(57)【要約】  半導体基板を保持した基板ホルダ同士を一体化して積層された半導体基板を挟持した状態とするには、互いの基板ホルダ同士を固定する固定機構が必要となる。この固定機構における接触箇所も発塵原因となり得る。  そこで、発塵を抑制すべく、第１基板を保持する第１基板ホルダと、第１基板ホルダに設けられる結合部材と、第２基板を保持する第２基板ホルダと、第２基板ホルダ上であって、第１基板ホルダと第２基板ホルダが第１基板と第２基板を挟持して対向したときに、結合部材と対向する位置に設けられる被結合部材と、結合部材または被結合部材のそれぞれの接触部の少なくとも一方に設けられる緩衝部とを備える基板ホルダシステムを提供する。
2011010452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板を保持する第１基板ホルダと、
前記第１基板ホルダに設けられる結合部材と、
第２基板を保持する第２基板ホルダと、
前記第２基板ホルダ上であって、前記第１基板ホルダと前記第２基板ホルダが前記第１基板と前記第２基板を挟持して対向したときに、前記結合部材と対向する位置に設けられる被結合部材と、
前記結合部材または前記被結合部材のそれぞれの接触部の少なくとも一方に設けられる緩衝部と
を備える基板ホルダシステム。
【請求項２】
前記緩衝部が前記結合部材または前記被結合部材と接触する場合、前記緩衝部の硬度は前記結合部材または前記被結合部材の接触部の硬度と異なる請求項１に記載の基板ホルダシステム。
【請求項３】
前記緩衝部は、板状である緩衝プレートにより構成される請求項１または２に記載の基板ホルダシステム。
【請求項４】
前記緩衝プレートが前記結合部材または前記被結合部材と接触する場合、前記緩衝プレートの硬度は前記結合部材または前記被結合部材の接触部の硬度よりも小さい請求項３に記載の基板ホルダシステム。
【請求項５】
前記緩衝プレートと接触する前記結合部材または前記被結合部材の接触部は、前記緩衝プレートと点接触または線接触するように凸部として形成される請求項４に記載の基板ホルダシステム。
【請求項６】
前記凸部は、少なくとも３個の球部材が前記結合部材または前記被結合部材に埋設されて形成される請求項５に記載の基板ホルダシステム。
【請求項７】
前記緩衝プレートは交換することができる請求項３から６のいずれか１項に記載の基板ホルダシステム。
【請求項８】
前記緩衝部は、前記結合部材または前記被結合部材のそれぞれの接触部の少なくとも一方に施されるコーティング材により構成される請求項１または２に記載の基板ホルダシステム。
【請求項９】
前記結合部材または前記被結合部材の接触部は、前記コーティング材が施された凸部として形成される請求項８に記載の基板ホルダシステム。
【請求項１０】
前記緩衝部はＳｉ系材料または樹脂系材料により形成される請求項１から９のいずれか１項に記載の基板ホルダシステム。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の基板ホルダシステムを備える基板接合装置。
【請求項１２】
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、
前記複数の基板を重ね合わせる工程は、第１基板を保持する第１基板ホルダと、前記第１基板ホルダに設けられる結合部材と、第２基板を保持する第２基板ホルダと、前記第２基板ホルダ上であって、前記第１基板ホルダと前記第２基板ホルダが前記第１基板と前記第２基板を挟持して対向したときに、前記結合部材と対向する位置に設けられる被結合部材と、前記結合部材または前記被結合部材のそれぞれの接触部の少なくとも一方に設けられる緩衝部とを備える基板ホルダシステムを用いて、
前記第１基板を前記第１基板ホルダに載置するステップと、
前記第２基板を前記第２基板ホルダに載置するステップと、
前記結合部材と前記被結合部材を接触させて、前記第１基板と前記第２基板を挟持するステップと
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、基板ホルダシステム、基板接合装置およびデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各々に素子、回路等が形成された半導体基板を積層して製造された積層型半導体装置がある。半導体基板を積層する場合には、基板ホルダに保持された一対の半導体基板を、半導体回路の線幅精度で精密に位置決めして積層した後、基板全体を加熱、加圧して接合させる。このとき、一対の半導体基板を位置決めする位置決め装置と、加熱加圧して恒久的な接合を実現する加熱加圧装置が用いられる。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］  特開平１１−２６１０００号公報
［特許文献２］  特開２００５−２５１９７２号公報
［特許文献３］  特開２００７−１１５９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
２枚の半導体基板を積層する場合、互いに対向する半導体回路領域間に塵埃を挟み込んでしまうと、たとえ僅かであっても回路動作に不良をきたす。また、加熱加圧が局所的に不十分となり、接合強度不足を招くこともある。半導体処理工程は、原則としてクリーンルーム内で行われるものの、半導体基板を取り扱う装置、器具には、駆動、摺動、流動等の発塵原因となる動作部が所々に存在する。そのうちの一つの器具として、基板ホルダが挙げられる。例えば位置決め装置において、半導体基板を保持した基板ホルダ同士を一体化して積層された半導体基板を挟持した状態とするには、互いの基板ホルダ同士を固定する固定機構が必要となる。この固定機構における接触箇所も発塵原因となり得る。したがって、発塵の抑制が十分に考慮された基板ホルダの固定機構が求められていた。【０００４】
そこで本発明の１つの側面においては、上記の課題を解決することのできる「基板ホルダシステム、基板接合装置およびデバイスの製造方法」を提供することを目的とする。この目的は請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【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の態様における基板ホルダシステムは、第１基板を保持する第１基板ホルダと、第１基板ホルダに設けられる結合部材と、第２基板を保持する第２基板ホルダと、第２基板ホルダ上であって、第１基板ホルダと第２基板ホルダが第１基板と第２基板を挟持して対向したときに、結合部材と対向する位置に設けられる被結合部材と、結合部材または被結合部材のそれぞれの接触部の少なくとも一方に設けられる緩衝部とを備える。【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の第２の態様におけ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、第１基板を保持する第１基板ホルダと、第１基板ホルダに設けられる結合部材と、第２基板を保持する第２基板ホルダと、第２基板ホルダ上であって、第１基板ホルダと第２基板ホルダが第１基板と第２基板を挟持して対向したときに、結合部材と対向する位置に設けられる被結合部材と、結合部材または被結合部材のそれぞれの接触部の少なくとも一方に設けられる緩衝部とを備える基板ホルダシステムを用いて、第１基板を第１基板ホルダに載置するステップと、第２基板を第２基板ホルダに載置するステップと、結合部材と被結合部材を接触させて、第１基板と第２基板を挟持するステップとを含む。【０００７】
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】
【０００８】
【図１】基板接合装置を概略的に示す説明図である。
【図２】半導体ウェハを概略的に示す平面図である。
【図３】第１基板を保持した第１基板ホルダを概略的に示す平面図である。
【図４】第２基板を保持した第２基板ホルダを概略的に示す平面図である。
【図５】基板ホルダ対形成直前の状態を概略的に示す断面図である。
【図６】基板ホルダ対形成直後の状態を概略的に示す断面図である。
【図７】マグネットユニットを概略的に示す斜視図である。
【図８】バグネットユニットの別の例を概略的に示す斜視図である。
【図９】吸着ユニットの板バネを概略的に示す平面図である。
【図１０】板バネが弾性変形した状態を概略的に示す斜視図である。
【図１１】図１０で示す板バネの変形状態において、吸着子を含めて示す斜視図である。
【図１２】吸着子に球状凸体を配設した例を概略的に示す斜視図である。
【図１３】マグネットユニットと吸着ユニットの結合作用を示す断面図である。
【図１４】マグネットユニットと吸着ユニットの結合作用を示す断面図である。
【図１５】結合規制ユニットを概略的に示す縦断面図である。
【図１６】基板ホルダ対を搬送装置が把持する状態を概略的に示す側面図である。
【図１７】接合装置の要部を概略的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る基板接合装置１０を概略的に示す説明図である。基板接合装置１０は、半導体ウェハである第１基板１６と、これに積層する半導体ウェハである第２基板１７の相対的な位置合わせを行うアライメント装置１１を備える。また、アライメント装置１１により位置合わせされた第１基板１６および第２基板１７を、互いに接合する接合装置１２を備える。
【００１１】
第１基板１６は、第１基板ホルダ１４に保持されており、第２基板１７は、第２基板ホルダ１５に保持されている。アライメント装置１１では、第１基板１６と第２基板１７が位置合わせされると、第１基板ホルダ１４と第２基板ホルダ１５はこれらを挟持して一体化され、基板ホルダ対１８を形成する。具体的な基板ホルダ対１８の構成については後述する。
【００１２】
基板接合装置１０は、更に、アライメント装置１１で一体化された基板ホルダ対１８を接合装置１２へ搬送する搬送装置１３を備える。また、搬送装置１３は、半導体ウェハ、基板ホルダ単体でも装置間を搬送することができる。搬送装置１３は、基板ホルダ対１８等の把持物を把持する把持部１９と、回転、伸縮動作により把持物を所定の位置へ移動させるアーム部２０を備える。
【００１３】
図２は、本実施形態に係る半導体ウェハを概略的に示す平面図である。半導体ウェハである第１基板１６、第２基板１７は、単一の単結晶シリコンからなる円形の薄板部材からなり、その一面に複数の回路領域２１が造り込まれている。マトリックス状に区画形成された回路領域２１には、トランジスタ、抵抗体およびキャパシタ等の回路素子が形成されている。回路素子は、リソグラフィ技術を中核として、薄膜形成技術、エッチング技術および不純物拡散技術等の成形技術を用いて形成される。また、それぞれの回路領域２１の内部には、アライメントマークが設けられている。アライメントマークは、基板同士の位置合わせに用いられる指標である。第１基板１６および第２基板１７のそれぞれに設けられている複数のアライメントマークは、その設計座標値が個別にメモリに格納され、管理されている。なお、積層の対象となる半導体ウェハは、既に積層されていてさらに他の半導体ウェハを積み重ねる半導体ウェハであっても良い。この場合、既に積層されている回路層は、薄化工程を経て不要な厚みを除去されていることが好ましい。
【００１４】
図３は、第１基板１６を保持した第１基板ホルダ１４を概略的に示す平面図である。第１基板ホルダ１４は、ホルダ本体２２および吸着ユニット３０を有して、全体としては第１基板１６よりも径がひとまわり大きな円板状をなす。ホルダ本体２２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る。
【００１５】
ホルダ本体２２は、第１基板１６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。第１基板１６の保持は、静電力を利用した吸着により行われる。具体的には、ホルダ本体２２に埋め込まれた電極に、ホルダ本体２２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、第１基板ホルダ１４と第１基板１６との間に電位差を生じさせて、第１基板１６を第１基板ホルダ１４に吸着させる。なお、第１基板１６の吸着面は、回路領域２１が設けられた面とは反対の面である。
【００１６】
吸着ユニット３０は、第１基板１６を保持する表面において、保持した第１基板１６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３０が配されている。具体的な構成については後述する。
【００１７】
図４は、第２基板１７を保持した第２基板ホルダ１５を概略的に示す平面図である。第２基板ホルダ１５は、ホルダ本体２３およびマグネットユニット３１を有して、全体としては第２基板１７よりも径がひとまわり大きな円板状をなす。ホルダ本体２３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る。
【００１８】
ホルダ本体２３は、第２基板１７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。第２基板１７の保持は、静電力を利用した吸着により行われる。具体的には、ホルダ本体２３に埋め込まれた電極に、ホルダ本体２３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、第２基板ホルダ１５と第２基板１７との間に電位差を生じさせて、第２基板１７を第２基板ホルダ１５に吸着させる。なお、第２基板１７の吸着面は、回路領域２１が設けられた面とは反対の面である。
【００１９】
マグネットユニット３１は、第２基板１７を保持する表面において、保持した第２基板１７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３１が配されている。
【００２０】
マグネットユニット３１は、第１基板ホルダ１４の吸着ユニット３０とそれぞれ対応するように配置されている。そして、第１基板１６を保持した第１基板ホルダ１４と、第２基板１７を保持した第２基板ホルダ１５を、互いに向かい合わせて吸着ユニット３０とマグネットユニット３１を作用させると、第１基板１６と第２基板１７を重ね合わせた状態で挟持して固定することができる。このように挟持されて固定された状態が基板ホルダ対１８である。具体的な構成および吸着の作用等については後述する。
【００２１】
図５は、アライメント装置１１において、基板ホルダ対１８の形成直前の状態を概略的に示す断面図である。具体的には、第１基板１６を保持した第１基板ホルダ１４が、アライメント装置１１の第１ステージ５１に真空吸着固定され、第２基板１７を保持した第２基板ホルダ１５が、アライメント装置１１の第２ステージ５２に真空吸着固定された状態の断面図である。特に、図３および図４で示すそれぞれＡ−Ａ線に沿った断面図を表す。
【００２２】
第１ステージ５１は、第２基板１７に対して第１基板１６を積層する方向であるＺ軸方向と、Ｚ軸にそれぞれ直交するＸ軸、Ｙ軸方向に移動することができる。アライメント装置１１は、第１基板１６を観察できるようにアライメント装置１１に配置された第１顕微鏡と、第２基板１７を観察できるようにアライメント装置１１に配置された第２顕微鏡とを用いて、第１基板１６と第２基板１７を位置合わせする。
【００２３】
具体的には、それぞれの顕微鏡により、観察対象となる各基板のアライメントマークを撮像し、撮像された撮像データを画像処理することで、アライメントマークの精確な位置を検出する。そして、対応するアライメントマーク同士の位置ずれ量を演算し、その位置ずれ量に応じて第１ステージ５１を移動させて、第１基板１６と第２基板１７を対向させる。これにより、第１基板１６の回路領域２１のそれぞれが、第２基板１７の対応する回路領域２１のそれぞれに対向する。なお、位置ずれ量の演算は、例えば、第１基板１６の複数のアライメントマークと、第２基板１７の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演算される。
【００２４】
第１基板１６を第２基板１７に対して位置合わせを行うとき、すなわち、第１ステージ５１をＸＹ平面内で移動させるときには、第１基板１６と第２基板１７が接触しないように、両者の間に若干の隙間を形成する。この状態において吸着ユニット３０がマグネットユニット３１に結合しないように、第２ステージ５２は、複数の結合規制ユニット５３を備える。
【００２５】
結合規制ユニット５３は、主に、柱状の部材であるプッシュピン５４とこれを駆動するシリンダー部５５から構成される。プッシュピン５４は、伸長位置において、第２基板ホルダ１５に設けられたホルダ挿通孔２４と、これに一致するように位置合わせされて配設されているマグネットユニット３１に設けられたマグネット挿通孔３２の内部を通って、その先端がマグネット挿通孔３２より突出する。収納位置においては、シリンダー部５５の内部にその一部が収納されて、それぞれの挿通孔から退避する。つまり、プッシュピン５４は、それぞれの挿通孔の内部で、シリンダー部５５の駆動によりＺ軸方向に進退する。
【００２６】
図５に示すような、第１基板１６と第２基板１７が相対的にＸＹ方向に移動され得るときには、プッシュピン５４は、吸着ユニット３０の上面に接触するように伸長位置に制御され、吸着ユニット３０のマグネットユニット３１への結合を阻止する。つまり、吸着ユニット３０は吸着子３３とこれを固定する板バネ３４から構成さるが、板バネ３４が弾性変形して吸着子３３がマグネットユニット３１へ結合しないように、プッシュピン５４が吸着子３３を上方から押さえつけて、板バネ３４の弾性変形を抑制する。
【００２７】
なお、アライメント装置１１による第１基板１６と第２基板１７の位置合わせは、最終的な微調整段階においては、プッシュピン５４の先端が吸着ユニット３０の上面を摺動する程度の移動量において実行される。それ以外の段階である、例えば顕微鏡によるアライメントマークの観察段階においては、第１基板１６と第２基板１７は、ＸＹＺ軸方向へ相対的に大きく離れた状態となるので、吸着ユニット３０がマグネットユニット３１へ予期せず結合することはない。したがって、プッシュピン５４は、マグネットユニット３１の磁力が吸着ユニット３０へ及び、かつ、両者の結合を規制したいときに、伸長位置に制御され、それ以外のときには収納位置に制御される。
【００２８】
図６は、アライメント装置１１において、基板ホルダ対１８の形成直後の状態を概略的に示す断面図である。具体的には、図５の状態から、第１基板１６の表面と第２基板１７の表面が接触するように第１ステージ５１をＺ軸方向に駆動した状態を示し、さらに、プッシュピン５４が収納位置に制御されて、吸着ユニット３０がマグネットユニット３１に結合した状態を示す。
【００２９】
図５の状態から図６の状態へ移行する過程において、第１基板１６と第２基板１７が位置合わせされ、結合部材であるマグネットユニット３１と被結合部材である吸着ユニット３０が結合する。そして、第１基板ホルダ１４と第２基板ホルダ１５が一体化され、基板ホルダシステムとしての基板ホルダ対１８を形成する。
【００３０】
アライメント装置１１においてＺ軸方向は重力方向であり、第１ステージ５１は、第２ステージ５２よりも下方に位置する。すると、重力方向に対する各面の関係は、上から下へ順に、第２基板ホルダ１５の第２基板１７の保持面、第２基板１７と第１基板１６の接合面、第１基板ホルダ１４の第１基板１６の保持面が位置することになる。
【００３１】
図５の状態から図６の状態へ移行する過程において、プッシュピン５４を収納位置に移動させる動作に伴って、板バネ３４が弾性変形し、吸着ユニット３０がマグネットユニット３１に結合する。このとき、吸着ユニット３０の吸着子３３は、ある程度の衝撃を伴ってマグネットユニット３１に結合する。そこでこの時の、吸着子３３とマグネットユニット３１の接触面の重力方向の位置は、第２基板１７と第１基板１６の接合面より下方に位置するように設定する。好ましくは、第１基板ホルダ１４の第１基板１６の保持面よりも更に下方に位置するように設定する。
【００３２】
このような位置関係となるように設定すると、たとえ吸着ユニット３０とマグネットユニット３１の結合衝撃によって塵埃が発生し、飛散するとしても、塵埃が重力により落下し、第１基板１６と第２基板１７の間に入り込まないことが期待できる。つまり、基板間に入り込む塵埃は、回路動作に不良をもたらし、さらに接合強度不足を招くことにもなるが、上記のような位置関係を採用することにより、このような不都合を回避することが期待できる。
【００３３】
さらに、第１基板ホルダ１４の第１基板１６の保持面よりも下方に位置するように設定すれば、当該面における塵埃の付着も抑制することができる。これにより、繰り返し使用する第１基板ホルダ１４をクリーンな状態に保つことができ、別の第１基板１６を載置する場合にも塵埃を挟み込む恐れがない。したがって、接合装置１２における接合むら、第１基板１６の傾き等を回避することが期待できる。
【００３４】
なお、基板ホルダ対１８が形成された後は、基板ホルダ対１８は、第２ステージ５２からの真空吸着が解除され、第１ステージ５１によって引き下げられて、搬送装置１３により接合装置１２へ搬送される。搬送装置１３の搬送機構および接合装置１２の接合工程については後述する。
【００３５】
次に、マグネットユニット３１の構成について説明する。図７は、マグネットユニット３１を概略的に示す斜視図である。マグネットユニット３１は、磁石３６、磁石３６を収容して支持する支持部３５、および複数の球状凸体４１を備える。
【００３６】
支持部３５は、磁石３６を収容する円筒状の収容部を有し、また、第２基板１７に固定するネジを貫通させるネジ穴３７を有する。支持部３５は、例えば炭素鋼Ｓ２５Ｃにより形成される。磁石３６は、支持部３５の収容部に嵌入される円柱形をなした永久磁石であり、例えば、８Ｎ程度の大きさの磁力を有する。磁石３６の中心軸には、プッシュピン５４を挿通する挿通孔３８が設けられており、この挿通孔３８に接続するように、支持部３５にも挿通孔３９が設けられている。この２つの挿通孔により、マグネット挿通孔３２を形成する。
【００３７】
支持部３５は、吸着子３３と対向する対向面４０を有する。そして対向面４０には、少なくとも３個の球状凸体４１が埋設されている。球状凸体４１は、対向面４０に設けられた、例えばリング状の真鍮である固定部材４２を介して圧入により埋設され、固定される。または、支持部３５の対向面４０を研削等により加工して、支持部３５と一体的に球状凸体４１を形成するように構成しても良い。
【００３８】
このように球状凸体４１を形成することにより、マグネットユニット３１と吸着子３３とを点接触させることができる。すなわち、球状凸体４１によって仮想的に形成される面が吸着子３３との接触面となるので、両者の接触面積を大幅に低減することができ、よって、塵埃の発生も極力押さえることができる。
【００３９】
図８は、マグネットユニット３１の別の例を概略的に示す斜視図である。図７のマグネットユニット３１とは異なり、対向面４０には、断面形状が三角形をなす凸部である線状凸体５０が形成されている。線状凸体５０は、支持部３５の対向面４０を研削等により加工して支持部３５と一体的に形成しても、別体で形成して対向面４０に固着するように構成しても良い。
【００４０】
このように線状凸体５０を形成することにより、マグネットユニット３１と吸着子３３とを線接触させることができる。たとえば、断面形状が三角形であれば、その頂点を稜とする直線によって仮想的に形成される面が吸着子３３との接触面となるので、面接触に比べ、両者の接触面積を大幅に低減することができ、よって、塵埃の発生も極力押さえることができる。なお、断面形状は三角形に限らず、実質的に線接触を実現できる形状であればいずれの形状であっても良い。また、研削加工等によって接触部に若干の平面部が残ったとしても、実質的に線接触とみなせるのであれば良い。
【００４１】
次に、吸着ユニット３０の構成について説明する。図９は、吸着ユニット３０の板バネ３４を概略的に示す平面図である。
【００４２】
板バネ３４は、第２基板１７を保持する第２基板ホルダ１５の保持面に直交する方向に弾性を有する弾性部材であり、例えば、ＳＵＳ６３１等の高強度析出硬化型ステンレス鋼により形成される。また、板バネ３４は、中心付近の円形部４３と耳状に突出した取付け部４４からなり、円形部４３の直径は２２ｍｍであり、厚さは０．１ｍｍである。
【００４３】
円形部４３には、互いに同一方向に沿って伸び、かつ伸長方向に直交する方向へ間隔をおいて配置される一対のスリット４６が形成されている。各スリット４６は、円形部４３の中心からの距離が互いに等しい。この２つのスリット４６により、円形部４３の中心付近に帯状部４８が形成される。帯状部４８には、円形部４３の中心となる位置に、吸着子３３を固定させる貫通穴４７が設けられている。同様に、取付け部４４には、板バネ３４を第２基板ホルダ１５に固定するネジを貫通させるネジ穴４５を有する。板バネ３４は、第２基板ホルダ１５に対し、２つのネジ穴４５が第２基板ホルダ１５の周方向に沿い、かつ、スリット４６の伸長方向が第２基板ホルダ１５の略径方向に沿うように、ホルダ本体２３の外周領域に配置される。
【００４４】
図１０は、板バネ３４が弾性変形した状態を概略的に示す斜視図である。具体的には、板バネ３４に固定された吸着子３３が、マグネットユニット３１に吸引されて結合したときの変形状態を表す。ただし、図においては吸着子３３は示されていない。
【００４５】
板バネ３４は、吸着子３３がマグネットユニット３１に吸引されることにより、帯状部４８が貫通穴４７を頂点とするように浮き上がり、これに伴って、円形部４３の周辺部のうち帯状部４８と接続される２つの部分が互いに近づこうとするように弾性変形する。このとき、各スリット４６は、それぞれの変形を許容するように、開口形状を変形させる。
【００４６】
図１１は、図１０で示す板バネ３４の変形状態において、吸着子３３を含めて示す斜視図である。吸着子３３は、貫通穴４７を介して、ネジ等の締結部材により板バネ３４に固定されている。
【００４７】
吸着子３３は、強磁性体により形成される。例えば、炭素鋼Ｓ２５Ｃにより形成される。そして、吸着子３３には、マグネットユニット３１との接触面に、緩衝プレート４９が固定されている。緩衝プレート４９の硬度は、マグネットユニット３１の接触面を形成する部材の硬度よりも小さい。例えば、緩衝プレートの材料としては、Ｓｉ系材料または樹脂系材料が用いられる。
【００４８】
また、緩衝プレート４９は、吸着子３３に対して交換できるように構成されることが好ましい。緩衝プレート４９は、マグネットユニット３１の接触面と接触し、特に球状凸体４１、線状凸体５０のような凸部が設けられている場合には集中的な応力を受けることになるので、衝撃を吸収することにより凹み、削れ等を生じることもあり得る。そこで、一定期間の使用ごとに緩衝プレート４９を交換する。緩衝プレート４９は、吸着子３３に設けられた凹部に嵌入、または接着剤等を用いた貼着により固定される。
【００４９】
なお、上記においては、マグネットユニット３１の支持部３５に球状凸体４１等の凸部を設け、これに対向する吸着子３３に緩衝プレート４９を設ける構成を説明した。しかし、結合部材であるマグネットユニット３１と、被結合部材である吸着ユニット３０は、相対的な関係にあるので、凸部と緩衝プレート４９の形成場所は逆であっても良い。
【００５０】
その例として、図１２に、吸着子３３に球状凸体４１を配設した場合の斜視図を示す。マグネットユニット３１の支持部３５に設ける場合と同様に、少なくとも３個の球状凸体４１を、例えばリング状の真鍮である固定部材４２を介して圧入により埋設する。または、研削等により加工して、吸着子３３と一体的に球状凸体４１を形成するように構成しても良い。このように構成した場合は、反対に、マグネットユニット３１の支持部３５に緩衝プレート４９を設ける。
【００５１】
ただし、凸部と緩衝プレート４９の形成場所を逆転させる場合であっても、吸着子３３とマグネットユニット３１の接触面の重力方向の位置は、第２基板１７と第１基板１６の接合面より下方に位置するように設定する。好ましくは、第１基板ホルダ１４の第１基板１６の保持面よりも更に下方に位置するように設定する。
【００５２】
図１３は、マグネットユニット３１と吸着ユニット３０の結合作用を示す断面図である。特に、図３および図４で示すそれぞれＢ−Ｂ線に沿った断面図を表す。ただし、第１基板１６、第２基板１７およびプッシュピン５４等の記載は省略している。図１３は、吸着子３３がマグネットユニット３１へ結合する前の状態を表す。また、図１４は、図１３と同一の断面部において、吸着子３３がマグネットユニット３１へ結合した後の状態を表す。
【００５３】
図示されるように、マグネットユニット３１は、第２基板ホルダ１５の表面にネジを介して固定されている。また、吸着子３３の接触面を構成する緩衝プレート４９と接触する平面は、球状凸体４１の頂点によって構成される仮想的な平面であり、この仮想的な平面は、第１基板ホルダ１４の第１基板１６の保持面より下方に位置する。
【００５４】
すなわち、第１基板ホルダ１４には、吸着ユニット３０が設置される領域に対応して、第１基板１６の保持面より一段低い面が形成された凹部２５が設けられている。そして、球状凸体４１の頂点によって構成される仮想的な平面は、第１基板１６の表面と第２基板１７の表面が接する状態においては、この凹部２５の空間内に位置する。
【００５５】
凹部２５には、吸着子３３の上下移動を許容する貫通孔２６が設けられている。また、第１基板ホルダ１４のうち第１基板１６の保持面とは反対の面である裏面側からは、貫通孔２６の周囲に凹部２７が設けられており、この凹部に収まるように板バネ３４と、板バネ３４を第１基板ホルダ１４に対して固定するネジが配置されている。
【００５６】
図１３の状態から図１４の状態への変化が示すように、吸着子３３が固定される帯状部４８は、吸着子３３が磁石３６に吸引されることにより弾性変形する。このとき、取付け部４４は第１基板ホルダ１４に固定されたままであるので、板バネ３４は、第１基板１６と第２基板１７を挟持して第１基板ホルダ１４と第２基板ホルダ１５を互いに引き寄せる方向に付勢して釣り合う。
【００５７】
図１５は、結合規制ユニット５３を概略的に示す縦断面図である。結合規制ユニット５３は、マグネットユニット３１に対応して第２基板ホルダ１５に複数配置されている。シリンダー部５５には、シリンダー部５５の内部の気圧を調整するエアーポンプ５６が接続されている。制御部は、エアーポンプ５６を制御することにより、プッシュピン５４を進退させる。つまり、プッシュピン５４の少なくとも一部がシリンダー部５５の内部に位置する収納位置と、プッシュピン５４の先端５７が緩衝プレート４９を押す伸長位置とを制御する。したがって、プッシュピン５４が緩衝プレート４９を押す押圧力は、板バネ３４の弾性力に抗する大きさを有する。
【００５８】
プッシュピン５４の先端５７は、緩衝プレート４９と点接触するように、球状に加工されている。または、球状凸体４１のような球が先端部に別体として設けられていても良い。
【００５９】
図１６は、基板ホルダ対１８を搬送装置１３が把持する状態を概略的に示す側面図である。搬送装置１３は、アーム部２０と、これに接続される把持部１９を備える。把持部１９は、基板ホルダ対１８を下方から支持する支持板６２と、上方から押さえる押え板６３とを有する。支持板６２には、基板ホルダ対１８を真空吸着固定する吸気孔が設けられており、この作用により基板ホルダ対１８は支持板６２に固定される。
【００６０】
押え板６３は、支持板６２の端部に設けられた支柱６４に設けられ、基板ホルダ対１８を挟み込む方向に進退できる。押え板６３が、支持板６２に固定された基板ホルダ対１８に押圧力を作用させることにより、押え板６３と支持板６２で基板ホルダ対１８を挟持することができる。搬送装置１３は、この状態でアーム部２０を作動させることにより、基板ホルダ対１８をアライメント装置１１から接合装置１２へ搬送する。
【００６１】
図１７は、接合装置１２の要部を概略的に示す側面図である。接合装置１２は、第１基板ホルダ１４の下方に配置された下部加圧ステージ６５と、第２基板ホルダ１５の上方に配置された上部加圧ステージ６６とを備える。上部加圧ステージ６６は、下部加圧ステージ６５と協働して基板ホルダ対１８を加圧すべく、下部加圧ステージ６５に接近する方向に移動できる。下部加圧ステージ６５および上部加圧ステージ６６の内部にはヒータが内蔵されており、載置された基板ホルダ対１８に加圧だけでなく、加熱も行うことができる。基板ホルダ対１８が加圧、加熱されることにより、第１基板１６と第２基板１７の互いに接触した電極同士が溶着する。これにより第１基板１６と第２基板１７のそれぞれ対応する回路領域２１が接合される。
【００６２】
以上の実施形態においては、マグネットユニット３１および吸着子３３の少なくとも一方に緩衝プレート４９を設ける場合を説明したが、緩衝プレート４９はマグネットユニット３１と吸着子３３が接触したときの発塵を抑制する機能を担う部材であるから、その形状はプレート状でなくても良い。すなわち、両者の接触部の少なくとも一方に緩衝部が設けられれば良い。
【００６３】
緩衝部は、マグネットユニット３１と吸着子３３が接触したときの発塵を抑制すべく、接触する相手との硬度が異なるように形成される。すなわち、緩衝部の側が接触する相手より柔らかい場合であっても、逆に、緩衝部の側が接触する相手より硬い場合であっても、相手の表面を削ることなく、また、緩衝部自身の表面も欠けることがなければ、緩衝部の機能として十分である。したがって、緩衝部の形態としては、プレート状以外に例えば、緩衝素材が接触部にコーティングされた形態であっても良い。コーティング材としては、上述のようにＳｉ系材料または樹脂系材料が挙げられる。コーティング材により緩衝部を構成する場合、平面でなくても、例えば上述の球状凸体４１など、接触部となる凸部にコーティング材を施すこともできる。
【００６４】
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、請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００６５】
１０  基板接合装置、１１  アライメント装置、１２  接合装置、１３  搬送装置、１４  第１基板ホルダ、１５  第２基板ホルダ、１６  第１基板、１７  第２基板、１８  基板ホルダ対、１９  把持部、２０  アーム部、２１  回路領域、２２、２３  ホルダ本体、２４  ホルダ挿通孔、２５  凹部、２６  貫通孔、２７  凹部、３０  吸着ユニット、３１  マグネットユニット、３２  マグネット挿通孔、３３  吸着子、３４  板バネ、３５  支持部、３６  磁石、３７  ネジ穴、３８、３９  挿通孔、４０  対向面、４１  球状凸体、４２  固定部材、４３  円形部、４４  取付け部、４５  ネジ穴、４６  スリット、４７  貫通穴、４８  帯状部、４９  緩衝プレート、５０  線状凸体、５１  第１ステージ、５２  第２ステージ、５３  結合規制ユニット、５４  プッシュピン、５５  シリンダー部、５６  エアーポンプ、５７  先端、６２  支持板、６３  押え板、６４  支柱、６５  下部加圧ステージ、６６  上部加圧ステージ
【図１】
2011010452.tif 000003
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年1月24日(2012.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板を保持する第１基板ホルダと、
前記第１基板ホルダに設けられる結合部材と、
第２基板を保持し、前記第１基板ホルダとの間で前記第１基板および前記第２基板を挟持可能な第２基板ホルダと、
前記第２基板ホルダに設けられ、前記結合部材に結合される被結合部材と、
前記結合部材と前記被結合部材との結合によって塵埃が発生することを抑制する発塵抑制手段と、
を備える基板ホルダシステム。
【請求項２】
前記発塵抑制手段は、前記結合部材および前記被結合部材のそれぞれの接触部の少なくとも一方に設けられる請求項１に記載の基板ホルダシステム。
【請求項３】
前記発塵抑制手段は、前記結合部材および前記被結合部材の少なくとも一方に設けられる請求項１または２に記載の基板ホルダシステム。
【請求項４】
前記発塵抑制手段は、前記結合部材および前記被結合部材のそれぞれの接触部の少なくとも一方に施されるコーティング材を有する請求項３に記載の基板ホルダシステム。
【請求項５】
前記一方の接触部には、他方の前記接触部に点接触または線接触する凸部が設けられており、前記コーティング材は前記凸部に施される請求項４に記載の基板ホルダシステム。
【請求項６】
前記コーティング材の硬度は、前記結合部材または前記被結合部材の接触部の硬度と異なる請求項４または５に記載の基板ホルダシステム。
【請求項７】
前記コーティング材はＳｉ系材料または樹脂系材料により形成される請求項４から６のいずれか一項に記載の基板ホルダシステム。
【請求項８】
前記発塵抑制手段は、前記結合部材および前記被結合部材のそれぞれの接触部の少なくとも一方に設けられる板部材を有する請求項１から７のいずれか一項に記載の基板ホルダシステム。
【請求項９】
前記板部材の硬度は、前記結合部材または前記被結合部材の接触部の硬度と異なる請求項８に記載の基板ホルダシステム。
【請求項１０】
前記板部材はＳｉ系材料または樹脂系材料により形成される請求項８または９に記載の基板ホルダシステム。
【請求項１１】
他方の前記接触部には、前記板部材と点接触または線接触する凸部が形成されている請求項８から１０のいずれか一項に記載の基板ホルダシステム。
【請求項１２】
前記凸部は、前記他方の接触部に設けられた少なくとも３個の球部材である請求項１１に記載の基板ホルダシステム。
【請求項１３】
前記板部材は前記接触部に取り外し可能に取り付けられている請求項８から１２のいずれか１項に記載の基板ホルダシステム。
【請求項１４】
第１基板を保持するホルダ本体と、
前記ホルダ本体に保持された前記第１基板と前記第１基板に接合される第２基板とを互いに重なり合った状態で固定する固定部と、
前記固定部による固定によって塵埃が発生することを抑制する発塵抑制手段と、
を備える基板ホルダ。
【請求項１５】
前記固定部は、前記ホルダ本体に設けられる結合部材、および、前記結合部材に結合することにより前記第１基板および前記第２基板を互いに固定する被結合部材の、一方を有し、前記発塵抑制手段は、前記結合部材および前記被結合部材の前記一方に設けられる請求項１４に記載の基板ホルダ。
【請求項１６】
前記発塵抑制手段は、前記結合部材および前記被結合部材のそれぞれの接触部の少なくとも一方に施されるコーティング材を有する請求項１５に記載の基板ホルダ。
【請求項１７】
前記一方の接触部には、他方の前記接触部に点接触または線接触する凸部が設けられており、前記コーティング材は前記凸部に施される請求項１６に記載の基板ホルダ。
【請求項１８】
前記コーティング材の硬度は、前記結合部材または前記被結合部材の接触部の硬度と異なる請求項１６または１７に記載の基板ホルダ。
【請求項１９】
前記コーティング材はＳｉ系材料または樹脂系材料により形成される請求項１６から１８のいずれか一項に記載の基板ホルダ。
【請求項２０】
前記発塵抑制手段は、前記結合部材および前記被結合部材のそれぞれの接触部の少なくとも一方に設けられる板部材を有する請求項１５から１９のいずれか一項に記載の基板ホルダ。
【請求項２１】
前記板部材の硬度は、前記結合部材または前記被結合部材の接触部の硬度と異なる請求項２０に記載の基板ホルダ。
【請求項２２】
前記板部材はＳｉ系材料または樹脂系材料により形成される請求項２０または２１に記載の基板ホルダ。
【請求項２３】
他方の前記接触部には、前記板部材と点接触または線接触する凸部が形成されている請求項２０から２２のいずれか一項に記載の基板ホルダ。
【請求項２４】
前記凸部は、前記他方の接触部に設けられた少なくとも３個の球部材である請求項２３に記載の基板ホルダ。
【請求項２５】
前記板部材は前記接触部に取り外し可能に取り付けられている請求項２０から２４のいずれか１項に記載の基板ホルダ。
【請求項２６】
第１基板と前記第１基板に接合される第２基板とを互いに重なり合った状態で固定する固定部と、
前記固定部による固定によって塵埃が発生することを抑制する発塵抑制部と、
を備える固定機構。
【請求項２７】
請求項１４から２５のいずれか１項に記載の基板ホルダを備える基板接合装置。
【請求項２８】
第１基板を保持するホルダ本体と、
前記ホルダ本体に保持された前記第１基板と前記第１基板に接合される第２基板とを互いに重なり合った状態で固定する固定部と、
前記固定部による固定によって塵埃が発生することを抑制する発塵抑制手段と、
前記ホルダ本体に保持された前記第１基板と前記第２基板とを互いに接合する接合部と、
を備える基板接合装置。
【請求項２９】
第１基板と第２基板とを互いに重なり合った状態で固定する固定部と、
前記固定部による固定によって塵埃が発生することを抑制する発塵抑制手段と、
前記第１基板と前記第２基板とを互いに接合する接合部と、
を備える基板接合装置。
【請求項３０】
第１基板と第２基板とを互いに重ね合わせて製造されるデバイスの製造方法であって、
第１基板を保持するホルダ本体と、前記ホルダ本体に保持された前記第１基板と前記第１基板に接合される第２基板とを互いに重なり合った状態で固定する固定部と、前記固定部による固定によって塵埃が発生することを抑制する発塵抑制手段とを備える基板ホルダを用いて、
前記第１基板を前記基板ホルダに載置するステップと、
前記基板ホルダに載置された前記第１基板に前記第２基板を重ね合わせるステップと、
前記固定部により前記第１基板と前記第２基板とを前記固定部で固定するステップと、
を含むデバイスの製造方法。
【国際調査報告】
2011010452.tif 000020
2011010452.tif 000021