(57)【要約】【課題】従来よりもアライメント精度を向上させることができる基板アライメント装置及びそれを備えた基板接合装置並びに基板アライメント方法及び基板接合方法を提供する。【解決手段】半導体基板接合装置１は、チャンバ３、接合制御装置３０を備え、チャンバ３の内部には、下ウエハ１０、上ウエハ２０、ヘッド駆動装置８が配置され、接合制御装置３０はヘッド駆動装置８を駆動する駆動制御部３１を備え、駆動制御部３１及びヘッド駆動装置８が、下ウエハ１０及び上ウエハ２０の各表面に設けられ互いに対向した２対の電極間の静電容量が最大になるよう、下ウエハ１０に対して上ウエハ２０の位置を調整する構成を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの表面が互いに対向した複数の基板と、
前記各表面に設けられ互いに対向した複数対の電極と、
前記複数対の電極間を所定間隔に設定した状態において前記複数対の電極間の静電容量が最大になるよう前記複数の基板の少なくともいずれか一方の基板の位置を調整する基板アライメント調整手段と、
を備えたことを特徴とする基板アライメント調整装置。
【請求項２】
それぞれの表面が互いに対向した複数の基板と、
前記複数の基板のいずれか一方の基板に埋め込まれた複数のコイルであって、これらのコイルの巻き中心軸が前記一方の基板の表面に垂直である複数の第１のコイルと、
前記複数の基板のいずれか他方の基板に埋め込まれ前記各第１のコイルと対をなす複数のコイルであって、これらのコイルの巻き中心軸が前記他方の基板の表面に垂直である第２のコイルと、
対をなす前記各第１のコイルと前記各第２のコイルとの間を所定間隔に設定した状態において前記各第１のコイルに電流を流した際に前記各第１のコイルからの相互誘導による前記各第２のコイルへの誘起電圧が最大になるよう前記複数の基板の少なくともいずれか一方の基板の位置を調整する基板アライメント調整手段と、
を備えたことを特徴とする基板アライメント調整装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の基板アライメント調整装置と、
前記基板アライメント調整手段が前記複数の基板の少なくともいずれか一方の基板の位置を調整した後に前記複数の基板をそれぞれの前記表面で接合する基板接合手段と、
を備えたことを特徴とする基板接合装置。
【請求項４】
請求項１に記載の基板アライメント調整装置により基板の位置を調整する基板アライメント方法であって、
前記複数の基板のそれぞれの表面を互いに対向させる基板対向ステップと、
前記複数対の電極間を所定間隔に設定した状態において前記複数対の電極間の静電容量が最大になるよう前記複数の基板の少なくともいずれか一方の基板の位置を調整する基板アライメント調整ステップと、
を含むことを特徴とする基板アライメント調整方法。
【請求項５】
請求項２に記載の基板アライメント調整装置により基板の位置を調整する基板アライメント方法であって、
前記複数の基板のそれぞれの表面を互いに対向させる基板対向ステップと、
対をなす前記各第１のコイルと前記各第２のコイルとの間を所定間隔に設定した状態において前記第１のコイルに交流電流を流した際に前記第１のコイルからの相互誘導による前記第２のコイルへの誘起電圧が最大になるよう前記複数の基板の少なくともいずれか一方の基板の位置を調整する基板アライメント調整ステップと、
を含むことを特徴とする基板アライメント調整方法。
【請求項６】
請求項３に記載の基板接合装置により基板を接合する基板接合方法であって、
請求項４又は請求項５に記載の基板アライメント調整方法により前記複数の基板の少なくともいずれか一方の基板の位置を調整した後に前記複数の基板をそれぞれの前記表面で接合する基板接合ステップを含むことを特徴とする基板接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の基板の位置を調整する基板アライメント装置及びそれを備えた基板接合装置並びに基板アライメント方法及び基板接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体の進歩を支えてきた高密度化技術の進展のペースが緩やかになりつつある。これはフォトリソグラフィ用光源あるいは同光学系技術の開発の遅れが一因とされている。このため、将来の半導体の高密度化に向けた手段として３次元構造化が注目されている。
【０００３】
半導体の３次元構造化とは、半導体の回路を形成した基板を多数積層し、各基板を配線により接続することで単位面積あたりの回路密度を増やす手法である。すでにＮＡＮＤ型フラッシュメモリに採用され、その記憶密度の飛躍的な向上に活かされてきた。また、３次元構造化は高密度化だけではなく、配線距離の短縮化による消費電力低減や多並列配線による高速駆動、あるいは異種デバイスの集積化など、多岐にわたるメリットを有しており、今後は様々なアプリケーションに広く応用されることが予想されている。例として、超ワイドバスに対応した低消費電力ＤＲＡＭや、受光部や信号処理回路部を設けた基板を積層した多並列信号処理型イメージセンサ、各種ＭＥＭＳセンサに電源管理や無線通信を行うＣＭＯＳ回路を組み合わせた小型高性能センサなどが挙げられる。
【０００４】
これらの３次元構造化に用いられる要素技術として、複数の基板を貼り合わせる接合技術がある。接合技術には、直接接合、陽極接合、共晶接合、超音波接合、熱荷重接合、接着剤接合などの種類がある。これらは接合に必要な温度あるいは荷重、表面処理、接着剤の有無、接合雰囲気などの条件や、接合後の強度、封止能力などの点において様々に異なり、用途によって使い分けられている。ＣＭＯＳ回路を設けた基板同士を接合する場合、回路に使われている材料の劣化が起こらない４５０℃以下の低温が必要であるため、主に直接接合や接着剤接合などが用いられている。
【０００５】
基板を接合する際には配線同士を接続するために正確なアライメント技術が必要である。近年では配線幅の縮小化に伴い、その誤差として１μｍ以内が求められている。一般的な２枚の基板の接合手順を以下に示す。
【０００６】
１．互いの基板の距離を数μｍ程度にまで近づける。
２．相対位置を正確に把握する。
３．接合位置に合わせて双方あるいは一方の基板の位置を移動させる。
４．互いの基板を接合する。
【０００７】
ここで、アライメント方法の従来技術として以下に示すものがある。
【０００８】
（Ａ）基板の裏面にアライメント用のマークを転写する方法（例えば、特許文献１〜３参照）。この方法は、基板を接合するときに、接合する基板の貼り合わせ面側に設けた回路や構造物の位置座標を把握するためのマークを、予め基板の裏面に転写してアライメントに用いるものである。このマークは、例えば両面コンタクトアライナーなどを用い、貼り合わせ面に設けた特定の位置座標を表すマークを顕微鏡で確認して位置座標を把握し、それに対してある一定の相対距離を持つマークを裏面にフォトリソグラフィにより作製する。また例えば基板に垂直な貫通孔を設けて、そこに金属を埋め込むことで貼り合わせ面と裏面が接続されたマークを作製してもよい。また裏面のマークの作製には印刷やレーザなども用いることができる。そして、これら裏面のマークを可視光光源と可視光対応のカメラを用いて視認し、不可視状態である貼り合わせ面に設けた回路や構造物の位置座標を把握してアライメントする。
【０００９】
（Ｂ）基板の貼り合わせ面にアライメント用のマークを設けて、赤外線カメラを使う方法（例えば、特許文献４、５参照）。この方法は、基板を接合するときに、接合する基板の貼り合わせ面に設けた回路や構造物の位置座標を示すマークを、シリコン基板を透過する赤外線光源と赤外光対応のカメラを用いて視認し、回路や構造物の位置座標を求めてアライメントする。このとき、基板の貼り合わせ面に設けるマークは、赤外線を透過しない金属薄膜などが材料として用いられる。
【００１０】
（Ｃ）基板に設けた貫通孔に光を照射し、その光量から位置ずれ量を検知する方法（例えば、特許文献６参照）。この方法は、積層される各基板に、何も埋め込まれていない貫通孔あるいは透明な物質で埋め込まれている貫通孔を設け、その貫通孔を下からレーザ光で照射して、上部に設けられたセンサで受け、その受光される透過光量が最大となるように双方あるいは一方の基板を動かして、上下基板のアライメントを行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−２１７０７１号公報
【特許文献２】特開２０００−２２８４８７号公報
【特許文献３】特開２０００−２２８４８８号公報
【特許文献４】特開２００１−２１７３８７号公報
【特許文献５】特開２００５−２３６１６６号公報
【特許文献６】特開平１０−３０３３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来技術では以下のような課題があった。
【００１３】
（Ａ）の方法については、貼り合わせ面と裏面に設けたマーク間の位置ずれが発生し、接合時に良好なアライメント精度が得られないという課題があった。貼り合わせ面と裏面に設けたマークの位置ずれ量は、裏面のマークを設ける際の転写方法に依存しており、例えば両面コンタクトアライナーを用いた場合では、光軸のずれや画像処理の解像度に起因する、最大で１μｍ程度の誤差が発生する。また、基板に設けた貫通孔に金属を埋め込んで利用する方式では、例えば貫通孔を設けるためにドライエッチングを用いる場合には、ドライエッチング装置のプレート間に発生させる電界方向と基板の設置角度のずれに起因する、最大で１μｍ程度の誤差が発生する。このため、裏面に設けたマークを利用して基板の接合時にアライメントを行おうとした場合、１μｍ以下のアライメント精度を得ることは難しかった。
【００１４】
（Ｂ）の方法については、特に加熱をしながら接合を行う場合に、良好なアライメント精度が得られないという課題があった。この方法では、真空チャンバの外部に設置した赤外線光源から発せられる赤外線を、窓部を通して基板の裏面側から入射させ、貼り合わせ面に設けたマークに照射し、その透過光または反射光を、窓部を通して赤外線に対応したレンズ並びにカメラを使用して撮影し、その画像から各基板の相対位置を把握する。しかし、加熱しながら接合を行う場合、熱により基板から発せられる赤外放射により撮影画像の十分なコントラストが得られず、１μｍ以下のアライメント精度を得ることは難しかった。
【００１５】
（Ｃ）の方法については、アライメント精度とセンサ出力がトレードオフの関係にあるため、良好なアライメント精度を得られないという課題があった。具体的には、アライメント用の貫通孔の直径が小さい場合は、位置ずれ量に対するセンサ出力が大きく変化するが、センサで受光できる受光量そのものが小さくなるため、アライメント精度が低下する。逆に、貫通孔の直径が大きい場合は、位置ずれに対するセンサ出力が位置ずれ量に対して大きく変化しないため、センサにおける受光量は十分であるが、アライメントの精度を上げることができない。このため、基板に設けた貫通孔を利用して基板の接合時にアライメントを行おうとする場合、１μｍ以下のアライメント精度を得ることは難しかった。
【００１６】
本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであり、従来よりもアライメント精度を向上させることができる基板アライメント装置及びそれを備えた基板接合装置並びに基板アライメント方法及び基板接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の基板アライメント調整装置は、それぞれの表面が互いに対向した複数の基板と、前記各表面に設けられ互いに対向した複数対の電極と、前記複数対の電極間を所定間隔に設定した状態において前記複数対の電極間の静電容量が最大になるよう前記複数の基板の少なくともいずれか一方の基板の位置を調整する基板アライメント調整手段と、を備えた構成を有している。
【００１８】
この構成により、本発明の基板アライメント調整装置は、基板アライメント調整手段が、複数対の電極間を所定間隔に設定した状態において複数対の電極間の静電容量が最大になるよう複数の基板の少なくともいずれか一方の基板の位置を調整するので、従来発生していたアライメント精度の低下が生じない。したがって、本発明の基板アライメント調整装置は、従来よりもアライメント精度を向上させることができる。
【００１９】
本発明の基板アライメント調整装置は、それぞれの表面が互いに対向した複数の基板と、前記複数の基板のいずれか一方の基板に埋め込まれた複数のコイルであって、これらのコイルの巻き中心軸が前記一方の基板の表面に垂直である複数の第１のコイルと、前記複数の基板のいずれか他方の基板に埋め込まれ前記各第１のコイルと対をなす複数のコイルであって、これらのコイルの巻き中心軸が前記他方の基板の表面に垂直である第２のコイルと、対をなす前記各第１のコイルと前記各第２のコイルとの間を所定間隔に設定した状態において前記各第１のコイルに電流を流した際に前記各第１のコイルからの相互誘導による前記各第２のコイルへの誘起電圧が最大になるよう前記複数の基板の少なくともいずれか一方の基板の位置を調整する基板アライメント調整手段と、を備えた構成を有している。
【００２０】
この構成により、本発明の基板アライメント調整装置は、基板アライメント調整手段が、対をなす各第１のコイルと各第２のコイルとの間を所定間隔に設定した状態において第１のコイルに電流を流した際に第１のコイルからの相互誘導による第２のコイルへの誘起電圧が最大になるよう複数の基板の少なくともいずれか一方の基板の位置を調整するので、従来発生していたアライメント精度の低下が生じない。したがって、本発明の基板アライメント調整装置は、従来よりもアライメント精度を向上させることができる。
【００２１】
本発明の基板接合装置は、基板アライメント調整装置と、前記基板アライメント調整手段が前記複数の基板の少なくともいずれか一方の基板の位置を調整した後に前記複数の基板をそれぞれの前記表面で接合する基板接合手段と、を備えた構成を有している。
【００２２】
この構成により、本発明の基板接合装置は、従来よりもアライメント精度を向上させた状態で複数の基板を接合することができる。
【００２３】
本発明の基板アライメント調整方法は、基板アライメント調整装置により基板の位置を調整する基板アライメント方法であって、前記複数の基板のそれぞれの表面を互いに対向させる基板対向ステップと、前記複数対の電極間を所定間隔に設定した状態において前記複数対の電極間の静電容量が最大になるよう前記複数の基板の少なくともいずれか一方の基板の位置を調整する基板アライメント調整ステップと、を含む構成を有している。
【００２４】
この構成により、本発明の基板アライメント調整方法は、基板アライメント調整ステップにおいて、複数対の電極間を所定間隔に設定した状態で複数対の電極間の静電容量が最大になるよう複数の基板の少なくともいずれか一方の基板の位置を調整するので、従来発生していたアライメント精度の低下が生じない。したがって、本発明の基板アライメント調整方法は、従来よりもアライメント精度を向上させることができる。
【００２５】
本発明の基板アライメント調整方法は、基板アライメント調整装置により基板の位置を調整する基板アライメント方法であって、前記複数の基板のそれぞれの表面を互いに対向させる基板対向ステップと、対をなす前記各第１のコイルと前記各第２のコイルとの間を所定間隔に設定した状態において前記第１のコイルに交流電流を流した際に前記第１のコイルからの相互誘導による前記第２のコイルへの誘起電圧が最大になるよう前記複数の基板の少なくともいずれか一方の基板の位置を調整する基板アライメント調整ステップと、
を含む構成を有している。
【００２６】
この構成により、本発明の基板アライメント調整方法は、基板アライメント調整ステップにおいて、対をなす各第１のコイルと各第２のコイルとの間を所定間隔に設定した状態で第１のコイルに交流電流を流した際に第１のコイルからの相互誘導による第２のコイルへの誘起電圧が最大になるよう複数の基板の少なくともいずれか一方の基板の位置を調整するので、従来発生していたアライメント精度の低下が生じない。したがって、本発明の基板アライメント調整装置は、従来よりもアライメント精度を向上させることができる。
【００２７】
本発明の基板アライメント調整方法は、基板接合装置により基板を接合する基板接合方法であって、基板アライメント調整方法により前記複数の基板の少なくともいずれか一方の基板の位置を調整した後に前記複数の基板をそれぞれの前記表面で接合する基板接合ステップを含む構成を有している。
【００２８】
この構成により、本発明の基板アライメント調整方法は、従来よりもアライメント精度を向上させた状態で複数の基板を接合することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明は、従来よりもアライメント精度を向上させることができるという効果を有する基板アライメント装置及びそれを備えた基板接合装置並びに基板アライメント方法及び基板接合方法を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る半導体基板接合装置の第１実施形態における構成を示す概念図である。
【図２】本発明に係る半導体基板接合装置の第１実施形態において、接合対象の半導体基板である下ウエハ及び上ウエハの構成を示す概念図である。
【図３】本発明に係る半導体基板接合装置の第１実施形態において、上ウエハ側から下ウエハを透かして見た場合の各要素の位置を概念的に示す概念図である。
【図４】本発明に係る半導体基板接合装置の第１実施形態において、静電容量の一般解を求めるための説明図である。
【図５】本発明に係る半導体基板接合装置の第１実施形態において、２つの金属電極の重なり部分の面積を求めるための説明図である。
【図６】本発明に係る半導体基板接合装置の第１実施形態におけるフローチャートである。
【図７】本発明に係る半導体基板接合装置の第１実施形態において、Ｘ軸方向にヘッドを０．１μｍずつ移動させたときの静電容量の計測結果を示すグラフである。
【図８】本発明に係る半導体基板接合装置の第１実施形態において、Ｙ軸方向にヘッドを０．１μｍずつ移動させたときの静電容量の計測結果を示すグラフである。
【図９】本発明に係る半導体基板接合装置の第１実施形態において、θ軸方向にヘッドを０．０００１°ずつ移動させたときの静電容量の計測結果を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る半導体基板接合装置の第２実施形態における構成を示す概念図である。
【図１１】本発明に係る半導体基板接合装置の第２実施形態において、接合対象の半導体基板である下ウエハ及び上ウエハの構成を示す概念図である。
【図１２】本発明に係る半導体基板接合装置の第２実施形態において、上ウエハ側から下ウエハを透かして見た場合の各要素の位置を概念的に示す概念図である。
【図１３】本発明に係る半導体基板接合装置の第２実施形態におけるフローチャートである。
【図１４】本発明に係る半導体基板接合装置の第２実施形態において、Ｘ軸方向にヘッドを０．１μｍずつ移動させたときの静電容量の計測結果を示すグラフである。
【図１５】本発明に係る半導体基板接合装置の第２実施形態において、Ｙ軸方向にヘッドを０．１μｍずつ移動させたときの静電容量の計測結果を示すグラフである。
【図１６】本発明に係る半導体基板接合装置の第２実施形態において、θ軸方向にヘッドを０．０００１°ずつ移動させたときの静電容量の計測結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の基板アライメント装置を備えた基板接合装置を、一対の半導体基板を接合する半導体基板接合装置に適用した例を挙げて説明する。
【００３２】
（第１実施形態）
まず、本発明に係る半導体基板接合装置の第１実施形態における構成について図１〜図３に基づき説明する。図１は、本実施形態における半導体基板接合装置１の構成を示す概念図である。図２は、接合対象の半導体基板である下ウエハ１０及び上ウエハ２０の構成を示す概念図である。図３は、上ウエハ２０側から下ウエハ１０を透かして見た場合の各要素の位置を概念的に示す概念図である。
【００３３】
図１に示すように、本実施形態における半導体基板接合装置１は、チャンバ３、接合制御装置３０、静電容量計４１、静電容量計４２を備えている。
【００３４】
チャンバ３は、真空ポンプに接続される排気口３ａを備えている。チャンバ３の内部には、下ウエハ１０、上ウエハ２０、静電チャック４及び５、ステージ６、ヘッド７、ヘッド駆動装置８が配置されている。ここで、ステージ６は固定されており、ヘッド７はヘッド駆動装置８によって駆動される構成となっている。なお、下ウエハ１０及び上ウエハ２０は、本発明に係る基板を構成する。また、ステージ６、ヘッド７及びヘッド駆動装置８は、本発明に係る基板アライメント調整手段を構成する。
【００３５】
下ウエハ１０及び上ウエハ２０は、各表面が互いに対向して配置され、それぞれ、静電チャック４及び５に吸着固定されている。静電チャック４及び５は、それぞれ、ステージ６及びヘッド７に固定されている。これに先だって、下ウエハ１０及び上ウエハ２０には、アルゴンプラズマ及び酸素プラズマを用いた表面処理が行ってある。表面処理の条件はともにＲＦ２００Ｗ、０．６Ｐａ、２０ｓｃｃｍ、３０ｓｅｃである。
【００３６】
下ウエハ１０及び上ウエハ２０は、図２に示す構成を有する。図２において、括弧がない符号は下ウエハ１０の符号であり、括弧が付された符号は上ウエハ２０の符号である。
【００３７】
下ウエハ１０には、一般的な半導体プロセスによってＣＭＯＳ回路を形成したシリコンウエハ上に２つのアライメント用の円形で平面形状の金属電極１１及び１２が形成されている。金属電極１１及び１２は、ＣＭＯＳ回路のＳｉＯ２層間絶縁膜に埋め込まれた金属電極で、円形の孔を形成し、そこにＣｒ薄膜とＡｕ薄膜をスパッタで形成し、さらに湿式メッキ法によってＡｕを形成した後、ＣＭＰ技術によって表面を平坦化することで得ている。さらに、金属電極１１及び１２は、上ウエハ２０側から見たときの中心点が下ウエハ１０の表面に設定されたＸ軸上に配置されるよう形成されている。なお、金属電極１１及び１２は、本発明に係る電極を構成する。
【００３８】
また、下ウエハ１０は、静電容量計４１に接続される端子１３と、金属電極１１と端子１３との間を電気的に接続する配線１４と、結晶軸方向を示すオリエンテーションフラット１７を備えている。配線１４は、下ウエハ１０の円周に沿って形成されている。同様に、Ｘ軸に直交するＹ軸を対称軸として、下ウエハ１０は、静電容量計４２に接続される端子１５と、金属電極１２と端子１５との間を電気的に接続する配線１６と、を備えている。
【００３９】
上ウエハ２０も下ウエハ１０と同様な構成を有している。すなわち、上ウエハ２０は、アライメント用の円形で平面形状の金属電極２１と、静電容量計４１に接続される端子２３と、金属電極２１と端子２３との間を電気的に接続する配線２４と、結晶軸方向を示すオリエンテーションフラット２７を備えている。また、上ウエハ２０は、アライメント用の円形の金属電極２２と、静電容量計４２に接続される端子２５と、金属電極２２と端子２５との間を電気的に接続する配線２６と、を備えている。金属電極２１及び２２は、下ウエハ１０側から見たときの中心点が上ウエハ２０の表面に設定されたＸ軸上に配置されるよう形成されている。なお、金属電極２１及び２２は、本発明に係る電極を構成する。
【００４０】
ここで、図３に示すように、上ウエハ２０の金属電極２１は下ウエハ１０の金属電極１１と対をなし、上ウエハ２０の金属電極２２は下ウエハ１０の金属電極１２と対をなしている。すなわち、下ウエハ１０及び上ウエハ２０の表面には複数対の金属電極が形成されている。なお、複数対の金属電極を表面に露出させず、表面から所定距離の位置に埋め込む構成としてもよい。
【００４１】
端子１３及び１５は、静電チャック４上に設けられたパッド（図示省略）に、例えばバネ材を用いたジグやワイヤボンディングなどによって電気的に接続されるようになっている。同様に、端子２３及び２５も、静電チャック５上に設けられたパッド（図示省略）に電気的に接続されるようになっている。
【００４２】
静電チャック４及び５のパッド端子からは、それぞれ、チャンバ３の外部に伸びた配線を介して静電容量計４１及び４２に接続されている。これにより、金属電極１１と２１、金属電極１２と２２が近接することによって形成される静電容量を測定することが可能になる。
【００４３】
また、チャンバ３は真空ポンプに接続されている。この構成により、半導体基板接合装置１は、チャンバ３内の接合雰囲気を真空にすることもできるし、真空にした後に別のガスをチャンバ３内に導入することもできるようになっている。
【００４４】
ヘッド駆動装置８は、接合制御装置３０からの制御信号に基づいてヘッド７を駆動することにより、下ウエハ１０に対する上ウエハ２０の位置を任意に可変できるようになっている。具体的には、ヘッド駆動装置８は、例えば下ウエハ１０に設定された互いに直交するＸ軸及びＹ軸、ＸＹ平面に直交するＺ軸、Ｘ軸からＹ軸に向かう方向の回転角度θを規定するθ軸の各方向にヘッド７を移動させることができるようになっている。
【００４５】
静電容量計４１は、端子１３及び２３に接続され、下ウエハ１０の金属電極１１と上ウエハ２０の金属電極２１との間の静電容量を計測し、計測した静電容量のデータを接合制御装置３０に出力するようになっている。
【００４６】
静電容量計４２は、端子１５及び２５に接続され、下ウエハ１０の金属電極１２と上ウエハ２０の金属電極２２との間の静電容量を計測し、計測した静電容量のデータを接合制御装置３０に出力するようになっている。
【００４７】
接合制御装置３０は、ヘッド駆動装置８を駆動する駆動制御部３１と、下ウエハ１０及び上ウエハ２０を所定の温度に加熱制御する加熱制御部３２と、を備えている。
【００４８】
駆動制御部３１は、下ウエハ１０と上ウエハ２０との間隔を所定距離に設定した状態において、静電容量計４１及び４２が計測した静電容量が最大になるよう、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及びθ軸を制御するための制御信号をヘッド駆動装置８に出力してヘッド駆動装置８を駆動し、下ウエハ１０に対する上ウエハ２０の位置を調整するアライメント調整を行うようになっている。そして、駆動制御部３１は、静電容量が最大になったときに、下ウエハ１０と上ウエハ２０のアライメントが完了し、位置座標が一致したと判断するようになっている。なお、駆動制御部３１は、本発明に係る基板アライメント調整手段を構成する。
【００４９】
また、駆動制御部３１は、アライメント調整後において、ヘッド７をＺ軸方向に移動制御するための制御信号をヘッド駆動装置８に出力してヘッド駆動装置８を駆動し、下ウエハ１０に対し上ウエハ２０を例えば２００００Ｎ（ニュートン）で加圧保持できるようになっている。
【００５０】
加熱制御部３２は、下ウエハ１０に上ウエハ２０が加圧保持された状態において、例えば静電チャック４及び５に内蔵されたヒータ（図示省略）に所定の電流を流し、下ウエハ１０及び上ウエハ２０を所定の温度に加熱制御するようになっている。
【００５１】
次に、図４を用いて静電容量の一般解を求める。下ウエハ１０に設けた左右のアライメント用の金属電極１１と１２の中点Ｏを原点にとり金属電極１１及び１２の中心座標をそれぞれ（−ｐ，０）及び（ｐ，０）とする。一方、上ウエハ２０に設けた左右のアライメント用の金属電極２１と２２の中点をＯ'とし、その座標を（ｘ，ｙ）とおく。なお、金属電極１１及び１２の中心点をそれぞれＬ及びＲで表し、金属電極２１及び２２の中心点をそれぞれＬ'及びＲ'で表す。
【００５２】
線分ＬＲと線分Ｌ'Ｒ'の交差角（上ウエハ２０の回転角）をθとし、線分Ｏ'Ｌ'、Ｏ'Ｒ'の長さを下ウエハ１０と同様にｐとすれば、金属電極２１及び２２の中心座標はそれぞれ（ｘ−ｐｃｏｓθ，ｙ−ｐｓｉｎθ）、（ｘ＋ｐｃｏｓθ，ｙ＋ｐｓｉｎθ）と表すことができる。
【００５３】
いま、下ウエハ１０の右側の金属電極１２と上ウエハ２０の右側の金属電極２２の一部が重なっているとする。この重なり部分の面積を図５に基づき求める。
【００５４】
中心点ＲとＲ'とを結んだ線分ＲＲ'は［数１］で表される。
【００５５】
【数１】
2015138879.tif 000003
【００５６】
ここで、根号内の式をαとおく。
【００５７】
【数２】
2015138879.tif 000004
【００５８】
直角三角形ＡＱＲに注目すれば、三平方の定理より［数３］が成り立つ。なお、金属電極の半径をａとする。
【００５９】
【数３】
2015138879.tif 000005
【００６０】
線分ＡＢは［数４］で表される。
【００６１】
【数４】
2015138879.tif 000006
【００６２】
したがって、ひし形ＡＢＲＲ'の面積ＳＡＢＲＲ'は［数５］で表される。
【００６３】
【数５】
2015138879.tif 000007
【００６４】
また扇形ＡＲＢの面積ＳＡＲＢは、∠ＡＲＢ＝２φとおけば［数６］で表される。
【００６５】
【数６】
2015138879.tif 000008
【００６６】
ここで、［数７］より［数８］が得られる。
【００６７】
【数７】
2015138879.tif 000009
【００６８】
【数８】
2015138879.tif 000010
【００６９】
よって、扇形ＡＲＢの面積ＳＡＲＢは［数９］で表される。
【００７０】
【数９】
2015138879.tif 000011
【００７１】
したがって、金属電極１２と２２とが重なり合った面積ＳＲＲ'は［数１０］で表される。
【００７２】
【数１０】
2015138879.tif 000012
【００７３】
ただし、［数１１］を満足する必要がある。
【００７４】
【数１１】
2015138879.tif 000013
【００７５】
同様に、下ウエハ１０の左側の金属電極１１と上ウエハ２０の左側の金属電極２１の一部が重なっているとする。この重なり部分の面積を求める。
【００７６】
金属電極１１と２１の中心間の距離は［数１２］で表される。
【００７７】
【数１２】
2015138879.tif 000014
【００７８】
ここで、根号内の式をβとおく。
【００７９】
【数１３】
2015138879.tif 000015
【００８０】
金属電極１１と２１とが重なり合った面積ＳＬＬ'は、［数１４］で表される。
【００８１】
【数１４】
2015138879.tif 000016
【００８２】
ただし、［数１５］を満足する必要がある。
【００８３】
【数１５】
2015138879.tif 000017
【００８４】
金属電極１２と２２とが重なり合った部分で形成される静電容量ＣＲＲ'は［数１６］で表される。ここで、真空の誘電率をε０、空気の比誘電率をε、下ウエハ１０と上ウエハ２０との間の距離をｄとする。
【００８５】
【数１６】
2015138879.tif 000018
【００８６】
金属電極１１と２１とが重なり合った部分で形成される静電容量ＣＬＬ'は［数１７］で表される。
【００８７】
【数１７】
2015138879.tif 000019
【００８８】
ＣＲＲ'及びＣＬＬ'の最大値をそれぞれＣＲＲ' Ｍａｘ及びＣＬＬ'Ｍａｘと表すと、ＣＲＲ' Ｍａｘ＝ＣＬＬ'Ｍａｘのとき静電容量が最大となる。
【００８９】
【数１８】
2015138879.tif 000020
【００９０】
次に、本実施形態における半導体基板接合装置１の実施例での動作について図６を参照しながら説明する。なお、この実施例における下ウエハ１０、上ウエハ２０、金属電極１１、１２、２１、２２等の各寸法は、図２に示した寸法である。
【００９１】
駆動制御部３１の制御によりヘッド駆動装置８を介してヘッド７を駆動して、下ウエハ１０及び上ウエハ２０を図１及び図３に示すように配置し（ステップＳ１１）、下ウエハ１０と上ウエハ２０との間の距離ｄ＝１μｍに設定した（ステップＳ１２）。
【００９２】
この状態で静電容量計４２により静電容量ＣＲＲ'を計測し、静電容量計４１によりＣＬＬ'を計測した（ステップＳ１３）。その結果、静電容量ＣＲＲ'＝１．６８×１０−１７Ｆ、静電容量ＣＬＬ'＝１．８８×１０−１７Ｆであった。
【００９３】
次に、駆動制御部３１の制御によりヘッド駆動装置８を介してヘッド７を駆動して、Ｘ軸方向にヘッド７を０．１μｍずつ移動させた（ステップＳ１４）。その結果、図７に示すグラフが得られた。このグラフは、Ｘ軸方向の初期値に対する移動量が−０．３μｍのときに静電容量ＣＲＲ'及びＣＬＬ'がともに最大になることを示している。
【００９４】
次に、駆動制御部３１の制御により、ヘッド７のＸ軸方向の移動量が−０．３μｍの位置でＸ軸方向の動きを固定し、Ｙ軸方向にヘッド７を０．１μｍずつ移動した（ステップＳ１５）。その結果、図８に示すグラフが得られ、Ｙ軸方向の初期値に対する移動量が−０．４μｍのときに静電容量ＣＲＲ'とＣＬＬ'とが等しくなった。
【００９５】
この位置でＹ軸を固定し、駆動制御部３１の制御によりヘッド駆動装置８を介してヘッド７を駆動して、θ軸方向にヘッド７を０．０００１°ずつ移動した（ステップＳ１６）。その結果、図９に示すように、静電容量ＣＲＲ'及びＣＬＬ'は同じ値を示しながら増減し、−０．０００２°のときに最大になった。すなわち、このときに下ウエハ１０及び上ウエハ２０に設けたアライメント用の金属電極１１と２１、金属電極１２と２２の各位置座標が一致したことを示している。この結果、半導体基板接合装置１は、下ウエハ１０及び上ウエハ２０を０．１μｍ以内の精度でアライメントを行うことができた。
【００９６】
次に、駆動制御部３１の制御によりヘッド駆動装置８を介してヘッド７を駆動して、Ｚ軸方向にヘッド７を移動させ、下ウエハ１０と上ウエハ２０との間の距離ｄ＝０とし（ステップＳ１７）、さらにヘッド７に荷重２００００Ｎを加えた（ステップＳ１８）。
【００９７】
続いて、加熱制御部３２の制御により、静電チャック４及び５に内蔵されたヒータに所定の電流を流して下ウエハ１０及び上ウエハ２０を２００℃に加熱し（ステップＳ１９）、この状態で６０分間保持した（ステップＳ２０）。その結果、半導体基板接合装置１は、下ウエハ１０と上ウエハ２０とを接合することができた。
【００９８】
前述の動作説明において、ステップＳ１１は、本発明に係る基板対向ステップを構成する。また、ステップＳ１４〜Ｓ１６は、本発明に係る基板アライメント調整ステップを構成する。また、ステップＳ１７〜Ｓ２０は、本発明に係る基板接合ステップを構成する。
【００９９】
なお、前述の動作説明では、ヘッド７を手動で動かしながらアライメント操作を行うものとしたが、静電容量計４１及び４２からの静電容量を示す信号を接合制御装置３０にフィードバックすることで、アライメント操作を自動化することができる。
【０１００】
以上のように、本実施形態における半導体基板接合装置１は、金属電極１１と２１との間、金属電極１２と２２との間の静電容量が最大になるよう上ウエハ２０の位置を調整する構成としたので、［発明が解決しようとする課題］欄で述べたような、従来発生していたアライメント精度の低下が生じない。
【０１０１】
したがって、本実施形態における半導体基板接合装置１は、従来よりもアライメント精度を向上させることができる。
【０１０２】
なお、前述の実施形態では、下ウエハ１０を固定して上ウエハ２０の位置を調整する例を説明したが、本発明はこれに限定されず、上ウエハ２０を固定して下ウエハ１０の位置を調整する構成や、下ウエハ１０及び上ウエハ２０をともに位置調整する構成としても同様な効果が得られる。
【０１０３】
また、前述の実施形態では、半導体基板である下ウエハ１０及び上ウエハ２０に金属電極を設ける構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えばガラス基板に金属電極を設ける構成としても同様の効果が得られる。
【０１０４】
また、前述の実施形態では、２対の金属電極を設ける構成としたが、本発明はこれに限定されず、３対以上の金属電極を設ける構成としてもよい。例えば３対の金属電極を設けた場合、そのうちの１対の金属電極に不具合があっても他の２対の金属電極により、前述の効果が得られる。
【０１０５】
（第２実施形態）
まず、本発明に係る半導体基板接合装置の第２実施形態における構成について図１０〜図１２に基づき説明する。図１０は、本実施形態における半導体基板接合装置２の構成を示す概念図である。図１１は、接合対象の半導体基板である下ウエハ５０及び上ウエハ６０の構成を示す概念図である。図１２は、上ウエハ６０側から下ウエハ５０を透かして見た場合の各要素の位置を概念的に示す概念図である。なお、第１実施形態と同様な構成部分には同一符号を付し、第１実施形態における説明と重複する説明を省略する。
【０１０６】
図１０に示すように、本実施形態における半導体基板接合装置２は、チャンバ３、接合制御装置７０、交流電流源８１、交流電圧計８２を備えている。
【０１０７】
チャンバ３の内部には、下ウエハ５０、上ウエハ６０、静電チャック４及び５、ステージ６、ヘッド７、ヘッド駆動装置８が配置されている。
【０１０８】
下ウエハ５０及び上ウエハ６０は、各表面が互いに対向して配置され、それぞれ、静電チャック４及び５に吸着固定されている。静電チャック４及び５は、それぞれ、ステージ６及びヘッド７に固定されている。これに先だって、下ウエハ５０及び上ウエハ６０には、アルゴンプラズマ及び酸素プラズマを用いた表面処理が行ってある。表面処理の条件はともにＲＦ２００Ｗ、０．６Ｐａ、２０ｓｃｃｍ、３０ｓｅｃである。なお、下ウエハ５０及び上ウエハ６０は、本発明に係る基板を構成する。
【０１０９】
下ウエハ５０及び上ウエハ６０は、図１１に示す構成を有する。図１１において、括弧がない符号は下ウエハ５０の符号であり、括弧が付された符号は上ウエハ６０の符号である。
【０１１０】
下ウエハ５０には、一般的な半導体プロセスによってＣＭＯＳ回路を形成したシリコンウエハ上に２つのアライメント用の円形（上ウエハ６０側から見た形状）のコイル素子５１及び５２が形成されている。コイル素子５１及び５２は、ＣＭＯＳ回路のＳｉＯ２層間絶縁膜に埋め込まれ、所定の巻数を有するコイル素子で、円形の孔を形成し、そこにＣｒ薄膜とＡｕ薄膜をスパッタで形成し、さらに湿式メッキ法によってＡｕを形成した後、ＣＭＰ技術によって表面を平坦化することで得ている。また、コイル素子５１及び５２は、それぞれのコイルの巻き中心軸が下ウエハ５０の表面にほぼ垂直になるよう形成されている。さらに、コイル素子５１及び５２は、上ウエハ６０側から見たときの各中心点が下ウエハ５０の表面に設定されたＸ軸上に配置されるよう形成されている。なお、コイル素子５１及び５２は、本発明に係る第１のコイルを構成する。
【０１１１】
また、下ウエハ５０は、交流電流源８１に接続される端子５３ａ及び５３ｂと、コイル素子５１と端子５３ａ及び５３ｂとの間をそれぞれ電気的に接続する配線５４ａ及び５４ｂと、結晶軸方向を示すオリエンテーションフラット５７を備えている。配線５４ａ及び５４ｂは、下ウエハ５０の円周に沿って形成されている。同様に、Ｘ軸に直交するＹ軸を対称軸として、下ウエハ５０は、交流電流源８１に接続される端子５５ａ及び５５ｂと、コイル素子５２と端子５５ａ及び５５ｂとの間をそれぞれ電気的に接続する配線５６ａ及び５６ｂと、を備えている。
【０１１２】
上ウエハ６０も下ウエハ５０と同様な構成を有している。すなわち、上ウエハ６０は、アライメント用の円形（下ウエハ５０側から見た形状）のコイル素子６１と、交流電圧計８２に接続される端子６３ａ及び６３ｂと、コイル素子６１と端子６３ａ及び６３ｂとの間をそれぞれ電気的に接続する配線６４ａ及び６４ｂと、結晶軸方向を示すオリエンテーションフラット６７を備えている。また、上ウエハ６０は、アライメント用の円形のコイル素子６２と、交流電圧計８２に接続される端子６５ａ及び６５ｂと、コイル素子６２と端子６５ａ及び６５ｂとの間をそれぞれ電気的に接続する配線６６ａ及び６６ｂと、を備えている。さらに、コイル素子６１及び６２は、それぞれのコイルの巻き中心軸が上ウエハ６０の表面にほぼ垂直になるよう形成されている。なお、コイル素子６１及び６２は、本発明に係る第２のコイルを構成する。
【０１１３】
ここで、図１２に示すように、上ウエハ６０のコイル素子６１は下ウエハ５０のコイル素子５１と対をなし、上ウエハ６０のコイル素子６２は下ウエハ５０のコイル素子５２と対をなしている。すなわち、下ウエハ５０及び上ウエハ６０には複数対のコイル素子が埋め込まれて形成されている。なお、複数対のコイル素子の一端を表面に露出させず、表面から所定距離の位置に埋め込む構成としてもよい。
【０１１４】
端子５３ａ及び５３ｂ、端子５５ａ及び５５ｂは、静電チャック４上に設けられたパッド（図示省略）に、例えばバネ材を用いたジグやワイヤボンディングなどによって電気的に接続されるようになっている。同様に、端子６３ａ及び６３ｂ、６５ａ及び６５ｂも、静電チャック５上に設けられたパッド（図示省略）に電気的に接続されるようになっている。
【０１１５】
静電チャック４のパッド端子には、チャンバ３の外部に伸びた配線を介して交流電流源８１が接続されている。静電チャック５のパッド端子には、チャンバ３の外部に伸びた配線を介して交流電圧計８２に接続されている。これにより、コイル素子５１と６１、コイル素子５２と６２を近接させ、コイル素子５１及び５２にそれぞれ交流電流を流したとき、コイル素子６１及び６２に相互誘導により発生するそれぞれの誘起電圧を測定することが可能になる。
【０１１６】
交流電流源８１は、端子５３ａ及び５３ｂと、端子５５ａ及び５５ｂとに接続され、後述する駆動制御部７１からの制御信号に従って、下ウエハ５０のコイル素子５１及び５２にそれぞれ所定値の交流電流を供給するようになっている。
【０１１７】
交流電圧計８２は、上ウエハ６０の端子６３ａ及び６３ｂと、端子６５ａ及び６５ｂとに接続され、上ウエハ６０のコイル素子６１及び６２に相互誘導により発生するそれぞれの誘起電圧を測定し、測定データを接合制御装置７０に出力するようになっている。
【０１１８】
接合制御装置７０は、ヘッド駆動装置８を駆動する駆動制御部７１と、下ウエハ５０及び上ウエハ６０を所定の温度に加熱する加熱制御部３２と、を備えている。
【０１１９】
駆動制御部７１は、下ウエハ５０と上ウエハ６０との間隔を所定距離に設定した状態において、下ウエハ５０のコイル素子５１及び５２にそれぞれ交流電流を流したとき、上ウエハ６０のコイル素子６１及び６２に相互誘導により発生するそれぞれの誘起電圧をモニタするようになっている。また、駆動制御部７１は、誘起電圧が最大になるよう、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及びθ軸を制御するための制御信号をヘッド駆動装置８に出力してヘッド駆動装置８を駆動し、下ウエハ５０に対する上ウエハ６０の位置を調整するアライメント調整を行うようになっている。そして、駆動制御部７１は、誘起電圧が最大になったときに、下ウエハ５０と上ウエハ６０のアライメントが完了し、位置座標が一致したと判断するようになっている。なお、駆動制御部７１は、本発明に係る基板アライメント調整手段を構成する。
【０１２０】
さらに、駆動制御部７１は、アライメント調整後において、ヘッド７をＺ軸方向に移動制御するための制御信号をヘッド駆動装置８に出力してヘッド駆動装置８を駆動し、下ウエハ５０に対し上ウエハ６０を例えば２００００Ｎで加圧保持できるようになっている。
【０１２１】
次に、相互誘導により発生する誘起電圧の一般解を求める。いま、下ウエハ５０と上ウエハ６０とが対向する位置に、それぞれの巻数及び巻き半径が互いに同一の２つのコイルを設けたとする。下ウエハ５０に設けたアライメント用のコイル素子５１に交流電流源８１を接続し、上ウエハ６０に設けたアライメント用のコイル素子６１に交流電圧計８２を接続する。
【０１２２】
下ウエハ５０のコイル素子５１に電流Ｉを流して発生する磁束のうち、上ウエハ６０のコイル素子６１と鎖交する相互磁束をΦとすれば、レンツの法則より上ウエハ６０のコイル素子６１に発生する誘起電圧Ｖは［数１９］で表される。
【０１２３】
【数１９】
2015138879.tif 000021
【０１２４】
ここで、ｄΦ／ｄｔはΦの時間的変化、Ｍは相互インダクタンスを示す。下ウエハ５０のコイル素子５１に流れる電流Ｉによって上ウエハ６０のコイル素子６１の中心にできる磁界Ｈの磁束密度Ｂは［数２０］で表される。
【０１２５】
【数２０】
2015138879.tif 000022
【０１２６】
ただし、μはコイルの透磁率、ａはコイルの半径、Ｎはコイルの巻き数、αは下ウエハ５０のコイル素子５１と上ウエハ６０のコイル素子６１の中心間の距離（ＸＹ平面上）、ｄは上下ウエハ間の距離である。したがって下ウエハ５０のコイル素子５１が発生する磁束のうち、上ウエハ６０のコイル素子６１と鎖交するΦは［数２１］で表される。
【０１２７】
【数２１】
2015138879.tif 000023
【０１２８】
したがって、相互インダクタンスＭは［数２２］で求めることができる。
【０１２９】
【数２２】
2015138879.tif 000024
【０１３０】
図４と同様に、下ウエハ５０に設けた左右のアライメント用のコイル素子５１と５２の中点Ｏを原点にとりコイル素子５１及び５２の中心座標をそれぞれ（−ｐ，０）及び（ｐ，０）とする。一方、上ウエハ６０に設けた左右のアライメント用のコイル素子６１と６２の中点をＯ'とし、その座標を（ｘ，ｙ）とおく。なお、上ウエハ６０側から見たときのコイル素子５１及び５２の中心点をそれぞれＬ、Ｒで表し、コイル素子６１及び６２の中心点をそれぞれＬ'及びＲ'で表す。
【０１３１】
図５と同様に、線分ＬＲと線分Ｌ'Ｒ'の交差角（上ウエハ６０の回転角）をθとし、線分Ｏ'Ｌ'、Ｏ'Ｒ'の長さを下ウエハ５０と同様にｐとすれば、コイル素子６１及び６２の中心座標はそれぞれ（ｘ−ｐｃｏｓθ，ｙ−ｐｓｉｎθ）、（ｘ＋ｐｃｏｓθ，ｙ＋ｐｓｉｎθ）と表すことができる。
【０１３２】
中心点ＲとＲ'とを結んだ線分ＲＲ'は［数２３］で表される。
【０１３３】
【数２３】
2015138879.tif 000025
【０１３４】
同様に、中心座標ＬとＬ'とを結んだ線分ＬＬ'は［数２４］で表される。
【０１３５】
【数２４】
2015138879.tif 000026
【０１３６】
下ウエハ５０のコイル素子５２に電流Ｉを流したとき、相互誘導によって上ウエハ６０のコイル素子６２に発生する誘起電圧ＶＲＲ'は［数２５］で表される。
【０１３７】
【数２５】
2015138879.tif 000027
【０１３８】
同様に、下ウエハ５０のコイル素子５１に電流Ｉを流したとき、相互誘導によって上ウエハ６０のコイル素子６１に発生する誘起電圧ＶＬＬ'は［数２６］で表される。
【０１３９】
【数２６】
2015138879.tif 000028
【０１４０】
次に、本実施形態における半導体基板接合装置２の実施例での動作について図１３を参照しながら説明する。なお、この実施例における下ウエハ５０、上ウエハ６０、コイル素子５１、５２、６１、６２等の各寸法は、図１１に示した寸法である。
【０１４１】
駆動制御部７１の制御によりヘッド駆動装置８を介してヘッド７を駆動して、下ウエハ５０及び上ウエハ６０を図１０及び図１２に示すように配置し（ステップＳ２１）、下ウエハ５０と上ウエハ６０との間の距離ｄ＝１μｍに設定した（ステップＳ２２）。
【０１４２】
この状態でコイル素子５１と５２に振幅１ｍＡ、周波数５００Ｈｚの正弦波状の電流を流したときに、上ウエハ６０のコイル素子６１及び６２に相互誘導により発生する誘起電圧ＶＬＬ' 及びＶＲＲ'を計測した（ステップＳ２３）。その結果、ＶＬＬ'＝７．９８μＶであり、ＶＲＲ'＝６．７６μＶであった。
【０１４３】
次に、駆動制御部７１の制御によりヘッド駆動装置８を介してヘッド７を駆動して、Ｘ軸方向にヘッド７を０．１μｍずつ移動させた（ステップＳ２４）。その結果、図１４に示すグラフが得られた。このグラフは、Ｘ軸方向の初期値に対する移動量が−０．３μｍのときに誘起電圧ＶＬＬ'及びＶＲＲ'がともに最大になることを示している。
【０１４４】
次に、駆動制御部７１の制御により、ヘッド７のＸ軸方向の移動量が−０．３μｍの位置でＸ軸方向の動きを固定し、ヘッド７をＹ軸方向に移動した（ステップＳ２５）。その結果、図１５に示すグラフが得られ、Ｙ軸方向の初期値に対する移動量が−０．４μｍのときに誘起電圧ＶＬＬ'とＶＲＲ'とが等しくなった。
【０１４５】
この位置でＹ軸を固定し、駆動制御部７１の制御によりヘッド駆動装置８を介してヘッド７を駆動して、θ軸方向にヘッド７を０．０００１°ずつ移動した（ステップＳ２６）。その結果、図１６に示すように、誘起電圧ＶＲＲ'及びＶＬＬ'は同じ値を示しながら増減し、−０．０００２°のときに最大になった。すなわち、このときに下ウエハ５０及び上ウエハ６０に設けたアライメント用のコイル素子５１と６１、コイル素子５２と６２の各位置座標が一致したことを示している。この結果、半導体基板接合装置２は、下ウエハ５０及び上ウエハ６０を０．１μｍ以内の精度でアライメントを行うことができた。
【０１４６】
次に、駆動制御部７１の制御によりヘッド駆動装置８を介してヘッド７を駆動して、Ｚ軸方向にヘッド７を移動させ、下ウエハ５０と上ウエハ６０との間の距離ｄ＝０とし（ステップＳ２７）、さらにヘッド７に荷重２００００Ｎを加えた（ステップＳ２８）。
【０１４７】
続いて、加熱制御部３２の制御により、静電チャック４及び５に内蔵されたヒータに所定の電流を流して下ウエハ１０及び上ウエハ２０を２００℃に加熱し（ステップＳ２９）、この状態で６０分間保持した（ステップＳ３０）。その結果、半導体基板接合装置２は、下ウエハ１０と上ウエハ２０とを接合することができた。
【０１４８】
前述の動作説明において、ステップＳ２１は、本発明に係る基板対向ステップを構成する。また、ステップＳ２４〜Ｓ２６は、本発明に係る基板アライメント調整ステップを構成する。また、ステップＳ２７〜Ｓ３０は、本発明に係る基板接合ステップを構成する。
【０１４９】
以上のように、本実施形態における半導体基板接合装置２は、コイル素子５１及び５２にそれぞれ電流を流した際にコイル素子５１及び５２からの相互誘導によるコイル素子６１及び６２への誘起電圧が最大になるよう上ウエハ６０の位置を調整する構成としたので、［発明が解決しようとする課題］欄で述べたような、従来発生していたアライメント精度の低下が生じない。
【０１５０】
したがって、本実施形態における半導体基板接合装置２は、従来よりもアライメント精度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
以上のように、本発明に係る基板アライメント装置及びそれを備えた基板接合装置並びに基板アライメント方法及び基板接合方法は、従来よりもアライメント精度を向上させることができるという効果を有し、複数の基板の位置を調整する基板アライメント装置及びそれを備えた基板接合装置並びに基板アライメント方法及び基板接合方法として有用である。
【符号の説明】
【０１５２】
１、２  半導体基板接合装置
６  ステージ（基板アライメント調整手段）
７  ヘッド（基板アライメント調整手段）
８  ヘッド駆動装置（基板アライメント調整手段）
１０、５０  下ウエハ（基板）
１１、１２、２１、２２  金属電極（電極）
２０、６０  上ウエハ（基板）
３０、７０  接合制御装置
３１、７１  駆動制御部（基板アライメント調整手段）
３２  加熱制御部
４１、４２  静電容量計
５１、５２  コイル素子（第１のコイル）
６１、６２  コイル素子（第２のコイル）
８１  交流電流源
８２  交流電圧計
【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】
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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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