(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路が形成された半導体基板を保持するステージと、
前記半導体基板の表面を観察する、前記半導体基板の厚さ方向の焦点調整を行う焦点調整機構を有する顕微鏡と、
前記半導体基板の厚さである基板厚情報を取得する取得部と、
前記ステージに保持された前記半導体基板の表面が前記焦点調整機構による前記焦点調整が行える範囲に入るように、前記取得部で取得された前記基板厚情報に基づいて前記ステージと前記顕微鏡との相対位置を調整する調整部と
を備える基板観察装置。
【請求項２】
前記調整部は、前記顕微鏡による前記半導体基板の観察前に、前記ステージと前記顕微鏡との相対位置を調整する請求項１に記載の基板観察装置。
【請求項３】
前記取得部は、前記基板厚情報として、前記顕微鏡による観察が開始される前に実測された前記半導体基板の厚さの実測値を取得する請求項１または２に記載の基板観察装置。
【請求項４】
前記取得部は、前記半導体基板の前記表面の周縁部に対して斜めに投光される光を観察して取得される画像情報に基づいて算出される前記実測値を前記基板厚情報として取得する請求項３に記載の基板観察装置。
【請求項５】
前記取得部は、同一条件で形成された同一ロットの複数の前記半導体基板に対して、前記実測値を適用する請求項３または４に記載の基板観察装置。
【請求項６】
前記取得部は、前記半導体基板の複数の箇所における前記厚さの平均値を前記実測値として取得する請求項３から５のいずれか１項に記載の基板観察装置。
【請求項７】
前記取得部は、前記半導体基板の規格に基づく厚さである規格基準厚に基づいて前記基板厚情報を取得する請求項１から６のいずれか１項に記載の基板観察装置。
【請求項８】
前記半導体基板が、積層された複数の半導体基板からなる場合、前記取得部は、前記半導体基板の積層数に基づいて前記基板厚情報を取得する請求項１から７のいずれか１項に記載の基板観察装置。
【請求項９】
前記取得部は、薄化された半導体基板の基準厚さである薄化基準厚に基づいて前記基板厚情報を取得する請求項８に記載の基板観察装置。
【請求項１０】
前記取得部は、前記基板厚情報として、ユーザが入力する基板厚入力値を取得する請求項１から９のいずれか１項に記載の基板観察装置。
【請求項１１】
前記ステージは基板ホルダを介して前記半導体基板を保持し、
前記取得部は、前記基板ホルダの厚さであるホルダ厚情報を併せて取得する請求項１から１０のいずれか１項に記載の基板観察装置。
【請求項１２】
前記取得部は、前記ホルダ厚情報として、ユーザが入力するホルダ厚入力値を併せて取得する請求項１１に記載の基板観察装置。
【請求項１３】
前記取得部は、前記基板ホルダの管理ＩＤに対応付けられて管理されている前記ホルダ厚情報を取得する請求項１１に記載の基板観察装置。
【請求項１４】
前記ホルダ厚情報は、前記基板ホルダをメンテナンスしたときに更新される請求項１１から１３のいずれか１項に記載の基板観察装置。
【請求項１５】
前記ステージは、第１半導体基板を保持する第１ステージと、前記第１半導体基板に対向する第２半導体基板を保持する第２ステージを有し、
前記顕微鏡は、前記第２半導体基板の表面を観察する第１顕微鏡と、前記第２ステージに相対的に固定され、前記第１半導体基板の表面を観察する第２顕微鏡とを有し、
前記取得部は、前記第１半導体基板および前記第２半導体基板のそれぞれの前記基板厚情報を取得し、
前記調整部は、前記第１ステージと前記第２顕微鏡との相対位置、および、前記第２ステージと前記第１顕微鏡との相対位置を、前記第２ステージを移動させることにより調整する請求項１から１４のいずれか１項に記載の基板観察装置。
【請求項１６】
回路が形成された半導体基板を基板ホルダを介して保持するステージと、
前記半導体基板の表面を観察する、前記半導体基板の厚さ方向の焦点調整を行う焦点調整機構を有する顕微鏡と、
前記基板ホルダの厚さであるホルダ厚情報を取得する取得部と、
前記ステージに保持された前記半導体基板の表面が前記焦点調整機構による前記焦点調整が行える範囲に入るように、前記取得部で取得された前記ホルダ厚情報に基づいて前記ステージと前記顕微鏡との相対位置を調整する調整部と
を備える基板観察装置。
【請求項１７】
前記調整部は、前記顕微鏡による前記半導体基板の観察前に、前記ステージと前記顕微鏡との相対位置を調整する請求項１６に記載の基板観察装置。
【請求項１８】
前記取得部は、前記ホルダ厚情報として、前記顕微鏡による観察が開始する前に実測された前記基板ホルダの厚さの実測値を取得する請求項１６または１７に記載の基板観察装置。
【請求項１９】
前記取得部は、前記ホルダ厚情報として、ユーザが入力する基板ホルダ厚入力値を取得する請求項１６または１７に記載の基板観察装置。
【請求項２０】
前記取得部は、前記基板ホルダの管理ＩＤに対応付けられて管理されている前記ホルダ厚情報を取得する請求項１６または１７に記載の基板観察装置。
【請求項２１】
前記取得部は、前記半導体基板の厚さである基板厚情報を併せて取得する請求項１６から２０のいずれか１項に記載の基板観察装置。
【請求項２２】
前記ステージは、第１基板ホルダを介して第１半導体基板を保持する第１ステージと、第２基板ホルダを介して、前記第１半導体基板に対向する第２半導体基板を保持する第２ステージを有し、
前記顕微鏡は、前記第２半導体基板の表面を観察する第１顕微鏡と、前記第２ステージに相対的に固定された、前記第１半導体基板の表面を観察する第２顕微鏡を有し、
前記取得部は、前記第１基板ホルダと前記第２基板ホルダのそれぞれの前記ホルダ厚情報を取得し、
前記調整部は、前記第１ステージと前記第２顕微鏡との相対位置、および、前記第２ステージと前記第１顕微鏡との相対位置を、前記第２ステージを移動させることにより調整する請求項１６から２１のいずれか１項に記載の基板観察装置。
【請求項２３】
それぞれに回路が形成された複数の半導体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、
前記複数の半導体基板を重ね合わせる工程は、
前記複数の半導体基板の一の半導体基板の厚さである基板厚情報を取得する取得ステップと、
前記一の半導体基板をステージに保持する保持ステップと、
前記一の半導体基板の表面を観察する、前記一の半導体基板の厚さ方向の焦点調整を行う焦点調整機構を有する顕微鏡と、前記ステージとの相対位置を、前記ステージに保持された前記一の半導体基板の表面が前記焦点調整機構による前記焦点調整が行える範囲に入るように、前記取得ステップで取得された前記基板厚情報に基づいて調整する調整ステップと、
前記顕微鏡により前記表面を観察する観察ステップと
を含むデバイスの製造方法。
【請求項２４】
それぞれに回路が形成された複数の半導体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、
前記複数の半導体基板を重ね合わせる工程は、
前記複数の半導体基板の一の半導体基板が載置される基板ホルダの厚さであるホルダ厚情報を取得する取得ステップと、
前記一の半導体基板を載置した前記基板ホルダをステージに保持する保持ステップと、
前記一の半導体基板の表面を観察する、前記一の半導体基板の厚さ方向の焦点調整を行う焦点調整機構を有する顕微鏡と、前記ステージとの相対位置を、前記ステージに保持された前記一の半導体基板の表面が前記焦点調整機構による前記焦点調整が行える範囲に入るように、前記取得ステップで取得された前記ホルダ厚情報に基づいて調整する調整ステップと、
前記顕微鏡により前記表面を観察する観察ステップと
を含むデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板観察装置およびデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のウェハを貼り合わせて接合した後に個片化することで立体構造を備える半導体チップを製造する重ね合わせ装置が近年注目を集めている。重ね合わせ装置は、複数のウェハを重ね合わせるときに、位置合わせ装置によって高精度に位置を合わせて重ね合わせる（例えば、特許文献１を参照）。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献１]  特開２００５−２５１９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
位置合わせ装置は、対向する２枚のウェハの表面にそれぞれ形成された複数のアライメントマークを顕微鏡で観察しながら、少なくとも片方のウェハを移動させることで、アライメントマークの位置を基準として２枚のウェハの位置を合わせる。位置合わせ装置が備える顕微鏡は高倍率に設定されており焦点深度が浅いので、ウェハの観察対象面と顕微鏡の間隔が少しでもずれていると、アライメントマークが合焦状態にならず精度良く検出することができない。この時ウェハを載置するステージのＺ位置を調整することで、アライメントマークを合焦状態とすることができるが、その調整には時間を要する。
【０００４】
そこで、顕微鏡に焦点調整機構を備えることで、ウェハを載置するステージを調整することなく、ウェハの観察対象面を焦点深度に収めていた。しかしながら近年、積層ウェハの重ね合わせ、ウェハホルダを使用した重ね合わせが実行されるようになり、観察対象面が焦点調整機構による調整可能範囲を超える場合がある。観察対象面が焦点調整機構による調整可能範囲を超えた場合、ウェハを載置するステージで観察対象面の位置を調整することになり、この調整が全体のスループットを低下させる１つの要因となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る基板観察装置は、基板を保持するステージと、基板の表面を観察する観察器と、基板の厚さである基板厚を予め取得する取得部と、観察器による基板の観察前に、ステージと観察器の間隔を、取得部の取得結果に基づいて調整する調整部を備える。
【０００６】
また上記課題を解決するために、本発明の第２の態様に係る基板観察装置は、基板ホルダを介して基板を保持するステージと、基板の表面を観察する観察器と、基板ホルダの厚さである基板ホルダ厚を予め取得する取得部と、観察器による基板の観察前に、ステージと観察器の間隔を、取得部の取得結果に基づいて調整する調整部とを備える。
【０００７】
また上記課題を解決するために、本発明の第３の態様に係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、複数の基板の一の基板の厚さである基板厚を予め取得する取得ステップと、一の基板をステージに保持する保持ステップと、一の基板の表面を観察する観察器とステージとの間隔を、取得ステップの取得結果に基づいて調整する調整ステップと、観察器により表面を観察する観察ステップとを含む。
【０００８】
また上記課題を解決するために、本発明の第４の態様に係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、複数の基板の一の基板が載置される基板ホルダの厚さである基板ホルダ厚を予め取得する取得ステップと、一の基板を載置した基板ホルダをステージに保持する保持ステップと、一の基板の表面を観察する観察器とステージとの間隔を、取得ステップの取得結果に基づいて調整する調整ステップと、観察器により表面を観察する観察ステップとを含む。
【０００９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】重ね合わせ装置の全体構成を概略的に示す平面図である。
【図２】基板を搭載した基板ホルダを概略的に示す斜視図である。
【図３】本アライナの構造を概略的に示す断面図である。
【図４】本アライナが備える顕微鏡の焦点深度および焦点調整機構の調整範囲を示す概念図である。
【図５】本アライナが備える顕微鏡の焦点深度および焦点調整機構の調整範囲を示す概念図である。
【図６】本アライナに下基板を搬入して上基板と重ね合わせる処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】照明部が投光したスリット光を、基板および基板ホルダが反射した部分を含む撮影画像データを表す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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手段に必須であるとは限らない。
【００１２】
図１は、本実施形態に係るデバイスの製造方法を実施する重ね合わせ装置１００の全体構造を概略的に示す平面図である。図では、重ね合わせ装置１００の設置面方向をＸＹ軸方向、重力方向をＺ軸方向とする。重ね合わせ装置１００は、回路パターンが形成された複数の基板を、接合すべき電極同士が接触するように重ね合わせて加熱加圧することで接合する装置である。
【００１３】
重ね合わせ装置１００は、共通の筐体１０１の内部に形成された大気環境部１０２および真空環境部２０２を含む。大気環境部１０２は、筐体１０１の外部に面して、制御部１１０およびＥＦＥＭ（Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ  Ｍｏｄｕｌｅ）１１２を有する。重ね合わせ装置１００に含まれる各装置の各要素は、重ね合わせ装置１００全体の制御および演算を司る制御部１１０、または要素ごとに設けられた制御演算部が、統合制御、協調制御をすることにより動作する。
【００１４】
制御部１１０は、重ね合わせ装置１００を制御するための制御データを記憶する記憶部１１１を有する。また制御部１１０は、制御データ等を入力可能な入力部１１８を備える。ユーザは入力部１１８を介して制御データを入力できる。
【００１５】
ＥＦＥＭ１１２は、３つのロードポート１１３、１１４、１１５およびロボットアーム１１６を備える。各ロードポートには密閉型の基板格納用ポッドであるＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ  Ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｐｏｄ）が装着される。ＦＯＵＰに格納された基板１２０は、ロボットアーム１１６によって出し入れされる。
【００１６】
ここでいう基板１２０は、シリコンウェハ、化合物半導体ウェハ等であり、既に回路パターンが複数周期的に形成されているウェハが１枚からなる単層基板の場合と、複数のウェハが積層された積層基板の場合がある。重ね合わせ装置１００は、単層基板と単層基板、単層基板と積層基板、積層基板と積層基板のいずれの組み合わせについても重ね合わせを実行できるが、本実施形態では単層基板と積層基板を重ね合わせる実施形態を中心に説明する。
【００１７】
ＦＯＵＰに格納されている基板１２０が単層基板であるか積層基板であるか、また積層基板である場合に何枚の基板が積層されているかは、制御データとして予めユーザによって入力される。制御部１１０は記憶部１１１に記憶された制御データを参照することで、大気環境部１０２に搬入する基板１２０が単層基板か積層基板か、また積層基板である場合の積層数について管理する。
【００１８】
大気環境部１０２は、筐体１０１の内側にそれぞれ配置された、予備アライナ１３０、本アライナ１４０、ホルダラック１５０および分離機構１６０を備える。予備アライナ１３０は、基板１２０が本アライナ１４０に搬入されたときに、本アライナ１４０が備える顕微鏡の観察視野内に基板１２０のアライメントマークが収まるように、基板１２０を予備的に位置合わせする装置である。
【００１９】
予備アライナ１３０は、基板位置合わせ部１３１と基板搭載部１３４を含む。基板位置合わせ部１３１は、ターンテーブル１３２および観察器１３３を備える。基板位置合わせ部１３１にはロボットアーム１１６によって基板１２０が搬入され、搬入された基板１２０はターンテーブル１３２上に載置される。基板１２０の外周には切欠が設けられており、基板位置合わせ部１３１は、観察器１３３によって基板１２０の切欠を観察しながら、基板１２０の位置合わせをする。
【００２０】
基板搭載部１３４は、ホルダテーブル１３５および観察器１３６を備える。ホルダテーブル１３５には、ホルダラック１５０から搬出された基板ホルダ１９０が載置される。観察器１３６は予備アライナ１３０の天井フレームに設置されており、ホルダテーブル１３５に載置された基板ホルダ１９０および基板ホルダ１９０上に配置された基板１２０を観察できるように調整されている。
【００２１】
基板搭載部１３４は、観察器１３６によって基板１２０および基板ホルダ１９０を観察しながら位置合わせをして、基板ホルダ１９０上に基板１２０を搭載する。基板ホルダ１９０は静電吸着により基板１２０を保持する。このようにして一体化された基板１２０および基板ホルダ１９０を、ワークと呼ぶ。予備アライナ１３０により形成されたワークは、ロボットアーム１７２によって本アライナ１４０に搬入される。
【００２２】
基板搭載部１３４はまた、照明部１３７と撮像部１３８を備える。照明部１３７は、基板１２０の載置面方向に対して斜めから、基板１２０および基板ホルダ１９０の周縁部に対してスリット光１３９を投光する。スリット光１３９は、円盤状の基板１２０の径方向に延伸する細長い形状を有しており、その照射範囲は基板１２０のエッジの一部分を含む。
【００２３】
撮像部１３８は、照明部１３７が投光したスリット光１３９を、基板１２０および基板ホルダ１９０が反射した反射光が到達する位置に設置されており、スリット光１３９を反射した部分を含む領域を撮影する。予備アライナ１３０は、撮像部１３８により撮影して取得した、スリット光１３９を反射した部分を含む撮影画像データを解析することで、基板１２０の厚さを検出する。
【００２４】
予備アライナ１３０は、制御部１１０から、基板１２０の厚さの検出を指示する制御信号を受信した場合に、照明部１３７および撮像部１３８を動作させることで、基板１２０の厚さを検出する。予備アライナ１３０により検出された基板１２０の厚さは、基板厚の実測値として記憶部１１１に記憶される。基板１２０の厚さを実測する具体的な手法については後述する。
【００２５】
本アライナ１４０は、２つのワークを対向させて、各ワークの基板１２０に形成された複数のアライメントマークを高精度に位置合わせして重ね合わせる装置である。本アライナ１４０は、顕微鏡により基板１２０のアライメントマークを観察する基板観察装置の役割を含んでいる。本アライナ１４０は、天井部に設置されてワークを下向きに保持する上載置台１４１と、ワークを上向きに保持する下載置台１４２を備える。下載置台１４２は、ＸＹ平面方向に移動可能に構成されている。
【００２６】
上載置台１４１に保持されるワークを上ワーク、上ワークを構成する基板１２０を上基板１２１と呼ぶ。また下載置台１４２に保持されるワークを下ワーク、下ワークを構成する基板１２０を下基板１２２と呼ぶ。そして、本アライナ１４０によって重ね合わされ、固定された２つのワークをまとめてワーク対と呼ぶ。本アライナ１４０の具体的な構成については後述する。本アライナ１４０により形成されたワーク対は、ロボットアーム１７２、１７３によって後述するロードロックチャンバ２２０に搬入される。
【００２７】
ホルダラック１５０は、複数の基板ホルダ１９０を収納する棚およびバーコードリーダ１５２を備える。重ね合わせ装置１００は複数の基板ホルダ１９０を併用するので、各基板ホルダ１９０には、識別を目的として管理ＩＤが割り振られる。各基板ホルダ１９０に割り振られた管理ＩＤはコード化されて２次元バーコードとしてプレート上に形成され、基板ホルダ１９０の表面に設置される。
【００２８】
制御部１１０は、基板ホルダ１９０をホルダラック１５０に対して出し入れする時に、バーコードリーダ１５２によって基板ホルダ１９０に設置された２次元バーコード１９５を読み取ることで管理ＩＤを取得して、基板ホルダ１９０を識別する。また制御部１１０が備える記憶部１１１は、管理ＩＤと対応付けて、各基板ホルダ１９０の厚さを示すホルダ厚情報、製造年月日等を記憶しており、制御部１１０は、管理ＩＤをもとにして記憶部１１１に記憶された情報を参照することで、ホルダ厚情報を取得する。
【００２９】
真空環境部２０２は、ロードロックチャンバ２２０、ロボットアーム２３０および複数の加熱加圧装置２４０を有する。ロボットアーム２３０は、保持したワーク対をロードロックチャンバ２２０と加熱加圧装置２４０の間で搬送する。ロードロックチャンバ２２０は、大気環境部１０２側と真空環境部２０２側とに、交互に開閉するシャッタ２２２、２２４を有しており、大気環境部１０２の内部雰囲気を真空環境部２０２側に漏らすことなく、ワーク対を真空環境部２０２に搬入できる。
【００３０】
ロボットアーム２３０は、ロードロックチャンバ２２０から搬出したワーク対を複数の加熱加圧装置２４０のいずれかに搬入する。そして加熱加圧装置２４０は、搬入されたワーク対を加熱加圧する。ワーク対が加熱加圧されることにより上基板１２１と下基板１２２は恒久的に接合される。加熱加圧装置２４０により接合された上基板１２１と下基板１２２をまとめて接合基板と呼ぶ。
【００３１】
加熱加圧装置２４０を用いて接合基板を形成する工程は、加熱加圧の時間を要する。位置合わせされて順次形成されるワーク対は、先に加熱加圧装置２４０に投入されたワーク対から接合基板が形成される間、加熱加圧装置２４０外で待機する。ワーク対の待機時間を低減する目的で加熱加圧装置２４０は多数備えられ、複数のワーク対が並行して処理される。従って、重ね合わせ装置１００内では、複数の基板ホルダ１９０が併用される。
【００３２】
基板接合後のワーク対は、ロボットアーム２３０によってロードロックチャンバ２２０に搬入され、ロボットアーム１７３によって大気環境部１０２に搬入される。ロボットアーム１７３は、ワーク対を分離機構１６０に搬入する。分離機構１６０は、２つの基板ホルダ１９０から接合基板を分離する。分離後接合基板は、ロボットアーム１７１およびロボットアーム１１６によって、ロードポート１１５に装着されたＦＯＵＰに収容される。
【００３３】
図２は基板１２０を搭載した基板ホルダ１９０を概略的に示す斜視図である。基板１２０の外寸はＳＥＭＩ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）等の業界団体で標準化されており、例えば直径３００ｍｍでは厚さ０．７７５ｍｍとされ、厚み公差は±０．０２５ｍｍとされている。
【００３４】
基板１２０は、その周囲の一部に基板１２０の結晶方向性を示す切欠１２３を備える。また、基板１２０には複数の回路パターン１２４が形成されている。回路パターン１２４の周辺には、フォトリソグラフィ工程にてアライメントマークＡＭが複数形成されている。ここでは、アライメントマークＡＭは十字形状で形成されている。なおアライメントマークＡＭは、回路パターンとは無関係に設けても良いし、回路の構成要素であって指標として利用できるものを用いても良い。例えば、積層型半導体チップの製造においては、層間の接続にＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉ Ｖｉａ）がよく利用されるが、ＴＳＶの先端をアライメントマークＡＭとして用いることもできる。
【００３５】
基板ホルダ１９０は、セラミックス、金属等の高剛性材料により成形されており、基板１２０を保持する基板保持領域をその表面に備える。基板ホルダ１９０の製造工程において基板保持領域は、基板１２０を精度良く保持するために研磨されて高い平坦性を有する。
【００３６】
基板ホルダ１９０の基板保持領域は、供用の経過に伴って、摩耗、塵埃付着等を生じ、平坦性を担保できなくなる。そこで、所定の使用期間ごとに平坦性を再現するメンテナンス処理を行う。メンテナンス装置は、例えば研磨装置により基板保持領域を研磨することで平坦性を再現する。その結果、基板ホルダ１９０は個体ごとに異なる厚さを有する。基板ホルダ１９０の厚さがメンテナンスにより変動した場合、記憶部１１１に記憶されたホルダ厚情報は更新される。
【００３７】
吸着ユニット１９４は、基板１２０を保持する表面において、保持した基板１２０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１９４が配されている。吸着ユニット１９４は、重ね合わせる基板ホルダの一方がマグネット、一方が磁性体で構成されており、基板を保持した基板ホルダを互いに向かい合わせてマグネットと磁性体を作用させることで、２つの基板１２０を重ね合わせた状態で挟持して固定する。
【００３８】
矢印１２５は照明部１３７がスリット光１３９を投光する方向、矢印１２６は撮像部１３８によって撮像する方向を模式的に示している。予備アライナ１３０は、基板保持面と基板１２０の表面との段差を計測することによって、基板１２０の厚さを精度良く取得する。基板１２０の厚さを取得する詳細な説明は後述する。
【００３９】
図３は、本アライナ１４０の構造を概略的に示す断面図である。ただし、特に各要素が断面に現れるように図示しており、また、一部の要素を簡略化している。上載置台１４１は、上台座部１４８と上ステージ１４９を備える。上ワークは上ステージ１４９により吸着保持される。
【００４０】
下載置台１４２は、下ステージ４２１、昇降部４２２、台座部４２３および駆動部４２４を備える。下ワークは下ステージ４２１により吸着保持される。昇降部４２２は、台座部４２３上に設置されており、下ステージ４２１をＺ方向に昇降させる。台座部４２３は駆動部４２４上に設置されており、駆動部４２４によってＸＹ平面方向に移動する。
【００４１】
また本アライナ１４０は、天井部に固定された上顕微鏡１４４と、下ステージ４２１に設置された下顕微鏡１４５を備える。制御部１１０は、下載置台１４２を上顕微鏡１４４と対向する位置に移動することで、下基板１２２のアライメントマークＡＭを観察する。制御部１１０は、下載置台１４２を干渉計１４６、１４７によりその位置を監視しつつ精密に移動させることで、下基板１２２のアライメントマークＡＭの位置情報を認識する。
【００４２】
また制御部１１０は、下顕微鏡１４５が上ステージ１４９と対向する位置となるように下載置台１４２を移動することで、上基板１２１のアライメントマークＡＭを観察する。制御部１１０は、下載置台１４２を干渉計１４６、１４７によりその位置を監視しつつ精密に移動させることで、上基板１２１のアライメントマークＡＭの位置情報を認識する。そして制御部１１０は、認識した位置情報を用いて上基板１２１と下基板１２２を高精度に位置合わせして、昇降部４２２によって下ステージ４２１を上昇させることで、上基板１２１と下基板１２２を重ね合わせる。
【００４３】
本アライナ１４０は、上基板１２１と下基板１２２を高精度に位置合わせすることが要求されるので、上顕微鏡１４４および下顕微鏡１４５の拡大率は高倍率に設定されており焦点深度が非常に浅い。そこで上顕微鏡１４４および下顕微鏡１４５は、深度方向に焦点面を調整する焦点調整機構を備えており、観察対象面が合焦状態でないときには、焦点調整機構を用いて焦点を調整する。
【００４４】
本アライナ１４０は、搬入されたワークの観察対象面が、焦点調整機構によって焦点を調整できる範囲である焦点調整範囲に収まっている場合には、焦点調整機構によってワークの観察対象面を合焦状態にすることができる。しかしながらワークは、ワークを構成する基板の厚み公差、積層数の違いおよびワークを構成する基板ホルダ１９０の厚さのばらつきによって、その厚みが大きく異なるので、搬入されたワークの観察対象面が焦点調整範囲に収まらない場合がある。
【００４５】
例えば搬入された下ワークの観察対象面が焦点調整範囲に収まらない場合、本アライナ１４０は上顕微鏡１４４で下ワークの観察対象面を観察しながら、昇降部４２２によって下ステージ４２１を昇降させることによって、観察対象面が合焦状態となるように調整することになる。この調整は装置全体のスループットを低下させる１つの要因となる。
【００４６】
そこで、本実施形態に係る重ね合わせ装置１００は、ウェハの観察前に観察対象のワークの厚さを予め取得して、ワークを載置する下ステージ４２１と上顕微鏡１４４の間隔、上ステージ１４９と下顕微鏡１４５の間隔を調整することで、ワークの観察対象面を焦点調整範囲に収める。ウェハの観察前に、観察対象面が焦点調整範囲におさまるように調整しておくことで、速やかにアライメントマークＡＭを合焦状態として位置検出を開始することができ、全体のスループットを向上できる。なおウェハの観察前とは、ウェハが顕微鏡の視野に入る前としてもよいし、ウェハが顕微鏡の視野に入った後実際にウェハのアライメントマークＡＭの検出を開始する前としてもよい。
【００４７】
ここで、本アライナ１４０の具体的な処理の流れについて以下に説明する。本アライナ１４０には、ロボットアーム１７２によってまず上ワークが搬入される。上ワークはロボットアーム１７２によって反転され、ロボットアーム１７２によって直接または下ステージ４２１を介して、上ステージ１４９に載置される。上ステージ１４９は上ワークを吸着保持する。
【００４８】
次にロボットアーム１７２が、下ワークを搬入して下ステージ４２１に載置するが、それよりも前に制御部１１０は、事前に取得した下ワークの厚さ情報に従って下ステージ４２１のＺ位置を調整しておく。調整の結果下ステージ４２１のＺ位置は、下ワークを載置した場合に、上顕微鏡１４４の焦点調整範囲に観察対象面である下基板１２２の表面が収まるＺ位置となる。具体的な調整処理については後述する。
【００４９】
下ステージ４２１の調整により、下基板１２２の観察対象面は、上顕微鏡１４４の焦点調整範囲に収まっているので、上顕微鏡１４４は、搬入された下ワークの観察対象面に速やかにピントが合わせてアライメントマークＡＭの位置検出を開始できる。制御部１１０は、上顕微鏡１４４によって下基板１２２の観察対象面を観察しながら、駆動部４２４を駆動させて下基板１２２をＸＹ方向に移動させることで、複数のアライメントマークＡＭを検出する。
【００５０】
次に制御部１１０は、上基板１２１のアライメントマークＡＭを検出する。ここで制御部１１０は、上基板１２１の観察対象面が下顕微鏡１４５の焦点調整範囲に収まるように、下顕微鏡１４５による上基板１２１の観察を開始するよりも前に、事前に取得した上ワークの厚さ情報に基づいて、下ステージ４２１のＺ位置を調整しておく。下ステージ４２１のＺ位置の移動は、下載置台１４２の駆動を停止した状態で実行しても良く、また下顕微鏡１４５を上基板１２１と対向する位置に移動させながら実行しても良い。
【００５１】
制御部１１０の制御によって、上基板１２１の観察対象面は下顕微鏡１４５の焦点調整範囲に収まっているので、下顕微鏡１４５は、観察対象面を速やかに合焦状態にして上基板１２１に形成されたアライメントマークＡＭの観察を開始できる。制御部１１０は、下顕微鏡１４５によって上基板１２１の観察対象面を観察しながら、駆動部４２４を駆動させて、複数のアライメントマークＡＭを検出する。
【００５２】
そして制御部１１０は、検出した上基板１２１に形成された複数のアライメントマークＡＭの位置情報と、下基板１２２に形成された複数のアライメントマークＡＭの位置情報により上基板１２１と下基板１２２を精密に位置合わせする。位置合わせ完了後、下ステージ４２１を上昇させることにより上基板１２１と下基板１２２を接触させる。上基板１２１と下基板１２２の接触により、吸着ユニット１９４が作用して、２つの基板ホルダ１９０が上基板１２１と下基板１２２を挟持して固定する。こうして形成されたワーク対は、ロボットアーム１７２によって本アライナ１４０から搬出される。
【００５３】
図４は、上顕微鏡１４４の焦点深度および焦点調整範囲を示す概念図である。事前に下ステージ４２１のＺ位置を調整した場合としない場合を比較して説明するために、図４は、事前の調整をしないで下ワークを下ステージ４２１に載置した例を示している。図４に示す下基板１２２は積層数が４枚の積層基板であり、上の３枚は研磨されて薄化されている。
【００５４】
範囲４２５は上顕微鏡１４４の焦点深度を例示する。すなわち、被写体の観察対象面が範囲４２５に収まっていれば、上顕微鏡１４４は、ピントが合った状態で被写体の観察対象面を観察できる。また範囲４２６は上顕微鏡１４４が備える焦点調整範囲を示す。すなわち、被写体の観察対象面が範囲４２６の中に収まっていれば、焦点調整機構によってピントを合わせられる。
【００５５】
図４の場合、観察対象面である下基板１２２の表面は範囲４２５にも範囲４２６にも収まっていない。したがって、制御部１１０は、上顕微鏡１４４により下ワークの観察対象面を監視しながら下ステージ４２１を昇降させることで、観察対象面が焦点調整範囲に収まるように調整しなければ、アライメントマークＡＭを精度良く検出することができない。
【００５６】
図５は、事前に取得した下ワークの厚さ情報に基づいて下ステージ４２１のＺ位置を調整した状態で下ワークを搬入した場合の、上顕微鏡１４４の焦点深度および焦点調整機構の調整範囲を示す概念図である。下ワークの厚さ情報には、基板ホルダ１９０のホルダ厚情報、基板１２０の規格基準厚、下基板１２２の積層数および、薄化された基板の基準厚である薄化基準厚が含まれる。
【００５７】
ホルダ厚情報は、基板ホルダ１９０の製造時に実測された基板ホルダ１９０の厚さを示す情報である。本実施形態において、基準厚が５ｍｍ、厚み公差が±１００μｍの基板ホルダ１９０を用いる。基板ホルダ１９０がメンテナンス装置によって研磨された場合等、基板ホルダ１９０の厚さが変更されたときは、ホルダ厚情報は更新される。基板１２０の規格基準厚は、規格で定められた基板１２０の厚さである。本実施形態では、直径３００ｍｍ、厚さ０．７７５ｍｍの基板１２０を用いているので、規格基準厚は０．７７５ｍｍとなる。基板１２０の厚み公差は±０．０２５ｍｍとされているので、実際の基板１２０の厚さは０．７５ｍｍから０．８ｍｍの間の値をとる。
【００５８】
積層数は積層されている基板の枚数であり、図５の場合は積層数４である。薄化基準厚は、基板を薄化した場合の薄化後の厚さである。例えば、薄化基準厚を５０μｍとする。下ワークの厚さ情報は制御データとしてユーザによって予め登録され、記憶部１１１に記憶されている。
【００５９】
図５に示す例では、制御部１１０は記憶部１１１に記憶されている制御データを参照して、ホルダ厚、規格基準厚および３枚分の薄化基準厚を加算することで、下ワークの厚さを算出する。ここで算出した下ワークの厚さは、薄化していない基板の実際の厚さではなく規格上の厚さなので、基板の厚み公差である２５μｍのばらつきは残ることになる。しかしながら、顕微鏡の焦点調整範囲は、例えば１５０μｍ程度であり、２５μｍのばらつきが残っていたとしても、焦点調整範囲内に収めることができる。
【００６０】
制御部１１０は、算出した厚さの下ワークを下ステージ４２１に載置した場合に、その下ワークの観察対象面が上顕微鏡１４４の焦点調整範囲に収まる位置に、下ステージ４２１のＺ位置を調整する。そして、調整後の下ステージ４２１に観察対象の下ワークを載置することで、図に示すとおり観察対象面である下基板１２２の表面が、範囲４２６に収まる。その結果、上顕微鏡１４４は速やかに観察対象面にピントを合わせて、アライメントマークＡＭの検出を開始することができる。
【００６１】
図６は、下基板１２２を基板ホルダ１９０に搭載して本アライナ１４０に搬入して、上基板１２１と重ね合わせる処理の流れを示すフローチャートである。ここでは、単層基板である上基板１２１と、４枚の基板が積層された積層基板である下基板１２２を重ね合わせて１組とする処理を繰り返して、複数組形成するロット処理について説明する。なお、下基板１２２の４枚の基板のうち上部３枚は薄化されている。
【００６２】
ロードポート１１３には単層基板が複数収納されたＦＯＵＰが、ロードポート１１４には積層基板が複数収納されたＦＯＵＰが装着されている。そして、その情報がユーザによって入力され、制御データとして記憶部１１１に記憶されている。本フローチャートは、上基板１２１が基板ホルダ１９０を介して既に上ステージ１４９に保持されている状態で開始する。
【００６３】
ステップＳ６０１では、ロボットアーム１７３によってホルダラック１５０から搬出された基板ホルダ１９０を、ロボットアーム１７１が予備アライナ１３０に搬入する。ホルダラック１５０は、基板ホルダ１９０が搬出される時に、基板ホルダ１９０の表面に設置された２次元バーコード１９５をバーコードリーダ１５２で読み取る。そして、取得した基板ホルダ１９０の管理ＩＤを制御部１１０に送信する。
【００６４】
ステップＳ６０２では、制御部１１０が、ホルダラック１５０から受信した管理ＩＤをもとに記憶部１１１に記憶された制御データを参照して、管理ＩＤに対応するホルダ厚情報を取得する。ステップＳ６０３では、ロボットアーム１１６が、ロードポート１１４に装着されたＦＯＵＰから下基板１２２を搬出して予備アライナ１３０に搬入する。
【００６５】
ステップＳ６０４では、ステップＳ６０３で予備アライナ１３０に搬入された下基板１２２が、同一ロットの最初の下基板１２２であるか否かを、制御部１１０が判断する。制御部１１０によって同一ロットの最初の下基板１２２であると判断された場合は、ステップＳ６０５、同一ロットの最初の下基板１２２であると判断されなかった場合はステップＳ６１２に進む。
【００６６】
ステップＳ６０５では、制御部１１０が、記憶部１１１に記憶された制御データを参照して下基板１２２の厚さ情報を取得する。下基板１２２の厚さ情報には、基板の規格基準厚、基板の積層数および基板の薄化基準厚が含まれる。制御部１１０は、取得した厚さ情報に基づいて下基板１２２の厚さを算出する。ここでは、下基板１２２は薄化されている３枚の基板と薄化されていない１枚の基板から成るので、規格基準厚に３枚分の薄化基準厚を加算した値が、下基板１２２の厚さとして算出される。
【００６７】
ステップＳ６０６では、予備アライナ１３０が下基板１２２を基板ホルダ１９０に搭載して下ワークを形成する。ステップＳ６０７では、制御部１１０が本アライナ１４０の下ステージ４２１のＺ位置を調整する。具体的には次のように調整する。制御部１１０は、ステップＳ６０２で取得した基板ホルダ１９０のホルダ厚情報とステップＳ６０６で取得した下基板１２２の厚さ情報を加算することで、下ワークの厚さを算出する。
【００６８】
そして、算出した厚さの下ワークを載置した場合に、下基板１２２の観察対象面が上顕微鏡１４４の焦点調整範囲に収まるように、下ステージ４２１のＺ位置を調整する。制御部１１０は、下ステージ４２１の位置調整を、基板ホルダ１９０の厚さ情報と下基板１２２の厚さ情報を取得してから、下ワークの観察開始前までに実行する。
【００６９】
ステップＳ６０８では、ロボットアーム１７２が、予備アライナ１３０から下ワークを搬出して本アライナ１４０の下ステージ４２１に載置する。ステップＳ６０９では、制御部１１０が、上顕微鏡１４４の撮影画像からアライメントマークＡＭが検出できるか否かを判断する。なおここでは、位置合わせをするのに十分な精度でアライメントマークＡＭが検出できた場合を検出できたと判断して、ピントが合わないことによって精度良くアライメントマークＡＭの位置情報を認識できない場合は、アライメントマークＡＭを検出できないと判断する。
【００７０】
ここで、ステップＳ６０７において事前に観察対象面が焦点調整範囲に収まるように調整されているので、アライメントマークＡＭを検出できることが期待される。しかしながら、例えば誤差およびユーザによる入力データ誤りがあった場合等に、観察対象面が焦点調整範囲から外れてしまい、アライメントマークＡＭを検出できない場合がある。制御部１１０は、アライメントマークＡＭを検出できたと判断した場合はステップＳ６１５に進み、検出できないと判断した場合はステップＳ６１０に進む。
【００７１】
ステップＳ６１０では、制御部１１０が、上顕微鏡１４４で下基板１２２の観察対象面を観察しながら、昇降部４２２によって下ステージ４２１を昇降させることで、観察対象面が上顕微鏡１４４の焦点深度に収まる位置に下ステージ４２１を移動させる。例えば、まず昇降部４２２によって下ステージ４２１を昇降範囲の一番下まで移動させ、徐々に上昇させながら、下基板１２２のアライメントマークＡＭが合焦状態になる位置を検出する。
【００７２】
ステップＳ６１１では、まず制御部１１０が、ステップＳ６１０でアライメントマークＡＭが合焦状態になった下ステージ４２１の位置から、下ワークの厚さを算出して、下ワークの実測値として記憶部１１１に記憶する。また、取得した下ワークの厚さから、ステップＳ６０２で取得した基板ホルダ１９０のホルダ厚を減算することで下基板１２２の厚さを算出して、算出した下基板１２２の厚さを実測値として記憶部１１１に記憶する。ステップＳ６１１の次はステップＳ６１５に進む。
【００７３】
次にステップＳ６０４で同一ロットの最初の下基板１２２ではないと判断されてステップＳ６１２に進んだ以降の処理について説明する。ステップＳ６１２では、予備アライナ１３０が下基板１２２を基板ホルダ１９０に搭載する。ステップＳ６１３では、制御部１１０が、本アライナ１４０の下ステージ４２１のＺ位置を調整する。同一ロットの場合、処理対象の基板は同一条件で形成されたものを用いるので、積層数も、薄化後の厚さも同じであり、下基板１２２の厚さはステップＳ６０５で取得した厚さを採用することができる。
【００７４】
ただし、同一ロットの場合でも基板ホルダ１９０の厚さは異なる場合があるので、ステップＳ６１３では、ステップＳ６０５で取得した下基板１２２の厚さ情報とステップＳ６０２で取得した基板ホルダ１９０のホルダ厚を加算することで下ワークの厚さ情報を算出して、下ステージ４２１のＺ位置を調整する。なお、同一ロットの最初の下基板１２２を処理した場合に、ステップＳ６０９においてアライメントマークＡＭが検出できないと判断されていた場合は、ステップＳ６０５で取得した下基板１２２の厚さ情報ではなく、ステップＳ６１１で記憶部に記憶した下基板１２２の実測値を用いる。ステップＳ６１４では、ロボットアーム１７２が、予備アライナ１３０から下ワークを搬出して本アライナ１４０の下ステージ４２１に載置する。
【００７５】
ステップＳ６１５では、制御部１１０の制御により、まず下基板１２２の観察対象面に形成されたアライメントマークＡＭのＸＹ位置を検出する。具体的には、上顕微鏡１４４で下基板１２２の表面を観察しながら、下載置台１４２をＸＹ方向に移動させることで下基板１２２のアライメントマークＡＭの位置を検出する。このとき、干渉計１４６、１４７で下載置台１４２の位置を精確に監視しながら観察することで、アライメントマークＡＭの位置情報を精度良く取得する。
【００７６】
下基板１２２のアライメントマークＡＭの位置検出後、上基板１２１のアライメントマークＡＭの位置を検出する。具体的にはまず、上ワークの基板ホルダ１９０の厚さ情報に基づいて下ステージ４２１のＺ位置を調整することで、下顕微鏡１４５の焦点調整範囲に上基板１２１の観察対象面を収める。そして、下載置台１４２をＸＹ方向に駆動させることにより、下顕微鏡１４５で上基板１２１のアライメントマークＡＭを検出する。このとき、干渉計１４６、１４７によって下載置台１４２の位置を精密に監視しながら実行する。
【００７７】
ステップＳ６１６では、制御部１１０が昇降部４２２によって下ステージ４２１を上昇させることで、上基板１２１と下基板１２２を重ね合わせる。ステップＳ６１７では、制御部１１０が同一ロットの処理が終了したか否かを判断する。そして、同一ロットの処理が終了していないと判断した場合は、ステップＳ６０１に戻って処理を続ける。同一ロットの処理が終了したと判断した場合は、処理を終了する。
【００７８】
図６で説明したフローチャートでは、ステップＳ６０５において、制御部１１０が記憶部１１１に記憶された制御データを参照することで、下基板１２２の厚さ情報を取得する例を挙げて説明したが、それに限らない。下基板１２２を本アライナ１４０に搬入する前に予備アライナ１３０で下基板１２２の厚さを実測することで、下基板１２２の厚さ情報を取得するように制御しても良い。
【００７９】
予備アライナ１３０で実測するように構成することで、観察対象の基板の厚さを精度良く取得することができる。そしてその結果、より確実に観察対象基板の観察対象面を、顕微鏡の焦点調整範囲に収めることができる。以下、予備アライナ１３０により基板１２０の厚さを実測する具体的な手法について説明する。
【００８０】
図７は、照明部１３７が投光したスリット光１３９を、基板１２０および基板ホルダ１９０が反射した部分を含む撮影画像データ７００を表す概念図である。撮影画像データ７００における基板反射像７０２は、スリット光１３９のうち基板１２０が反射した部分の画像である。一方、ホルダ反射像７０４は、スリット光１３９のうち基板ホルダ１９０が反射した部分の画像である。実際は、基板反射像７０２の部分、ホルダ反射像７０４の部分、他の領域の順に明度の低い画像となるが、ここでは説明用として、明度が高い部分ほど暗い画像として図示している。
【００８１】
基板１２０の表面と基板ホルダ１９０の基板保持面には高低差があるので、基板反射像７０２とホルダ反射像７０４との間には段差部Ｅが存在する。段差部Ｅの幅Ｄは、基板１２０の表面と基板ホルダ１９０の基板保持面の距離に相当するので、幅Ｄが基板１２０の厚さと等しくなる。予備アライナ１３０は、撮影画像データ７００に対して画像処理を適用してエッジを検出して、基板反射像７０２とホルダ反射像７０４の形状を認識する。そして、幅Ｄの距離を算出することで、基板１２０の厚さを検出する。
【００８２】
なおここでは、１つのスリット光１３９によって基板１２０の厚さを検出する例を挙げて説明したが、照明部１３７および撮像部１３８を複数備えて、複数個所の厚さを検出するように構成しても良い。複数個所の厚さの平均をとることによって、検出精度を向上できる。なお、ここでは単層基板の厚さを検出する場合を例に挙げて説明したが、積層基板について同様に厚さを検出できる。
【００８３】
なお、基板ホルダ１９０のホルダ厚情報についても、予備アライナ１３０で実測するように制御してもよい。予備アライナ１３０は、基板ホルダ１９０の基板保持領域と、ホルダテーブル１３５の表面によって形成される段差を算出することで、基板ホルダ１９０の厚さを実測することができる。予備アライナ１３０によって、基板ホルダ１９０の厚さを実測した場合、実測した基板１２０の厚さと加算することで、下ワークの厚さを取得することができる。
【００８４】
また制御部１１０が、記憶部１１１に記憶された制御データを参照することで下基板１２２の厚さ情報を取得するかわりに、ユーザが入力する基板厚入力値を、下基板１２２の厚さ情報として取得するように制御しても良い。例えば制御部１１０が通知装置を備え、ユーザに対して基板厚の入力を要求する通知を実行して、通知に対してユーザが入力した入力値を、下基板１２２の厚さ情報として取得することができる。
【００８５】
また上記実施形態では、基板ホルダの管理ＩＤと対応付けられているホルダ厚情報を取得するように制御していたが、ユーザが入力するホルダ厚入力値を、ホルダ厚情報として取得するように制御しても良い。例えば、制御部１１０が通知装置を備え、ユーザに対して基板厚の入力を要求する通知を実行して、通知に対してユーザが入力した入力値を、基板ホルダ１９０のホルダ厚情報として取得することができる。
【００８６】
また上記実施形態において制御部１１０は、基板ホルダ１９０のホルダ厚情報及び基板１２０の基板厚を取得して、その両方の厚さによって、下ステージ４２１と上顕微鏡１４４の間隔を調整する例を挙げて説明したがそれに限らない。基板厚は用いず、ホルダ厚情報を用いて、下ステージ４２１と上顕微鏡１４４の間隔を調整するように構成してもよい。
【００８７】
基板ホルダ１９０は、メンテナンスによる研磨によって厚さのばらつきが大きくなる場合がある。例えば、顕微鏡の焦点調整範囲が１５０μｍであって、基板ホルダ１９０の厚さのばらつきが２００μｍであった場合、基板ホルダ１９０の厚さのばらつきによって、観察対象ワークの観察対象面が、焦点調整範囲から外れる場合がある。そこで、基板ホルダ１９０のホルダ厚情報を取得して、その厚さ分だけでも、下ステージ４２１と上顕微鏡１４４の間隔を調整することで、観察対象ワークの観察対象面が焦点調整範囲に収まる可能性を高めることができる。
【００８８】
また、ホルダ厚情報は用いず、基板厚を用いて、下ステージ４２１と上顕微鏡１４４との間隔を調整する構成しても良い。例えば、基板ホルダ１９０の厚さを管理することでばらつきが小さい環境である場合に、基板厚によって下ステージ４２１と上顕微鏡１４４の間隔を調整することで、観察対象ワークの観察対象面を焦点調整範囲に収めることができる。
【００８９】
また上記実施形態では、予め取得した観察対象のワークの厚さ情報に基づいて下ステージ４２１のＺ位置を調整するように構成していたが、上顕微鏡１４４のＺ位置を調整することで、下ステージ４２１と上顕微鏡１４４の距離を調整するように構成しても良い。上顕微鏡１４４は、下ステージ４２１に比して大きさも重量も小さいので、下ステージ４２１の位置を調整するのに比べて少ない負荷で、下ステージ４２１と上顕微鏡１４４の間隔を調整することができる。
【００９０】
また上記実施形態では、上ワークの厚さ情報を予め取得して、その取得結果に基づいて下ステージ４２１のＺ位置を調整することで、上基板１２１の観察対象面と下顕微鏡１４５の間隔を調整していたが、それに限らない。上載置台１４１に昇降部を備えて上ステージ１４９をＺ方向に移動可能に構成して、上ワークの厚さ情報に基づいて上ステージ１４９をＺ方向に移動させることで間隔を調整するように構成しても良い。
【００９１】
下ステージ４２１ではなく上ステージ１４９のＺ位置を調整することで、本アライナ１４０が、下ステージ４２１を移動させながら下基板１２２のアライメントマークＡＭを検出している間に、間隔を調整しておくことができる。また、上ステージ１４９をＺ方向に移動可能に構成することで、積層基板と積層基板を重ね合わせる場合に、上基板１２１の積層数に応じて上ステージ１４９のＺ位置を調整するように構成することができる。
【００９２】
また上記実施形態では、下ワークを下ステージ４２１に載置する前に下ステージ４２１のＺ位置を調整するように制御していたが、下ワークを下ステージ４２１に載置した後で調整するように制御しても良い。下ワークを載置した後で調整を行った場合でも、調整を行わない場合に比べて短い時間でアライメントマークの検出を開始できる。
【００９３】
また上記実施形態では、図６に示すフローチャートのステップＳ６０９で制御部１１０によりアライメントマークＡＭが検出できないと判断された場合に、下ステージ４２１を移動させながら観察対象面を観察することでアライメントマークＡＭを検出していたが、それに限らない。ロボットアーム１７２によって下ワークを予備アライナ１３０に搬送して、図７に示す手法で厚さを実測するように制御しても良い。
【００９４】
また上記実施形態では、制御部１１０が、記憶部１１１に記憶された制御データを参照することで、基板ホルダ１９０のホルダ厚情報と基板１２０の基板厚情報を取得するように制御したが、それに限らない。同一ロットの最初の基板１２０を本アライナ１４０に搬入して、下ステージ４２１を昇降移動させながら、観察対象面が合焦状態となる下ステージ４２１の位置を検出して、検出した下ステージ４２１の位置情報から観察対象ワークの厚さ情報を取得するように制御しても良い。その場合、同一ロットの次のワークからは、その取得した厚さ情報を適用することができる。
【００９５】
また上記実施形態では、記憶部１１１が、基板ホルダ１９０の管理ＩＤとホルダ厚情報を対応付けて記憶しておき、制御部１１０がホルダラック１５０から受信した管理ＩＤをもとに記憶部１１１が記憶する対応情報を参照することでホルダ厚情報を取得していたが、それに限らない。基板ホルダ１９０の表面に設置されたプレートに形成された２次元バーコード１９５に、基板ホルダ１９０のホルダ厚情報を含めておき、２次元バーコード１９５を読み取ったホルダラック１５０が、ホルダ厚情報を制御部１１０に送信するよう制御することで、制御部１１０がホルダ厚情報を取得するように構成してもよい。
【００９６】
また上記実施形態では基板厚を取得する手法として、記憶部１１１に記憶された規格基準厚の取得、予備アライナ１３０による実測、本アライナ１４０による実測およびユーザが入力した基板厚入力値の取得を例示した。例示した複数の取得手法は、それぞれ単独で実行しても良いし、併用しても良い。例えば、記憶部１１１から規格基準厚を取得してユーザに通知して、ユーザから規格基準厚を使用する旨の指示を受けた場合は規格基準厚を使用し、ユーザが入力した基板厚入力値を使用する旨の指示を受けた場合に規格厚入力値を使用するように構成できる。
【００９７】
また上記実施形態では、２組の基板１２０をそれぞれ基板ホルダ１９０に搭載して重ね合わせる例を挙げて説明したが、基板ホルダ１９０を用いずに重ね合わせるように構成しても良い。その場合制御部１１０は、ホルダ厚情報は用いず、基板厚情報を用いて、下ステージ４２１、上ステージ１４９と、上顕微鏡１４４、下顕微鏡１４５との間隔を調整する。
【００９８】
また上記実施形態では、本アライナ１４０が備える顕微鏡が焦点調整機構を備える場合を例に挙げて説明したが、焦点調整機構を備えなくてもよい。その場合制御部１１０は、観察対象ワークの厚さ情報を事前に取得して、ワークの観察前に、取得結果に基づいて下ステージ４２１をＺ方向に移動しておくことで、観察対象ワークの観察対象面が、顕微鏡の焦点深度に収まるように下ステージ４２１のＺ位置を調整する。
【００９９】
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、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１００】
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。
【符号の説明】
【０１０１】
１００  重ね合わせ装置、１０１  筐体、１０２  大気環境部、１１０  制御部、１１１  記憶部、１１２  ＥＦＥＭ、１１３、１１４、１１５  ロードポート、１１６  ロボットアーム、１１８  入力部、１２０  基板、１２１  上基板、１２２  下基板、１２３  切欠、１２４  回路パターン、１２５  矢印、１２６  矢印、１３０  予備アライナ、１３１  基板位置合わせ部、１３２  ターンテーブル、１３３  観察器、１３４  基板搭載部、１３５  ホルダテーブル、１３６  観察器、１３７  照明部、１３８  撮像部、１３９  スリット光、１４０  本アライナ、１４１  上載置台、１４２  下載置台、１４４  上顕微鏡、１４５  下顕微鏡、１４６、１４７  干渉計、１４８  上台座部、１４９  上ステージ、１５０  ホルダラック、１５２  バーコードリーダ、１６０  分離機構、１７１、１７２、１７３  ロボットアーム、１９０  基板ホルダ、１９４  吸着ユニット、１９５  ２次元バーコード、２０２  真空環境部、２２０  ロードロックチャンバ、２２２、２２４  シャッタ、２３０  ロボットアーム、２４０  加熱加圧装置、４２１  下ステージ、４２２  昇降部、４２３  台座部、４２４  駆動部、４２５  範囲、４２６  範囲、７００  撮影画像データ、７０２  基板反射像、７０４  ホルダ反射像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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