(57)【要約】【課題】干渉計の検出精度低下を防止する。【解決手段】第１の基板と第２の基板とを互いに重ね合せる基板処理装置であって、第１の基板を保持する第１ステージと、第２の基板を保持し、第１ステージに向かって移動して第１の基板および第２の基板を互いに重ね合わせる第２ステージと、第１ステージに連結され、第２ステージの位置を測定する干渉計と、第１基板と第２基板とが互いに接触することにより生じ、干渉計に向かって伝達される振動を抑制する振動抑制部とを備える。【選択図】図８
2014127532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と第２の基板とを互いに重ね合せる基板処理装置であって、
前記第１の基板を保持する第１ステージと、
前記第２の基板を保持し、前記第１ステージに向かって移動して前記第１の基板および前記第２の基板を互いに重ね合わせる第２ステージと、
前記第１ステージに連結され、前記第２ステージの位置を測定する干渉計と、
前記第１の基板と前記第２の基板とが互いに接触することにより生じ、前記干渉計に向かって伝達される振動を抑制する振動抑制部と
を備える基板処理装置。
【請求項２】
前記第１ステージを支持する枠体を更に備え、
前記干渉計は、前記枠体に支持される請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記振動抑制部は、前記第１ステージから前記干渉計までの間で振動が伝達される経路に配されて、前記振動を減衰させる制振器を含む請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記振動抑制部は、前記振動を減衰させるマスダンパを含む請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記振動抑制部は、前記振動を減衰させるアクティブマスダンパを含む請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記振動抑制部は、前記第１ステージから前記干渉計までの間で振動が伝達される経路に配されて、前記干渉計を含む振動の系の固有振動数を変化させる付加質量を含む請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記振動抑制部は、前記第１ステージから前記干渉計までの間に配されて、伝達される振動を減衰させる除振部を含む請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造において、基板等は、干渉計を用いて高精度に位置合わせされる（特許文献１参照）。
［特許文献１］特開２０１０−１４７２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
複数の基板を重ね合わせる場合に、干渉計自体の振動を抑制することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様においては、第１の基板と第２の基板とを互いに重ね合せる基板処理装置であって、第１の基板を保持する第１ステージと、第２の基板を保持し、第１ステージに向かって移動して第１の基板および第２の基板を互いに重ね合わせる第２ステージと、第１ステージに連結され、第２ステージの位置を測定する干渉計と、第１基板と第２基板とが互いに接触することにより生じ、干渉計に向かって伝達される振動を抑制する振動抑制部とを備えるが提供される。
【０００５】
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。これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】基板貼合装置１０の模式的平面図である。
【図２】基板２１０の斜視図である。
【図３】基板ホルダ２２０の斜視図である。
【図４】基板２１０の状態遷移を示す断面図である。
【図５】基板２１０の状態遷移を示す断面図である。
【図６】基板２１０の状態遷移を示す断面図である。
【図７】基板２１０の状態遷移を示す断面図である。
【図８】アライナ１５０の模式的断面図である。
【図９】アライナ１５０の模式的断面図である。
【図１０】アライナ１５０の模式的断面図である。
【図１１】他のアライナ５０１の模式的断面図である。
【図１２】他のアライナ５０２の模式的断面図である。
【図１３】他のアライナ５０３の模式的断面図である。
【図１４】他のアライナ５０４の模式的断面図である。
【図１５】他のアライナ５０５の模式的断面図である。
【図１６】他のアライナ５０６の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
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。
【０００８】
図１は、基板貼合装置１０の模式的平面図である。一対の基板２１０を貼り合わせて積層基板２３０を製造する。貼り合わされる基板２１０としては、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、ガラス基板等を例示できる。また、貼り合わされる基板２１０は、それ自体が貼り合わせにより製造された積層構造を有する基板であってもよい。
【０００９】
基板貼合装置１０は、大気環境部１００および真空環境部３００を備える。大気環境部１００は、環境チャンバ１１０の内部に収容された搬送ロボット１３０、１６０、１８０、プリアライナ１４０、アライナ１５０、分離部１７０およびホルダラック１９０を有する。環境チャンバ１１０の内部については、清浄な雰囲気の温度、湿度等が管理されている。
【００１０】
環境チャンバ１１０の外側には、制御部１１２および基板カセット１２０が配される。制御部１１２は、基板貼合装置１０全体の動作を制御する。基板カセット１２０は、貼り合わされる基板２１０と、貼り合わせにより製造された積層基板２３０とを収容する。基板カセット１２０は、基板貼合装置１０から取り外して、基板２１０または積層基板２３０を運搬する場合の容器として使用することもできる。
【００１１】
大気環境部１００において、プリアライナ１４０は、基板カセット１２０から取り出された基板２１０を、基板ホルダ２２０に保持させる。アライナ１５０は、互いに対向する固定ステージ１５１および移動ステージ１５２を有し、それぞれが基板ホルダ２２０に保持された一対の基板２１０を位置合わせして重ね合わせる。ホルダラック１９０は、使用していない基板ホルダ２２０を収容する。
【００１２】
分離部１７０は、基板２１０を貼り合わせて製造された積層基板２３０を基板ホルダ２２０から分離する。積層基板２３０から分離された基板ホルダ２２０は、ホルダラック１９０に格納して待機させてもよいし、プリアライナ１４０に搬送して次の基板２１０を保持させてもよい。
【００１３】
搬送ロボット１３０、１６０、１８０のそれぞれは、フィンガ１３２、１６２、１８２と、アーム１３４、１６４、１８４とを有する。フィンガ１３２、１６２、１８２は、基板２１０、基板ホルダ２２０および積層基板２３０のうちの少なくともひとつを保持する。アーム１３４、１６４、１８４は、フィンガ１３２、１６２、１８２を支持して移動させる。
【００１４】
基板カセット１２０の直近に配され、プリアライナ１４０、アライナ１５０およびホルダラック１９０に包囲された搬送ロボット１３０は、プリアライナ１４０に、基板ホルダ２２０および基板２１０を順次搬入する。また、搬送ロボット１３０は、プリアライナ１４０において基板２１０を保持した基板ホルダ２２０をアライナ１５０に搬入する。更に、搬送ロボット１３０は、分離部１７０において基板ホルダ２２０から分離された積層基板２３０を基板カセット１２０に搬入する。
【００１５】
アライナ１５０に対して搬送ロボット１３０と反対側に配された搬送ロボット１６０は、アライナ１５０において基板２１０を保持した基板ホルダ２２０を重ね合わせることにより形成された積層体２０１を、真空環境部３００に搬送する。また、搬送ロボット１６０は、真空環境部３００において処理された積層体２０１を、再び大気環境部１００に搬出する。
【００１６】
アライナ１５０の図中側部に沿って配された搬送ロボット１８０は、搬送ロボット１６０により搬出された積層体２０１から分離部１７０において分離された基板ホルダ２２０および積層基板２３０を、基板カセット１２０側に向かって搬送する。
【００１７】
基板貼合装置１０における真空環境部３００は、ロードロック３１０、ロボットチャンバ３２０、加熱加圧部３４０および冷却室３６０を有する。ロードロック３１０は、大気環境部１００における環境チャンバ１１０の内部と、真空環境部３００のロボットチャンバ３２０の内部とを連通させる。
【００１８】
ロードロック３１０は、個別に開閉するアクセスドア３１２およびゲートバルブ３１４を有する。よって、アクセスドア３１２およびゲートバルブ３１４の両方を閉じた状態で給気または排気することにより、ロードロック３１０の内部を大気環境にすることも真空環境にすることもできる。
【００１９】
ロードロック３１０の内部が大気環境の場合、ゲートバルブ３１４を閉じたままアクセスドア３１２を開くことにより、ロードロック３１０と大気環境部１００と連通させることができる。これにより、搬送ロボット１６０は、大気環境部１００の環境を維持したまま、ロードロック３１０に積層体２０１を搬入または搬出できる。
【００２０】
また、ロードロック３１０の内部が真空環境の場合、アクセスドア３１２を閉じたままゲートバルブ３１４を開くことにより、ロードロック３１０を真空環境部３００に連通させることができる。これにより、搬送ロボット３３０、３５０により、真空環境部３００の環境を維持したまま、真空環境部３００側からロードロック３１０に積層体２０１を搬入または搬出できる。
【００２１】
ロボットチャンバ３２０は、個別に制御される一対の搬送ロボット３３０、３５０を有する。搬送ロボット３３０、３５０の各々は、積層体２０１を保持するフィンガ３３２、３５２と、フィンガ３３２、３５２を支持すると共に移動させるアーム３３４、３５４とを有する。
【００２２】
複数の加熱加圧部３４０と単一の冷却室３６０は、それぞれが断熱容器３４９、３６９を有して、個別にロボットチャンバ３２０に連通する。加熱加圧部３４０および冷却室３６０の各々とロボットチャンバ３２０との間は、個別に開閉できるゲートバルブ３４２、３６２により気密に遮断できる。これにより、加熱加圧部３４０および冷却室３６０は、個別の温度環境を独立して維持できる。
【００２３】
加熱加圧部３４０は、加熱部と加圧部とを有し、搬入された積層体２０１を加熱すると共に加圧する。これにより、積層体２０１において重ね合わされていた基板２１０は、互いに貼り合わされて単一の積層基板２３０となる。なお、加熱加圧部３４０は、加熱加圧後の積層体２０１をある程度冷却する機能を有してもよい。これにより、加熱加圧部３４０から搬出される積層体２０１と、加熱加圧部３４０に搬入される積層体２０１とのそれぞれ生じる温度変化を抑制できる。
【００２４】
冷却室３６０は、加熱加圧部３４０から搬出された積層体２０１の温度を、大気環境部１００の環境温度と略等しい温度まで冷却する。これにより、大気環境部１００の熱負荷の増加を防止すると共に、真空環境部３００から大気環境部１００に搬入された積層体２０１の温度変化を抑制できる。
【００２５】
真空環境部３００においては、搬送ロボット３３０、３５０の一方が加熱加圧部３４０のひとつから積層体２０１を搬出した場合に、搬送ロボット３３０、３５０の他方が、他の積層体２０１を当該加熱加圧部３４０に即座に搬入できる。これにより、加熱加圧部３４０の待機時間を短縮して、基板貼合装置１０のスループットを向上させることができる。
【００２６】
図２は、基板貼合装置１０において貼り合わせる一対の基板２１０の概念的な斜視図である。基板２１０の各々は、ノッチ２１４により一部が欠けた円板型の形状を有する。基板２１０の各々は、複数の素子領域２１６および複数のアライメントマーク２１８を有する。
【００２７】
ノッチ２１４は、基板２１０の結晶配向性等を示す指標として設けられる。よって、プリアライナ１４０においては、ノッチ２１４の位置を検出することにより、基板２１０に形成された素子領域２１６の方向を検知する。
【００２８】
素子領域２１６は、基板２１０の表面に周期的に配される。素子領域２１６の各々には、フォトリソグラフィ技術等により形成された半導体装置が実装される。また、素子領域２１６の各々には、基板２１０を他の基板２１０に貼り合わせる場合に接続端子となるパッド、バンプ等も含まれる。
【００２９】
基板２１０において、複数の素子領域２１６相互の間には、素子、回路等の機能的要素が配されていないブランク領域がある。ブランク領域には、基板２１０を素子領域２１６毎に切り分ける場合に切断するスクライブライン２１２が配される。
【００３０】
更に、スクライブライン２１２上には、貼り合わせる基板２１０を位置合わせする場合の指標となるアライメントマーク２１８が配される。スクライブライン２１２は、基板２１０を切断してダイにする過程で鋸代となって消滅するので、アライメントマーク２１８を設けることにより、基板２１０の実効的な面積が圧迫されることはない。
【００３１】
なお、図中では素子領域２１６およびアライメントマーク２１８を大きく描いているが、例えば直径３００ｍｍの基板２１０に形成される素子領域２１６の数は数百以上にも及ぶ場合がある。また、素子領域２１６に形成された配線パターン等をアライメントマーク２１８として利用する場合もある。
【００３２】
図３は、基板貼合装置１０の内部で一対の基板２１０を貼り合わせる場合に用いられる一組の基板ホルダ２２０の斜視図である。アライナ１５０は、基板処理装置の一例である。
【００３３】
基板ホルダ２２０は、アルミナセラミックス等の硬質材料で形成される。基板ホルダ２２０の各々は、保持する基板２１０に接する円形の保持面２２７、２２８と、保持面２２７、２２８の径方向外側に延在する縁部２２１、２２２と有する。
【００３４】
基板ホルダ２２０の各々において、保持面２２７、２２８には、基板２１０を吸着する静電チャック２２５、２２６が埋設される。これにより、基板ホルダ２２０は、それぞれ基板２１０を吸着して保持する。
【００３５】
また、一組の基板ホルダ２２０において、一方は縁部２２１に配された磁石片２２３を有し、他方は縁部２２２に配された磁性体片２２４を有する。これにより、一組の基板ホルダ２２０は、間に基板２１０を挟んで、相互に結合された状態を自律的に維持できる。
【００３６】
図４、図５、図６および図７は、基板貼合装置１０における基板２１０の積層基板２３０への変遷を、段階を追って示す図である。これらの図面を参照しつつ、基板貼合装置１０の動作を説明する。
【００３７】
図４に示すように、貼り合わせる基板２１０の各々は、プリアライナ１４０において、１枚ずつ基板ホルダ２２０に搭載される。この段階では、基板２１０は、静電チャック２２５、２２６の静電力により基板ホルダ２２０に保持される。
【００３８】
プリアライナ１４０において基板２１０を保持した基板ホルダ２２０は、搬送ロボット１３０によりアライナ１５０に搬入される。アライナ１５０においては、固定ステージ１５１に保持された基板ホルダ２２０と、移動ステージに保持された基板ホルダ２２０とが、図５に示すように互いに対向する。これにより、貼り合わされる一対の基板２１０も互いに対向する。
【００３９】
引き続きアライナ１５０においては、一対の基板２１０が、位置合わせされた上で重ね合わされる。これにより、図６に示すように、一対の基板２１０および一対の基板ホルダ２２０により積層体２０１が形成される。
【００４０】
積層体２０１において、一対の基板ホルダ２２０は、互いに吸着する磁石片２２３および磁性体片２２４により結合され、重ね合わされた一対の基板２１０の相対位置を維持する。ただし、アライナ１５０から搬出された段階の積層体２０１において、一対の基板２１０は重ね合わされているに過ぎず、貼り合わされてはいない。
【００４１】
このような積層体２０１は、加熱加圧部３４０において加熱加圧される。これにより、積層体２０１に含まれる一対の基板２１０は相互に貼り合わされて積層基板２３０を形成する。積層基板２３０となった基板２１０は、図７に示すように、分離部１７０において基板ホルダ２２０から分離され、基板カセット１２０に収納される。
【００４２】
なお、上記の例では、磁石片２２３を有する基板ホルダ２２０を上側に、磁性体片２２４を有する基板ホルダ２２０を下側に描いている。しかしながら、基板ホルダ２２０の配置はこれに限られない。また、一対の基板ホルダ２２０を結合する部材は、磁石片２２３および磁性体片２２４の組み合わせに限られるわけではなく、一対の基板ホルダ２２０を弾性的に挟んで保持するクリップ等を用いることもできる。
【００４３】
更に、上記の基板貼合装置１０においては、アライナ１５０において重ね合わせた基板２１０を加熱加圧部３４０において貼り合わせることにより積層基板２３０とした。しかしながら、例えば、基板２１０を高度に鏡面研磨しておくことにより、加熱加圧なしにアライナ１５０における重ね合わせで積層基板２３０とすることもできる。また、接着剤を用いて基板２１０を貼り合わせて積層基板２３０を形成することもできる。
【００４４】
図８は、上記基板貼合装置１０に含まれるアライナ１５０の模式的縦断面図である。アライナ１５０は、枠体１５９、固定ステージ１５１、移動ステージ１５２および上部干渉計２５８と有する。枠体１５９は、他の部材を収容する直方体の空間を形成する。
【００４５】
固定ステージ１５１は、ロードセル２５９および振動減衰器４１０を介して、枠体１５９の天井面に対して、図中下向きに固定される。また、固定ステージ１５１の側部には、顕微鏡２５４が図中下向きに固定される。
【００４６】
固定ステージ１５１は、静電チャック、真空チャック等の吸着装置を有し、基板２１０を保持した基板ホルダ２２０を吸着して保持する。これにより、アライナ１５０において、固定ステージ１５１には基板２１０が下向きに保持される。
【００４７】
ロードセル２５９は、固定ステージ１５１に保持された基板２１０に対して下方からかかる負荷を検出する。顕微鏡２５４は、固定ステージ１５１に対向する位置にある基板２１０のアライメントマーク２１８を観察する。振動減衰器４１０は、固定ステージ１５１に生じた振動を減衰させて抑制する振動抑制部を形成する。
【００４８】
即ち、振動減衰器４１０は、枠体１５９および固定ステージ１５１のいずれか一方に結合されたシリンダと、当該シリンダ内を移動するピストンに一端を結合され、他端を枠体に結合されたピストンロッドとを有する。シリンダ内には、シリコンオイル等の粘性を有する流体が充填されているので、振動により枠体１５９と固定ステージ１５１とが互いに異なる変位を生じた場合、ピストンは当該流体に浸漬された状態で移動する。これにより、固定ステージ１５１の枠体１５９に対する振動は、振動減衰器４１０に吸収されて減衰する。よって、固定ステージ１５１に生じた振動は早期に減衰される。また、固定ステージ１５１に生じた振動が枠体１５９に伝達することが防止される。
【００４９】
なお、図中には単一の振動減衰器４１０を描いているが、複数の振動減衰器４１０を設けてもよい。それにより、振動減衰器４１０は、固定ステージ１５１のＺ軸方向の振動のみならず、他の方向の振動および揺動による振動とその伝播の抑制にも寄与させることができる。
【００５０】
移動ステージ１５２は、枠体１５９の底面から順次積層された粗動部２５１、微動部２５２および昇降部２５３により支持される。粗動部２５１および微動部２５２は、それぞれ、移動ステージ１５２を図中に矢印で示すＸ方向およびＹ方向に移動させる。これにより、移動ステージ１５２は、アライナ１５０において二次元的に移動できる。
【００５１】
移動ステージ１５２の側部には、顕微鏡２５５が上向きに固定される。顕微鏡２５５は、移動ステージ１５２に対向する位置にある基板２１０のアライメントマーク２１８を観察できる。また、移動ステージ１５２の側部には、反射鏡２５６も固定される。反射鏡２５６は、上部干渉計２５８が発生するレーザビームを反射して、再び上部干渉計２５８に返す。これにより、上部干渉計２５８は、枠体１５９の内部における移動ステージ１５２の位置を、高精度に検出できる。
【００５２】
また、移動ステージ１５２は、静電チャック、真空チャック等の吸着装置を有し、基板２１０を保持した基板ホルダ２２０を吸着して保持する。これにより、アライナ１５０において、移動ステージ１５２には基板２１０が上向きに保持される。
【００５３】
基板貼合装置１０において、制御部１１２は、上部干渉計２５８による検出結果を参照して、微動部２５２の移動量を高精度に制御する。ただし、微動部２５２の移動速度は、粗動部２５１の移動速度よりも低い。
【００５４】
なお、移動ステージ１５２は、球面座を介して昇降部２５３から支持される。よって、移動ステージ１５２は、図中に矢印で示すＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向への並進運動の他に、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の廻りに回転運動させることもできる。
【００５５】
図９は、アライナ１５０において、移動ステージ１５２が、固定ステージ１５１に対向する位置まで移動した状態を示す。即ち、基板貼合装置１０において、制御部１１２は、専ら粗動部２５１を用いて、移動ステージ１５２を固定ステージ１５１に対向する位置まで移動させる。また、制御部１１２は、移動ステージ１５２の移動の過程で、顕微鏡２５４、２５５を用いて、固定ステージ１５１に保持された基板２１０と、移動ステージ１５２に保持された基板２１０との位置ずれを検出する。
【００５６】
上側の顕微鏡２５４の固定ステージ１５１に対する相対位置は予め判っており、且つ、アライナ１５０の動作により変化することがない。よって、制御部１１２は、移動ステージ１５２に保持された基板２１０のアライメントマーク２１８を顕微鏡２５４で観察することにより、当該基板２１０と固定ステージ１５１との相対位置を検知できる。
【００５７】
同様に、下側の顕微鏡２５５の移動ステージ１５２に対する相対位置は予め判っており、且つ、アライナ１５０の動作により変化することがない。よって、制御部１１２は、固定ステージ１５１に保持された基板２１０のアライメントマーク２１８を顕微鏡２５５で観察することにより、当該基板２１０と移動ステージ１５２との相対位置を検知できる。
【００５８】
更に、制御部１１２は、一対の顕微鏡２５４、２５５を互いに対向させることにより、顕微鏡２５４、２５５の相対位置を初期化できる。よって、制御部１１２は、初期化された相対位置を基準にして一対の基板２１０の位置ずれ量を算出できる。更に、制御部１１２は、検出された位置ずれ量を補償すべく移動ステージ１５２を移動させて、固定ステージ１５１に保持された基板２１０と、移動ステージ１５２に保持された基板２１０とを位置合わせする。
【００５９】
図１０は、アライナ１５０の模式的断面図である。アライナ１５０において、昇降部２５３は、図中に矢印で示すＺ方向に移動ステージ１５２を昇降させる。よって、対向する一対の基板２１０が位置合わされると、制御部１１２は、昇降部２５３により移動ステージ１５２を上昇させ、一対の基板２１０を密着させて相互に重ね合わせる。こうして、重ね合わされた一対の基板２１０と、それを挟む一対の基板ホルダ２２０により、積層体２０１が形成される。
【００６０】
なお、制御部１１２は、移動ステージ１５２が固定ステージ１５１に向かって上昇する間も、当初部分的に接触した一対の基板２１０が密着するまでの間も、上部干渉計２５８により移動ステージ１５２の位置を検出し続ける。また、検出した位置に基づく移動ステージ１５２のフィードバック制御も継続する。
【００６１】
次いで、制御部１１２は、固定ステージ１５１による基板ホルダ２２０の吸着を解除した後、移動ステージ１５２を下降させて積層体２０１を固定ステージ１５１から離間させ、搬送ロボット１６０によりアライナ１５０から搬出させる。搬出された積層体２０１は、搬送ロボット１６０により、ロードロック３１０に搬入される。
【００６２】
上記のように基板２１０を重ね合わせる過程においては、固定ステージ１５１に保持された基板２１０と移動ステージ１５２に保持された基板２１０とが接触した状態で、移動ステージ１５２が移動する場合がある。このような場合、移動ステージ１５２の変位によりロードセル２５９の弾性変形が励起され、固定ステージ１５１に振動が生じる。
【００６３】
仮に枠体１５９の剛性を高くしたとしても、固定ステージ１５１に生じた振動は、枠体１５９を通じて上部干渉計２５８に伝達されてしまう。固定ステージ１５１の振動が上部干渉計２５８に伝播されると、上部干渉計２５８による移動ステージ１５２の位置検出の精度が低下する。これにより、基板２１０の位置合わせ精度が低下するので、積層基板２３０の歩留りが低下する。また、上部干渉計２５８の精度低下をさける目的で、固定ステージ１５１の振動が減衰することを待つ場合は、アライナ１５０におけるアライメントに要する時間が増加し、基板貼合装置１０のスループットが低下する。
【００６４】
本実施形態において、アライナ１５０は、固定ステージ１５１と枠体１５９との間を結合する振動減衰器４１０を有する。振動減衰器４１０は、粘性抵抗または摩擦により振動のエネルギを吸収して、固定ステージ１５１の振動を急速に減衰させる。また、固定ステージ１５１から枠体１５９への転動の伝達を抑制する。これにより、固定ステージ１５１で発生した振動が上部干渉計２５８に伝達されることが防止される。このように、振動減衰器４１０は、固定ステージ１５１の振動を減衰させる制振部を形成する。
【００６５】
換言すれば、固定ステージ１５１に振動減衰器４１０を結合することにより、固定ステージ１５１の振動を早期に減衰させて基板２１０の位置合わせを迅速に開始できる。これにより、制御部１１２は、基板貼合装置１０のスループットを向上させることができる。また、固定ステージ１５１と枠体１５９との間に振動減衰器４１０を配することにより振動の伝播を抑制し、上部干渉計２５８による位置検出精度の低下を防止できる。これにより、基板２１０の位置合わせ精度を向上させて、基板貼合装置１０の歩留りを向上させることができる。
【００６６】
図１１は、他の構造を有するアライナ５０１の模式的断面図である。アライナ５０１は、下記に説明する部分を除くと、アライナ１５０と同じ構造を有する。よって、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く。
【００６７】
アライナ５０１においては、固定ステージ１５１と枠体１５９との間の振動減衰器４１０は省かれる。しかしながら、アライナ５０１は、枠体１５９と上部干渉計２５８との間を結合する振動減衰器４２０を備え、振動減衰器４２０が振動抑制部を形成する。
【００６８】
よって、固定ステージ１５１に生じた振動が枠体１５９を通じて上部干渉計２５８に伝達された場合に、振動のエネルギが振動減衰器４２０に吸収されて、上部干渉計２５８の振動は急速に減速する。これにより、制御部１１２は、上部干渉計２５８の振動を早期に減衰させて基板２１０の位置合わせを開始できるので、基板貼合装置１０のスループットを向上させることができる。
【００６９】
このように、振動を生じる固定ステージ１５１から振動の影響が顕在化する上部干渉計２５８までの系に振動減衰器４１０、４２０を挿入して、固定ステージ１５１と上部干渉計２５８との間に振動減衰器４１０、４２０を挟むことにより、振動が上部干渉計２５８に与える影響を抑制できる。これにより、基板貼合装置１０のスループットと歩留りを向上させることができる。
【００７０】
図１２は、また他のアライナ５０２の構造を示す模式的断面図である。アライナ５０２は、下記に説明する部分を除くと、上記のアライナ５０１と同じ構造を有する。よって、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く。
【００７１】
アライナ５０２は、マスダンパ４３０を備え、マスダンパ４３０が振動抑制部を形成する。マスダンパ４３０は、弾性体４３２と、質量部４３４とを有する。
【００７２】
マスダンパ４３０において、棒状の弾性体４３２は、図中縦に配され、上端を上部干渉計２５８の底部に固定される。これにより、上部干渉計２５８が変位した場合は、弾性体４３２の上端は、上部干渉計２５８と一体的に変位する。
【００７３】
質量部４３４は、上部干渉計２５８から離間した位置において、弾性体４３２に対して結合される。振動により弾性体４３２が上部干渉計２５８と共に変位した場合、質量部４３４は慣性により弾性体４３２を弾性変形させて、上部干渉計２５８と異なる位相で振動する。よって、弾性体４３２のばね定数と質量部４３４の質量とを予め調整して、固定ステージ１５１、枠体１５９および上部干渉計２５８により形成される系の固有振動を急速に減衰させることができる。
【００７４】
これにより、上部干渉計２５８を含む系とマスダンパ４３０が形成する系とが反共振となり、上部干渉計２５８の機械インピーダンスが大きくなる。よって、上部干渉計２５８の振動が抑制され、移動ステージ１５２の位置検出精度の低下が抑制され、基板貼合装置１０全体のスループットおよび歩留りの向上にも寄与する。
【００７５】
なお、アライナ５０２に設けるマスダンパ４３０の数は１個に限らない。また、アライナ５０２に複数のマスダンパ４３０を設ける場合に、質量部４３４の重量および弾性体４３２の弾性率を相互に異なるものにしてもよい。これにより、抑制できる振動の範囲を拡大できる。
【００７６】
図１３は、また他のアライナ５０３の構造を示す模式的断面図である。アライナ５０３は、下記に説明する部分を除くと、上記のアライナ５０２と同じ構造を有する。よって、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く。
【００７７】
アライナ５０３は、枠体１５９の天面に配されたマスダンパ４４０を備え、マスダンパ４４０が振動抑制部を形成する。マスダンパ４４０は、弾性体４４２、質量部４４４およびストッパ４４６を備える。
【００７８】
マスダンパ４４０において、質量部４４４は、枠体１５９の上面に沿って円滑に移動する。また、質量部４４４は、少なくとも一対の弾性体４４２により挟まれる。弾性体４４２の他端は、それぞれ、ストッパ４４６により、枠体１５９に対して固定される。よって、枠体１５９の上部が図中水平に変位した場合、質量部４４４は、慣性により当初の位置を保とうとする。
【００７９】
しかしながら、弾性体４４２は、ストッパ４４６により枠体１５９に対して固定されているので、弾性体４４２の他端は、枠体１５９と共に変位する。このため、質量部４４４は枠体１５９と異なる位相で変位する。よって、弾性体４４２のばね定数と質量部４４４の質量とを予め調整して、枠体１５９の変位を急速に減衰させることができる。
【００８０】
これにより、枠体１５９と質量部４４４とが反共振の関係になり、枠体１５９の機械インピーダンスが大きくなる。よって、固定ステージ１５１において発生した振動が上部干渉計２５８を振動させることが抑制され、移動ステージ１５２の位置検出精度の低下が抑制され、基板貼合装置１０全体のスループットおよび歩留りの向上にも寄与する。
【００８１】
なお、図１３は、質量部４４４を一対の弾性体４４２により挟むように記載した。しかしながら、質量部４４４を弾性体４４２が四方から付勢する配置にすることにより、枠体１５９の振動を、水平な各方向について減衰させることができる。更に、質量部４４４を、図中上下から弾性体により支持することにより、枠体１５９の図中天地方向の振動も減衰させることができる。
【００８２】
また、アライナ５０３に設けるマスダンパ４４０の数は１個に限らない。また、アライナ５０３に複数のマスダンパ４４０を設ける場合に、質量部４４４の重量および弾性体４４２の弾性率を相互に異なるものにしてもよい。これにより、抑制できる振動の範囲を拡大できる。
【００８３】
図１４は、他の構造を有するアライナ５０４の模式的断面図である。アライナ５０４は、下記に説明する部分を除くと、アライナ５０１と同じ構造を有する。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く。
【００８４】
アライナ５０４は、アクティブマスダンパ４５０を有し、アクティブマスダンパ４５０が振動抑制部を形成する。アクティブマスダンパ４５０は、付加質量部４５１、アクチュエータ４５２、下部干渉計４５４および反射鏡４５６を含む。付加質量部４５１は、アクチュエータ４５２を介して、上部干渉計２５８の図中下端に配される。これにより、アクチュエータ４５２が動作した場合、付加質量部４５１は上部干渉計２５８に対して相対的に変位する。
【００８５】
下部干渉計４５４は、枠体１５９の底面に固定され、反射鏡４５６に向かってレーザビームを照射して、反射鏡４５６の変位を検出する。反射鏡４５６は、上部干渉計２５８の表面に一体的に取り付けられる。これにより、下部干渉計４５４は、固定ステージ１５１および枠体１５９の振動と関わりなく、上部干渉計２５８の変位を検出できる。
【００８６】
上記のようなアライナ５０４を備えた基板貼合装置１０において、制御部１１２は、下部干渉計４５４により検出された上部干渉計２５８の変位を相殺するように、アクチュエータ４５２を動作させる。これにより、固定ステージ１５１の振動が、枠体１５９を通じて上部干渉計２５８に伝播したとしても、移動ステージ１５２に対する上部干渉計２５８の振動を急速に減衰させることができる。よって、上部干渉計２５８を用いた移動ステージ１５２の位置検出精度の低下が防止される。
【００８７】
なお、上記の例では、上部干渉計２５８に作用するアクティブマスダンパ４５０を設けた。しかしながら、固定ステージ１５１および枠体１５９のいずれかにアクティブマスダンパ４５０を設けて、固定ステージ１５１から上部干渉計２５８まで振動が伝播する経路上のいずれかで振動を懸垂させてもよい。更に、固定ステージ１５１、枠体１５９および上部干渉計２５８のうちの複数または全てに、個々にアクティブマスダンパ４５０を設けてもよい。
【００８８】
また更に、上記の例では、アクティブマスダンパ４５０により上部干渉計２５８の振動を補償する目的で、上部干渉計の変位を検出する下部干渉計４５４を設けて、検出した振動を減衰させた。しかしながら、下部干渉計４５４に換えて、あるいは、下部干渉計４５４に加えて、固定ステージ１５１、枠体１５９等の変位を検出する干渉計を設けてもよい。更に、干渉計以外の、加速度センサ等を用いてアクティブマスダンパ４５０を形成してもよいし、上部干渉計２５８に加速度センサを取り付けてもよい。
【００８９】
図１５は、他のアライナ５０５の構造を示す模式的断面図である。アライナ５０５は、下記に説明する部分を除くと、アライナ５０１と同じ構造を有する。よって、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く。
【００９０】
アライナ５０５は、付加質量部４６０および結合部４６２を有し、付加質量部４６０および結合部４６２が振動抑制部を形成する。結合部４６２は、付加質量部４６０を、上部干渉計２５８に対して一体的に結合する。付加質量部４６０は、上部干渉計２５８に対して結合された場合に、上部干渉計２５８の慣性質量を増大させて、上部干渉計２５８の振動特性を変化させる。
【００９１】
また、結合部４６２を介して付加質量部４６０を上部干渉計２５８に結合することにより、上部干渉計２５８および付加質量部４６０の複合的な重心の枠体１５９に対する相対位置を変化させて、上部干渉計２５８の振動モードを変化させることができる。これにより、上部干渉計２５８を含む振動の系の固有振動数を変化させて、外部から伝達された振動に対する共振を抑制できる。
【００９２】
このように、上部干渉計２５８に付加質量部４６０を結合することにより、上部干渉計２５８の機械インピーダンスを大きくして、上部干渉計２５８の振動を抑制できる。よって、基板貼合装置１０のスループットおよび歩留りを向上させることができる。
【００９３】
なお、付加する付加質量部４６０の数は、ひとつに限らない。また、振動を生じる固定ステージ１５１から振動の影響が顕在化する上部干渉計２５８までの系のいずれかに付加質量部４６０を配して、固定ステージ１５１と上部干渉計２５８との間で振動を減衰させることができる。
【００９４】
なお、上記の例では、上部干渉計２５８に付加質量部４６０を設けて、上部干渉計の機械インピーダンスを上昇させた。しかしながら、他の部材、例えば枠体１５９に付加質量を取り付けて、固定ステージ１５１から上部干渉計２５８まで振動を伝播する部材の機械インピーダンスを上昇させてもよい。これにより、最終的に上部干渉計２５８に伝わる振動が抑制され、基板貼合装置１０のスループットおよび歩留りを向上させることができる。
【００９５】
図１６は、また他のアライナ５０６の構造を示す模式的断面図である。アライナ５０６は、下記に説明する部分を除くと、アライナ５０１と同じ構造を有する。よって、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く。
【００９６】
アライナ５０６は、枠体１５９と上部干渉計２５８との間に配された除振部４７０を備え、振動減衰器４２０が振動抑制部を形成する。換言すれば、アライナ５０６において、上部干渉計２５８は、除振部４７０を介して枠体１５９から支持される。
【００９７】
除振部４７０は、固定ステージ１５１から枠体１５９に伝わる振動に対して、振動伝達率が１未満となる固有振動数を有する。なお、振動伝達率Ｔｒは、除振部４７０が設けられていない場合に枠体１５９から上部干渉計２５８に伝達される力Ｆ０と、除振部４７０を設けた場合に上部干渉計２５８に伝達される力Ｆｔとの比（Ｆｔ／Ｆ０）を意味する。
【００９８】
例えば、図中に矢印Ｚで示す鉛直方向の１自由度の振動モデルについて考えると、振動伝達率Ｔｒは、枠体１５９の振動数ｆと、除振部４７０の固有振動数ｆｎとの比（ｆ／ｆｎ）に依存する。よって、除振部４７０の固有振動数を適切に設定することにより、振動伝達率Ｔｒを１未満にできる。
【００９９】
これにより、固定ステージ１５１において発生し、枠体１５９に伝達された振動は、上部干渉計２５８に減衰して伝達される。よって、振動による上部干渉計２５８の測定精度低下が防止され、基板貼合装置１０のスループットおよび歩留りを向上させることができる。
【０１００】
なお、上記の例では、枠体１５９と上部干渉計２５８との間に除振部４７０を設けた。しかしながら、除振部４７０の配置はこれに限定されるわけではない。例えば、固定ステージ１５１と枠体１５９の間に除振部４７０を設けることにより、固定ステージ１５１において発生した振動が上部干渉計２５８に伝わることを抑制できる。また、固定ステージ１５１と上部干渉計２５８との間で枠体１５９をいったん切断し、切断部に除振部４７０を挟んで再連結することにより、枠体１５９において振動の伝播を抑制することもできる。
【０１０１】
上記の一連の形態では、種類の異なる制振部について１種類ずつ説明した。しかしながら、上記した振動減衰器４１０、４２０、マスダンパ４３０、４４０、アクティブマスダンパ４５０、付加質量部４６０および除振部４７０のうちから選択した少なくとも２つを組み合わせてアライナ１５０に実装してもよい。更に、振動減衰器４１０、４２０、マスダンパ４３０、４４０、アクティブマスダンパ４５０、付加質量部４６０および除振部４７０のうちの同じ種類のものを複数設けてもよい。
【０１０２】
また更に、上部干渉計２５８および枠体１５９以外の要素にも個別に制振部を設けて、アライナ１５０、５０１、５０２、５０３、５０４、５０５、５０６の各部において、機械的インピーダンスを個別に高くしてもよい。これにより、アライナ１５０、５０１、５０２、５０３、５０４、５０５、５０６の各部がそれぞれ振動の発生を抑制できる他、振動が発生した場合も、その伝播を抑制できる。
【０１０３】
上記のように、振動減衰器４１０、４２０、マスダンパ４３０、４４０、アクティブマスダンパ４５０、付加質量部４６０、除振部４７０等の振動抑制部を設けることにより、固定ステージ１５１に生じた振動を抑制し、減衰させ、更に伝播を防止できる。しかしながら、移動ステージ１５２の移動を制御する制御系が振動または発振した場合には、たとえ上部干渉計２５８の振動を抑制または防止しても、基板２１０の位置合わせを完遂することができない。よって、制御系の振動または発振が検知または予測される場合は、基板２１０の位置合わせを中止することが好ましい。
【０１０４】
このような場合、制御部１１２は、昇降部２５３により移動ステージ１５２を下降させ、移動ステージ１５２が保持する基板２１０と固定ステージ１５１が保持する基板２１０とをいったん離間させる。次いで、制御系の発振が納まった後に再び移動ステージ１５２を上昇させて、位置合わせおよび重ね合わせを再試行してもよい。また、発振を生じた場合は、当該貼り合わせに関与した基板２１０をいったん格納し、例えば、他の基板ホルダ２２０または他の基板２１０との組み合わせで、貼り合わせを再試行してもよい。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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、後の処理で用いる場合でない限り、任意の順序で実現しうることに留意されたい。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】
【０１０７】
１０  基板貼合装置、１００  大気環境部、１１０  環境チャンバ、１１２  制御部、１２０  基板カセット、１３０、１６０、１８０、３３０、３５０  搬送ロボット、１３２、１６２、１８２、３３２、３５２  フィンガ、１３４、１６４、１８４、３３４、３５４  アーム、１４０  プリアライナ、１５０、５０１、５０２、５０３、５０４、５０５、５０６  アライナ、１５１  固定ステージ、１５２  移動ステージ、１５９  枠体、１７０  分離部、１９０  ホルダラック、２０１  積層体、２１０  基板、２１２  スクライブライン、２１４  ノッチ、２１６  素子領域、２１８  アライメントマーク、２２０  基板ホルダ、２２１、２２２  縁部、２２３  磁石片、２２４  磁性体片、２２５、２２６  静電チャック、２２７、２２８  保持面、２３０  積層基板、２５１  粗動部、２５２  微動部、２５３  昇降部、２５４、２５５  顕微鏡、２５６  反射鏡、２５８  上部干渉計、２５９  ロードセル、３００  真空環境部、３１０  ロードロック、３１２  アクセスドア、３１４、３４２、３６２  ゲートバルブ、３２０  ロボットチャンバ、３４０  加熱加圧部、３４９、３６９  断熱容器、３６０  冷却室、４１０、４２０  振動減衰器、４３０、４４０  マスダンパ、４３２、４４２  弾性体、４３４、４４４  質量部、４４６  ストッパ、４５０  アクティブマスダンパ、４５１、４６０  付加質量部、４５２  アクチュエータ、４５４  下部干渉計、４５６  反射鏡、４６２  結合部、４７０  除振部
【図１】
2014127532.tif 000003
【図２】
2014127532.tif 000004
【図３】
2014127532.tif 000005
【図４】
2014127532.tif 000006
【図５】
2014127532.tif 000007
【図６】
2014127532.tif 000008
【図７】
2014127532.tif 000009
【図８】
2014127532.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2014127532.tif 000012
【図１１】
2014127532.tif 000013
【図１２】
2014127532.tif 000014
【図１３】
2014127532.tif 000015
【図１４】
2014127532.tif 000016
【図１５】
2014127532.tif 000017
【図１６】
2014127532.tif 000018