(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路が形成された半導体ウェハを他の半導体ウェハに重ね合わせる重ね合わせ装置であって、
前記半導体ウェハを保持するウェハホルダと、
前記ウェハホルダが配置されるステージと、
前記ウェハホルダを前記ステージに搬送する搬送部と、
前記ステージに載置された前記ウェハホルダ上に前記半導体ウェハを配置した状態で、前記半導体ウェハの第１面に一部が遮られる照明光を照射する照明部と、
前記第１面に遮られずに前記半導体ウェハの外側を通過した前記照明光を、前記第１面とは反対の第２面の側から受けることにより前記半導体ウェハの外形を検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記外形に基づいて、前記半導体ウェハの位置を計測する計測部と、
前記半導体ウェハが前記ウェハホルダ上に前記ウェハホルダから離間して配置されている状態で、前記照明部を前記半導体ウェハと前記ウェハホルダとの間に進入させる進入機構と
を備える重ね合わせ装置。
【請求項２】
前記照明部は、発光部と導光板とを含み、前記進入機構により前記導光板が前記半導体ウェハと前記ウェハホルダの間に進入されて、前記半導体ウェハの外周部を照明する請求項１に記載の重ね合わせ装置。
【請求項３】
回路が形成された半導体ウェハを他の半導体ウェハに重ね合わせる重ね合わせ装置であって、
前記半導体ウェハを保持するウェハホルダと、
前記ウェハホルダが配置されるステージと、
前記ウェハホルダを前記ステージに搬送する搬送部と、
前記ステージに載置された前記ウェハホルダ上に前記半導体ウェハを配置した状態で、前記半導体ウェハの第１面に一部が遮られる照明光を照射する照明部と、
前記第１面に遮られずに前記半導体ウェハの外側を通過した前記照明光を、前記第１面とは反対の第２面の側から受けることにより前記半導体ウェハの外形を検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記外形に基づいて、前記半導体ウェハの位置を計測する計測部と
を備え、
前記ウェハホルダは、保持した前記半導体ウェハの外周を跨ぐ穴部を備え、
前記照明部は、前記半導体ウェハが前記ウェハホルダに載置されている状態で前記穴部を照明する重ね合わせ装置。
【請求項４】
前記ウェハホルダは、複数の前記穴部を有し、
前記照明部は、前記複数の穴部のうち、前記半導体ウェハに設けられた切欠きの少なくとも一部に重なる前記穴部を照明する請求項３に記載の重ね合わせ装置。
【請求項５】
前記照明部は、前記切欠きに対応する前記穴部の他に、前記半導体ウェハの円弧部に対応するラインに沿って設けられた少なくとも２つの穴部を照明する請求項４に記載の重ね合わせ装置。
【請求項６】
前記照明部は、前記穴部の内部に設けられた発光部を有する請求項３から５のいずれか１項に記載の重ね合わせ装置。
【請求項７】
前記照明部は、前記ステージに設けられ、前記穴部を通して前記半導体ウェハを照明する発光部を有する請求項３から５のいずれか一項に記載の重ね合わせ装置。
【請求項８】
半導体ウェハを保持するウェハホルダであって、
保持した前記半導体ウェハの外周に対応するラインに沿って前記ラインを跨ぐように配置された複数の穴部を備え、
前記複数の穴部は、互いに大きさの異なる第１穴部と第２穴部を有するウェハホルダ。
【請求項９】
前記第１穴部は、複数の半導体ウェハ位置検出穴を含み、
前記複数の半導体ウェハ位置検出穴の少なくとも一つは、前記半導体ウェハに設けられた切欠きの少なくとも一部に重なる請求項８に記載のウェハホルダ。
【請求項１０】
前記複数の半導体ウェハ位置検出穴は、前記切欠きに対応する穴の他に、前記半導体ウェハの円弧部に対応するラインに沿って配置された少なくとも２つの穴を含む請求項９に記載のウェハホルダ。
【請求項１１】
前記複数の半導体ウェハ位置検出穴の内部に配置された発光部を備える請求項９または１０に記載のウェハホルダ。
【請求項１２】
前記第２穴部は、前記半導体ウェハに当接するリフトピンが挿入される挿通孔である請求項８から１１のいずれか１項に記載のウェハホルダ。
【請求項１３】
前記第１穴部の大きさは、前記第２穴部の大きさよりも大きい請求項８から１２のいずれか１項に記載のウェハホルダ。
【請求項１４】
半導体ウェハを保持するウェハホルダであって、
前記半導体ウェハを載置したときに前記半導体ウェハの外周に対応するラインを跨ぐ発光面を有する発光部を備えるウェハホルダ。
【請求項１５】
前記発光面は、少なくとも前記半導体ウェハに設けられた切欠きの一部に重なる請求項１４に記載のウェハホルダ。
【請求項１６】
前記発光部は、前記切欠きに対応する発光部の他に、前記半導体ウェハの円弧部に対応するラインに沿って配置された発光面を有する少なくとも２つの発光部を有する請求項１５に記載のウェハホルダ。
【請求項１７】
ウェハホルダに保持される半導体ウェハの位置を検出する位置検出方法であって、
前記ウェハホルダをステージに搬送して載置する載置ステップと、
前記ステージに載置された前記ウェハホルダ上に前記半導体ウェハを配置した状態で、前記半導体ウェハの第１面に一部が遮られる照明光を照射する照明ステップと、
前記第１面に遮られずに前記半導体ウェハの外側を通過した前記照明光を、前記第１面とは反対の第２面の側から受けることにより前記半導体ウェハの外形を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出された前記外形に基づいて、前記半導体ウェハの位置を計測する計測ステップと、
を含み、
前記載置ステップは、前記ウェハホルダに設けられた穴部に、前記半導体ウェハに設けられた切欠きの少なくとも一部が重なるように、前記半導体ウェハを前記ウェハホルダに載置し、
前記照明ステップは、前記穴部を照射する位置検出方法。
【請求項１８】
ウェハホルダに保持される半導体ウェハの位置を検出する位置検出方法であって、
前記ウェハホルダをステージに搬送して載置する載置ステップと、
前記ステージに載置された前記ウェハホルダ上に前記半導体ウェハを搬送し、前記半導体ウェハが前記ウェハホルダ上に前記ウェハホルダから離間した状態に保つ離間ステップと、
前記半導体ウェハと前記ウェハホルダとの間に照明部を進入させて、前記半導体ウェハの第１面に一部が遮られる照明光を照射する照明ステップと、
前記第１面に遮られずに前記半導体ウェハの外側を通過した前記照明光を、前記第１面とは反対の第２面の側から受けることにより前記半導体ウェハの外形を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出された前記外形に基づいて、前記半導体ウェハの位置を計測する計測ステップと、
を含む位置検出方法。
【請求項１９】
前記半導体ウェハと前記ウェハホルダとの間から前記照明部を退避させる退避ステップと、
前記半導体ウェハを前記ウェハホルダに載置して保持する保持ステップと
を含む請求項１８に記載の位置検出方法。
【請求項２０】
複数の半導体ウェハ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、
前記複数の半導体ウェハを重ね合わせる工程は、
前記複数の半導体ウェハの１つである第１半導体ウェハを第１ウェハホルダ上に配置した状態で、前記第１半導体ウェハの第１面に一部が遮られる照明光を照射する第１照明ステップと、
前記第１面に遮られずに前記第１半導体ウェハの外側を通過した前記照明光を、前記第１面とは反対の第２面の側から受けることにより、前記第１半導体ウェハの外形を検出する第１検出ステップと、
前記第１検出ステップで検出された前記外形に基づいて、前記第１半導体ウェハの位置を計測する第１計測ステップと、
前記第１半導体ウェハを保持した前記第１ウェハホルダを第１重ね合わせステージに搬送する第１搬送ステップと、
前記複数の半導体ウェハの１つである第２半導体ウェハを第２ウェハホルダ上に配置した状態で、前記第２半導体ウェハの第１面に一部が遮られる照明光を照射する第２照明ステップと、
前記第１面に遮られずに前記第２半導体ウェハの外側を通過した前記照明光を、前記第１面とは反対の第２面の側から受けることにより、前記第２半導体ウェハの外形を検出する第２検出ステップと、
前記第２検出ステップで検出された前記外形に基づいて、前記第２半導体ウェハの位置を計測する第２計測ステップと、
前記第２半導体ウェハを保持した前記第２ウェハホルダを第２重ね合わせステージに搬送する第２搬送ステップと、
前記第１重ね合わせステージおよび前記第２重ね合わせステージの少なくとも一方を移動させて、前記第１半導体ウェハと前記第２半導体ウェハとを位置合わせして重ね合わせる重ね合わせステップと
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、重ね合わせ装置、基板ホルダ、位置検出方法およびデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数枚のウェハを積層し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ウェハ重ね合わせ装置が、近年注目を集めている。２枚のウェハを重ね合わせる場合、重ね合わせ装置が備える位置合わせ装置によって高精度に位置合わせをする（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】
高精度な位置合わせ装置では、２枚のウェハの表面に形成されたアライメントマークを顕微鏡で観察しながら、一方のウェハを載置したテーブルを移動させることで２枚のウェハの位置を調整する。ここで、位置合わせ装置が備える顕微鏡は高精度に位置合わせをするために撮像視野が狭く、ウェハを位置合わせ装置に搬入したときに、この撮像視野内にアライメントマークが収まるようにウェハの位置を予備的に調整しておくことが望ましい。
【０００４】
そこで、予備的にウェハの位置合わせを行う装置を備えておき、高精度な位置合わせ装置にウェハを搬入する前にウェハを予備的に位置合わせしていたが、予備的な位置合わせをしてから高精度な位置合わせ装置に搬入されるまでに、位置ずれが生ずる場合があった。このとき、アライメントマークが顕微鏡の撮像視野内に収まらなくなり、本アライナ１４０による位置合わせに時間がかかってしまうという課題があった。
【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の態様に係る重ね合わせ装置は、基板を保持する基板ホルダと、基板ホルダが配置されるステージと、基板を保持した状態で基板ホルダをステージに搬送する搬送部と、基板を、基板ホルダに対し載置方向に配置した状態で、基板ホルダの載置面の側から照明する照明部と、照明部により照明された基板を、載置面とは反対の面の側から撮像することにより基板の位置を同定する位置同定部とを備える。
【０００６】
また上記課題を解決するために、本発明の第２の態様に係る基板ホルダは、基板を載置する基板ホルダであって、基板を載置したときに基板の外周に対応するラインに沿ってラインを跨ぐように、少なくとも２種類の大きさの複数の穴部を備える。
【０００７】
また上記課題を解決するために、本発明の第３の態様に係る基板ホルダは、基板を載置する基板ホルダであって、基板を載置したときに基板の外周に対応するラインの少なくとも一部に沿ってラインを跨ぐように発光面を有する発光部を備える。
【０００８】
また上記課題を解決するために、本発明の第４の態様に係る位置検出方法は、基板ホルダに保持される基板の位置を検出する位置検出方法であって、基板ホルダに設けられた穴部に、基板に設けられた切欠きの少なくとも一部が重なるように、基板を基板ホルダに載置する載置ステップと、穴部を、載置された基板の側とは反対の側から照射する照射ステップと、照射ステップにより照射されている切欠きの少なくとも一部を、基板の載置面とは反対の面の側から撮像して基板の位置を同定する位置同定ステップとを有する。
【０００９】
また上記課題を解決するために、本発明の第５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１つである第１基板を、第１基板ホルダに対し載置方向に配置した状態で、載置面の側から照明する第１照明ステップと、第１照明ステップにより照明されている第１基板の外周部を、第１基板の載置面とは反対の面の側から撮像することにより第１基板の位置を同定する第１位置同定ステップと、第１基板を保持した第１基板ホルダを第１重ね合わせステージに搬送する第１搬送ステップと、複数の基板の１つである第２基板を、第２基板ホルダに対し載置方向に配置した状態で、載置面の側から照明する第２照明ステップと、第２照明ステップにより照明されている第２基板の外周部を、第２基板の載置面とは反対の面の側から撮像することにより第２基板の位置を同定する第２位置同定ステップと、第２基板を保持した第２基板ホルダを第２重ね合わせステージに搬送する第１搬送ステップと、第１重ね合わせステージおよび第２重ね合わせステージの少なくとも一方を移動させて、第１基板と第２基板を位置合わせして重ね合わせる重ね合わせステップとを含むデバイスの製造方法。
【００１０】
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】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る重ね合わせ装置の全体構造を概略的に示す平面図である。
【図２】ウェハの構造を概略的に示す上面図である。
【図３】上ウェハホルダの構造を概略的に示す上面図である。
【図４】下ウェハホルダの構造を概略的に示す上面図である。
【図５】位置同定部の構造を概略的に示す断面図である。
【図６】ウェハの位置が位置同定部のステージに対してずれた状態で、ウェハ及びウェハホルダが位置同定部に搬入された状態を示す概略図である。
【図７】撮影画像に基づいてウェハの位置及び姿勢を検出する手法を示す図である。
【図８】本実施形態に係るウェハホルダに保持されたウェハの位置を検出する位置検出の手順を示すフローチャートである。
【図９】発光部を備えるウェハホルダを載置した位置同定部の構造を概略的に示す断面図である。
【図１０】他の実施形態に係る位置同定部の構造を概略的に示す斜視図である。
【図１１】他の実施形態に係る重ね合わせ処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【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。重ね合わせ装置１００は、回路領域が形成された２枚の基板を、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により接合する装置である。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及び真空環境部２０２を含む。
【００１３】
大気環境部１０２は、筐体１０１の外部に面して、制御部１１０及び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全体の制御及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。制御部１１０は、重ね合わせ装置１００を制御するための情報を記憶する記憶部１１１を有する。更に制御部１１０は、配備された他の機器と接続する接続部を含む場合もある。
【００１４】
ＥＦＥＭ１１２は、３つのロードポート１１３、１１４、１１５及びロボットアーム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。ロードポート１１３、１１４に装着されたＦＯＵＰには基板の一例であるウェハ１２０が複数枚収容されており、ロボットアーム１１６によって大気環境部１０２に搬入される。大気環境部１０２及び真空環境部２０２によって接合されたウェハ１２０は、ロードポート１１５に装着されたＦＯＵＰに格納される。
【００１５】
なお、ここでいうウェハ１２０は、既に回路パターンが複数周期的に形成されている単体のシリコンウェハ、化合物半導体ウェハ等である。また、装填されたウェハ１２０が、既に複数のウェハを積層して形成された積層ウェハである場合もある。
【００１６】
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、分離機構１６０及び位置同定部３００を備える。筐体１０１の内部は、重ね合わせ装置１００が設置された環境の室温と略同じ温度が維持されるように温度管理される。
【００１７】
予備アライナ１３０は、ウェハ１２０が本アライナに搬入されたときに、本アライナが備える顕微鏡の撮像視野内にウェハ１２０のアライメントマークが収まるように、個々のウェハ１２０の位置を仮合わせする装置である。予備アライナ１３０は、ターンテーブル１３１、ホルダテーブル１３２及び検出器１３３を備える。ターンテーブル１３１には、ＥＦＥＭ１１２のロボットアーム１１６によってウェハ１２０が載置される。
【００１８】
ウェハ１２０の外周の一部には切欠きが設けられており、ターンテーブル１３１に設置されたラインセンサでウェハ１２０の切欠きの位置を検知することで、ターンテーブル１３１はウェハ１２０の回転方向の位置を調整する。ホルダテーブル１３２には、ホルダラック１５０から搬送されたウェハホルダ１９０が載置される。
【００１９】
検出器１３３は、ホルダテーブル１３２上に載置されたウェハホルダ１９０及びその上方に配置されたウェハ１２０を俯瞰してその一部の像を撮像素子に結像させる光学系を有する撮像部を備える。撮像部は、例えば予備アライナ１３０の天井フレームなど、振動の影響をうけにくい場所に固定されている。ウェハホルダ１９０の外周には切欠きが設けられており、予備アライナ１３０は、検出器１３３でこの切欠を検出することで、ウェハホルダ１９０の位置及び姿勢を確認する。
【００２０】
ウェハホルダ１９０のウェハ保持面には複数の挿通孔が設けられており、ウェハホルダ１９０の表裏を貫通する。またホルダテーブル１３２には複数の貫通孔が設けられており、複数のリフトピンが、この貫通孔及びウェハホルダ１９０の挿通孔を突き抜けて、リフトピン上にウェハ１２０を載置できるよう構成されている。
【００２１】
ウェハスライダによってターンテーブル１３１からホルダテーブル１３２へと搬送されたウェハ１２０は、複数のリフトピン上に載置される。そして、撮像部によってウェハホルダ１９０とともに撮像され、切欠を基準として精確に位置合わせされる。位置合わせされた後、リフトピンを降下することでウェハ１２０はウェハホルダ１９０上に載置される。
【００２２】
ホルダテーブル１３２には電力供給ピンが設けられており、ウェハホルダ１９０の裏面に設けられた電力供給端子と接続して、ウェハホルダ１９０に電力を供給する。電力供給端子から電力を供給されたウェハホルダ１９０は、その内部に設けられた静電チャックによりウェハ保持面に電位差を生じさせ、ウェハ１２０を静電吸着する。このようにして一体化されたウェハ１２０及びウェハホルダ１９０を、ワークと呼ぶ。
【００２３】
本アライナ１４０は、２つのワークを対向させて、２つのウェハ１２０に形成された複数の回路領域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、固定ステージ１４１、移動ステージ１４２、制御部１４３、顕微鏡１４４、１４５及び干渉計１４６、１４７を備える。また、本アライナを包囲してシャッタ１４８及び断熱壁１４９が設けられる。
【００２４】
固定ステージ１４１は、本アライナ１４０の天井部に設置されており、固定された状態でワークを下向きに保持する。固定ステージ１４１に保持されるワークを上ワークと呼び、上ワークを構成するウェハホルダ１９０を上ウェハホルダ１９１と呼ぶ。移動ステージ１４２は、ワークを上向きに保持する。そして、ＸＹ平面方向に移動可能に構成されており、ワークを保持して搬送する。移動ステージ１４２に載置されるワークを下ワークと呼び、下ワークを構成するウェハホルダ１９０を下ウェハホルダ１９２と呼ぶ。
【００２５】
制御部１４３は、固定ステージ１４１に隣接して設置された顕微鏡１４４及び移動ステージ１４２に隣接して設置された顕微鏡１４５によって、上ワークのウェハ１２０のアライメントマーク及び下ワークのウェハ１２０のアライメントマークを観察して画像情報を取得する。そして、取得した画像情報に基づいて、移動ステージ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、２枚のウェハ１２０を精密に位置合わせする。
【００２６】
このとき制御部１４３は、例えば、２枚のウェハそれぞれに形成された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計算を実行する。位置合わせ終了後、制御部１４３は、移動ステージ１４２により下ワークを上昇させて上ワークのウェハ１２０と下ワークのウェハ１２０の接合面を接触させて重ね合わせる。重ね合わされた２つのワークをまとめてワーク対と呼ぶ。
【００２７】
本アライナ１４０はこのように、２枚のウェハ１２０を高精度に位置合わせする必要があるので、顕微鏡１４４、１４５は高倍率に設定されており撮像視野が狭くなっている。その結果、ウェハ１２０に位置ずれが生じた状態でワークが本アライナ１４０に搬入されると、位置合わせに時間がかかり全体のスループットの低下を招いてしまう。特に、位置ずれが大きく、ウェハ１２０のアライメントマークが顕微鏡１４４、１４５の撮像視野から外れている場合は、アライメントマークを探索する時間も必要になるので、更に位置合わせに時間がかかってしまう。
【００２８】
また、本実施形態のように、干渉計１４６、１４７を用いて移動ステージ１４２の位置を監視する場合、回転方向の調整範囲が狭くなる。そのためウェハ１２０が移動ステージ１４２の回転方向の調整許容範囲を超える位置ずれを起こしている場合は、顕微鏡１４４、１４５の撮像視野内にアライメントマークが入るように調整することができなくなるので、位置合わせができなくなってしまう場合もある。
【００２９】
そこで、ウェハ１２０を本アライナ１４０に搬入したときに、ウェハ１２０のアライメントマークが本アライナ１４０の顕微鏡１４４、１４５の撮像視野内に入るように、予備アライナ１３０によって予めウェハ１２０の位置合わせを行っている。しかしながら、予備アライナ１３０から本アライナ１４０への搬送途中でウェハ１２０が位置ずれを起こした場合は、位置ずれが生じた状態でワークが本アライナ１４０に搬入されることになる。
【００３０】
ここで位置ずれが生じてしまうと、本アライナ１４０の顕微鏡１４４、１４５の撮像視野内にアライメントマークが収まらなくなる場合があり、結局本アライナ１４０での位置合わせに時間がかかってしまう。そこで本実施形態では、予備アライナ１３０によって形成されたワークを本アライナ１４０に搬入する前に、位置同定部３００に搬入して、ウェハ１２０の位置を同定する。
【００３１】
位置同定部３００は、ステージ３０１、照明部３１１、３１２、３１３及び撮像部３２１、３２２、３２３を備える。ステージ３０１には、予備アライナ１３０から搬出された、ウェハ１２０を搭載したウェハホルダ１９０が載置される。本実施形態においてウェハホルダ１９０は、ウェハ１２０の外周の大きさに対応するラインに沿って３つのウェハ位置検出穴を備える。そして予備アライナ１３０がウェハ１２０をウェハホルダ１９０に載置するときに、ウェハ１２０は、３つのウェハ位置検出穴を跨ぐ位置に配置される。
【００３２】
照明部３１１、３１２、３１３はステージ３０１に備えられており、上方向に照明光を照射するように構成されている。照明部３１１、３１２、３１３は、ウェハ１２０の外周の大きさに対応するラインに沿って配置されており、３つの照明部３１１、３１２、３１３の相対的な位置関係は、ウェハホルダ１９０の３つのウェハ位置検出穴の相対的な位置関係と同様である。ウェハ１２０を搭載したウェハホルダ１９０を位置同定部３００のステージ３０１に載置するときは、３つのウェハ位置検出穴が、３つの照明部３１１、３１２、３１３の位置に対応するように配置され、３つの照明部３１１、３１２、３１３から照射された照明光は、３つのウェハ位置検出穴を照明する。
【００３３】
撮像部３２１、３２２、３２３は、照明部３１１、３１２、３１３に対向する位置に設置されており、ステージ３０１側を撮像するように構成されている。そして、撮像部３２１、３２２、３２３は、ウェハ位置検出穴を介して照明部３１１、３１２、３１３によって照明されたウェハ１２０の外周の一部をそれぞれ撮像する。そして、位置同定部３００は、撮像部３２１、３２２、３２３によって取得したウェハ１２０の画像情報に基づいて、ウェハ１２０の位置を同定する。位置同定部３００のさらに具体的な構成については後述する。
【００３４】
本実施形態において、ウェハ１２０、ウェハホルダ１９０、ワーク及びワーク対は、第１搬送ユニット１７１、第２搬送ユニット１７２、第１受け渡しポート１７３及びロボットアーム１７５、１７６によって搬送される。第１搬送ユニット１７１及び第２搬送ユニット１７２は、予備アライナ１３０、位置同定部３００、第１受け渡しポート１７３の間でウェハホルダ１９０、ワーク及びワーク対の搬送をする。
【００３５】
第１搬送ユニット１７１と第２搬送ユニット１７２は、上下方向に並行して設けられたレール上をそれぞれ独立して走行する。そして第１搬送ユニット１７１は第２搬送ユニット１７２よりも上側に位置して、ウェハホルダ１９０、ワーク及びワーク対を保持したままでもすれ違うことができる構造になっている。第１受け渡しポート１７３は、分離機構１６０の上部に設けられ、ウェハホルダ１９０及びワーク対を載置するためのプッシュアップピンを備える。
【００３６】
真空環境部２０２は、断熱壁２１０、ロードロックチャンバ２２０、ロボットアーム２３０及び複数の加熱加圧装置２４０を有する。断熱壁２１０は、真空環境部２０２を包囲して真空環境部２０２の内部温度を維持すると共に、真空環境部２０２の外部への熱輻射を遮断する。これにより、真空環境部２０２の熱が大気環境部１０２に及ぼす影響を抑制できる。ロボットアーム２３０は、ワーク対を搬送する搬送装置であり、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。
【００３７】
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を有する。ワーク対が大気環境部１０２から真空環境部２０２に搬入される場合、まず、大気環境部１０２側のシャッタ２２２が開かれ、ロボットアーム１７６がワーク対をロードロックチャンバ２２０に搬入する。次に大気環境部１０２側のシャッタ２２２を閉じ、ロードロックチャンバ２２０内の空気を排出することで、真空状態にする。
【００３８】
ロードロックチャンバ２２０内が真空状態になった後、真空環境部２０２側のシャッタ２２４が開かれ、ロボットアーム２３０がワーク対を搬出する。このような真空環境部２０２への搬入動作により、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。
【００３９】
次にロボットアーム２３０は、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、ワーク対を加熱加圧する。これによりウェハホルダ１９０に挟まれた状態で搬入されたウェハ１２０は恒久的に接合される。
【００４０】
加熱加圧装置２４０は、ワーク対を加熱する本体と、本体を配置する加熱加圧チャンバとを含む。またロボットアーム２３０は、ロボットアームチャンバに設置される。すなわち、真空環境部２０２を構成する複数の加熱加圧チャンバ、ロボットアームチャンバ及びロードロックチャンバ２２０は、それぞれ個別に仕切られ、別々に雰囲気を調整することができる。また、図に示すように、真空環境部２０２は、ロボットアームチャンバを中心として、複数の加熱加圧チャンバとロードロックチャンバ２２０が円周方向に並べて配置されている。
【００４１】
真空環境部２０２から大気環境部１０２にワーク対を搬出する場合は、まず真空環境部２０２側のシャッタ２２４が開かれ、ロボットアーム２３０がワーク対をロードロックチャンバ２２０に搬入する。次に、真空環境部２０２側のシャッタ２２４が閉じられ、大気環境部１０２側のシャッタ２２２が開かれる。そして、ロボットアーム１７５によって、ワーク対がロードロックチャンバ２２０から搬出される。
【００４２】
ロードロックチャンバ２２０から搬出されたワーク対は、分離機構１６０に搬入され、分離機構１６０によって、ウェハホルダ１９０に挟まれて接合された接合ウェハが取り出される。接合ウェハは、第１搬送ユニット１７１又は第２搬送ユニット１７２によって、ロードポート１１５に装着されたＦＯＵＰに収容される。
【００４３】
図２はウェハ１２０の構造を概略的に示す平面図である。図では、平面方向をＸＹ軸方向、重力方向をＺ軸方向としている。また図は、ウェハ１２０が位置同定部３００のステージ３０１に載置された場合の向きを示している。ウェハ１２０は、その周囲の一部にウェハ１２０の結晶方向性を示す切欠き１２３を備える。ここでいう切欠き１２３は、ノッチ及びオリフラを含む。また、ウェハ１２０には例えば、数十ショット〜数百ショット程度に回路領域１２４が形成されているが、図では、回路領域１２４が２２個形成されている場合を例示している。
【００４４】
回路領域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１２５が複数形成されている。ここでは、アライメントマーク１２５は十字形状で形成されている。ウェハ１２０は、本アライナ１４０の移動ステージ１４２に載置されたときに、切欠き１２３が−Ｙ方向の端に位置するように、予備アライナ１３０によって向きが調整される。
【００４５】
図３は、ウェハ１２０を保持した上ウェハホルダ１９１を概略的に示す平面図である。上ウェハホルダ１９１は、ホルダ本体９１１及びマグネットユニット９１８を有している。ホルダ本体９１１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ており、ウェハ１２０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。ウェハ１２０の保持は、静電力を利用した吸着により行われる。
【００４６】
具体的には、ホルダ本体９１１に埋め込まれた静電チャックに、ホルダ本体９１１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、上ウェハホルダ１９１とウェハ１２０との間に電位差を生じさせて、ウェハ１２０を上ウェハホルダ１９１に吸着させる。なお、ウェハ１２０の吸着面は、回路領域が設けられた面とは反対の面である。
【００４７】
ホルダ本体９１１には、挿通孔９１２及びウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５が設けられている。挿通孔９１２は、上ウェハホルダ１９１にウェハ１２０を載置した場合に、ウェハ１２０の外周に対応するラインに沿う位置に備えられる。そして、予備アライナ１３０が備えるリフトピンが挿通孔９１２を突き抜けることで、リフトピン上にウェハ１２０を載置できるように構成されている。リフトピン上に載置されたウェハ１２０は、リフトピンが降下することによって、ウェハホルダ１９０上に載置される。
【００４８】
３つのウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５は、上ウェハホルダ１９１にウェハ１２０を載置したときにウェハ１２０の外周に対応するラインに沿って、ラインを跨ぐ位置に設けられており、挿通孔９１２とは異なる大きさを有している。本実施形態ではさらに、ウェハ位置検出穴９１３がウェハ位置検出穴９１４、９１５よりも大きさが大きくなっている。ウェハ位置検出穴９１３は、ウェハ１２０に設けられた切欠き１２３に対応しており、本実施形態では、切欠き１２３の全体を包含する大きさとなっている。
【００４９】
予備アライナ１３０は、ウェハ１２０をウェハホルダ１９０に載置するときに、ウェハ位置検出穴９１３に、ウェハ１２０に設けられた切欠き１２３の少なくとも一部が重なるようにウェハ１２０を載置する。ウェハ位置検出穴９１４、９１５は、ウェハ１２０の円弧部に対応するラインに沿って設けられている。
【００５０】
またホルダ本体９１１は、その外周の一部に切欠き９１６を有する。切欠き９１６は、予備アライナ１３０において、ウェハホルダ１９０にウェハ１２０を予備的に位置合わせするときの基準として用いられる。
【００５１】
またホルダ本体９１１は、上ウェハホルダ１９１の外周形状のうち、下ウェハホルダ１９２の外周形状と一致しない部分であるつば部９１７を含む。分離機構１６０が接合後の積層されたウェハ１２０から下ウェハホルダ１９２を引き離すときに、上ウェハホルダ１９１は、つば部９１７を含む領域において、下ウェハホルダ１９２側からの押圧力を受ける。このとき、上ウェハホルダ１９１の静電吸着を有効に、下ウェハホルダ１９２の静電吸着を無効にしておくことによって、積層されたウェハ１２０は上ウェハホルダ１９１と共に持ち上げられ、下ウェハホルダ１９２から分離される。
【００５２】
マグネットユニット９１８は、ウェハ１２０を保持する表面において、保持したウェハ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個のマグネットユニット９１８が配されている。
【００５３】
図４は、ウェハ１２０を保持した下ウェハホルダ１９２を概略的に示す平面図である。上ウェハホルダ１９１と同様の構成要素については、上ウェハホルダ１９１と同じ符号を割り当ててその説明を省略する。下ウェハホルダ１９２は、ホルダ本体９２１がつば部９１７を有しない点と、マグネットユニット９１８の代わりに吸着ユニット９２２を有する点で上ウェハホルダ１９１と異なる。
【００５４】
吸着ユニット９２２は、ウェハ１２０を保持する表面において、保持したウェハ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９２２が配されている。吸着ユニット９２２は、磁性体で構成されており、上ウェハホルダ１９１のマグネットユニット９１８とそれぞれ対応するように配置されている。そして、ウェハ１２０を保持した上ウェハホルダ１９１と、ウェハ１２０を保持した下ウェハホルダ１９２を、互いに向かい合わせてマグネットユニット９１８と吸着ユニット９２２を作用させると、２つのウェハ１２０を重ね合わせた状態で挟持して固定することができる。
【００５５】
なお、上ウェハホルダ１９１のウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５と下ウェハホルダ１９２のウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５の配置は対応している。その結果、ウェハ１２０を搭載した上ウェハホルダ１９１とウェハ１２０を搭載した下ウェハホルダ１９２を重ね合わせた場合、上ウェハホルダ１９１のウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５と下ウェハホルダ１９２のウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５は、対向することになる。
【００５６】
その結果、例えば下ウェハホルダ１９２のウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５に対して、下ウェハホルダ１９２から上ウェハホルダ１９１への方向に照明光を照射すると、その照明光は、下ウェハホルダ１９２のウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５及び、上ウェハホルダ１９１のウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５を通過することになる。このように構成することで、上ワークと下ワークを重ね合わせた状態であっても、上ウェハホルダ１９１及び下ウェハホルダ１９２に挟持されたウェハ１２０の位置を測定することができる。例えば、本アライナ１４０で上ワークと下ワークを重ね合わせた後、加熱加圧装置２４０に搬送するまでの間に、ウェハ１２０の位置を測定する構成を備えることで、本アライナ１４０での重ね合わせ後に生じる、上ワークのウェハ１２０と下ワークのウェハ１２０のずれに対応することができる。
【００５７】
図５は位置同定部３００の構造を概略的に示す断面図である。ステージ３０１には３つの照明部３１１、３１２、３１３が備えられている。照明部３１１、３１２、３１３は、上方向に照明光を照射するように構成されている。そして、各照明部３１１、３１２、３１３と対向する位置に、３つの撮像部３２１、３２２、３２３が備えられている。
【００５８】
ステージ３０１には、ウェハ１２０を搭載したウェハホルダ１９０が載置される。このとき、ウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５が、それぞれ照明部３１１、３１２、３１３によって照明されるように、ウェハホルダ１９０が載置される。照明部３１１、３１２、３１３から発せられた照明光はウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５を通過して、一部がウェハ１２０に遮られて撮像部３２１、３２２、３２３に到達する。
【００５９】
この撮像部３２１、３２２、３２３は到達した光を光電変換して画像処理することにより、ウェハ１２０の外周形状の一部に対応する画像情報を得る。撮像部３２１、３２２、３２３の撮像視野範囲は、ウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５を包含できる大きさに設定されている。このように本実施形態では、ウェハホルダ１９０がウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５を備えることによって、ウェハ１２０を載置面側から照明して、載置面とは反対の側から撮像する、いわゆる透過光計測を実現することができる。その結果、ウェハ１２０のエッジを高いコントラストで取得することができる。
【００６０】
ウェハホルダ１９０に載置されたウェハ１２０の外周形状を撮像する手法として、ウェハ１２０の載置面とは反対の側から照明した光の反射光を計測するいわゆる反射光計測が知られているが、ウェハ１２０のエッジが載置面に垂直でなく斜めになっているような場合等に、ウェハ１２０の外周形状を精度良く把握することが難しいという課題があった。それに対して本実施形態では、ウェハホルダ１９０にウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５を備えることで、ウェハホルダ１９０に搭載されたウェハ１２０の透過光計測を可能としており、反射光計測をする場合に比べて、ウェハ１２０の外周形状を精確に把握することができる。
【００６１】
図６は、ウェハ１２０の位置が位置同定部３００のステージ３０１に対してずれた状態で、ウェハ１２０及びウェハホルダ１９０が位置同定部３００に搬入された状態を示す概略図である。ここでは、ウェハホルダ１９０は位置同定部３００に対して位置ずれなく載置されているものとする。なお、破線で示したウェハ１２０は、ウェハ１２０が位置ずれなく載置されている場合を表している。またここでは説明用として、ウェハ１２０のずれ量を実際よりも大きくして図示している。
【００６２】
撮影画像９３３、９３４、９３５は、それぞれ撮像部３２１、３２２、３２３が撮影して取得した画像を表している。斜線で示した部分が、照明部３１１、３１２、３１３による照明をウェハ１２０が遮った部分に対応する。即ち、斜線で示した部分がウェハ１２０の外周形状の一部を示している。これら３つの撮影画像９３３、９３４、９３５に対して位置同定部３００の制御部が画像処理を行うことで、ウェハ１２０の位置及び姿勢が検出される。なおここでは、ウェハ１２０の中心点の座標をウェハ１２０の位置として、ウェハ１２０の切欠き１２３の回転方向の位置をウェハ１２０の姿勢とする。
【００６３】
図７は、撮影画像９３３、９３４、９３５に基づいてウェハ１２０の位置及び姿勢を検出する手法を示す図である。まず、ウェハ１２０の位置を検出する手法について説明する。中心位置３０２は、ステージ３０１の中心位置であり、ウェハ１２０及びウェハホルダ１９０が位置ずれなくステージ３０１に載置された場合、ウェハ１２０の中心点及びウェハホルダ１９０の中心点は中心位置３０２と一致することになる。ここでは、中心位置３０２を、座標の基準点として説明する。
【００６４】
中心点９３６は、撮影画像９３４を撮影する撮像部３２２の光軸中心を示している。中心点９３６の座標は、中心位置３０２との位置関係からあらかじめわかっている。ウェハ１２０がステージ３０１に対して位置ずれなく載置された場合、ウェハ１２０の外周が中心点９３６を通過することになる。図７では、ウェハ１２０が位置ずれを生じている場合を図示しているので、ウェハ１２０の外周は中心点９３６を通過していない。
【００６５】
位置同定部３００の制御部は、撮影画像９３４に対して、例えば、中心位置３０２と中心点９３６とを結んだ直線９５２と、ウェハ１２０の外周の交点９３７の座標を算出することでウェハ１２０の外周上の一点を検出する。具体的には、中心位置３０２と中心点９３６とを結んだ直線９５２に沿って画素値が黒から白に変化する点を検出することで、交点９３７を検出する。そして、中心点９３６の座標及び、中心点９３６と交点９３７の相対座標から、交点９３７の座標情報を算出する。このようにして、ウェハ１２０の外周上の１点の座標情報を取得する。なおここでは、中心位置３０２と中心点９３６とを結んだ直線９５２と、ウェハ１２０の外周の交点を交点９３７として検出したが、これに限らず、例えば中心点９３６からＸ方向に沿って、画素値が黒から白に変化する点を交点９３７として検出するように構成してもよい。
【００６６】
撮影画像９３５についても撮影画像９３４と同様にして、中心位置３０２と中心点９３８とを結んだ直線９５３とウェハ１２０の外周の交点である交点９３９の座標情報を取得する。撮影画像９３３については、ウェハ１２０の切欠き１２３が含まれている点で撮影画像９３４及び撮影画像９３５とは処理が異なる。位置同定部３００の制御部は、例えばまず、撮影画像９３３を撮影する撮像部３２１の光軸中心である中心点９４１と、中心位置３０２とを結んだ直線９５１から、＋Ｘ方向に画素値の変化を確認していき、Ｙ方向への変異が小さくなった位置を交点９４２として検出する。そして、あらかじめ座標情報がわかっている中心点９４１と、交点９４２との相対座標を検出することで、交点９４２の座標情報を算出する。
【００６７】
以上の処理によって、ウェハ１２０の外周上の３点の座標情報を取得する。位置同定部３００の制御部は、取得した３点の座標情報に対して公知の計算手法を適用することによって、この３点を通る円の中心座標及び半径を算出する。ウェハ１２０は円形状であるので、算出した円の中心座標が、ウェハ１２０の中心点１２６となる。
【００６８】
続いて、ウェハ１２０の姿勢を検出する手法について説明する。位置同定部３００の制御部は、撮影画像９３３に対して、切欠き１２３に内接する内接円９４３を仮想的に形成する。そして、切欠き１２３と内接円９４３との法線の交点９４４を検出して、中心点９４１との相対座標を算出することによって、交点９４４の座標情報を取得する。
【００６９】
位置同定部３００の制御部は、このように取得した交点９４４と中心点１２６とを結ぶ直線の、中心位置３０２と中心点９４１とを結ぶ直線９５１に対する傾きθを算出することで、ウェハ１２０の姿勢を検出する。そして位置同定部３００の制御部は、中心位置３０２とウェハ１２０の中心点１２６との距離の大きさ及び、傾きθの大きさによって、ウェハ１２０の位置ずれの大きさを判断する。
【００７０】
なお、切欠き１２３がオリフラの場合、まずウェハ１２０の位置は、ウェハホルダ１９０のウェハ位置検出穴、位置同定部３００の撮像部及び照明部を、ウェハ１２０の外周上の３箇所に対応する位置に備えることで、検出することができる。またウェハ１２０の姿勢については、ウェハ１２０のオリフラ上の２箇所に対応する位置に、ウェハホルダ１９０のウェハ位置検出穴、位置同定部３００の撮像部及び照明部を備えて、オリフラの角度を算出することで、検出することができる。
【００７１】
またその他の構成として、ウェハ１２０の外周とオリフラの境界部分である２箇所と、ウェハ１２０の外周上の１箇所に対応する位置に、ウェハホルダ１９０のウェハ位置検出穴、位置同定部３００の撮像部及び照明部を備えることでも、ウェハ１２０の位置及び姿勢を検出することができる。このように構成することで、ウェハホルダ１９０に設けるウェハ位置検出穴の数を減らすことができるとともに、位置同定部３００の撮像部及び照明部の数を減らすことができる。
【００７２】
図８は、本実施形態に係る、ウェハホルダ１９０に保持されたウェハ１２０の位置を検出する位置検出の手順を示すフローチャートである。ステップＳ８０１では、予備アライナ１３０が、ウェハホルダ１９０のウェハ位置検出穴９１３にウェハ１２０の切欠き１２３の少なくとも一部が重なり、ウェハ位置検出穴９１４、９１５にウェハ１２０の外周の一部が重なるように、ウェハ１２０をウェハホルダ１９０に載置する。
【００７３】
ステップＳ８０２では、第１搬送ユニット１７１又は第２搬送ユニット１７２が、予備アライナ１３０で形成されたワークを位置同定部３００のステージ３０１上に載置する。このとき、ワークを構成するウェハホルダ１９０のウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５が、ステージ３０１の照明部３１１、３１２、３１３によって照明され、撮像部３２１、３２２、３２３の撮像視野内に入る位置に載置されるように調整される。
【００７４】
ステップＳ８０３では、照明部３１１、３１２、３１３が、ステージ３０１に載置されたワークを構成するウェハホルダ１９０のウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５に対して、照明光を照射する。照明部３１１、３１２、３１３によって照射された照明光は、ウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５を通過して、一部がウェハ１２０に遮られて撮像部３２１、３２２、３２３に到達する。
【００７５】
ステップＳ８０４では、撮像部３２１、３２２、３２３が、到達した光を光電変換して画像処理することにより、ウェハ１２０の外周形状を示す画像情報を取得する。取得した画像情報は、ウェハ１２０によって遮られた部分の画素値が黒、それ以外の部分の画素値が白を示す二値画像である。
【００７６】
ステップＳ８０５では、位置同定部３００の制御部が、取得した画像情報を解析して、撮影画像９３３にウェハ１２０の切欠き１２３が含まれているか、及び撮影画像９３４、９３５にウェハ１２０の外周形状が含まれているかを判断する。位置同定部３００の制御部は、画像情報にふくまれる黒の画素値と白の画素値を検出して、ウェハ１２０の外周形状を確認することで判断する。例えば、黒の画素値と白の画素値のいずれか一方のみが含まれる場合は、切欠き１２３及び外周形状のいずれも含まないと判断する。ここで、撮影画像９３３にウェハ１２０の切欠き１２３が含まれ、かつ、撮影画像９３４、９３５にウェハ１２０の外周形状が含まれていると判断された場合はステップＳ８０６に進み、含まれないと判断された場合はステップＳ８１２に進む。
【００７７】
ステップＳ８０６では、位置同定部３００の制御部が図７で説明した手法を用いて、撮影画像９３３、９３４、９３５をそれぞれ解析して、ウェハ１２０の外周上の３点の座標情報を取得して、ウェハ１２０の中心点の座標情報を算出する。ステップＳ８０７では、位置同定部３００の制御部が、撮影画像９３３に含まれる切欠き１２３に対して、内接円を形成できるかを判断する。内接円を形成できると判断した場合はステップＳ８０８に進み、形成できないと判断した場合はステップＳ８０９に進む。
【００７８】
ステップＳ８０８では、位置同定部３００の制御部が、撮影画像９３３を解析して、図７で説明した手法を用いてウェハ１２０の姿勢を検出する。ステップＳ８０９では、位置同定部３００の制御部が、検出したウェハ１２０の中心点１２６の座標情報及び検出したウェハ１２０の姿勢に基づいて、ウェハ１２０の位置ずれ量が、本アライナ１４０の調整許容範囲内か調整許容範囲外かを判断する。位置ずれ量が調整許容範囲内の場合はステップＳ８１０に進み、調整許容範囲外の場合は、ステップＳ８１１に進む。
【００７９】
ステップＳ８１０では、ロボットアーム１７６が、ウェハ１２０及びウェハホルダ１９０を位置同定部３００から搬出して、本アライナ１４０に搬入する。ここで、位置同定部３００が検出したウェハ１２０の位置ずれ量は、例えば、制御部１１０の記憶部１１１に記憶されることによって、本アライナ１４０の制御部が参照できるように管理される。
【００８０】
ステップＳ８１１では、第１搬送ユニット１７１又は第２搬送ユニット１７２によって、ウェハ１２０及びウェハホルダ１９０を位置同定部３００から搬出して、予備アライナ１３０に搬入する。予備アライナ１３０は、搬入されたウェハ１２０及びウェハホルダ１９０を、一度分離して、ウェハ１２０をウェハホルダ１９０に載置し直す。なお、位置同定部３００から搬出したウェハ１２０及びウェハホルダ１９０を予備アライナ１３０に戻さずに、ホルダラック１５０に戻すように構成しても良い。
【００８１】
ここで、予備アライナ１３０で形成されたワークを位置同定部３００に搬入してから、本アライナ１４０で重ね合わせるまでの重ね合わせ工程の流れを簡単に説明する。まず、第１照明ステップとして、位置同定部３００が、ステージ３０１に載置された上ワークを、照明部３１１、３１２、３１３によって照明する。次に第１位置同定ステップとして、位置同定部３００が、照明部３１１、３１２、３１３によって照明されているウェハ１２０の外周部を、撮像部３２１、３２２、３２３によって撮像して、取得した画像情報に基づいて、ウェハ１２０の位置を同定する。
【００８２】
ここで位置を同定した結果、本アライナ１４０の調整許容範囲を超える位置ずれが発生していた場合、上ワークは予備アライナ１３０に戻される。位置ずれが発生していた場合であって、その位置ずれが、本アライナ１４０の調整許容範囲内であった場合、ウェハ１２０の位置ずれを示す情報が制御部１１０の記憶部１１１に記憶され、次のステップに進む。
【００８３】
第１搬送ステップとして、ロボットアーム１７６が、上ワークを位置同定部３００から本アライナ１４０の移動ステージ１４２に搬送する。このときロボットアーム１７６は、上ワークを反転して、ウェハ載置面が下向きの状態で移動ステージ１４２に搬送する。移動ステージ１４２に載置された上ワークは、移動ステージ１４２によって上昇されて固定ステージ１４１に押し当てられ、固定ステージ１４１によって吸着固定される。このようにして、上ワークが本アライナ１４０の固定ステージ１４１に載置される。
【００８４】
一方、予備アライナ１３０で形成され位置同定部３００のステージ３０１に載置された下ワークが、第２照明ステップとして、照明部３１１、３１２、３１３により照明される。そして、第２位置同定ステップとして、位置同定部３００が、照明部３１１、３１２、３１３によって照明されているウェハ１２０の外周部を、撮像部３２１、３２２、３２３によって撮像して、取得した画像情報に基づいて、ウェハ１２０の位置を同定する。
【００８５】
ここで位置を同定した結果、本アライナ１４０の調整許容範囲を超える位置ずれが発生していた場合、上ワークは予備アライナ１３０に戻される。位置ずれが発生していた場合であって、その位置ずれが、本アライナ１４０の調整許容範囲内であった場合、位置ずれの情報が制御部１１０の記憶部１１１に記憶され、次のステップに進む。
【００８６】
第２搬送ステップとして、ロボットアーム１７６が、下ワークを位置同定部３００から本アライナ１４０の移動ステージ１４２に搬送する。移動ステージ１４２に搬送された下ワークは移動ステージ１４２によって吸着固定される。そして重ね合わせステップとして、本アライナ１４０が、まず記憶部１１１に記憶された位置ずれの情報を参照して、移動ステージ１４２を駆動させることでウェハ１２０の位置ずれを解消する。そして、顕微鏡１４４、１４５により、上ワークのウェハ１２０のアライメントマークと下ワークのウェハ１２０のアライメントマークを精密に位置合わせして、上ワークと下ワークを重ね合わせる。
【００８７】
このように、予備アライナ１３０で位置合わせしたウェハ１２０及びウェハホルダ１９０を本アライナ１４０に搬入する前に、位置同定部３００で位置を同定して、位置ずれが本アライナ１４０の調整許容範囲を超えていないと判断されたものだけを本アライナ１４０に搬入するように構成することで、本アライナ１４０の位置合わせに係る時間を適正化して、全体のスループット向上に貢献する。
【００８８】
なお上記実施形態では、上ワークについて、載置面を上向きにした状態で位置を同定して、その後反転して本アライナ１４０の固定ステージ１４１に載置する例を挙げて説明したが、これに限らない。位置同定部３００が、載置面を下向きにした状態で上ワークを保持する上ステージ、上ワークを構成するウェハ１２０を載置面の側から照明する照明部及び上ワークを載置面の反対側の面から撮像する撮像部を備えて、載置面を下向きにした状態で位置を同定して、そのまま本アライナ１４０の固定ステージ１４１移載するように構成しても良い。このように構成することで、位置ずれが本アライナ１４０の調整許容範囲に収まると判断された後に、反転によって位置ずれが生じて調整許容範囲を超える位置ずれが生じてしまうという事態を回避することができる。
【００８９】
また上記実施形態では、ウェハホルダ１９０がウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５を備え、位置同定部３００が備える照明部３１１、３１２、３１３によってウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５を照明する構成を例に挙げて説明したが、それに限らない。ウェハホルダ１９０が、内部に発光部を有する穴部を備え、その穴部を跨ぐ位置にウェハ１２０を載置して、ウェハ１２０を照明するように構成しても良い。
【００９０】
図９は、発光部３４１、３４２、３４３を備えるウェハホルダ３４９を載置した位置同定部３４０の構造を概略的に示す断面図である。位置同定部３４０は、ステージ３４４が照明部３１１、３１２、３１３を備えない点と、ステージ３４４が、ウェハホルダ３４９の発光部に電力を供給する発光用電力供給ピン３４５を備える点で位置同定部３００と相違して、その他の点では同様の構成を備える。図５に示す位置同定部３００と共通する要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省略する。
【００９１】
ステージ３４４に載置されたウェハホルダ３４９には、ステージ３４４が備える発光用電力供給ピン３４５が接続される。そして、発光用電力供給ピン３４５から電力を供給することで、穴部３４６、３４７、３４８に備えられた発光部３４１、３４２、３４３を発光する。穴部３４６、３４７、３４８は、ウェハホルダ３４９を貫通しない穴である。発光部３４１、３４２、３４３が発光した光は、一部がウェハ１２０に遮られ、一部が撮像部３２１、３２２、３２３に届く。そして、位置同定部３４０が、撮像部３２１、３２２、３２３によって取得した画像情報に基づいて、ウェハ１２０の位置を同定する。
【００９２】
このように、発光部３４１、３４２、３４３を有する穴部３４６、３４７、３４８を備えるように構成することで、ウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５と照明部３１１、３１２、３１３のずれを考慮する必要がなくなるので、ウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５を設ける場合と比べて、ウェハ１２０を照明するための穴を小さくすることができる。そしてその結果、加熱加圧装置２４０によって加圧できない領域を小さくすることができる。
【００９３】
なお、ウェハホルダ１９０がウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５を備えた場合において、ウェハ１２０を載置したときにウェハ１２０の外周に対応するラインの少なくとも一部に沿って、ラインを跨ぐように発光面を有するように構成しても良い。そのように構成することで、発光面のいずれかの部分がウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５の下側に位置するようにウェハホルダ１９０を載置すればよくなるので、ウェハホルダ１９０の配置の自由度を高めることができる。
【００９４】
（他の実施形態）
上記実施形態では、予備アライナ１３０でウェハ１２０をウェハホルダ１９０に載置して形成したワークを本アライナ１４０に搬入する構成において、本アライナ１４０に搬入する前に位置同定部３００に搬入して位置の同定をする例を挙げて説明したが、それに限らない。予備アライナ１３０でウェハ１２０及びウェハホルダ１９０をそれぞれ位置合わせして本アライナ１４０に搬送する構成において、本アライナ１４０に搬入する直前に位置同定部に搬入して位置の同定及びワークの形成をするように構成しても良い。
【００９５】
図１０は、他の実施形態に係る位置同定部３５０の構造を概略的に示す斜視図である。位置同定部３５０は、台座３５１、ホルダステージ３５２、ロボットアーム３５３、撮像ユニット３５４、照明部３５５及び進退機構３５６を備える。予備アライナ１３０によって位置合わせされたウェハホルダ３９０が、第１搬送ユニット１７１又は第２搬送ユニット１７２によって搬送され、台座３５１に設置されたホルダステージ３５２上に載置される。ウェハホルダ３９０は、ウェハ位置検出穴９１３、９１４、９１５を備えていない点以外はウェハホルダ１９０と同様の構成である。
【００９６】
ホルダステージ３５２には支持ピンが設けられており、載置されたウェハホルダ３９０の挿通孔９１２を貫通して、ウェハ１２０が載置されるのを待機する。その後、第１搬送ユニット１７１又は第２搬送ユニット１７２が、ウェハ１２０を支持ピン上に載置する。ウェハ１２０は予備アライナ１３０によって、切欠き１２３が−Ｙ方向の端に位置するように位置合わせされている。
【００９７】
次に、ロボットアーム３５３がウェハ１２０を支持し、進退機構３５６が照明部３５５を、ウェハ１２０とウェハホルダ３９０の間に進入する。照明部３５５は、発光部３５７及び導光板３５８を備えており、進退機構３５６により導光板３５８がウェハ１２０とウェハホルダ３９０の間に進入される。そして、発光部３５７が発光した光が導光板３５８を介してウェハ１２０の外周に到達して、ウェハ１２０の外周を照明する。なおここで、導光板３５８への電力供給に導電接触ピンを用いて、導光板進入時のみ通電させることで、可動配線を減少して、省スペース化を図るように構成することができる。また、照明部３５５として、ウェハ１２０の切欠き１２３及びウェハ１２０の外周に対応する位置にＬＥＤなどを備えて、ＬＥＤによってウェハ１２０の切欠き１２３及び外周を照明するように構成しても良い。
【００９８】
撮像ユニット３５４は３つの撮像部を備えており、各撮像部は、３つの発光部３５７に対向する位置に設置されている。そして、３つの撮像部はそれぞれ、照明部３５５に照明されたウェハ１２０の切欠き１２３及び外周を撮像する。位置同定部３５０は、撮像ユニット３５４によって撮像された画像情報に基づいて、ウェハ１２０の位置を同定する。以上の流れで、位置同定部３５０は、ウェハ１２０の位置を同定する。
【００９９】
ここで、本実施形態において、ウェハ１２０及びウェハホルダ３９０が重ね合わされるまでの処理の流れについて説明する。図１１は、他の実施形態に係る重ね合わせ処理の手順を示すフローチャートである。なお、各手順を実施する各装置について、上記実施形態と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省略する。
【０１００】
ステップＳ１１０１では、予備アライナ１３０がウェハホルダ３９０を位置合わせする。ウェハホルダ１９０は第１搬送ユニット１７１又は第２搬送ユニット１７２によって、予備アライナ１３０のホルダテーブル１３２に搬入される。そして予備アライナ１３０は、検出器１３３によって検出したウェハホルダ３９０の切欠き９１６に基づいて、ウェハホルダ３９０を位置合わせする。
【０１０１】
ステップＳ１１０２では、第１搬送ユニット１７１又は第２搬送ユニット１７２が、ウェハホルダ３９０を位置同定部３５０に搬入する。ウェハホルダ３９０は、位置同定部３５０のホルダステージ３５２上に載置される。ステップＳ１１０３では、予備アライナ１３０がウェハ１２０を位置合わせする。ウェハ１２０はロボットアーム１１６によってターンテーブル１３１に載置され、ターンテーブル１３１によって位置合わせされる。
【０１０２】
予備アライナ１３０によって位置合わせされたウェハ１２０は、第１搬送ユニット１７１又は第２搬送ユニット１７２によって、位置同定部３５０に搬入される。ステップＳ１１０４では、位置同定部３５０のロボットアーム３５３がウェハ１２０を支持して、ウェハホルダ３９０に対して離間している状態で、載置方向に配置する。
【０１０３】
ステップＳ１１０５では、進退機構３５６が、ウェハ１２０とウェハホルダ３９０の間に導光板３５８進入させる。進入された導光板３５８は、発光部３５７によって、ウェハ１２０の切欠き１２３及び外周部を照明する。ステップＳ１１０６では、位置同定部３５０が、撮像ユニット３５４によって撮像したウェハ１２０の切欠き１２３及び外周部の画像情報に基づいて、ウェハ１２０の位置を同定する。同定したウェハ１２０の位置・姿勢を示す情報は、制御部１１０の記憶部１１１に記憶される。
【０１０４】
ステップＳ１１０７では、ウェハ１２０の位置を同定した結果、ウェハ１２０に発生しているずれが、本アライナ１４０の調整許容範囲内か否かを判断する。なお、ここではずれが発生していない場合はずれが許容範囲内であるとして判断する。位置ずれが許容範囲内と判断されたら、ステップＳ１１０９に進み、許容範囲を超えていると判断された場合は、ステップＳ１１０８に進む。
【０１０５】
ステップＳ１１０８では、位置同定部３５０が、ホルダステージ３５２を駆動させることで、ウェハ１２０に対するウェハホルダ３９０の位置を調整する。位置の調整は、記憶部１１１に記憶された情報に基づいて実行してもよいし、撮像ユニット３５４で撮像しながら、位置ずれを解消する方向及び角度にウェハホルダ３９０を移動させることで調整してもよい。
【０１０６】
ステップＳ１１０９では、ロボットアーム３５３が、ウェハ１２０を支持ピン上に載置する。ステップＳ１１１０では、再び照明部３５５及び撮像ユニット３５４を駆動することで、ウェハ１２０の位置を同定する。ここでウェハ１２０の位置を同定することで、ウェハ１２０を支持ピン上に載置したときに位置ずれが発生していないかを判断することができる。
【０１０７】
ステップＳ１１１１では、ウェハ１２０に発生している位置ずれが、本アライナ１４０の調製許容範囲内か否かを判断する。位置ずれが調整許容範囲内であると判断された場合はステップＳ１１１２に進み、許容範囲外と判断された場合はステップＳ１２１３に進む。ステップＳ１１１２では、進退機構３５６によって照明部３５５を退避させた後、ウェハ１２０をウェハホルダ３９０に載置する。そして、ホルダステージ３５２が、静電吸着用の電力供給ピンからウェハホルダ３９０に電力を供給することで、ウェハホルダ３９０がウェハ１２０を静電吸着する。ステップＳ１１１３では、こうして形成されたワークを、ロボットアーム１７６が本アライナ１４０に搬入する。
【０１０８】
ステップＳ１１１４では、ユーザに対してエラーを出力する。ステップＳ１１１５では、ウェハ１２０及びウェハホルダ３９０を位置同定部３５０から搬出する。このように、予備アライナ１３０で位置合わせしたウェハ１２０及びウェハホルダ３９０を本アライナ１４０に搬入する前に、位置同定部３５０で位置を同定して、位置ずれが本アライナ１４０の調整許容範囲を超えている場合に、位置調整を行う構成とすることで、本アライナ１４０の位置合わせに係る時間を適正化して、全体のスループット向上に貢献する。
【０１０９】
なお、他の実施形態では、ウェハ１２０とウェハホルダ３９０の間に照明部３５５を進入してウェハ１２０を照明するように構成していたが、これに限らない。ウェハホルダにウェハ位置検出穴を設けて、ウェハ位置検出穴を介してウェハ１２０を照明するように構成してもよい。また、発光部を有する穴部を備えて、発光部によりウェハ１２０を照明するように構成してもよい。
【０１１０】
なおここでは、第１搬送ユニット１７１又は第２搬送ユニット１７２がウェハ１２０を位置同定部３５０に搬送する場合に、支持ピンに載置した後に、ロボットアーム３５３が支持する構成としていたが、それに限らない。位置同定部３５０に搬入する搬送装置をロボットアームとして、ロボットアームによってウェは１２０を搬入するように構成しても良い。この場合、ロボットアームがウェハホルダ３９０上にウェハ１２０を載置せずに、支持したままウェハホルダ３９０上に配置した状態で、照明部３５５をウェハ１２０とウェハホルダ３９０の間に進入して、位置を同定する。
【０１１１】
そして、位置ずれが生じていた場合は、ホルダステージ３５２を駆動させてウェハ１２０とウェハホルダ３９０の位置を調整し、位置合わせ終了後、ロボットアームがウェハ１２０を支持ピン上に載置する。このように構成することで、位置同定部３５０がロボットアーム３５３を備えなくてもよく、装置構成を簡略化することができる。
【０１１２】
上記実施形態では、予備アライナ１３０から本アライナ１４０への搬送経路の途中に位置同定部３５０を備えて、ウェハ１２０とウェハホルダ３９０の間に導光板３５８を進入させて透過光計測を行う構成としていたが、これに限らない。位置同定部３５０は備えずに、予備アライナ１３０が、進退機構３５６、導光板３５８及び発光部３５７を備えて、透過光計測を行うように構成しても良い。
【０１１３】
上記実施形態では、重ね合わせ装置１００が、回路領域が形成された２枚のウェハを重ね合わせ、加熱加圧することにより接合する工程までを実施する例を挙げて説明したが、これに限らず重ね合わせ装置１００は、２枚のウェハを重ね合わせる工程までを実施し、その後の工程は接合装置が実施するように構成してもよい。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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、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】
【０１１６】
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  ロードポート、１１４  ロードポート、１１５  ロードポート、１１６  ロボットアーム、１２０  ウェハ、１２３  切欠き、１２４  回路領域、１２５  アライメントマーク、１２６  中心点、１３０  予備アライナ、１３１  ターンテーブル、１３２  ホルダテーブル、１３３  検出器、１４０  本アライナ、１４１  固定ステージ、１４２  移動ステージ、１４３  制御部、１４４、１４５  顕微鏡、１４６、１４７  干渉計、１４８  シャッタ、１４９  断熱壁、１５０  ホルダラック、１６０  分離機構、１７１  第１搬送ユニット、１７２  第２搬送ユニット、１７３  第１受け渡しポート、１７５、１７６  ロボットアーム、１９０  ウェハホルダ、１９１  上ウェハホルダ、１９２  下ウェハホルダ、２０２  真空環境部、２１０  断熱壁、２２０  ロードロックチャンバ、２２２  シャッタ、２２４  シャッタ、２３０  ロボットアーム、２４０  加熱加圧装置、３００  位置同定部、３０１  ステージ、３０２  中心位置、３１１、３１２、３１３  照明部、３２１、３２２、３２３  撮像部、３４０  位置同定部、３４１、３４２、３４３  発光部、３４４  ステージ、３４５  発光用電力供給ピン、３４６、３４７、３４８  穴部、３４９  ウェハホルダ、３５０  位置同定部、３５１  台座、３５２  ホルダステージ、３５３  ロボットアーム、３５４  撮像ユニット、３５５  照明部、３５６  進退機構、３５７  発光部、３５８  導光板、３９０  ウェハホルダ、９１１  ホルダ本体、９１２  挿通孔、９１３、９１４、９１５  ウェハ位置検出穴、９１６  切欠き、９１７  つば部、９１８  マグネットユニット、９２１  ホルダ本体、９２２  吸着ユニット、９３３、９３４、９３５  撮影画像、９３６  中心点、９３７  交点、９３８  中心点、９３９  交点、９４１  中心点、９４２  交点、９４３  内接円、９４４  交点、９５１、９５２、９５３  直線
【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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【図８】
0005477053.tif 000009
【図９】
0005477053.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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