８は、ガイドレール１０６の長手方向の他端部から中央部まで延びており、給排気路１５８の一端部は、ガイドレール１０６の下面の長手方向中央部に配されている。
【００６０】
ここで、ガイドレール１０６の長手方向中央部において、給排気路１５６の一端部（上吹き出し口）と給排気路１５８の一端部（下吹き出し口）とは、上下に重なって配されている。このため、ガイドレール１０６の上下のエアベアリング１１０における圧縮空気の吹き出し口が、上下に重なるので、上下のエアベアリング１１０の圧力バランスのバラツキを抑制できる。
【００６１】
案内溝１６０は、ガイドレール１０６の長手方向に延びる３本の主溝１６１と、主溝１６１と直交する複数本の副溝１６３とを備えている。３本の主溝１６１のうち中央に配された主溝１６１は、給排気路１５６又は給排気路１５８の一端部からガイドレール１０６の長手方向の両側へ延びている。
【００６２】
エアベアリング１１０の作動状態では、給排気路１５６、１５８により、ガイドレール１０６の上面と上片１１４との間隙、及びガイドレール１０６の下面と底板１１２との間隙へ圧縮空気が供給され、あるいは、当該間隙から吸気（排気）される。給排気路１５６、１５８から吹き出された圧縮空気は、案内溝１６０を伝わって、当該間隙の全域に広がり、スライダ１０８をガイドレール１０６に対して浮遊させる空圧（正圧）を発生する。また、給排気路１５６、１５８から吸気がなされた場合は、スライダ１０８をガイドレール１０６に対して吸着させる空圧（負圧）が発生する。
【００６３】
図８は、基準マーク移動装置１００を後方から見た斜視図である。この図に示すように、空圧駆動部１５２は、圧力室１５３に連通された給排気管１６２と、圧力室１５４に連通された給排気管１６４と、一対の圧力センサ１６５、１６６とを備えている。圧力センサ１６５は、圧力室１５３の圧力を計測する。また、圧力センサ１６６は、圧力室１５４の圧力を計測する。
【００６４】
図９は、空圧駆動部１５２の概略構成を示す図である。この図に示すように、給排気管１６２は、三方弁１６８及び給気管１７０を介して給気ポンプ１７２に接続されている。また、給排気管１６２には、三方弁１６８を介して排気管１７４が接続されている。
【００６５】
また、給排気管１６４は、三方弁１６９及び給気管１７１を介して給気ポンプ１７２に接続されている。また、給排気管１６２には、三方弁１６９を介して排気管１７５が接続されている。
【００６６】
三方弁１６８は、制御部としての一例のコントローラ１７６によって制御されており、給排気管１６２と給気管１７０とを連通させる状態と、給排気管１６２と排気管１７４とを連通させる状態とに切り換えられる。三方弁１６８により給排気管１６２と給気管１７０とが連通された状態で、給気ポンプ１７２が作動されることにより、圧力室１５３への給気がなされ、圧力室１５３の圧力が上昇する。また、三方弁１６８により給排気管１６２と排気管１７４とが連通されることにより、圧力室１５３からの排気がなされ、圧力室１５３の圧力が低下する。
【００６７】
また、三方弁１６９は、コントローラ１７６によって制御されており、給排気管１６４と給気管１７１とを連通させる状態と、給排気管１６４と排気管１７５とを連通させる状態とに切り換えられる。三方弁１６９により給排気管１６４と給気管１７１とが連通された状態で、給気ポンプ１７２が作動されることにより、圧力室１５４への給気がなされ、圧力室１５４の圧力が上昇する。また、三方弁１６９により給排気管１６４と排気管１７５とが連通されることにより、圧力室１５４からの排気がなされ、圧力室１５４の圧力が低下する。
【００６８】
また、コントローラ１７６には、読取用ヘッド１２０から出力された信号が入力される。コントローラ１７６は、当該信号からスライダ１０８の移動量を算出して、スライダ１０８を目標位置まで移動させる。例えば、スライダ１０８を図中左方向へ移動させる場合には、コントローラ１７６は、三方弁１６８を、給排気管１６２と給気管１７０とが接続された状態、三方弁１６９を、給排気管１６４と排気管１７５とが接続された状態にする。これにより、圧力室１５３の圧力が上昇して、圧力室１５４の圧力と比較して高くなるので、スライダ１０８が図中左方向へ移動する。そして、コントローラ１７６は、三方弁１６８を、給排気管１６２と排気管１７４とが接続された状態、三方弁１６９を、給排気管１６４と排気管１７５とが接続された状態にする。これにより、圧力室１５３の圧力が低下して、圧力室１５４との圧力差が減少するので、スライダ１０８が停止する。
【００６９】
図１０は、基準マーク移動装置１００の概略構成を示す図である。この図に示すように、昇降装置１０２とエアベアリング１１０とは、空圧制御部１８０の給排気に伴って発生する空圧により作動される。昇降装置１０２が備える空圧駆動アクチュエータ１３０は、下端をベース部１０４に固定された空気管としての一例のベローズ１８２と、ベース部１０４をベース部１２２に支持する弾性支持部、引張バネとしての一例の引張コイルバネ１８４と、ベローズ１８２の内部に連通された給排気管１８６とを備えている。
【００７０】
ベローズ１８２は、上下方向に伸縮自在な中空の筒体となっている。また、引張コイルバネ１８４は、弾性変形することにより伸張して弾性復帰することにより収縮する。また、給排気管１８６は、ベローズ１８２の内部に給気したりベローズ１８２の内部から排気したりする配管となっている。給排気管１８６によりベローズ１８２の内部に給気がなされ、ベローズ１８２の内圧が上昇することにより、ベローズ１８２が、引張コイルバネ１８４の弾性力に抗して伸張する。これにより、ベース部１０４が下降する。一方、給排気管１８６によりベローズ１８２の内部から排気がなされ、ベローズ１８２の内圧が低下することにより、ベローズ１８２が、内圧及び引張コイルバネ１８４の弾性力により短縮される。
【００７１】
また、ロック部１２６は、エアベアリングブッシュ１８８を備えている。エアベアリングブッシュ１８８は、ベース部１２２を間において固定吸着用プレート１３４と上下に対向して配され、ベース部１２２の下面に固定されており、エアベアリングブッシュ１８８の内部には固定軸１３６が挿通されている。ここで、エアベアリングブッシュ１８８には、給気管１９０が接続されており、エアベアリングブッシュ１８８の内周部と固定軸１３６との間隙には、給気管１９０から圧縮空気が供給される。これにより、エアベアリングブッシュ１８８の内周部と固定軸１３６との間隙に正圧のエアベアリングが形成され、このエアベアリング部により、固定軸１３６が非接触で支持される。
【００７２】
また、ロック部１２６は、ベース部１２２の上面の固定吸着用プレート１３４が被さる部位からベース部１２２の周縁部まで延びる吸気路１９１を備えている。この吸気路１９１により、固定吸着用プレート１３４とベース部１２２の上面との間から吸気がなされ、固定吸着用プレート１３４がベース部１２２の上面に吸着される。
【００７３】
空圧制御部１８０は、上述の給排気管１８６、給気管１９０と、給排気路１５６、１５８に給排気する給排気管１９２、１９３と、吸気路１９１から吸気する吸気管１９４と、給排気部としての一例の給気ポンプ１９５、排気ポンプ１９６と、を備えている。給気ポンプ１９５は、給排気管１８６等へ圧縮空気を送出する。また、排気ポンプ１９６は、給排気管１８６等から空気を吸引して排出する。
【００７４】
給排気管１８６は、三方弁１９７と給気管１９８とを介して給気ポンプ１９５に接続され、三方弁１９７と排気管１９９とを介して排気ポンプ１９６に接続されている。また、給気管１９０は、開閉弁２０１と給気管２０２とを介して給気ポンプ１９５に接続されている。
【００７５】
また、給排気管１９２は、三方弁２０３と給気管２０４とを介して給気ポンプ１９５に接続され、三方弁２０３と排気管２０５とを介して排気ポンプ１９６に接続されている。また、給排気管１９３は、三方弁２０６と給気管２０７とを介して給気ポンプ１９５に接続され、三方弁２０６と排気管２０８とを介して排気ポンプ１９６に接続されている。さらに、吸気管１９４は、開閉弁２０９と排気管２１０とを介して排気ポンプ１９６に接続されている。
【００７６】
三方弁１９７、２０３、２０６、開閉弁２０１、２０９は、コントローラ２００により制御されており、三方弁１９７、２０３、２０６により空気流路が切り換えられ、開閉弁２０１、２０９により空気流路が開閉される。三方弁１９７は、給排気管１８６を、給気管１９８及び排気管１９９の何れか一方と接続する。給排気管１８６と給気管１９８とが接続された状態では、給気ポンプ１９５から送出された圧縮空気が、給気管１９８、給排気管１８６を通ってベローズ１８２の内部へ供給される。これにより、ベローズ１８２及び引張コイルバネ１８４が伸張してベース部１０４が下降する。一方、給排気管１８６と排気管１９９とが接続された状態では、排気ポンプ１９６が、ベローズ１８２の内部から排気する。これにより、ベローズ１８２及び引張コイルバネ１８４が短縮してベース部１０４が上昇する。
【００７７】
三方弁２０３は、給排気管１９２を、給気管２０４及び排気管２０５の何れか一方と接続する。給排気管１９２と給気管２０４とが接続された状態では、給気ポンプ１９５から送出された圧縮空気が、給気管２０４、給排気管１９２を通ってガイドレール１０６の上面とスライダ１０８の上片１１４との間隙へ供給される。これにより、ガイドレール１０６の上面と上片１１４との間隙が正圧になり、上片１１４がガイドレール１０６に対して浮遊した状態となる。一方、給排気管１９２と排気管２０５とが接続された状態では、排気ポンプ１９６が、ガイドレール１０６の上面と上片１１４との間隙から吸気する。これにより、ガイドレール１０６の上面と上片１１４との間隙が負圧になり、上片１１４がガイドレール１０６に対して吸着した状態となる。
【００７８】
三方弁２０６は、給排気管１９３を、給気管２０７及び排気管２０８の何れか一方と接続する。給排気管１９３と給気管２０７とが接続された状態では、給気ポンプ１９５から送出された圧縮空気が、給気管２０７、給排気管１９３を通ってガイドレール１０６の下面とスライダ１０８の底板１１２との間隙へ供給される。これにより、ガイドレール１０６の下面と底板１１２との間隙が正圧になり、底板１１２がガイドレール１０６に対して浮遊した状態となる。一方、給排気管１９３と排気管２０８とが接続された状態では、排気ポンプ１９６が、ガイドレール１０６の下面と底板１１２との間隙から吸気する。これにより、ガイドレール１０６の下面と底板１１２との間隙が負圧になり、底板１１２がガイドレール１０６に対して吸着した状態となる。
【００７９】
開閉弁２０１は、給気管１９０と給気管２０２とを接続したり、これらの接続を解除したりする。給気管１９０と給気管２０２とが接続された状態では、給気ポンプ１９５から送出された圧縮空気が、エアベアリングブッシュ１８８と固定軸１３６との間隙に供給される。これにより、エアベアリングブッシュ１８８と固定軸１３６との間隙に、正圧のエアベアリングが形成され、固定軸１３６がエアベアリングブッシュ１８８に対して浮遊した状態となる。一方、給気管１９０と給気管２０２との接続が解除された状態では、給気ポンプ１９５からエアベアリングブッシュ１８８と固定軸１３６との間隙への圧縮空気の供給がなされず、当該間隙にはエアベアリングが形成されない。
【００８０】
開閉弁２０９は、吸気管１９４と排気管２１０とを接続したり、これらの接続を解除したりする。吸気管１９４と排気管２１０とが接続された状態では、排気ポンプ１９６が、吸気路１９１、吸気管１９４、及び排気管２１０を負圧にする。これにより、固定吸着用プレート１３４がベース部１２２に吸着される。ここで、ベース部１０４は、引張コイルバネ１８４の付勢力により固定軸１３６に圧接されているが、固定吸着用プレート１３４がベース部１２２に吸着されることにより固定軸１３６が固定されているので、ベース部１０４の静止安定性を確保できる。
【００８１】
図１１は、基準マーク１４６を上顕微鏡１４８と下顕微鏡１５０との視野に位置決めした状態を示す側断面図である。この図に示す状態では、ベローズ１８２の内部へ圧縮空気が供給され、ベローズ１８２の内圧が上昇されることにより、ベローズ１８２、引張コイルバネ１８４が伸張し、ベース部１０４が引張コイルバネ１８４の弾性力に抗して下降した状態となる。即ち、引張コイルバネ１８４が弾性変形することにより、ベース部１０４の下降が許容される。この状態では、ベース部１０４が、固定吸着用プレート１３４、及び固定軸１３６によりベース部１２２に支持される。
【００８２】
また、エアベアリングブッシュ１８８へ圧縮空気が供給されると共に、吸気路１９１からの吸気が実行される。これにより、固定軸１３６がエアベアリングブッシュ１８８により非接触で支持されると共に、固定吸着用プレート１３４とベース部１２２とが吸着される。
【００８３】
また、給排気路１５６には、排気ポンプ１９６の吸引力が作用される。一方、給排気路１５８に対しては圧縮空気が供給され、あるいは、給排気が停止される。これにより、スライダ１０８の上片１１４とガイドレール１０６の上面との間隙は負圧となり、スライダ１０８の底板１１２とガイドレール１０６の下面との間隙は正圧、または空気圧となる。よって、スライダ１０８の上片１１４が、ガイドレール１０６の上面に吸着されると共に、ガイドレール１０６の上面に圧接される。
【００８４】
この状態において、上顕微鏡１４８と下顕微鏡１５０との焦点は、基準マーク１４６が設けられたボード１４４の上面に設定されている。また、ボード１４４における基準マーク１４６が形成された部分は、ウエハＷ及びウエハホルダＨを水平方向に投影した範囲、即ち、アライメント工程におけるウエハＷ及びウエハホルダＨの移動通路内に配される。
【００８５】
図１２は、図１１に示す状態から、ベローズ１８２内への圧縮空気の供給、及び吸気路１９１からの吸気を停止した状態を示す側断面図である。この図に示す状態では、固定吸着用プレート１３４とベース部１２２との吸着が解除される。また、ベース部１０４が、引張コイルバネ１８４によりベース部１２２に支持される。
【００８６】
ここで、引張コイルバネ１８４が図１１に示す状態から弾性復帰して収縮することにより、引張コイルバネ１８４に支持されたベース部１０４が、上昇する。ベース部１０４が上昇するに際して、ベース部１０４に支持されたボード１４４は、ウエハＷ及びウエハホルダＨの移動通路から上方へ退避する。即ち、スライド装置１０１の重量のみが加わった引張コイルバネ１８４がつり合った状態では、ボード１４４が、ウエハＷ及びウエハホルダＨの移動通路から上方に退避するように、引張コイルバネ１８４のバネ定数が設定されている。また、ボード１４４は、当該状態において、下ステージ部３２０の移動通路に対して上方にオフセットする。
【００８７】
なお、本実施形態では、ボード１４４をウエハＷ及びウエハホルダＨの移動通路内に出入りさせるが、下ステージ部３２０の移動通路内に出入りさせてもよい。この場合、スライド装置１０１の重量のみが加わった引張コイルバネ１８４がつり合った状態で、ボード１４４が、ウエハＷ、ウエハホルダＨ、及び下ステージ部３２０の移動通路に対して上方にオフセットさせなければならない。
【００８８】
図１３は、上記のようなアライメント装置３００を用いてウエハＷをアライメントする場合の手順を示す流れ図である。まず、図４に示すように、上ステージ部３１０のメインステージ３１２の下方と、下ステージ部３２０のメインステージ３２２の上方とがそれぞれ開放されるように、上ステージ部３１０および下ステージ部３２０を異なる位置にずらして、メインステージ３１２、３２２の各々に、ウエハホルダＨに保持されたウエハＷを装填する（ステップＳ１０１）。
【００８９】
次に、図示されていない顕微鏡等によりウエハＷを観察しつつ、下ステージ部３２０のφ駆動部３４６を動作させて、一対のウエハＷを平行にする（ステップＳ１０２）。以下、ウエハＷは、専らＸ方向およびＹ方向について位置合わせされる。
【００９０】
続いて、図４および図５に示すように、基準マーク１４６を、下顕微鏡１５０および上顕微鏡１４８により同時に観察させることにより、下顕微鏡１５０および上顕微鏡１４８の相対位置を特定させる（ステップＳ１０３）。この状態で、較正制御部５２２は、上ステージ部３１０および下ステージ部３２０の位置を計測して、計測値を初期値として干渉計３３２、３３４を初期化する（ステップＳ１０４）。
【００９１】
図１１に示すように、ステップＳ１０３を実行する前に、基準マーク１４６が、空圧駆動部１５２により上顕微鏡１４８、下顕微鏡１５０の視野内まで移動される。この状態では、ベローズ１８２の内部へ圧縮空気が供給され、ベローズ１８２、引張コイルバネ１８４が伸張し、ベース部１０４が引張コイルバネ１８４の弾性力に抗して下降した状態となる。
【００９２】
図１４は、ステップＳ１０３を実行した後の基準マーク移動装置１００の状態を示す図である。この図に示すように、ステップＳ１０３の実行後は、基準マーク１４６を下ステージ部３２０の上方へスライド移動させる。この段階では、ベローズ１８２の内部へ圧縮空気が供給され、ベローズ１８２の内圧が上昇されており、ベローズ１８２、引張コイルバネ１８４が伸張し、ベース部１０４が引張コイルバネ１８４の弾性力に抗して下降している。
【００９３】
ここで、給排気路１５６、１５８には、給気ポンプ１９５から圧縮空気が送出され、給排気路１５６からガイドレール１０６の上面とスライダ１０８の上片１１４との間隙へ、給排気路１５８からガイドレール１０６の下面とスライダ１０８の底板１１２との間隙、圧縮空気が吹き出される。これにより、ガイドレール１０６の上面とスライダ１０８の上片１１４との間隙、及びガイドレール１０６の下面とスライダ１０８の底板１１２との間隙が正圧となる。よって、スライダ１０８の上片１１４が、ガイドレール１０６の上面に対して、スライダ１０８の底板１１２が、ガイドレール１０６の下面に対して浮遊した状態となり、スライダ１０８が、ガイドレール１０６に対して浮遊した状態で支持される。従って、スライド移動するスライダ１０８とガイドレール１０６との摺擦を抑制でき、摺擦することによるスライダ１０８とガイドレール１０６との磨耗劣化、及び粉塵の発生を抑制できる。
【００９４】
図１５は、基準マーク１４６が上顕微鏡１４８、下顕微鏡１５０の視野から退避している状態を示す側断面図である。この図に示すように、ウエハＷ及びウエハホルダＨが、上顕微鏡１４８、下顕微鏡１５０の視野を通過する間、基準マーク移動装置１００は、基準マーク１４６を上顕微鏡１４８、下顕微鏡１５０の視野から側方へ退避させ、ボード１４４を、ウエハＷ及びウエハホルダＨの移動通路から上方に退避させる。
【００９５】
図示する状態においては、エアベアリングブッシュ１８８へ圧縮空気が供給される一方、吸気路１９１からの吸気は停止される。これにより、固定軸１３６はエアベアリングブッシュ１８８により非接触で支持される一方、固定吸着用プレート１３４とベース部１２２との吸着は停止される。
【００９６】
また、ベローズ１８２の内部からの排気が実行され、ベローズ１８２の内圧が低下されており、ベローズ１８２、引張コイルバネ１８４が短縮し、ベース部１０４が引張コイルバネ１８４の弾性支持力により支持された状態となる。また、スライダ１０８が、空圧駆動部１５２により移動範囲の端部まで移動されている。これにより、ボード１４４が、上顕微鏡１４８、下顕微鏡１５０の視野、及び、ウエハＷ及びウエハホルダＨの移動通路から退避した状態となる。
【００９７】
ここで、給排気路１５６には、排気ポンプ１９６の吸引力が作用しており、ガイドレール１０６の上面とスライダ１０８の上片１１４との間隙は負圧となっている。また、給排気路１５８には、給気ポンプ１９５から圧縮空気が送出され、給排気路１５８から、ガイドレール１０６の下面とスライダ１０８の底板１１２との間隙へ、圧縮空気が吹き出されている。これにより、スライダ１０８の上片１１４は、ガイドレール１０６の上面に対して吸着された状態となるので、停止したスライダ１０８を、ガイドレール１０６に対して固定できる。また、スライダ１０８の底板１１２が、給排気路１５８から吹き出される圧縮空気により、下側へ押し下げられることから、スライダ１０８の上片１１４が、ガイドレール１０６の上面に対して圧接された状態となる。
【００９８】
続いて、上ステージ部３１０および下ステージ部を動作させて、下ステージ部３２０に保持されたウエハＷのアライメントマーク５８４を上顕微鏡１４８により、下ステージ部３２０に保持されたウエハＷのアライメントマーク５８４を下顕微鏡１５０により、各々３つ以上検出させる（ステップＳ１０５）。
【００９９】
図１６は、ステップＳ１０５を実行するアライメント装置３００の状態を示す図である。この図に示すように、下ステージ部３２０の駆動部３４０を動作させることにより、下ステージ部３２０に保持されたウエハＷの表面が上顕微鏡１４８の視野に、上ステージ部３１０に保持されたウエハＷの表面が下顕微鏡１５０の視野に、それぞれ入れることができる。
【０１００】
図１７は、図１６に示した状態における下顕微鏡１５０の近傍を拡大して示す図である。図示のように、垂直アクチュエータ３２９を動作させることにより、下顕微鏡１５０の焦点を、上ステージ部３１０に保持されたウエハＷの表面に移動させている。これにより、下顕微鏡１５０は、上ステージ部３１０に保持されたウエハＷの表面を精密に観察できる。
【０１０１】
なお、図示は省いたが、アライメント装置３００は、上顕微鏡１４８および下顕微鏡１５０とは別に、ウエハＷの表面の広い範囲を観察する低倍率顕微鏡を別途備える。低倍率顕微鏡の解像度は、ウエハＷの位置合わせ精度には満たないが、ウエハＷ上のアライメントマーク５８４および素子領域５８６の大凡の位置を認識することができる。このような低倍率顕微鏡を併用することにより、上顕微鏡１４８および下顕微鏡１５０は、効率よくアライメントマーク５８４を検出できる。
【０１０２】
再び、図１３に示した手順に戻ると、上顕微鏡１４８および下顕微鏡１５０が、対向するウエハＷのアライメントマーク５８４を検出した場合、そのときのメインステージ３１２、３２２の位置を干渉計３３２、３３４で計測することにより、前記初期値に対するアライメントマーク５８４の相対位置が判る。検出されたアライメントマーク５８４の相対位置は、位置合わせ制御部５２４により格納される（ステップＳ１０６）。
【０１０３】
こうして、位置合わせ制御部５２４が、一対のウエハＷの各々について３つ以上のアライメントマーク５８４の位置情報を獲得すると、当該位置情報に基づいて、ウエハＷを位置合わせする場合に求められる、駆動部３４０の動作量を算出できる（ステップＳ１０７）。
【０１０４】
即ち、貼り合わせに供するウエハＷは、多くの処理、加工を経て素子等を形成されている。このため、ウエハＷには様々な歪が生じている。また、ひとつのウエハＷにおける歪の分布は均一ではない。このため、ウエハＷを位置合わせする場合に、一対のウエハＷで対応する特定のアライメントマーク５８４の位置を一致させても、ウエハＷの他の部分では位置ずれが大きくなる場合がある。
【０１０５】
しかしながら、一対のウエハＷ相互の間で対応する３以上のアライメントマーク５８４の各々の相対位置情報について以下のような処理を実行することにより、ウエハＷ全体で生じるアライメントマーク５８４の位置ずれを最小にとどめることができる。
【０１０６】
以下、そのアライメント方式を説明する。一対のウエハにおいて、一方が他方に対して平行移動すべき平行移動量（Ｔｘ，Ｔｙ）および回転させるべき回転量θは下記のように算出される。基準座標系に対する測定されたアライメントマークの位置座標（Ａｘｉ，Ａｙｉ）と変換された位置座標（Ｍｘｉ，Ｍｙｉ）との間には次の関係がある。なお、「ｉ」はアライメントマークの番号を示す。
【数１】
2010093203.tif 000003
【０１０７】
次に、一方のウエハＷの基準座標系に対する位置座標を（Ｄｘｉ，Ｄｙｉ）として、下記の関数Ｆが最も小さくなるように、他方のウエハＷの移動量（Ｔｘ，Ｔｙ）および回転量θを決定する。
【数２】
2010093203.tif 000004
【０１０８】
図１８は、アライメント装置３００の次の動作を示す図である。図示のように、位置合わせ制御部５２４が、上顕微鏡１４８および下顕微鏡１５０の相対位置に基づく初期値を基準として、算出された移動量（Ｔｘ，Ｔｙ）および回転量θに従って駆動部３４０を動作させることにより、一対のウエハＷを位置合わせすることができる（ステップＳ１０８）。
【０１０９】
図１９は、アライメント装置３００また次の動作を示す図である。図示のように、Ｚ駆動部３４８を動作させて、Ｘ方向およびＹ方向について位置合わせされて対向するウエハＷを相互に接合することができる。即ち、下ステージ部３２０のメインステージ３２２を上昇させて一対のウエハＷを当接させ、更に、Ｚ駆動部３４８の駆動力を増すことにより、ウエハＷを仮接合させることができる（ステップＳ１０９）。
【０１１０】
こうして位置合わせした上で接合された一対のウエハＷは、既に説明した通り、アライメント装置３００から搬出され（ステップＳ１１０）、加圧部６４０に搬送される。アライメント装置３００から加圧部６４０に搬送される間は、図２ｂを参照して説明したように、ウエハホルダＨおよび留め具５９２により位置合わせした状態が保持される。
【０１１１】
ところで、基準マーク移動装置１００では、装置の障害等により駆動停止状態になった場合、ベローズ１８２への圧縮空気の供給が停止され、ベローズ１８２の内圧が低下する。また、吸気路１９１からの吸気が停止されて固定吸着用プレート１３４とベース部１２２との吸着が解除される。そして、ベース部１０４が、収縮する引張コイルバネ１８４により持ち上げられる。
【０１１２】
ここで、図１２を参照して説明したように、スライド装置１０１の重量のみが加わった引張コイルバネ１８４がつり合った状態では、ボード１４４が、ウエハＷ及びウエハホルダＨの移動通路から上方に退避する。これにより、アライメント装置３００の駆動が障害等により緊急停止して、下ステージ部３２０が、Ｘ駆動部３４１の圧力バランスがつり合う位置まで移動した場合であっても、下ステージ部３２０により移動されるウエハＷ及びウエハホルダＨは、ボード１４４の下を通過する。以上により、アライメント装置３００の駆動が障害等により緊急停止した場合に、ウエハＷ及びウエハホルダＨとボード１４４とが衝突することを防止できる。
【０１１３】
また、本実施形態では、引張コイルバネ１８４によりスライド装置１０１を吊り下げて支持して、アライメント装置３００が障害等により駆動停止した場合に、引張コイルバネ１８４の弾性復元力により上方に持ち上げられるように構成した。このため、ボード１４４をウエハＷ及びウエハホルダＨの移動通路から退避させるにあたって、ウエハＷ及びウエハホルダＨの厚さ分移動させればよい。従って、フェイルセーフ動作を実行する場合にボード１４４を水平方向へ移動させる場合と比して、フェイルセーフ動作を実行する場合のボード１４４の移動ストロークを小さくできるので、装置を小型化できると共に、フェイルセーフ動作を迅速化できる。
【０１１４】
また、引張コイルバネ１８４の弾性復元力によりボード１４４が上方に持ち上げられるように構成したことによって、空圧駆動力、リニア駆動力等の外部の駆動力を要せず、フェイルセーフ動作を実行できる。また、上下方向に伸縮自在なベローズ１８２の内部に給気ポンプ１９５により圧縮空気を供給することにより、ボード１４４が下降するように構成したので、アライメント装置３００が緊急停止した状態で、空圧駆動アクチュエータ１３０によりボード１４４の上昇が妨げられることを防止できる。
【０１１５】
また、アライメント装置３００が緊急停止した場合には、空圧駆動アクチュエータ１３０の駆動力を発生する給気ポンプ１９５と、固定吸着用プレート１３４をベース部１２２に固定保持する力を発生する排気ポンプ１９６との駆動が停止される。このため、アライメント装置３００が緊急停止した場合には、固定吸着用プレート１３４に対する固定保持力が解除されるので、当該固定保持力によりボード１４４の上昇が妨げられることを防止できる。
【０１１６】
図２０は、基準マーク移動装置１００の変形例としての基準マーク移動装置６００を示す側断面図である。この図に示すように、基準マーク移動装置６００では、ベース部１０４を昇降支持部１２４に懸架する弾性支持部を、空気管としての一例のベローズ６０１としている。
【０１１７】
ベローズ６０１は、内部への圧縮空気の供給を停止された後、弾性復帰して収縮することにより、ベース部１０４を上昇させる。ベース部１０４が上昇するに際して、ベース部１０４に支持されたボード１４４は、ウエハＷ及びウエハホルダＨの移動通路から上方へ退避する。即ち、スライド装置１０１の重量のみが加わったベローズ６０１がつり合った状態では、ボード１４４が、ウエハＷ及びウエハホルダＨの移動通路から上方に退避するように、ベローズ６０１のバネ定数が設定されている。また、ボード１４４は、当該状態において、下ステージ部３２０の移動通路に対して上方にオフセットする。従って、基準マーク移動装置１００と同様、基準マーク移動装置６００では、緊急停止した場合に、ボード１４４がウエハＷ及びウエハホルダＨの移動通路から退避するフェイルセーフ動作が実行される。
【０１１８】
図２１は、基準マーク移動装置１００の変形例としての基準マーク移動装置６００を示す分解斜視図である。この図に示すように、基準マーク移動装置７００では、ウエハＷ及びウエハホルダＨの移動方向と直交する水平方向にスライダ１０８が移動されて、ボード１４４及び基準マーク１４６が当該方向に移動されて、ウエハＷ及びウエハホルダＨの移動通路に出入りされる。
【０１１９】
基準マーク移動装置７００には、スライダ１０８をウエハＷ及びウエハホルダＨの移動通路から離間する方向へ付勢する弾性支持部としての一例の引張コイルバネ７０２が設けられている。この引張コイルバネ７０２は、一対のブロック１５５のうちで上記移動通路からの距離が遠い方のブロック１５５と、当該ブロック１５５と上記移動通路の反対側において対向したブラケット７０４とに両端を支持されている。
【０１２０】
このため、空圧駆動部１５２によりスライダ１０８が上記移動通路側へ移動された場合には、引張コイルバネ７０２が弾性変形する。一方、空圧駆動部１５２の駆動が停止された場合には、引張コイルバネ７０２が弾性復帰してスライダ１０８が上記移動通路から離間する側へ移動される。
【０１２１】
ここで、スライダ１０８が上記移動通路から離間する方向に移動するに際して、ボード１４４は、上記移動通路から側方へ退避する。即ち、引張コイルバネ７０２が自然長になった状態では、ボード１４４が、上記移動通路から側方に退避する。従って、基準マーク移動装置１００と同様、基準マーク移動装置７００では、緊急停止した場合に、ボード１４４がウエハＷ及びウエハホルダＨの移動通路から退避するフェイルセーフ動作が実行される。
【０１２２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。また、上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。更に、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、特許請求の範囲の記載から明らかである。例えば、本実施形態では、ボード１４４を空圧駆動アクチュエータ１３０により上下動させたが、リニア駆動アクチュエータにより上下動させてもよい。
【０１２３】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】積層基板製造システム５００の構造を模式的に示す平面図である。
【図２ａ】ウエハＷの状態の変遷を模式的に示す図である。
【図２ｂ】ウエハＷの状態の変遷を模式的に示す図である。
【図２ｃ】ウエハＷの状態の変遷を模式的に示す図である。
【図２ｄ】ウエハＷの状態の変遷を模式的に示す図である。
【図２ｅ】ウエハＷの状態の変遷を模式的に示す図である。
【図３】アライメントマーク５８４の形態を模式的に示す図である。
【図４】アライメント装置３００の構造を模式的に示す断面図である。
【図５】図４に示すアライメント装置３００の一部を拡大して示す図である。
【図６】基準マーク移動装置１００を前方から見た斜視図である。
【図７】スライド装置１０１を示す分解斜視図である。
【図８】基準マーク移動装置１００を後方から見た斜視図である。
【図９】スライド装置１０１の概略構成を示す図である。
【図１０】基準マーク移動装置１００の概略構成を示す側断面図である。
【図１１】基準マーク移動装置１００の動作を示す側断面図である。
【図１２】基準マーク移動装置１００の動作を示す側断面図である。
【図１３】アライメント装置３００におけるアライメントの手順を示す流れ図である。
【図１４】基準マーク移動装置１００の動作を示す側断面図である。
【図１５】基準マーク移動装置１００の動作を示す側断面図である。
【図１６】アライメント装置３００の動作を示す図である。
【図１７】図１６に示す状態のアライメント装置３００の一部を拡大して示す図である。
【図１８】アライメント装置３００の動作を示す図である。
【図１９】アライメント装置３００の動作を示す図である。
【図２０】基準マーク移動装置６００の概略構成を示す側断面図である。
【図２１】基準マーク移動装置７００の概略構成を示す側断面図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１００  基準マーク移動装置、１０１  スライド装置、１０２  昇降装置、１０４  ベース部、１０６  ガイドレール、１０８  スライダ、１１０  エアベアリング、１１２  底板、１１４  上片、１１６  側片、１１８  リニアスケール、１２０  読取用ヘッド、１２１  ブラケット、１２２  ベース部、１２４  昇降支持部、１２６  ロック部、１２８  高さ検出部、１３０  空圧駆動アクチュエータ、１３２  支軸、１３４  固定吸着用プレート、１３６  固定軸、１３８  吸着部、１４０  フォトセンサ、１４２  被検出部、１４４  ボード、１４６  基準マーク、１４８  上顕微鏡、１５０  下顕微鏡、１５２  空圧駆動部、１５３  圧力室、１５４  圧力室、１５５  ブロック、１５６  給排気路、１５７  ブロック、１５８  給排気路、１６０  案内溝、１６１  主溝、１６２  給排気管、１６３  副溝、１６４  給排気管、１６５  圧力センサ、１６６  圧力センサ、１６８  三方弁、１６９  三方弁、１７０  給気管、１７１  給気管、１７２  給気ポンプ、１７４  排気管、１７５  排気管、１７６  コントローラ、１８０  空圧制御部、１８２  ベローズ、１８４  引張コイルバネ、１８６  給排気管、１８８  エアベアリングブッシュ、１９０  給気管、１９１  吸気路、１９２  給排気管、１９３  給排気管、１９４  吸気管、１９５  給気ポンプ、１９６  排気ポンプ、１９７  三方弁、１９８  給気管、１９９  排気管、２００  コントローラ、２０１  開閉弁、２０２  給気管、２０３  三方弁、２０４  給気管、２０５  排気管、２０６  三方弁、２０７  給気管、２０８  排気管、２０９  開閉弁、２１０  排気管、３００  アライメント装置、３０１  枠体、３０２  天板、３０４  支柱、３０６  底板、３１０  上ステージ部、３１１  スペーサ、３１２、３２２  メインステージ、３１４、３２４  サブステージ、３１６、３２６  反射鏡、３２０  下ステージ部、３２３  貫通穴、３２９  垂直アクチュエータ、３３０  計測部、３３２、３３４  干渉計、３４０  駆動部、３４１  Ｘ駆動部、３４２  Ｙ駆動部、３４４  θ駆動部、３４６  φ駆動部、３４８  Ｚ駆動部、５００  積層基板製造システム、５０１  筐体、５０２  アライメント部、５１１、５１２、５１３  ウエハカセット、５２０  制御盤、５２２  較正制御部、５２４  位置合わせ制御部、５３０  プリアライナ、５４２、６１０  断熱壁、５４４、６２２、６２４  シャッタ、５６０  ウエハホルダラック、５７１、５７２、６３０  ロボットアーム、５８２  ノッチ、５８４  アライメントマーク、５８６  素子領域、５９１  溝、５９２  留め具、６００  基準マーク移動装置、６０１  ベローズ、６０２  接合部、６２０  エアロック、６４０  加圧部、７００  基準マーク移動装置、７０２  引張コイルバネ、７０４  ブラケット
【図１】
2010093203.tif 000005
【図２ａ】
2010093203.tif 000006
【図２ｂ】
2010093203.tif 000007
【図２ｃ】
2010093203.tif 000008
【図２ｄ】
2010093203.tif 000009
【図２ｅ】
2010093203.tif 000010
【図３】
2010093203.tif 000011
【図４】
2010093203.tif 000012
【図５】
2010093203.tif 000013
【図６】
2010093203.tif 000014
【図７】
2010093203.tif 000015
【図８】
2010093203.tif 000016
【図９】
2010093203.tif 000017
【図１０】
2010093203.tif 000018
【図１１】
2010093203.tif 000019
【図１２】
2010093203.tif 000020
【図１３】
2010093203.tif 000021
【図１４】
2010093203.tif 000022
【図１５】
2010093203.tif 000023
【図１６】
2010093203.tif 000024
【図１７】
2010093203.tif 000025
【図１８】
2010093203.tif 000026
【図１９】
2010093203.tif 000027
【図２０】
2010093203.tif 000028
【図２１】
2010093203.tif 000029