(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を載置するホルダ本体と、
前記ホルダ本体に弾性部材を介して連結され、前記ホルダ本体との間で前記基板を保持する他の基板ホルダに結合される結合部材と、
前記結合部材の結合状態において、前記結合部材の結合時に前記弾性部材に生じた応力を低減する応力低減部と、
を備える基板ホルダ。
【請求項２】
前記応力低減部は、前記弾性部材を前記他の基板ホルダに対して相対移動させることにより前記応力を低減する請求項１に記載の基板ホルダ。
【請求項３】
前記応力低減部は、前記ホルダ本体に一端が連結され、一部が前記結合部材の結合面を覆う板状の応力低減部材を有し、
前記結合部材は、前記結合面と前記他の基板ホルダとの間に前記応力低減部材を挟み込んで前記他の基板ホルダと結合し、
前記応力低減部材と前記結合面との間の摩擦力は、前記応力低減部材と前記他の基板ホルダの結合部材との間の摩擦力よりも小さい請求項２に記載の基板ホルダ。
【請求項４】
前記応力低減部は、複数の前記応力低減部材を有し、
複数の前記応力低減部材は、平面視において、前記ホルダ本体の中心の周りで点対称となるように配置されている請求項３に記載の基板ホルダ。
【請求項５】
前記応力低減部は、前記応力低減部材の側辺に設けられ、前記応力低減部材と交差する板状の補強部を有する請求項３または４に記載の基板ホルダ。
【請求項６】
複数の前記応力低減部材のそれぞれは、片持ちである請求項３から５のいずれか１項に記載の基板ホルダ。
【請求項７】
前記結合部材は、磁力を発生させる結合用磁石を有する請求項１から６のいずれか１項に記載の基板ホルダ。
【請求項８】
前記応力低減部は、前記他の基板ホルダの前記結合部材に作用する前記磁力の強度を変化させる請求項７に記載の基板ホルダ。
【請求項９】
前記応力低減部は、前記他の基板ホルダの前記結合部材に前記磁力を作用させる前記結合用磁石の磁束を遮断する第１磁力遮断部材と、前記磁束を外部に形成して前記結合部材の前記他の基板ホルダの前記結合部材との結合位置と、前記磁束を遮断して結合を解除する解除位置との間で前記第１磁力遮断部材を移動させる移動部とを有する請求項８に記載の基板ホルダ。
【請求項１０】
前記結合用の磁力を低減させる磁力を生じさせる磁力制御用電磁石と、前記磁力制御用電磁石の磁力を制御する応力制御部とを有する応力低減部を更に備える請求項７から９のいずれか一項に記載の基板ホルダ。
【請求項１１】
前記磁力制御用電磁石は、前記結合用の磁力を増加させる磁力を発生させる請求項１０に記載の基板ホルダ。
【請求項１２】
前記結合部材は、前記他の基板ホルダの前記結合部材と真空吸着により結合する請求項１から１１のいずれか１項に記載の基板ホルダ。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の基板ホルダを備える基板貼り合わせ装置。
【請求項１４】
基板を載置するホルダ本体および前記ホルダ本体に弾性部材を介して連結された第１結合部材を有する第１基板ホルダと、
前記第１結合部材に結合される第２結合部材を有し、前記第１基板ホルダとの間で複数の前記基板を保持する第２基板ホルダと、
前記第１結合部材と前記第２結合部材との結合状態において、前記第１結合部材および前記第２結合部材の結合時に前記弾性部材に生じた応力を低減する応力低減部と、
を有する基板ホルダ対。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランプ機構、及び、基板貼り合わせ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一対の基板ホルダを有する基板ホルダ対に積層された状態で保持された複数の基板を接合する基板貼り合わせ方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。基板ホルダ対の一対の基板ホルダは、磁力等によって互いに結合する結合部材を有する。少なくとも一方の結合部材は、弾性部材によって基板ホルダに設けられている。結合部材が結合することにより、一対の基板ホルダの間で複数の基板が挟持される。
［特許文献１］  特開２０１０−１０６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、一対の基板ホルダが互いに結合すると、弾性部材が変形して、挟持された複数の基板の相対位置がずれるといった課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、第１ホルダ本体と、前記第１ホルダ本体に設けられた第１結合部材とを有する第１基板ホルダと、前記第１ホルダ本体との間で複数の基板を挟持する第２ホルダ本体と、前記第２ホルダ本体に設けられ前記第１結合部材と結合する第２結合部材と、前記第２ホルダ本体と前記第２結合部材とを連結するとともに弾性変形可能な弾性部材とを有する第２基板ホルダと、前記第１結合部材と、前記第２結合部材とが結合することにより前記弾性部材に発生する前記基板の面方向の応力を低減する応力低減部とを備えるクランプ機構を提供する。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、上述のクランプ機構を備える基板貼り合わせ装置を提供する。
【０００６】
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】
【０００７】
【図１】基板貼り合わせ装置１０の全体構成図である。
【図２】基板貼り合わせ装置１０による貼り合わせ基板９５の貼り合せ工程を説明する図である。
【図３】基板貼り合わせ装置１０による貼り合わせ基板９５の貼り合せ工程を説明する図である。
【図４】基板貼り合わせ装置１０による貼り合わせ基板９５の貼り合せ工程を説明する図である。
【図５】基板貼り合わせ装置１０による貼り合わせ基板９５の貼り合せ工程を説明する図である。
【図６】クランプ機構の一方の基板ホルダ９４である上基板ホルダ１００の底面図である。
【図７】下方から見た上基板ホルダ１００の斜視図である。
【図８】クランプ機構の他方の基板ホルダ９４である下基板ホルダ２００の上面図である。
【図９】上方から見た下基板ホルダ２００の斜視図である。
【図１０】挟持状態における被結合部２０８の近傍の拡大斜視図である。
【図１１】応力低減部２３０がない場合の基板９０の挟持について説明する図である。
【図１２】応力低減部２３０がない場合の基板９０の挟持について説明する図である。
【図１３】応力低減部２３０がない場合の基板９０の挟持について説明する図である。
【図１４】応力低減部２３０を有する本実施形態における基板９０の挟持について説明する図である。
【図１５】応力低減部２３０を有する本実施形態における基板９０の挟持について説明する図である。
【図１６】応力低減部２３０を有する本実施形態における基板９０の挟持について説明する図である。
【図１７】支持機構を変更した応力低減部１２３０を有する被結合部１２０８の部分斜視図である。
【図１８】応力低減部３３０の別の実施形態を説明する被結合部３０８近傍の部分斜視図である。
【図１９】結合部１０８及び被結合部３０８の側方から見た概略図である。
【図２０】被結合部３０８の動作を説明する図である。
【図２１】被結合部３０８の動作を説明する図である。
【図２２】図１８に示す被結合部３０８の一部を変形した被結合部１３０８近傍の部分斜視図である。
【図２３】結合部１０８及び被結合部１３０８の側方から見た概略図である。
【図２４】別の実施形態の被結合部２３０８近傍の部分斜視図である。
【図２５】被結合部２３０８の応力低減部２３３０の平面図である。
【図２６】別の実施形態の被結合部３３０８近傍の部分斜視図である。
【図２７】別の実施形態の上基板ホルダ１００の結合部４０８近傍の部分斜視図である。
【図２８】結合部４０８の分解斜視図である。
【図２９】結合部４０８の動作を説明する図である。
【図３０】結合部４０８の動作を説明する図である。
【図３１】結合部４０８の動作を説明する図である。
【図３２】結合部４０８の動作を説明する図である。
【図３３】結合部４０８の動作を説明する図である。
【図３４】別の実施形態の結合部２４０８の概略図である。
【図３５】結合部２４０８の動作を説明する図である。
【図３６】結合部２４０８の動作を説明する図である。
【図３７】結合部２４０８の動作を説明する図である。
【図３８】別の応力低減部５３０を説明する概略図である。
【図３９】別の下弾性部材６１６及び被結合部材６１８を説明する図である。
【図４０】下弾性部材６１６の平面図である。
【図４１】被結合部材６１８の分解図である。
【図４２】非結合状態における被結合部材６１８の側面図である。
【図４３】結合状態における被結合部材６１８の側面図である。
【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、基板貼り合わせ装置１０の全体構成図である。基板貼り合わせ装置１０は、２枚の基板９０、９０を貼り合わせて、貼り合わせ基板９５を製造する。尚、基板貼り合わせ装置１０が、一度に３枚以上の基板９０を貼り合わせて、貼り合わせ基板９５を製造してもよい。
【００１０】
図１に示すように、基板貼り合わせ装置１０は、大気環境部１４と、真空環境部１６と、制御部１８とを備える。
【００１１】
大気環境部１４は、環境チャンバ１２と、複数の基板カセット２０と、基板ホルダラック２２と、ロボットアーム２４と、プリアライナ２６と、アライナ２８と、ロボットアーム３０とを有する。環境チャンバ１２は、大気環境部１４を囲むように形成されている。
【００１２】
基板カセット２０は、基板貼り合わせ装置１０において貼り合わされる基板９０及び貼り合わされた貼り合わせ基板９５を収容する。基板貼り合わせ装置１０によって貼り合わされる基板９０は、単体のシリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、ガラス基板等の他、それらに素子、回路、端子等が形成されていてもよい。
【００１３】
基板ホルダラック２２は、一対の基板９０が重ね合わされた重ね合わせ基板９２及び貼り合わせ基板９５を上下方向から保持する複数対の基板ホルダ９４を収容する。基板ホルダ９４は、基板９０を静電吸着により保持する。
【００１４】
ロボットアーム２４は、基板カセット２０に装填されている基板９０をプリアライナ２６に搬送する。ロボットアーム２４は、プリアライナ２６の基板９０を、後述するアライナ２８の移動ステージ３８に載置された基板ホルダ９４へと搬送する。ロボットアーム２４は、貼り合わされた後、移動ステージ３８まで搬送された貼り合わせ基板９５を基板カセット２０の何れかに搬送する。
【００１５】
プリアライナ２６は、アライナ２８に基板９０を装填する場合に、高精度であるがゆえに、狭いアライナ２８の調整範囲にそれぞれの基板９０が装填されるように、個々の基板９０の位置を仮合わせする。これにより、アライナ２８における基板９０の位置決めが、迅速且つ正確にできる。
【００１６】
アライナ２８は、ロボットアーム２４とロボットアーム３０との間に配置されている。アライナ２８は、枠体３４と、固定ステージ３６と、移動ステージ３８と、一対のシャッタ４０及びシャッタ４２とを有する。
【００１７】
枠体３４は、固定ステージ３６及び移動ステージ３８を囲むように形成されている。枠体３４の基板カセット２０側の面と、真空環境部１６側の面には、基板９０、重ね合わせ基板９２及び貼り合わせ基板９５を搬入及び搬出可能に、開口が形成されている。
【００１８】
固定ステージ３６の下面は、基板９０を保持した状態で、ロボットアーム３０により移動ステージ３８から搬送される基板ホルダ９４を真空吸着する。
【００１９】
移動ステージ３８の上面は、基板９０及び基板ホルダ９４を真空吸着する。移動ステージ３８は、枠体３４の内部を水平方向及び鉛直方向に移動する。これにより、移動ステージ３８が移動することによって、固定ステージ３６に保持された基板９０及び基板ホルダ９４と、移動ステージ３８に保持された基板９０及び基板ホルダ９４とが位置合わせされ、重ね合わされた状態で仮接合される。基板９０と基板９０は、接着剤によって仮接合してもよく、プラズマによって仮接合してもよい。
【００２０】
シャッタ４０は、枠体３４の基板カセット２０側の開口を開閉する。シャッタ４２は、枠体３４の真空環境部１６側の開口を開閉する。枠体３４及びシャッタ４０、４２に囲まれた領域は、空気調整機等に連通されて、温度管理される。これにより、基板９０と基板９０との位置合わせの精度が向上する。
【００２１】
ロボットアーム３０は、基板ホルダラック２２に収容されている基板ホルダ９４を移動ステージ３８へと搬送する。ロボットアーム３０は、移動ステージ３８上に載置され、基板９０を保持する基板ホルダ９４を、裏返して固定ステージ３６へと搬送する。ロボットアーム３０は、移動ステージ３８によって位置合わせされた一対の基板９０を含む基板ホルダ９４を真空吸着して、真空環境部１６へと搬送する。ロボットアーム３０は、貼り合わせ基板９５を真空環境部１６から移動ステージ３８へと搬送する。
【００２２】
真空環境部１６は、基板貼り合わせ装置１０の貼り合わせ工程において、高温且つ真空状態に設定される。真空環境部１６は、ロードロック室４８と、一対のアクセスドア５０及びゲートバルブ５２と、ロボットアーム５４と、３個の収容室５５と、３個の加熱加圧装置５６と、ロボットアーム５８と、冷却室６０とを備える。尚、加熱加圧装置５６の個数は、３個に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。
【００２３】
ロードロック室４８は、大気環境部１４と真空環境部１６とを連結する。ロードロック室４８は、真空状態及び大気圧に設定できる。ロードロック室４８の大気環境部１４側及び真空環境部１６側には、一対の基板ホルダ９４に保持された一対の基板９０を含む重ね合わせ基板９２及び貼り合わせ基板９５を搬送可能に開口が形成されている。
【００２４】
アクセスドア５０は、ロードロック室４８の大気環境部１４側の開口を開閉する。ゲートバルブ５２は、ロードロック室４８の真空環境部１６側の開口を開閉する。ロボットアーム５４は、ロボットアーム３０によりロードロック室４８に搬入された重ね合わせ基板９２を何れかの加熱加圧装置５６へと搬入する。
【００２５】
収容室５５は、ゲートバルブ５７を介してロボットチャンバ５３と連結されている。収容室５５は、重ね合わせ基板９２及び貼り合わせ基板９５を搬入及び搬出するために、ゲートバルブ５７を開閉する。
【００２６】
３個の加熱加圧装置５６は、ロボットアーム５４を中心として放射状に配置されている。加熱加圧装置５６は、重ね合わせ基板９２を加熱及び加圧可能な構成となっている。加熱加圧装置５６は、ロードロック室４８から搬入された重ね合わせ基板９２を貼り合わせることができる。
【００２７】
ロボットアーム５８は、ロボットチャンバ５３の中心に回動可能に配置されている。これにより、ロボットアーム５８は、貼り合わせ基板９５を加熱加圧装置５６から冷却室６０へと搬送できる。また、ロボットアーム５８は、貼り合わせ基板９５を冷却室６０からロードロック室４８へと搬送できる。
【００２８】
冷却室６０は、冷却機能を有する。これにより、冷却室６０は、ロボットアーム５８によって結合された高温の貼り合わせ基板９５を冷却できる。冷却室６０は、ゲートバルブ５７を介してロボットチャンバ５３と連結されている。制御部１８は、基板貼り合わせ装置１０の全体の動作を制御する。
【００２９】
図２から図５は、基板貼り合わせ装置１０による貼り合わせ基板９５の貼り合せ工程を説明する図である。貼り合わせ工程では、まず、図２に示すように、ロボットアーム３０が、基板ホルダラック２２から基板ホルダ９４を移動ステージ３８へと搬送する。ロボットアーム２４は、基板カセット２０の何れかからプリアライナ２６を経由させて基板９０を、移動ステージ３８に載置された基板ホルダ９４上に載置する。
【００３０】
ロボットアーム３０は、基板９０を保持する基板ホルダ９４を移動ステージ３８から固定ステージ３６へと裏返して搬送する。図３に示すように、固定ステージ３６は、基板９０とともに基板ホルダ９４をロボットアーム３０から受け取った後、基板ホルダ９４を真空吸着により保持する。
【００３１】
次に、同様の動作によって、ロボットアーム３０が移動ステージ３８に基板ホルダ９４を搬送した後、ロボットアーム２４が移動ステージ３８上の基板ホルダ９４に基板９０を搬送する。移動ステージ３８は、基板９０及び基板ホルダ９４を保持しつつ、基板９０及び基板ホルダ９４を保持する固定ステージ３６の下方へと移動する。これにより、移動ステージ３８の基板９０と、固定ステージ３６の基板９０とが互いに位置決めされる。
【００３２】
次に、図４に示すように、移動ステージ３８が、上方へと移動して、移動ステージ３８の基板９０の上面と固定ステージ３６の基板９０の下面とが合わされる。この後、ロボットアーム３０が、移動ステージ３８上の重ね合わせ基板９２をロードロック室４８へと搬送する。この後、ロボットアーム５４が、重ね合わせ基板９２をロードロック室４８から加熱加圧装置５６へと搬入する。
【００３３】
次に、貼り合わせ段階において、加熱加圧装置５６は、重ね合わせ基板９２を結合温度まで加熱した後、結合温度を維持しつつ、重ね合わせ基板９２を上下方向から加圧する。これにより、重ね合わせ基板９２の基板９０、９０が、貼り合わされて貼り合わせ基板９５となる。この後、ロボットアーム５８が、貼り合わせ基板９５を冷却室６０へと搬入する。冷却室６０は貼り合わせ基板９５を冷却する。ロボットアーム５８は冷却された貼り合わせ基板９５を基板ホルダ９４とともに、冷却室６０からロードロック室４８へと搬送する。
【００３４】
次に、ロボットアーム３０が、貼り合わせ基板９５をロードロック室４８から移動ステージ３８へと搬送する。図５に示すように、移動ステージ３８上にて、ロボットアーム３０により、貼り合わせ基板９５が基板ホルダ９４から分離される。この後、ロボットアーム２４が、貼り合わせ基板９５を基板カセット２０の何れかに搬出する。これにより、基板貼り合わせ装置１０による貼り合わせ工程が終了して、貼り合わせ基板９５が完成する。この後、図５に示す点線に沿って、貼り合わせ基板９５が個片化されて積層半導体装置９６が完成する。
【００３５】
図６は、クランプ機構の一方の基板ホルダ９４である上基板ホルダ１００の底面図である。図７は、下方から見た上基板ホルダ１００の斜視図である。図７に矢印で示す上下を上下方向とする。図６及び図７に示すように、上基板ホルダ１００は、上載置部１０２と、上耳部１０４と、一対の上静電パッド１０６及び１０７と、３個の結合部１０８と、上給電端子１２０、１２２と、複数の上連結具１１２とを有する。上載置部１０２と、上耳部１０４とが第１ホルダ本体の一例である。
【００３６】
上載置部１０２は、許容応力が１２０ＭＰａであって、熱膨張係数が４．５×１０−６／℃のＡｌＮ等のセラミックからなる。上載置部１０２は、基板９０よりも一回り大きい略円板状に形成されている。上載置部１０２の下面は、平面状に形成されている。上載置部１０２の下面は、上耳部１０４よりも下側に突出している。上載置部１０２の中央部の下面は、基板９０が載置される載置面として機能する。
【００３７】
上耳部１０４は、搬送時にロボットアーム２４、３０、５４、５８等によって支持される。上耳部１０４は、リング状に形成されている。上耳部１０４は、周方向において、分割された３個に上耳片部材１２４を有する。各上耳片部材１２４は、周方向に沿って、互いに離間して配置されている。即ち、隣接する上耳片部材１２４の間には間隔が形成されている。上耳部１０４の内周は、上載置部１０２の外周と略同形状に形成されている。上耳部１０４の内周は、上載置部１０２の外周縁に連結されている。また、上耳部１０４はロボットアーム２４に代えてまたはこれに加えて、仮置き台のピンのような他の部材により支持されるのに用いられてもよい。
【００３８】
上耳部１０４の外周には、複数の切り欠き１２６が形成されている。切り欠き１２６は、複数の機能を有する。例えば、切り欠き１２６は、上基板ホルダ１００と後述する下基板ホルダとを離脱させる押上げピンが通される。切り欠き１２６の周辺は、高温レーザで加工されている。これにより、加圧後、常温に戻った状態において、圧縮応力が切り欠き１２６の周辺に作用する。この結果、圧縮応力の変形によるひずみを切り欠き１２６によって吸収して、上耳部１０４の破損を抑制できる。
【００３９】
上静電パッド１０６は、半円形状に形成されている。上静電パッド１０６、１０７は、上載置部１０２の内部に埋め込まれている。一方の上静電パッド１０６は、上載置部１０２の中心を挟み、他方の上静電パッド１０７と線対称となるように配置されている。上給電端子１２０、１２２は、上耳部１０４の外周部に設けられている。上給電端子１２０、１２２は、上耳部１０４の上面及び下面の両面に配置されている。上給電端子１２０、１２２は、搬送中にロボットアーム２４、３０、５４、５８等に電気的に接続されて、電力が供給される。上給電端子１２０は、一方の上静電パッド１０６に電力を供給して、正の電荷をチャージする。上給電端子１２２は、他方の上静電パッド１０７に電力を供給して負の電荷をチャージする。これにより、上静電パッド１０６は、静電気力を発生させて、基板９０を静電吸着する。
【００４０】
３個の結合部１０８は、上載置部１０２の外周側であって、上耳部１０４が途切れている個所に配置されている。３個の結合部１０８は、周方向において、略１２０°間隔で配置されている。各結合部１０８は、上連結部材１１４と、第１結合部材の一例である一対の結合部材１１６とを有する。上連結部材１１４は、平面視において、上載置部１０２の周方向に長い略長方形状に形成されている。上連結部材１１４は、上載置部１０２の外周部に連結されている。一対の結合部材１１６は、上連結部材１１４を介して、上載置部１０２に設けられている。一対の結合部材１１６は、結合用の永久磁石を有する。
【００４１】
上連結具１１２は、上載置部１０２を上耳部１０４に対して径方向に移動可能に付勢しつつ、上載置部１０２と上耳部１０４とを弾性を有して連結する。
【００４２】
図８は、クランプ機構の他方の基板ホルダ９４である下基板ホルダ２００の上面図である。図９は、上方から見た下基板ホルダ２００の斜視図である。図１０は、挟持状態における被結合部２０８の近傍の拡大斜視図である。図９に矢印で示す上下を上下方向とする。図８、図９及び図１０に示すように、下基板ホルダ２００は、下載置部２０２と、下耳部２０４と、一対の下静電パッド２０６及び下静電パッド２０７と、３個の被結合部２０８、２０８、２０８と、下給電端子２２２、２２４と、下連結具２２８とを有する。下載置部２０２と、下耳部２０４とが第２ホルダ本体の一例である。
【００４３】
下載置部２０２は、基板９０よりも一回り大きい略円板状に形成されている。下載置部２０２の上面は、平面状に形成されている。下載置部２０２の上面は、下耳部２０４よりも上側に突出している。下載置部２０２の中央部の上面は、基板９０が載置される載置面として機能する。下載置部２０２は、上載置部１０２との間で一対の基板９０を挟持する。
【００４４】
下耳部２０４は、搬送時にロボットアーム２４、３０、５４、５８などによって支持される。下耳部２０４は、リング状に形成されている。下耳部２０４は、周方向において、３個に分割された下耳片部材２２０を有する。各下耳片部材２２０は、周方向に沿って、離間して配置されている。下耳部２０４の内周は、下載置部２０２の外周と略同形状に形成されている。下耳部２０４の内周は、下載置部２０２の外周に固定されている。下耳部２０４の外周には、切り欠き１２６と同様の機能を有する切り欠き２１０が形成されている。
【００４５】
下静電パッド２０６は、半円形状に形成されている。下静電パッド２０６、２０７は、下載置部２０２の内部に埋め込まれている。一方の下静電パッド２０６は、下載置部２０２の中心を挟み、他方の下静電パッド２０７と線対称となるように配置されている。下給電端子２２２、２２４は、下耳部２０４の下面に形成されている。一方の下静電パッド２０６は、下給電端子２２２から供給される電力によって負に帯電する。他方の下静電パッド２０７は、下給電端子２２４から供給される電力によって正に帯電する。これにより、下静電パッド２０６は、静電気力を発生させて、基板９０を静電吸着する。
【００４６】
３個の被結合部２０８は、下載置部２０２の外周側であって、下耳部２０４が途切れている個所に配置されている。３個の被結合部２０８は、周方向において、略１２０°間隔で配置されている。各被結合部２０８は、下連結部材２１４と、弾性部材の一例である一対の下弾性部材２１６と、第２結合部材の一例である一対の被結合部材２１８と、応力低減部２３０とを有する。
【００４７】
下連結部材２１４は、平面視において、略正方形状に形成されている。下連結部材２１４は、下載置部２０２の外周部に連結されている。下弾性部材２１６は、弾性変形可能な板バネによって構成されている。下弾性部材２１６は、周方向に長い長方形状に形成されている。下弾性部材２１６の一端部は、下連結部材２１４に連結されている。下弾性部材２１６の他端部は、被結合部材２１８に対して上下方向の移動ができないように、被結合部材２１８に連結されている。これにより、下弾性部材２１６は、下連結部材２１４を介して、被結合部材２１８を下載置部２０２に連結する。
【００４８】
ここで、下弾性部材２１６は、上基板ホルダ１００と下基板ホルダ２００との間に挟み込まれる基板９０の厚さが変化しても結合部材１１６と被結合部材２１８とを互いに結合させる。すなわち、下弾性部材２１６は、結合部材１１６と被結合部材２１８との結合方向に沿った相対移動を可能にさせる。ここでいう結合方向とは、基板９０の法線方向である。また、下弾性部材２１６は、結合部材１１６と被結合部材２１８とが互いに結合した状態で上基板ホルダ１００及び下基板ホルダ２００同士が基板９０の面方向の相対移動を拘束すべく結合部材１１６及び被結合部材２１８の面方向に沿った相対移動を拘束する。ここでいう面方向とは、基板９０の面に平行な方向であって、基板９０の面の法線と直交する方向である。更に、下弾性部材２１６は、弾性変形による反力を、上基板ホルダ１００と下基板ホルダ２００との間の一対の基板９０を挟みこむ力として作用させる。
【００４９】
被結合部材２１８は、磁石に吸着される材料、例えば、強磁性体材料を含む。被結合部材２１８は、下連結部材２１４及び下弾性部材２１６を介して、下載置部２０２に設けられている。一対の被結合部材２１８は、結合部材１１６と対向する位置に配置されている。これにより、上基板ホルダ１００の下面と下基板ホルダ２００の上面とが対向した状態で近接すると、被結合部材２１８は、結合部材１１６に磁力によって吸着されて、互いに結合される。この結果、上基板ホルダ１００及び下基板ホルダ２００によって基板９０、９０が保持される。この基板保持状態では、下弾性部材２１６は弾性変形して、上基板ホルダ１００及び下基板ホルダ２００から基板９０、９０に作用する押圧力を適切に調整する。
【００５０】
応力低減部２３０は、下弾性部材２１６と同じ板バネによって構成されている。応力低減部２３０の厚みの一例は、０．１ｍｍである。応力低減部２３０の一端部は、下連結部材２１４に連結されている。従って、三対の応力低減部２３０は、下載置部２０２の中心の周りに１２０°間隔で配置される。これにより、三対の応力低減部２３０は、平面視において、下載置部２０２及び下耳部２０４により構成される下基板ホルダ本体の中心の周りで点対称となる。応力低減部２３０の他端部は、被結合部材２１８に対して上下方向の移動ができないように、被結合部材２１８に連結されている。応力低減部２３０は、下連結部材２１４を介して、被結合部材２１８と下載置部２０２とを連結する。また、応力低減部２３０は、固定されていない被結合部材２１８に連結されているので、片持ちである。応力低減部２３０は、下弾性部材２１６よりも上方に配置されている。尚、応力低減部２３０は、下弾性部材２１６よりも下方に配置してもよい。応力低減部２３０は、下弾性部材２１６と平行に配置されている。応力低減部２３０と下弾性部材２１６との間隔の一例は、０．７ｍｍである。尚、応力低減部２３０と下弾性部材２１６との間隔は、被結合部材２１８の平行度を保つために大きい方が好ましい。応力低減部２３０は、被結合部材２１８の水平方向に対する傾斜を規制する。これにより、応力低減部２３０は、被結合部材２１８を上下方向に沿って平行に移動させる。この結果、応力低減部２３０は、基板９０を挟持するために結合部材１１６と被結合部材２１８とが結合することにより、下弾性部材２１６に発生する基板９０の面方向の応力を低減する。
【００５１】
次に、上基板ホルダ１００と下基板ホルダ２００による一対の基板９０の挟持について説明する。
【００５２】
まず、応力低減部２３０がない場合の基板９０の挟持について説明する。図１１、図１２及び図１３は、応力低減部２３０がない場合の基板９０の挟持について説明する図である。図１１に示すように、上基板ホルダ１００によって保持された基板９０と、下基板ホルダ２００によって保持された基板９０とが位置合わせされた後、互いに接触する。これにより、図１２に示すように、結合部材１１６が、磁力による吸着力によって、被結合部材２１８を引き寄せる。ここで、被結合部材２１８は、下弾性部材２１６によってのみ下連結部材２１４に連結されている。従って、被結合部材２１８は、下弾性部材２１６の下連結部材２１４側の端部を中心にして、紙面左回りに回転する。これにより、被結合部材２１８は、傾斜した状態で、結合部材１１６と接触する。この後、被結合部材２１８は、結合部材１１６との接点を中心に紙面右回りに回転する。この結果、図１３に示すように、被結合部材２１８は、水平状態になって、結合部材１１６に結合される。ここで、被結合部材２１８が傾斜及び回転等の複雑な動きをするので、図１３に示す結合状態では、下弾性部材２１６に歪みが生じているので、下弾性部材２１６に復元するための弾性力が生じる。この復元により、下弾性部材２１６の弾性力が応力として、被結合部材２１８に作用するので、基板９０と基板９０との相対位置がずれる。
【００５３】
次に、本実施形態の基板９０の挟持について説明する。図１４、図１５及び図１６は、応力低減部２３０を有する本実施形態における基板９０の挟持について説明する図である。図１４に示すように、上基板ホルダ１００によって保持された基板９０と、下基板ホルダ２００によって保持された基板９０とが位置合わせされた後、互いに接触する。これにより、図１５に示すように、結合部材１１６が、磁力による吸着力によって、被結合部材２１８を引き寄せる。ここで、被結合部材２１８は、下弾性部材２１６及び応力低減部２３０によって支持されている。これにより、被結合部材２１８は、水平方向の移動が規制されているので、被結合部材２１８は、水平状態を維持しつつ、結合部材１１６に接近する。この後、図１６に示すように、被結合部材２１８の上面と結合部材１１６の下面とが略平行に面接触する。この結合状態において、下弾性部材２１６及び応力低減部２３０には、歪みが生じていないので、被結合部材２１８に応力が作用しない。この結果、基板９０と基板９０との相対位置の位置ずれを抑制できる。
【００５４】
次に、上述した実施形態における応力低減部２３０の支持機構を変更した実施形態について説明する。図１７は、支持機構を変更した応力低減部１２３０を有する被結合部１２０８の部分斜視図である。応力低減部１２３０は、下弾性部材２１６と同じ板バネからなる。図１７に示すように、下弾性部材２１６及び応力低減部１２３０の一端部は、下耳片部材２２０の端部に連結されている。下弾性部材２１６及び応力低減部１２３０の他端部は、下連結部材２１４に向かって延び、被結合部材２１８に連結されている。応力低減部１２３０は、下弾性部材２１６と平行に設けられている。これにより、この実施形態においても、応力低減部１２３０が、下弾性部材２１６の歪みを抑制して、被結合部材２１８に作用する応力を低減できる。
【００５５】
図１８は、応力低減部３３０の別の実施形態を説明する被結合部３０８近傍の部分斜視図である。図１９は、結合部１０８及び被結合部３０８の側方から見た概略図である。図１８及び図１９に示すように、下基板ホルダ２００の被結合部３０８は、下弾性部材２１６と、被結合部材２１８と、応力低減部３３０とを有する。下弾性部材２１６、被結合部材２１８、及び、応力低減部３３０は、それぞれ三対ずつ下基板ホルダ２００に設けられている。
【００５６】
下弾性部材２１６は、板バネからなる。下弾性部材２１６の一端部は、下耳片部材２２０の端部に連結されている。下弾性部材２１６の他端部は、下連結部材２１４に向かって延び、被結合部材２１８に連結されている。
【００５７】
応力低減部３３０は、非磁性体材料からなる。応力低減部３３０の基板９０の面方向の剛性は、下弾性部材２１６の基板９０の面方向の剛性よりも大きい。応力低減部３３０の基板９０の面方向と交差する方向の剛性は、下弾性部材２１６の基板９０の面方向と交差する方向の剛性よりも小さい。応力低減部３３０は、板状に形成されている。応力低減部３３０の一端部は、下耳片部材２２０の端部に連結されている。一対の応力低減部３３０は、下連結部材２１４を挟み両側に配置されている。三対の応力低減部３３０は、平面視において、下載置部２０２及び下耳部２０４により構成される下基板ホルダ本体の中心の周りで点対称となるように、中心の周りに１２０°感覚で配置されている。応力低減部３３０の他端部は、下連結部材２１４に向かって延びる。応力低減部３３０の他端部は、いずれの構成にも連結されていない。即ち、応力低減部３３０は、片持ちである。応力低減部３３０の一部は、結合部材１１６と被結合部材２１８とが接触する面の一例である被結合部材２１８の上面を覆う。尚、応力低減部３３０は、被結合部材２１８の上面よりも上方に配置してもよい。この場合、基板９０の面と垂直な方向において、応力低減部３３０のストロークを、下弾性部材２１６のストロークよりも小さくしてもよい。応力低減部３３０は、被結合部材２１８の上面に固定されていない。即ち、応力低減部３３０の他端は、下耳片部材２２０に連結された一端を中心に、上下方向に移動できる。応力低減部３３０の下面と被結合部材２１８の上面との間に生じる摩擦力は、応力低減部３３０の上面と結合部材１１６の下面との間に生じる摩擦力よりも小さい。
【００５８】
次に、図１８に示す被結合部３０８の動作について説明する。図２０及び図２１は、被結合部３０８の動作を説明する図である。
【００５９】
まず、図１９に示すように、上基板ホルダ１００によって保持された基板９０と、下基板ホルダ２００によって保持された基板９０とが位置合わせされた後、互いに接触する。ここで、応力低減部３３０は、非磁性体からなるので、基板９０同士が位置合わせされるまで、結合部材１１６に吸着されて接触することがない。
【００６０】
次に、図２０に示すように、結合部材１１６が、磁力によって被結合部材２１８を引き寄せる。これにより、被結合部材２１８が、応力低減部３３０を介して、結合部材１１６に結合される。この状態では、下弾性部材２１６は、弾性変形して、歪みが下弾性部材２１６に生じる。ここで、応力低減部３３０の下面と被結合部材２１８の上面との間に生じる摩擦力は、応力低減部３３０の上面と結合部材１１６の下面との間に生じる摩擦力よりも小さい。また、応力低減部３３０の基板９０の面方向の剛性は、下弾性部材２１６の基板９０の面方向の剛性よりも大きい。
【００６１】
従って、下弾性部材２１６の歪みによって生じる応力によって、摩擦力が小さく、剛性の小さい被結合部材２１８の上面が応力低減部３３０の下面を摺動する。一方、結合部材１１６の下面は、摩擦力が大きいので、応力低減部３３０の上面を摺動しない。これにより、図２１に示すように、下弾性部材２１６が復元して、応力が低減されても、被結合部材２１８と下載置部２０２との相対位置が変わるだけで、上基板ホルダ１００と下基板ホルダ２００との相対位置、即ち、一対の基板９０同士の相対位置は変わらない。
【００６２】
また、応力低減部３３０の下面と被結合部材２１８の上面との間に生じる摩擦力が、下弾性部材２１６の復元力より大きくてもよい。これにより、下弾性部材２１６が弾性変形しても、応力低減部３３０が、下弾性部材２１６から下載置部２０２に作用する応力を低減しつつ、下弾性部材２１６の復元を防止できる。
【００６３】
次に、図１８に示す被結合部３０８の一部を変形した例について説明する。図２２は、図１８に示す被結合部３０８の一部を変形した被結合部１３０８近傍の部分斜視図である。図２３は、結合部１０８及び被結合部１３０８の側方から見た概略図である。被結合部１３０８は、応力低減部１３３０以外の構成は、図１８に示す被結合部３０８と同様の構成である。
【００６４】
図２２及び図２３に示すように、被結合部１３０８の応力低減部１３３０は、応力低減部材１３３２と、補強部１３３４とを有する。応力低減部材１３３２は、上述の応力低減部３３０と同じ構成である。補強部１３３４は、応力低減部材１３３２の両側辺のうち、結合部材１１６と接する領域の両側辺に一体的に設けられている。補強部１３３４は、当該側辺から被結合部材２１８側へと延びる。補強部１３３４は、非磁性体からなり、応力低減部材１３３２の面と交差する面に平行な板状に形成されている。
【００６５】
補強部１３３４は、鉛直面と略平行に設けられている。補強部１３３４は、板状の応力低減部材１３３２を補強する。これにより、補強部１３３４は、応力低減部材１３３２の変形、特に、結合部材１１６と接触する領域の応力低減部材１３３２の変形を抑制できる。また、応力低減部材１３３２は、上述の応力低減部３３０と同様の作用及び効果を奏することができる。
【００６６】
上述の実施形態では、補強部１３３４が、被結合部材２１８側へ延びるように折り曲げられているが、補強部１３３４は、被結合部材２１８とは反対側、即ち、上基板ホルダ１００側へと折り曲げられていてもよい。この場合、基板９０が、上基板ホルダ１００及び下基板ホルダ２００によって挟持される前に、下基板ホルダ２００の下載置部２０２の上面を滑っても、補強部１３３４が基板９０の脱落を防ぐことができる。
【００６７】
図２４は、別の実施形態の被結合部２３０８近傍の部分斜視図である。図２５は、被結合部２３０８の応力低減部２３３０の平面図である。被結合部２３０８の応力低減部２３３０以外の構成は、図１８に示す被結合部２３０８と同様の構成である。図２４に示すように、被結合部２３０８の応力低減部２３３０の一端部は、下耳片部材２２０に連結されている。応力低減部２３３０の他端部は、下連結部材２１４に連結されている。換言すれば、応力低減部２３３０は、両持ちで支持されている。応力低減部２３３０は、非磁性体からなり、板状に形成されている。応力低減部２３３０の下面と被結合部材２１８の上面との間に生じる摩擦力は、応力低減部２３３０の上面と結合部材１１６の下面との間に生じる摩擦力よりも小さい。
【００６８】
ここで、図２４及び図２５に示すように、応力低減部２３３０には、複数の変形溝２３３６が形成されている。変形溝２３３６は、応力低減部２３３０を弾性変形の変形量を増加させる。これにより、両持ちの応力低減部２３３０の両端部が、弾性変形して、応力低減部２３３０の中央部が上下方向に移動できる。従って、被結合部材２１８が結合部材１１６に結合されると、応力低減部２３３０は被結合部材２１８の上面を覆いつつ、結合部材１１６の方向へと移動する。結合状態では、応力低減部２３３０は、被結合部材２１８と結合部材１１６との間で挟まれる。これにより、応力低減部２３３０は、上述の応力低減部３３０と同様の作用及び効果を奏することができる。
【００６９】
図２６は、別の実施形態の被結合部３３０８近傍の部分斜視図である。被結合部３３０８の応力低減部３３３０以外の構成は、図１８に示す被結合部３０８と同様の構成である。
【００７０】
図２６に示すように、被結合部３３０８の応力低減部３３３０は、応力低減部材３３３２と、補強部３３３４とを有する。応力低減部材３３３２は、上述の応力低減部２３３０と同じ構成である。補強部３３３４は、応力低減部材３３３２の両側辺のうち、結合部材１１６と接する領域の両側辺に一体的に設けられている。補強部３３３４は、非磁性体からなり、板状に形成されている。補強部３３３４は、鉛直面と略平行に設けられている。補強部３３３４は、板状の応力低減部材３３３２を補強する。これにより、補強部３３３４は、応力低減部材３３３２の変形、特に、結合部材１１６と接触する領域の応力低減部材３３３２の変形を抑制できる。これにより、応力低減部３３３０は、上述の応力低減部２３３０と同様の作用及び効果を奏することができる。
【００７１】
図２７は、別の実施形態の上基板ホルダ１００の結合部４０８近傍の部分斜視図である。図２８は、結合部４０８の分解斜視図である。図２７は、上基板ホルダ１００を下方から見た斜視図である。尚、本実施形態における被結合部は、図１１に示すように、被結合部材２１８が下弾性部材２１６によって支持されていればよい。図２７及び図２８に示すように、結合部４０８は、結合部材４１６と、応力低減部４３０とを有する。
【００７２】
結合部材４１６は、結合用永久磁石の一例である。結合部材４１６は、円柱状のアルニコ磁石等の永久磁石からなる。
【００７３】
応力低減部４３０は、結合部材４１６の結合用の磁力の強度を変化させる。応力低減部４３０は、保持部材４４６と、磁力遮断部材４４８と、回動部４５２と、低減用永久磁石部の一例である磁力遮断部材４５４と、軸部材４３８と、一対のアクチュエータ４４０及びアクチュエータ４４２とを有する。保持部材４４６は、磁性体からなる。保持部材４４６は、上耳片部材１２４に固定されている。保持部材４４６には、軸部材４３８が挿通される軸穴４５０が形成されている。
【００７４】
磁力遮断部材４４８は、リング状であって、ステンレスのＳＵＳ３０４等の非磁性体からなる。磁力遮断部材４４８は、保持部材４４６の内部に埋め込まれている。これにより、磁力遮断部材４４８は、磁性体で囲まれる。回動部４５２は、中空形状に形成された磁性体からなる。回動部４５２には、軸部材４３８が挿通される軸穴４５６が形成されている。回動部４５２は、軸部材４３８によって、保持部材４４６と連結されている。回動部４５２は、軸部材４３８の周りに回動する。従って、回動部４５２は、保持部材４４６に対して相対的に回動する。
【００７５】
磁力遮断部材４５４は、回動部４５２の内部に埋め込まれている。磁力遮断部材４５４は、磁力遮断部材４４８と同じ形状のリング状である。磁力遮断部材４５４は、ステンレスのＳＵＳ３０４等の非磁性体からなる。磁力遮断部材４５４は、平面視において、磁力遮断部材４４８と中心が一致する結合位置と、磁力遮断部材４４８と中心がずれる解除位置との間で軸部材４３８の周りを回動する。即ち、結合位置では、平面視において、磁力遮断部材４４８と磁力遮断部材４５４は、同じ位置となり、解除位置では、磁力遮断部材４４８と磁力遮断部材４５４は、異なる位置となる。結合位置では、磁力遮断部材４５４と磁力遮断部材４４８の外周部に磁束が形成されて、結合部材４１６の結合用の磁力が作用する。一方、解除位置では、磁力遮断部材４５４と磁力遮断部材４４８とによって、結合部材４１６の磁束が遮断される。これにより、結合部材４１６の磁力が低減されて、結合部材４１６と被結合部材２１８との結合が解除される。
【００７６】
一対のアクチュエータ４４０、４４２は、移動部の一例である。一対のアクチュエータ４４０、４４２は、回動部４５２を軸部材４３８の周りで回動させる。これにより、一対のアクチュエータ４４０、４４２は、磁力遮断部材４５４と磁力遮断部材４４８との相対位置を変更する。アクチュエータ４４０、４４２には、ソレノイドアクチュエータ等を適用できる。
【００７７】
図２９、図３０、図３１、図３２及び図３３は、結合部４０８の動作を説明する図である。図２９、図３１及び図３３は、側方から見た結合部４０８の一部断面図である。図３０及び図３２は、結合部４０８の平面図である。尚、図３０及び図３２においては、説明上、磁力遮断部材４５４は、磁力遮断部材４４８よりも太く記載している。
【００７８】
まず、図２９に示すように、上基板ホルダ１００と下基板ホルダ２００とが、上下に配置されることにより、一対の基板９０同士が向かい合わせに配置される。次に、図３０及び図３１に示すように、一対の基板９０同士を接触させる。この状態では、磁力遮断部材４４８の中心と、磁力遮断部材４５４の中心とがずれている。これにより、磁力遮断部材４４８と、磁力遮断部材４５４とによって、結合部材４１６の磁束が遮断されて、磁束がほとんど外部に漏れない状態となる。
【００７９】
次に、この状態で、一対の基板９０同士を位置合わせする。ここで、結合部材４１６の磁束がほとんど出ていないので、結合部材４１６と被結合部材２１８との間に磁力はほとんど作用しない。従って、上基板ホルダ１００と下基板ホルダ２００とが、位置合わせする場合に、水平方向に沿って移動しても、結合部材４１６と被結合部材２１８との間に摩擦力はほとんど作用しない。従って、被結合部材２１８と連結された下弾性部材２１６に歪みが生じない。
【００８０】
次に、図３２及び図３３に示すように、アクチュエータ４４０が、駆動して、回動部４５２を磁力遮断部材４５４とともに、軸部材４３８の周りに回動させる。これにより、磁力遮断部材４５４の中心と、磁力遮断部材４４８の中心とが一致して、磁力遮断部材４５４と磁力遮断部材４４８と外側に結合部材４１６の磁束が形成される。従って、吸着力が結合部材４１６と被結合部材２１８との間に作用する。この結果、結合部材４１６が被結合部材２１８を吸着して、一対の基板９０が、上基板ホルダ１００と下基板ホルダ２００とによって挟持される。
【００８１】
上述したように、本実施形態では、結合部材４１６の磁束が、磁力遮断部材４４８、４５４によって遮断される。これにより、応力低減部４３０は、下弾性部材２１６に生じる歪みに起因する応力を低減できる。この結果、応力低減部４３０は、位置合わせされた一対の基板９０同士の位置ずれを抑制できる。尚、磁力遮断部材４５４が回動する例を示したが、磁力遮断部材４５４は直線的に移動させてもよい。
【００８２】
図３４は、別の実施形態の結合部２４０８の概略図である。図３４に示すように、結合部２４０８は、結合部材２４１６と、応力低減部２４３０とを有する。
【００８３】
結合部材２４１６は、円柱状のアルニコ磁石等の永久磁石からなる。結合部材２４１６は、被結合部材２１８を吸着する。
【００８４】
応力低減部２４３０は、固定部２４６０と、筐体２４６２と、固定用永久磁石２４７２と、駆動用電磁石２４７４と、一対の磁力遮断部材２４６４及び磁力遮断部材２４６６とを有する。
【００８５】
固定部２４６０は、上連結部材１１４に固定されている。固定部２４６０は、炭素鋼のＳ２５Ｃ等の磁性体からなる。
【００８６】
筐体２４６２は、炭素鋼のＳ２５Ｃ等の磁性体からなる。筐体２４６２は、中空状に形成されている。筐体２４６２は、結合部材２４１６と、固定用永久磁石２４７２とを収容する。筐体２４６２は、固定部２４６０に対して着脱可能に設置されている。
【００８７】
固定用永久磁石２４７２は、磁力によって結合部材２４１６を固定部２４６０に固定する。駆動用電磁石２４７４は、固定ステージ３６に設けられている。駆動用電磁石２４７４は、固定用永久磁石２４７２の磁力よりも強い磁力を結合部材２４１６に作用させる。これにより、駆動用電磁石２４７４は、固定用永久磁石２４７２とともに、結合部材２４１６を固定部２４６０から離脱させる。
【００８８】
磁力遮断部材２４６４、２４６６は、結合部材２４１６と略同じ直径を有するリング状に形成されている。磁力遮断部材２４６４、２４６６は、ステンレスのＳＵＳ３０４等の非磁性体からなる。磁力遮断部材２４６４は、固定部２４６０に埋め込まれている。磁力遮断部材２４６６は、筐体２４６２の底面に埋め込まれている。従って、磁力遮断部材２４６６は、筐体２４６２とともに上下方向に移動する。平面視において、磁力遮断部材２４６６は、磁力遮断部材２４６４と同じ位置に配置されている。これにより、結合部材２４１６の磁束が、磁力遮断部材２４６４、２４６６の外側に形成されて、結合部材２４１６の磁力が、被結合部材２１８に吸着力として作用する。
【００８９】
次に、結合部２４０８の動作を説明する。図３５から図３７は、結合部２４０８の動作を説明する図である。まず、図３４に示すように、上基板ホルダ１００が、基板９０とともに、固定ステージ３６に搬送されて保持される。この状態では、筐体２４６２が結合部材２４１６及び固定用永久磁石２４７２とともに、固定部２４６０に保持されている。
【００９０】
次に、図３５に示すように、駆動用電磁石２４７４を駆動させる。これにより、結合部材２４１６を駆動用電磁石２４７４に吸着させる磁力が生じるので、結合部材２４１６が、固定用永久磁石２４７２とともに、固定部２４６０から離脱する。この状態で、下基板ホルダ２００が、基板９０とともに、移動ステージ３８に搬送されて保持される。
【００９１】
次に、図３６に示すように、移動ステージ３８が上方に移動して、一対の基板９０同士を接触させる。この状態で、移動ステージ３８を水平面内で移動させて、一対の基板９０同士を位置合わせする。ここで、移動ステージ３８が移動しても、結合部材２４１６が上方に離脱しているので、結合部材２４１６と被結合部材２１８との間に吸着力が作用していない。これにより、被結合部材２１８を支持する下弾性部材２１６に歪みが生じない。換言すれば、応力低減部２４３０が、歪みに起因して下弾性部材２１６から被結合部材２１８に作用する応力を低減している。
【００９２】
次に、図３７に示すように、一対の基板９０同士の位置合わせが完了すると、駆動用電磁石２４７４を停止させる。これにより、結合部材２４１６は、固定部２４６０に引き寄せられるので、駆動用電磁石２４７４から離脱する。結合部材２４１６が、固定部２４６０に結合するとともに、結合部材２４１６と被結合部材２１８とが、固定部２４６０を介して、磁力によって吸着される。この結果、一対の基板９０が、上基板ホルダ１００と下基板ホルダ２００とによって挟持される。
【００９３】
図３８は、別の応力低減部５３０を説明する概略図である。図３８に示すように、応力低減部５３０は、磁力制御用電磁石の一例であるコイル部５８０と、応力制御部５８２と、冷却部５８４と、ロードセル５８６とを有する。
【００９４】
コイル部５８０は、被結合部材２１８の外周部に巻かれている。コイル部５８０は、電力が供給されると、結合部材１１６から発生する結合用の磁力を低減させる磁力を発生させる。これにより、コイル部５８０は、結合部材１１６と被結合部材２１８との間の吸着力を低減させる。また、コイル部５８０は、結合用の磁力を増加させる磁力を発生させる。これにより、コイル部５８０は、結合部材１１６と被結合部材２１８との間の吸着力を増加させる。
【００９５】
ロードセル５８６は、被結合部材２１８を支持する。ロードセル５８６に被結合部材２１８が載置されると、ロードセル５８６は、被結合部材２１８による負荷を検出する。この状態で、結合部材１１６が被結合部材２１８に接近すると、被結合部材２１８が結合部材１１６に引き寄せられるので、ロードセル５８６に作用する負荷が低減する。これにより、ロードセル５８６は、結合部材１１６の磁力を検出する。冷却部５８４は、磁力を発生させるための電力が供給されているコイル部５８０を冷却する。
【００９６】
応力制御部５８２は、コイル部５８０と接続及び離脱可能に構成されている。応力制御部５８２は、冷却部５８４及びロードセル５８６と接続されている。これにより、応力制御部５８２は、コイル部５８０と、冷却部５８４と、ロードセル５８６とを制御する。例えば、応力制御部５８２は、コイル部５８０の磁力を制御する。
【００９７】
応力低減部５３０では、基板９０同士の位置合わせが完了するまでは、応力制御部５８２がコイル部５８０に電力を供給するとともに、冷却部５８４を駆動させてコイル部５８０を冷却する。これにより、結合部材１１６と被結合部材２１８との間の磁力が、コイル部５８０から生じる磁力によってキャンセルされる。この結果、結合部材１１６と被結合部材２１８との間に吸着力が発生しないので、結合部材１１６は、被結合部材２１８を吸着しない。従って、被結合部材２１８は、結合部材１１６に対して自由に移動できるので、位置合わせの間、下基板ホルダ２００を移動させても、下弾性部材２１６に歪みが生じない。この後、基板９０同士の位置合わせが完了すると、応力制御部５８２は、コイル部５８０の電力を徐々に弱くする。これにより、コイル部５８０の磁力によりキャンセルされる結合部材１１６の磁力が徐々に少なくなり、被結合部材２１８と結合する結合部材１１６の吸着力が徐々に強くなる。これにより、結合部材１１６が被結合部材２１８と結合する。ここで、吸着力が徐々に強くなるので、結合部材１１６と被結合部材２１８との間が離脱している状態から結合されても、結合による下弾性部材２１６の歪みが生じ難い。従って、歪みに起因する下弾性部材２１６の応力を低減できる。換言すれば、応力低減部５３０は、コイル部５８０を制御することにより、下弾性部材２１６の応力を低減している。
【００９８】
図３９は、別の下弾性部材６１６及び被結合部材６１８を説明する図である。図４０は、下弾性部材６１６の平面図である。図４１は、被結合部材６１８の分解図である。
【００９９】
図３９及び図４０に示すように、下弾性部材６１６は、長手方向に延びる摺動溝６１７が形成されている。
【０１００】
図３９及び図４１に示すように、被結合部材６１８は、上被結合部位６２０と、下被結合部位６２２と、連結軸６２４とを有する。
【０１０１】
上被結合部位６２０の上部は、円板状に形成されている。上被結合部位６２０の上部以外には、円筒状の上円筒部６２６が形成されている。上円筒部６２６の外径は、摺動溝６１７の幅よりも大きい。上被結合部位６２０の下部には、嵌入部６２８が形成されている。嵌入部６２８は、下被結合部位６２２に嵌入される。また、嵌入部６２８は、摺動溝６１７に挿通される。嵌入部６２８の直径は、摺動溝６１７の幅と略同じである。上被結合部位６２０の側面には、上連結溝６３０が形成されている。
【０１０２】
下被結合部位６２２の下部は、円板状に形成されている。下被結合部位６２２の下部以外には、円筒状の下円筒部６３２が形成されている。下円筒部６３２の外径は、上円筒部６２６の外径と同じであって、摺動溝６１７の幅よりも大きい。下被結合部位６２２には、上連結溝６３０と連続する下連結溝６３４が形成されている。
【０１０３】
連結軸６２４は、上連結溝６３０及び下連結溝６３４に挿通される。これにより、連結軸６２４は、上被結合部位６２０と下被結合部位６２２とが離脱することを抑制しつつ、上被結合部位６２０と下被結合部位６２２とを上下方向に相対移動可能に連結する。
【０１０４】
図４２は、非結合状態における被結合部材６１８の側面図である。図４３は、結合状態における被結合部材６１８の側面図である。
【０１０５】
図４２に示すように、非結合状態では、自重によって、下被結合部位６２２が、上被結合部位６２０に対して下限位置に配置されている。この後、結合部材１１６が被結合部材６１８に接近すると、被結合部材６１８は、下弾性部材６１６の摺動溝６１７を摺動しつつ、結合部材１１６に磁力により吸着される。すなわち、被結合部材６１８が結合部材１１６に吸着されるまでは、被結合部材６１８と下弾性部材６１６とが、互いに相対移動できる。被結合部材６１８が結合部材１１６に接すると、上被結合部位６２０は停止するが、下被結合部位６２２は更に結合部材１１６に吸着される。これにより、図４３に示すように、嵌入部６２８が、更に下被結合部位６２２に嵌入されるので、上円筒部６２６の下面と下円筒部６３２の上面とによって、下弾性部材６１６が挟持される。この結果、被結合部材６１８が下弾性部材６１６に固定される。すなわち、被結合部材６１８が結合部材１１６に吸着されて結合した後は、被結合部材６１８と下弾性部材６１６との相対移動が不可になる。ここで、被結合部材６１８は、下弾性部材６１６を摺動しつつ、結合されるので、下弾性部材６１６に歪みが生じない。これにより、下弾性部材６１６の応力を低減できる。この実施形態では、下弾性部材６１６と被結合部材６１８が、応力低減部を兼ねるといえる。
【０１０６】
上述した各実施形態の構成の形状、配置、個数、材料、数値等は適宜変更してよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。例えば、下弾性部材の枚数は適宜変更してよい。
【０１０７】
図１８から図２６における応力低減部は、上基板ホルダ１００に設けてもよい。平板状の基板ホルダを例にあげたが、いずれか一方または両方がリング状の基板ホルダに上述の実施形態を適用してもよい。また、結合部材と被結合部材は、真空吸着、分子間力、および、接着剤等によって結合させてもよく、それらの組み合わせによって結合させてもよい。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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】
【０１１０】
１０  基板貼り合わせ装置、    １２  環境チャンバ、    １４  大気環境部、    １６  真空環境部、    １８  制御部、    ２０  基板カセット、    ２２  基板ホルダラック、    ２４  ロボットアーム、    ２６  プリアライナ、    ２８  アライナ、    ３０  ロボットアーム、    ３４  枠体、    ３６  固定ステージ、    ３８  移動ステージ、    ４０  シャッタ、    ４２  シャッタ、    ４８  ロードロック室、    ５０  アクセスドア、    ５２  ゲートバルブ、    ５３  ロボットチャンバ、    ５４  ロボットアーム、    ５５  収容室、    ５６  加熱加圧装置、    ５７  ゲートバルブ、    ５８  ロボットアーム、    ６０  冷却室、    ９０  基板、    ９２  重ね合わせ基板、    ９４  基板ホルダ、    ９５  貼り合わせ基板、    ９６  積層半導体装置、    １００  上基板ホルダ、    １０２  上載置部、    １０４  上耳部、    １０６  上静電パッド、    １０７  上静電パッド、    １０８  結合部、    １１２  上連結具、    １１４  上連結部材、    １１６  結合部材、    １２０  上給電端子、    １２２  上給電端子、    １２４  上耳片部材、    １２６  切り欠き、    ２００  下基板ホルダ、    ２０２  下載置部、    ２０４  下耳部、    ２０６  下静電パッド、    ２０７  下静電パッド、    ２０８  被結合部、    ２１０  切り欠き、    ２１４  下連結部材、    ２１６  下弾性部材、    ２１８  被結合部材、    ２２０  下耳片部材、    ２２２  下給電端子、    ２２４  下給電端子、    ２２８  下連結具、    ２３０  応力低減部、    ３０８  被結合部、    ３３０  応力低減部、    ４０８  結合部、    ４１６  結合部材、    ４３０  応力低減部、    ４３８  軸部材、    ４４０  アクチュエータ、    ４４２  アクチュエータ、    ４４６  保持部材、    ４４８  磁力遮断部材、    ４５０  軸穴、    ４５２  回動部、    ４５４  磁力遮断部材、    ４５６  軸穴、    ５３０  応力低減部、    ５８０  コイル部、    ５８２  応力制御部、    ５８４  冷却部、    ５８６  ロードセル、    ６１６  下弾性部材、    ６１７  摺動溝、    ６１８  被結合部材、    ６２０  上被結合部位、    ６２２  下被結合部位、    ６２４  連結軸、    ６２６  上円筒部、    ６２８  嵌入部、    ６３０  上連結溝、    ６３２  下円筒部、    ６３４  下連結溝、    １２０８  被結合部、    １２３０  応力低減部、    １３０８  被結合部、    １３３０  応力低減部、    １３３２  応力低減部材、    １３３４  補強部、    ２３０８  被結合部、    ２３３０  応力低減部、    ２３３６  変形溝、    ２４０８  結合部、    ２４１６  結合部材、    ２４３０  応力低減部、    ２４６０  固定部、    ２４６２  筐体、    ２４６４  磁力遮断部材、    ２４６６  磁力遮断部材、    ２４７２  固定用永久磁石、    ２４７４  駆動用電磁石、    ３３０８  被結合部、    ３３３０  応力低減部、    ３３３２  応力低減部材、    ３３３４  補強部
【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】
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【図９】
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【図１０】
0005970909.tif 000011
【図１１】
0005970909.tif 000012
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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