(57)【要約】【課題】移動ステージの測位精度低下を防止する。【解決手段】基板処理装置であって、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２ステージの移動により第１の基板と第２の基板とが互いに接触することにより生じる干渉計の変位を検出する変位検出部と、干渉計による測定結果を変位検出部の検出結果により補正する補正部とを備える。【選択図】図１１
2014126414.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２ステージの移動により前記第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る前記干渉計の変位を検出する変位検出部と、
前記干渉計による測定結果を前記変位検出部の検出結果により補正する補正部と
を備える基板処理装置。
【請求項２】
前記変位検出部は、前記第１ステージに対して固定された被検体に測長ビームを照射する干渉計を含む請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記変位検出部は、前記干渉計を測定対象とする他の干渉計を含む請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記変位検出部は、ヘテロダイン干渉計を含む請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記変位検出部は、前記干渉計に設けられた加速センサを含む請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記干渉計は、前記第１ステージおよび前記第２ステージの位置として、前記第１ステージおよび前記第２ステージとは別に設けられた参照用被検体に対する前記第１ステージおよび前記第２ステージの相対位置をそれぞれ測定する請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項７】
第１の基板を保持する第１ステージに向かって、第２の基板を保持した第２ステージを移動させて、前記第１の基板および前記第２の基板を重ね合せる基板処理方法であって、
前記第１ステージに連結された干渉計により前記第２ステージの位置を測定する測定段階と、
前記第１の基板と前記第２の基板との接触により生じる前記干渉計の変位を検出する検出段階と、
前記検出段階の検出結果を用いて前記測定段階の測定結果を補正する補正段階と
を備える基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板処理装置および基板処理方法に関する。
【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、干渉計自体の振動により基板の位置合わせ精度が低下する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第一態様においては、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２ステージの移動により第１の基板と第２の基板とが互いに接触することにより生じる干渉計の変位を検出する変位検出部と、干渉計による測定結果を変位検出部の検出結果により補正する補正部とを備える基板処理装置が提供される。
【０００５】
本発明の第二態様においては、第１の基板を保持する第１ステージに向かって、第２の基板を保持した第２ステージを移動させて、第１の基板および第２の基板を重ね合せる基板処理方法であって、第１ステージに連結された干渉計により第２ステージの位置を測定する測定段階と、第１の基板と第２の基板との接触により生じる干渉計の変位を検出する検出段階と、検出段階の検出結果を用いて測定段階の測定結果を補正する補正段階とを備える基板処理方法が提供される。
【０００６】
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】
【０００７】
【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】アライナ１５０の部分的な拡大模式図である。
【図１２】アライナ１５０の模式的平面図である。
【図１３】他のアライナ４０１の模式的断面図である。
【図１４】他のアライナ４０２の模式的断面図である。
【図１５】他のアライナ４０３の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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と共に、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等の個別の動作も制御する。このため、例えば、アライナ１５０の一部として動作する補正部１１４も、制御部に含まれる。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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素子が配される。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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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電極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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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、静電チャックの静電力により基板ホルダ２２０に保持される。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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および上部干渉計ユニット４１０を有する。また、制御部１１２に設けられた補正部１１４も、アライナ１５０の一部をなす。
【００４７】
枠体１５９は、他の部材を収容する直方体の空間を形成する。固定ステージ１５１は、ロードセル２５９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２５５および反射鏡４１２が固定される。
【００４８】
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。
【００４９】
ロードセル２５９は、固定ステージ１５１に保持された基板２１０に対して下方から負荷がかかった場合に起歪体に生じる変形を検出して、負荷の大きさを検出する。顕微鏡２５５は、固定ステージ１５１の下方を通過する基板２１０のアライメントマーク２１８を観察する。
【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、昇降部２５３および揺動部２５４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。なお、粗動部２５１および微動部２５２は、移動ステージ１５２に対して水平駆動力を伝達する水平駆動位置を、移動ステージ１５２の重心と同じ高さとすることが好ましい。
【００５１】
昇降部２５３は、移動ステージ１５２を図中に矢印で示すＺ方向に移動させる。更に、揺動部２５４は、移動ステージ１５２の水平面に対する傾きを変化させる。これら粗動部２５１、微動部２５２、昇降部２５３および揺動部２５４を制御対象として制御することにより、移動ステージ１５２に搭載した基板２１０を目標位置に向かって移動させることができる。
【００５２】
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４１４も固定される。
【００５３】
移動ステージ１５２に固定された反射鏡４１４は、上部干渉計ユニット４１０が発生する測長ビームを反射して再び上部干渉計ユニット４１０に返す。また、上部干渉計ユニット４１０は、固定ステージ１５１の反射鏡４１２にも測長ビームを照射して反射光を受ける。これにより、上部干渉計ユニット４１０は、固定ステージ１５１および移動ステージ１５２の相対位置を高精度に検出できる。
【００５４】
なお、反射鏡４１４は、移動ステージ１５２の移動量をカバーする高さを有する。よって、移動ステージ１５２が昇降しても、上部干渉計ユニット４１０は、反射鏡４１４により反射された測長ビームを受光できる。
【００５５】
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。
【００５６】
基板貼合装置１０において、制御部１１２は、上部干渉計ユニット４１０による測長値を参照して、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。
【００５７】
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。
【００５８】
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、まず粗動部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２５５、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。
【００５９】
上側の顕微鏡２５５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２５５で観察することにより、当該基板２１０と固定ステージ１５１との相対位置を精度よく検知できる。
【００６０】
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。
【００６１】
更に、制御部１１２は、一対の顕微鏡２５５、２５５を互いに対向させることにより、顕微鏡２５５、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微動部２５２および揺動部２５４により移動ステージ１５２を移動および揺動させて、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。
【００６２】
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。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。
【００６３】
積層体２０１の形成においては、固定ステージ１５１に保持された基板２１０に向かって、移動ステージ１５２に搭載された基板２１０を昇降部２５３が上昇させる。これにより、一対の基板が重ね合わされる。よって、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２１０の下面が基板２１０の重ね合わせ面に一致する。
【００６４】
アライナ１５０において基板２１０が重ね合わされると、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を下降させる。これにより、積層体２０１が固定ステージ１５１から離間するので、搬送ロボット１６０によりアライナ１５０から搬出することができる。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。
【００６５】
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、上部干渉計ユニット４１０を用いた測長による移動ステージ１５２の位置検出と、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とを継続する。このため、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の起歪体が弾性変形を生じ、固定ステージ１５１が振動する。
【００６６】
固定ステージ１５１の振動は、枠体１５９を通じて上部干渉計ユニット４１０にも伝達される。上部干渉計ユニット４１０が振動すると、上部干渉計ユニット４１０による移動ステージ１５２の位置検出の精度が低下し、基板２１０の位置合わせ精度も低下する。また、上上部干渉計ユニット４１０の検出精度低下を回避する目的で、固定ステージ１５１の振動の減衰を待つ場合は、アライナ１５０における処理時間が増加し、基板貼合装置１０全体のスループットが低下する。しかしながら、補正部１１４により、上部干渉計ユニット４１０の測長値を補正することにより、検出精度低下を防止できる。
【００６７】
図１１は、補正部１１４による補正の方法を説明する模式図である。アライナ１５０において、上部干渉計ユニット４１０は、少なくとも４本の測長ビームＵＴＹＲ、ＵＹＲ、ＷＹＲ、ＷＴＹＲを被検体としての反射鏡４１２、４１４に向かって照射する複数の干渉計を有する。
【００６８】
４本の測長ビームＵＴＹＲ、ＵＹＲ、ＷＹＲ、ＷＴＹＲは、共通の垂直面内において平行に反射鏡４１２、４１４に向かって照射される。また、２本の測長ビームＵＴＹＲ、ＵＹＲは、固定ステージ１５１に固定された反射鏡４１２に照射され、他の２本の測長ビームＷＹＲ、ＷＴＹＲは、移動ステージ１５２に固定された反射鏡４１４に向かって照射される。
【００６９】
ここで、図中最上段に光路を有する測長ビームＵＴＹＲに対して、２番目の測長ビームＵＹＲは、垂直間隔Δｈ１を有する。同様に、３番目の測長ビームＷＹＲは、測長ビームＵＴＹＲに対して垂直間隔Δｈ２を有する。更に、最下段の測長ビームＷＴＹＲは、測長ビームＵＴＹＲに対して垂直間隔Δｈ３を有する。
【００７０】
上記のような上部干渉計ユニット４１０が振動により傾斜すると、測長ビームＵＹＲにより測長された反射鏡４１２までの距離は、測長ビームＵＴＹＲにより測長された反射鏡４１２までの距離に対して差分Δｘ１過大になる。同様に、測長ビームＷＹＲにより測長された反射鏡までの距離は、測長ビームＵＴＹＲにより測長された反射鏡４１２までの距離に対して、差分Δｘ２過大になる。更に、測長ビームＷＴＹＲにより測長された反射鏡までの距離は、測長ビームＵＴＹＲにより測長された反射鏡４１２までの距離に対して、差分Δｘ３過大になる。
【００７１】
ここで、差分Δｘ１の値は、測長ビームＵＹＲによる測長値Ｄ（ＵＹＲ）と、測長ビームＵＴＹＲによるＤ（ＵＴＹＲ）との差分に他ならない。よって、測長ビームＵＹＲにより測長された反射鏡４１２までの距離を、測長ビームＵＴＹＲにより測長された反射鏡４１２までの測定値をとすると、差分Δｘ１は、下記の式１のように算出できる。
Δｘ１＝Ｄ（ＵＹＲ）−Ｄ（ＵＴＹＲ）  ・・・式１
【００７２】
また、差分Δｘ２は、移動ステージ１５２の位置により変化する垂直間隔Δｈ２を考慮して、上記差分Δｘ１から、下記の式２により算出できる。
Δｘ２＝（Δｘ１／Δｈ１）×Δｈ２  ・・・式２
【００７３】
同様に、差分Δｘ３は、移動ステージ１５２の位置により変化する垂直間隔Δｈ３を考慮して、上記差分Δｘ１から、下記の式３により算出できる。
Δｘ３＝（Δｘ１／Δｈ１）×Δｈ３  ・・・式３
【００７４】
こうして、上部干渉計ユニット４１０の振動により測長値に生じる差分Δｘ1、Δｘ２、Δｘ３が算出されると、補正部１１４は、各干渉計による測長値を補正して、固定ステージ１５１と移動ステージ１５２との相対位置を精度よく反映した補正値を算出できる。即ち、測長ビームＵＹＲによる測長値Ｄ（ＵＹＲ）の補正値Ａ（ＵＹＲ）は、下記の式４により算出できる。
Ａ（ＵＹＲ）＝Ｄ（ＵＹＲ）−Δｘ１  ・・・式４
【００７５】
また、測長ビームＷＹＲによる測長値Ｄ（ＷＹＲ）の補正値Ａ（ＷＹＲ）は、下記の式５により算出できる。
Ａ（ＷＹＲ）＝Ｄ（ＷＹＲ）−Δｘ２  ・・・式５
【００７６】
更に、測長ビームＷＴＹＲによる測長値Ｄ（ＷＴＹＲ）の補正値Ａ（ＷＴＹＲ）は、下記の式６により算出できる。
Ａ（ＷＴＹＲ）＝Ｄ（ＷＴＹＲ）−Δｘ３  ・・・式６
【００７７】
制御部１１２は、上記のようにして算出した補正値Ａ（ＵＹＲ）、Ａ（ＷＹＲ）、Ａ（ＷＴＹＲ）を用い、補正値Ａ（ＷＴＹＲ）を基準にして、補正値Ａ（ＵＹＲ）と補正値Ａ（ＷＹＲ）とが一致するようにフィードバック制御を実行することにより、上部干渉計ユニット４１０の振動による精度低下を回避できる。
【００７８】
なお、上部干渉計ユニット４１０が振動により傾斜した場合、測長ビームも傾斜する。しかしながら、振動による上部干渉計ユニット４１０の傾きは小さく、更に、傾きにより生じる測長値の誤差は、測長値に比べて極めて小さい。よって、上記の例では、測長ビームの傾きを考慮することなく説明した。
【００７９】
なお、上部干渉計ユニット４１０として、ヘテロダイン干渉計を用いてもよい。ヘテロダイン干渉計は、干渉する一対のビームの間に周波数偏移を与えて光ヘテロダイン検出することにより、干渉縞の位相を電気信号の位相に変換して測定する。これにより、ヘテロダイン干渉計は、光強度の空間的あるいは時間的なゆらぎの影響を抑制して、測長ビームの波長の１／１００を越える高い精度が得られる。  
【００８０】
図１２は、アライナ１５０における上部干渉計ユニット４１０、４１１、４１３の平面的なレイアウトを示す模式的平面図である。アライナ１５０には、既に説明した上部干渉計ユニット４１０に加えて、他の上部干渉計ユニット４１１、４１３が設けられる。
【００８１】
移動ステージ１５２に対して図中左方に位置する上部干渉計ユニット４１１は、上部干渉計ユニット４１０の測長ビームと平行な測長ビームを、反射鏡４１４に向かって照射する。これにより、２つの上部干渉計ユニット４１０、４１１の測定結果に基づいて、図中に矢印θにより示す、紙面に垂直な回転軸回りの移動ステージ１５２の回転量を検出できる。
【００８２】
また、移動ステージ１５２に対して図中下方に位置する上部干渉計ユニット４１３は、上部干渉計ユニット４１０の測長ビームと直交する方向の測長ビームを、移動ステージ１５２に固定された他の反射鏡４１６に向かって照射する。この反射鏡４１６は、上部干渉計ユニット４１０、４１１が測長ビームを照射する反射鏡４１４に対して、移動ステージ１５２の面上で直交する反射面を有する。よって、上部干渉計ユニット４１３は、図中に矢印Ｙで示す、紙面上下方向の移動ステージ１５２の変位を検出できる。
【００８３】
このように、アライナ１５０において制御部１１２は、複数の上部干渉計ユニット４１０、４１１、４１３を設けることにより、Ｘ−Ｙ平面における移動ステージ１５２の並進運動および回転運動を検出して、フィードバック制御を実行できる。これら複数の上部干渉計ユニット４１０、４１１、４１３の各々において、図１１に示した方法で、測長結果を補正することにより、フィードバック制御を高精度に実行できる。
【００８４】
図１３は、他の構造を有するアライナ４０１の模式的断面図である。アライナ４０１は、移動ステージ１５２の位置を計測する上部干渉計ユニット４１０とは別に、下部干渉計ユニット４２０を有する。
【００８５】
下部干渉計ユニット４２０は、枠体１５９の底面に対して固定され、上部干渉計ユニット４１０に対して測長ビームを照射する干渉計を有する。これにより、下部干渉計ユニット４２０は、枠体１５９に対する上部干渉計ユニット４１０の変位を検出する。
【００８６】
よって、下部干渉計ユニット４２０の測定結果を参照して、補正部１１４が上部干渉計ユニット４１０の測定結果を補正することにより、上部干渉計ユニット４１０の振動の影響を排除して、移動ステージ１５２を精度よくフィードバック制御できる。このように、移動ステージ１５２の位置を測定する上部干渉計ユニット４１０とは別に、上部干渉計ユニット４１０自体の振動による変位を検出する下部干渉計ユニット４２０を設けて、上部干渉計ユニット４１０の変位を計測してもよい。
【００８７】
図１４は、他の構造を有するアライナ４０２の模式的断面図である。アライナ４０２は、移動ステージ１５２の位置を計測する上部干渉計ユニット４１０と共に、加速度センサ４３０を備える。加速度センサ４３０は、上部干渉計ユニット４１０に対して一体的に固定され、上部干渉計ユニット４１０が振動した場合の、上部干渉計ユニット４１０自体の加速度を検出する。
【００８８】
よって、アライナ４０２において補正部１１４は、加速度センサ４３０が検出した上部干渉計ユニット４１０の加速度に基づいて、上部干渉計ユニット４１０の変位を算出し、算出結果を用いて上部干渉計ユニット４１０の測定結果を補正する。これにより、上部干渉計ユニット４１０の振動の影響を排除して、移動ステージ１５２を精度よくフィードバック制御できる。このように、移動ステージ１５２の位置を測定する上部干渉計ユニット４１０とは別に、上部干渉計ユニット４１０自体の振動による変位を検出する下部干渉計ユニット４２０を設けて、上部干渉計ユニット４１０の変位を計測してもよい。
【００８９】
図１５は、また他の構造を有するアライナ４０３の模式的断面図である。アライナ４０３は、反射鏡４１８を備える点において、他のアライナ１５０、４０１、４０２と異なる。反射鏡４１８は、上部干渉計ユニット４１０に対向した向きに、枠体１５９の天板に固定される。
【００９０】
上部干渉計ユニット４１０は、固定ステージ１５１に固定された反射鏡４１２と、移動ステージ１５２に固定された反射鏡４１４と、枠体１５９に固定された反射鏡４１８との３つの反射鏡４１２、４１４、４１８を被検体として測長ビームを投射する。これにより、上部干渉計ユニット４１０は、固定ステージ１５１の位置を、反射鏡４１８に対する固定ステージ１５１の相対位置として計測する。また、上部干渉計ユニット４１０は、移動ステージ１５２の位置を、反射鏡４１８に対する移動ステージ１５２の相対位置として計測する。
【００９１】
このように、アライナ４０３において、上部干渉計ユニット４１０は、固定ステージ１５１および移動ステージ１５２の位置を、共通の基準である反射鏡４１８に対して計測する。よって、上部干渉計ユニット４１０の計測値を補正する場合は、反射鏡４１８に向かって投射される測長ビームも併せて補正する。これにより、上部干渉計ユニット４１０の振動の影響を排除して、移動ステージ１５２を精度よくフィードバック制御できる。
【００９２】
上記のように、上部干渉計ユニット４１０の振動を検出して上部干渉計ユニット４１０の測定結果を補正する補正部１１４を設けることにより、固定ステージ１５１の振動を抑制し、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、たとえ上部干渉計ユニット４１０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。
【００９３】
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、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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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】
【００９７】
１０  基板貼合装置、１００  大気環境部、１１０  環境チャンバ、１１２  制御部、１１４  補正部、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、４０１、４０２、４０３  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  静電チャック電極、２２７、２２８  保持面、２３０  積層基板、２５１  粗動部、２５２  微動部、２５３  昇降部、２５４  揺動部、２５５  顕微鏡、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、４１１、４１３  上部干渉計ユニット、４１２、４１４、４１６、４１８  反射鏡、４２０  下部干渉計ユニット、４３０  加速度センサ
【図１】
2014126414.tif 000003
【図２】
2014126414.tif 000004
【図３】
2014126414.tif 000005
【図４】
2014126414.tif 000006
【図５】
2014126414.tif 000007
【図６】
2014126414.tif 000008
【図７】
2014126414.tif 000009
【図８】
2014126414.tif 000010
【図９】
2014126414.tif 000011
【図１０】
2014126414.tif 000012
【図１１】
2014126414.tif 000013
【図１２】
2014126414.tif 000014
【図１３】
2014126414.tif 000015
【図１４】
2014126414.tif 000016
【図１５】
2014126414.tif 000017