(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板ホルダに保持された基板を他の基板と貼り合わせる貼り合わせ部と、
前記基板ホルダが前記貼り合わせ部へ搬入されてから搬出されるまでの間に、前記基板ホルダの識別情報を認識する認識部と、
前記基板ホルダの前記識別情報が、前記基板ホルダとは異なる基板ホルダの識別情報と重複する場合に、その旨を出力する出力部と、
を備える基板貼り合わせ装置。
【請求項２】
基板ホルダに保持された基板を他の基板と貼り合わせる貼り合わせ部と、
前記基板ホルダが前記貼り合わせ部へ搬入される前に、前記基板ホルダの識別情報を認識する認識部と、
前記基板ホルダの前記識別情報が、前記基板ホルダとは異なる基板ホルダの識別情報と重複する場合に、その旨を出力する出力部と
を備える基板貼り合わせ装置。
【請求項３】
前記基板ホルダを格納するホルダ格納部をさらに備え、
前記認識部は、前記基板ホルダが前記ホルダ格納部に格納された状態で前記基板ホルダの前記識別情報を認識する請求項２に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項４】
前記出力部は、前記識別情報が重複する場合に、前記貼り合わせ部の動作を停止する請求項１から３のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項５】
前記貼り合わせ部は複数の貼り合わせユニットを含み、
前記出力部は、前記識別情報が重複する場合に、前記複数の貼り合わせユニットのうち、重複した前記識別情報に対応する基板ホルダを処理している貼り合わせユニットの動作を停止し、他の貼り合わせユニットの動作を継続する請求項１から４のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項６】
互いに独立して動作する前記貼り合わせ部を複数備えるとともに、
前記複数の貼り合わせ部に対応して、前記認識部を複数備え、
前記出力部は、前記複数の認識部から認識された識別情報に対して重複の有無を判断する請求項１から５のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項７】
基板ホルダに保持された基板を貼り合せ部において他の基板に貼り合わせる貼り合わせ段階と、
前記基板ホルダが前記貼り合せ部へ搬入されてから前記貼り合せ部から搬出されるまでの間に、前記基板ホルダの識別情報を認識する認識段階と、
前記基板ホルダの前記識別情報が、前記基板ホルダとは異なる基板ホルダの識別情報と重複する場合に、その旨を出力する出力段階と
を備える基板貼り合わせ方法。
【請求項８】
基板ホルダに保持された基板を貼り合せ部で他の基板に貼り合わせる貼り合わせ段階と、
前記基板ホルダが前記貼り合わせ部へ搬入される前に、前記基板ホルダの識別情報を認識する認識段階と、
前記基板ホルダの前記識別情報が、前記基板ホルダとは異なる基板ホルダの識別情報と重複する場合に、その旨を出力する出力段階と
を備える基板貼り合わせ方法。
【請求項９】
前記認識段階において、前記基板ホルダが前記貼り合せ部へ搬入される前であってホルダ格納部に格納された状態で、前記基板ホルダの前記識別情報を認識する請求項８に記載の基板貼り合わせ方法。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ方法により貼り合わされた前記複数の基板を個片化する段階を備える積層半導体装置製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板ホルダ、基板貼り合せ装置、積層半導体装置製造方法及び積層半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の実装密度を高める目的で、電子回路が形成された複数の基板を積層した積層型の半導体装置が注目されている。特許文献１が開示したウェハ接合装置のような装置を用いて複数の基板を積層する過程において、基板が基板ホルダに保持されて搬送されることが多い。
特許文献１  特開２００５−３０２８５８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、基板ホルダの使用、管理が適切でないと、装置に損害、故障をもたらすおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、複数の基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、複数の基板をそれぞれ保持し、固有の識別情報が割り当てられた複数の基板ホルダと、前記複数の基板ホルダに保持された前記複数の基板を貼り合わせる貼り合わせ部と、前記複数の基板ホルダに割り当てられた前記識別情報を認識する認識部と、前記認識部により認識された識別情報が重複する場合に、その旨を出力する出力部とを備える基板貼り合わせ装置が提供される。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、複数の基板を貼り合わせる基板貼り合わせ方法であって、複数の基板をそれぞれ保持し、固有の識別情報が割り当てられた複数の基板ホルダを準備する段階と、前記複数の基板ホルダに保持された前記複数の基板を貼り合わせる貼り合わせ段階と、前記複数の基板ホルダに割り当てられた前記識別情報を認識する認識段階と、前記認識段階において認識された識別情報が重複する場合にその旨を出力する出力段階とを備える基板貼り合わせ方法が提供される。
【０００６】
本発明の第３の態様においては、上記基板貼り合わせ方法により貼り合わされた前記複数の基板を個片化する段階を備える積層半導体装置製造方法が提供される。
【０００７】
本発明の第４の態様においては、上記積層半導体装置製造方法により製造された積層半導体装置が提供される。
【０００８】
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】
【０００９】
【図１】一実施形態である基板貼り合せ装置１００を模式的に示す平面図である。
【図２】ホルダ格納部１２８の構造を概略的に示す斜視図である。
【図３】ステージ装置１４０の構造を概略的に示す正面図である。
【図４】下基板ホルダ１２５を上方から見た斜視図である。
【図５】下基板ホルダ１２５を下方から見た斜視図である。
【図６】下基板ホルダ１２５の断面を概略的に示す。
【図７】基板ホルダの指標から情報を読み出し、結果を比較する過程を説明する概略図である。
【図８】下基板ホルダ１２５を概略的に示す平面図である。
【図９】積層半導体装置を製造する製造方法のフローチャートである。
【図１０】他の実施形態である基板貼り合わせ装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
図１は、一実施形態である基板貼り合せ装置１００を模式的に示す平面図である。基板貼り合せ装置１００は、複数の基板を重ね合わせて、貼り合わせる。基板貼り合せ装置１００は、筐体１０２と、常温部１０４と、高温部１０６と、基板カセット１１２、１１４、１１６とを含む。常温部１０４および高温部１０６は、共通の筐体１０２の内部に設けられる。
【００１２】
基板カセット１１２、１１４、１１６は、筐体１０２の外部に、筐体１０２に対して脱着自在に装着される。基板カセット１１２、１１４、１１６は、基板貼り合せ装置１００において接合される第１基板１２２および第２基板１２３を収容する。基板カセット１１２、１１４、１１６により、複数の第１基板１２２および第２基板１２３が一括して基板貼り合せ装置１００に装填される。また、基板貼り合せ装置１００において接合された第１基板１２２および第２基板１２３が一括して回収される。
【００１３】
常温部１０４は、筐体１０２の内側にそれぞれ配された、プリアライナ１２６、ステージ装置１４０、ホルダ格納部１２８および基板取り外し部１３０と、一対のロボットアーム１３２、１３４とを備える。筐体１０２の内部は、基板貼り合せ装置１００が設置された環境の室温と略同じ温度が維持されるように温度管理される。常温部１０４は、大気中で第１基板１２２および第２基板１２３を搬送する。
【００１４】
プリアライナ１２６は、高精度であるが故にステージ装置１４０の狭い調整範囲に第１基板１２２及び第２基板１２３の位置が収まるように、個々の第１基板１２２及び第２基板１２３の位置を仮合わせする。この場合に、プリアライナ１２６は第１基板１２２及び第２基板１２３の外形を観察することにより第１基板１２２及び第２基板１２３の位置決めを行う。これにより、ステージ装置１４０が第１基板１２２および第２基板１２３の位置を確実に位置決めすることができる。
【００１５】
ホルダ格納部１２８は、複数の上基板ホルダ１２４および複数の下基板ホルダ１２５を格納して待機させる。ホルダ格納部１２８には、上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５に付されたバーコードを読み取って認識するバーコードリーダー１２９が設けられる。
【００１６】
上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５は、基板貼り合せ装置１００において、それぞれ、第１基板１２２および第２基板１２３を静電吸着により保持して、搬送する。各上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５は、それぞれバーコードが付される。当該バーコードには、各基板ホルダに固有に割り当てられたＩＤが記録されており、外部のバーコードリーダーにより読み取ることができる。各基板ホルダに固有に割り当てられたＩＤは、識別情報の一例である。
【００１７】
ステージ装置１４０は、貼り合せの対象である第１基板１２２と第２基板１２３における接合すべき電極同士の位置を合わせて、重ね合わせる。ステージ装置１４０を包囲して断熱壁１４５およびシャッタ１４６が設けられる。断熱壁１４５およびシャッタ１４６に包囲された空間は空調機等に連通して温度管理され、ステージ装置１４０における位置合わせ精度を維持する。ステージ装置１４０は、貼り合わせユニットの一例である。
【００１８】
ステージ装置１４０は、上ステージ１４１と、下ステージ１４２と、制御部１４８とを有する。上ステージ１４１は、ステージ装置１４０の天板の下面に固定される。上ステージ１４１の下面が真空吸着により上基板ホルダ１２４を保持する。
【００１９】
下ステージ１４２は、上ステージ１４１に対向して、ステージ装置１４０の底板の上に、ＸＹＺ方向に移動可能に配置される。下ステージ１４２は、傾斜機能を有する。下ステージ１４２の上面が真空吸着により下基板ホルダ１２５を保持する。
【００２０】
制御部１４８は、下ステージ１４２の移動を制御する。制御部１４８は、下ステージ１４２を移動させて、上ステージ１４１に保持された第１基板１２２に対して、第２基板１２３の位置を合わせる。制御部１４８は、下ステージ１４２を上昇させて、第１基板１２２と第２基板１２３を重ね合せることができる。その後、上基板ホルダ１２４と下基板ホルダ１２５に挟まれた第１基板１２２と第２基板１２３は、位置止め機構により仮止めされる。上基板ホルダ１２４と下基板ホルダ１２５及びそれらに挟まれた第１基板１２２と第２基板１２３の組合せを「ホルダ対」と記載することがある。
【００２１】
基板取り外し部１３０は、高温部１０６から搬出された上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５に挟まれて貼り合わされた第１基板１２２および第２基板１２３を取り出す。貼り合わされた第１基板１２２および第２基板１２３を「積層基板」と記載することがある。上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５から取り出された積層基板は、ロボットアーム１３４、１３２および下ステージ１４２により基板カセット１１２、１１４、１１６のうちのひとつに戻されて収容される。積層基板を取り出された上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５は、ホルダ格納部１２８に戻されて待機する。基板取り外し部１３０は、ホルダ格納部１２８の下方に配される。基板取り外し部１３０は、貼り合わせユニットの一例である。
【００２２】
なお、基板貼り合せ装置１００に装填される第１基板１２２および第２基板１２３は、単体のシリコンウエハ、化合物半導体ウェハ、ガラス基板等の他、それらに素子、回路、端子等が形成されたものであってよい。また、装填された第１基板１２２および第２基板１２３が、既に複数のウェハを積層して形成された積層基板である場合もある。
【００２３】
一対のロボットアーム１３２、１３４のうち、基板カセット１１２、１１４、１１６に近い側に配置されたロボットアーム１３２は、基板カセット１１２、１１４、１１６、プリアライナ１２６およびステージ装置１４０の間で第１基板１２２および第２基板１２３を搬送する。一方、基板カセット１１２、１１４、１１６から遠い側に配置されたロボットアーム１３４は、ステージ装置１４０、ホルダ格納部１２８、基板取り外し部１３０およびエアロック２２０の間で、第１基板１２２、第２基板１２３、上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５を搬送する。
【００２４】
上ステージ１４１に第１基板１２２を保持させる場合に、ロボットアーム１３４は、まずホルダ格納部１２８から一枚の上基板ホルダ１２４を取り出して下ステージ１４２に載置する。下ステージ１４２は、基板カセット１１２、１１４、１１６に近い側に移動する。ロボットアーム１３２は、プリアライナ１２６からプリアライメントされた第１基板１２２を取り出して、下ステージ１４２の上の上基板ホルダ１２４に載置して、静電吸着させる。
【００２５】
下ステージ１４２は、再び基板カセット１１２、１１４、１１６から遠い側に移動する。ロボットアーム１３４は、下ステージ１４２から第１基板１２２を静電吸着した上基板ホルダ１２４を受け取り、裏返して上ステージ１４１に近づける。上ステージ１４１は、真空吸着によりその上基板ホルダ１２４を保持する。
【００２６】
ロボットアーム１３４は、下ステージ１４２に下基板ホルダ１２５を載置する。ロボットアーム１３２は、その上に第２基板１２３を載置して保持させる。これにより、下ステージ１４２に保持された第２基板１２３における回路等が形成された面は、上ステージ１４１に保持された第１基板１２２における回路等が形成された面に、対向するように配置される。
【００２７】
高温部１０６は、断熱壁１０８、エアロック２２０、ロボットアーム２３０、複数の加圧室２４０および冷却室２５０を有する。断熱壁１０８は、高温部１０６を包囲して、高温部１０６の外部への熱輻射を遮断する。これにより、高温部１０６の熱が常温部１０４に及ぼす影響を抑制する。高温部１０６は、その内部が一定の真空状態に維持される。これにより、高温部１０６に搬入された基板の汚染及び酸化を抑えることができる。
【００２８】
ロボットアーム２３０は、加圧室２４０、冷却室２５０とエアロック２２０との間で第１基板１２２、第２基板１２３、上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５を搬送する。加圧室２４０、冷却室２５０及びエアロック２２０は、それぞれ貼り合わせユニットの一例である。
【００２９】
エアロック２２０は、常温部１０４と高温部１０６とを連結する。エアロック２２０は、常温部１０４側と高温部１０６側とに、交互に開閉するシャッタ２２２、２２４を有する。
【００３０】
第１基板１２２、第２基板１２３、上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５から構成されるホルダ対が常温部１０４から高温部１０６に搬入される場合、まず、常温部１０４側のシャッタ２２２が開かれ、ロボットアーム１３４がホルダ対をエアロック２２０に搬入する。次に、常温部１０４側のシャッタ２２２が閉じられ、エアロック２２０内部が真空に引かれる。エアロック２２０内部の真空度が、高温部１０６側の真空度になったら、高温部１０６側のシャッタ２２４が開かれる。
【００３１】
続いて、ロボットアーム２３０が、エアロック２２０からホルダ対を搬出して、加圧室２４０のいずれかに装入する。加圧室２４０は、ホルダ対を加熱および加圧して、第１基板１２２と第２基板１２３を貼り合せる。その後、ロボットアーム２３０が、加圧室２４０からホルダ対を搬出して、冷却室２５０に装入して冷却する。加圧室２４０は、ホルダ対を加圧するだけで、第１基板１２２と第２基板１２３を貼り合せてもよい。ステージ装置１４０、エアロック２２０、加圧室２４０、冷却室２５０、基板取り外し部１３０等の貼り合わせユニットにより複数の基板ホルダに保持された複数の基板を貼り合わせる貼り合わせ部が構成される。
【００３２】
高温部１０６から常温部１０４にホルダ対を搬出する場合は、常温部１０４から高温部１０６に搬入する場合の一連の動作を逆順で実行する。これらの一連の動作により、高温部１０６の内部雰囲気を常温部１０４側に漏らすことなく、ホルダ対を高温部１０６に搬入または搬出できる。
【００３３】
基板貼り合せ装置１００内の多くの領域において、上基板ホルダ１２４が第１基板１２２を保持した状態で、又は下基板ホルダ１２５が第２基板１２３を保持した状態で、ロボットアーム１３４、２３０および下ステージ１４２により搬送される。第１基板１２２を保持した上基板ホルダ１２４又は第２基板１２３を保持した下基板ホルダ１２５が搬送される場合、ロボットアーム１３４、２３０は、真空吸着又は静電吸着により上基板ホルダ１２４又は下基板ホルダ１２５を吸着して保持する。
【００３４】
図２は、ホルダ格納部１２８の構造を概略的に示す斜視図である。ホルダ格納部１２８は、縦型の棚であり、上下に上部ラック２６２と下部ラック２６４に分けられる。上部ラック２６２は上基板ホルダ１２４を格納する複数の段を含み、下部ラック２６４は１２５を格納する複数の段を含む。各段にそれぞれ上基板ホルダ１２４又は下基板ホルダ１２５を１枚ずつ収納できる。上基板ホルダ１２４又は下基板ホルダ１２５は、ロボットアーム１３４によりホルダ格納部１２８の各段に出し入れされる。
【００３５】
ホルダ格納部１２８にはバーコードリーダー１２９が設けられる。バーコードリーダー１２９は、取り付け具２７２によりボールネジ２７４に取り付けられ、モータ１５３の駆動でボールネジ２７４により上下に移動できる。バーコードリーダー１２９は、ホルダ格納部１２８の各段の位置に移動して、その段に収納された上基板ホルダ１２４又は下基板ホルダ１２５に付されたバーコードを読み取り、各基板ホルダに割り当てられたＩＤを認識することができる。バーコードリーダー１２９は、認識部の一例である。
【００３６】
バーコードリーダー１２９は、上基板ホルダ１２４又は下基板ホルダ１２５から読み取ったＩＤを制御部１４８に送信する。制御部１４８は、バーコードリーダー１２９により読み取られたＩＤが重複する場合に、その旨を出力する。制御部１４８は、出力部の一例である。上記出力としては、ブザー等音声の警報を鳴らす。上記出力は、制御用モニターにメッセージとして出力することであってもよい。上記出力は、制御部１４８の制御により基板貼り合せ装置１００の一部又は全部を停止することであってもよい。
【００３７】
バーコードリーダー１２９は、上基板ホルダ１２４又は下基板ホルダ１２５が貼り合わせ部へ搬入されるとき及び貼り合わせ部から搬出されるときに上基板ホルダ１２４又は下基板ホルダ１２５のＩＤを読み取る。制御部１４８は、特定のＩＤに対応する基板ホルダが搬入された後であって搬出される前に、同一のＩＤに対応する基板ホルダが搬入されたことがバーコードリーダー１２９により読み取られた場合に、ＩＤが重複したと判断してその旨を出力する。
【００３８】
例えば、ロボットアーム１３４がホルダ格納部１２８からＩＤが「００１２」番である上基板ホルダ１２４を取り出してステージ装置１４０に載置する場合に、バーコードリーダー１２９は、ロボットアーム１３４が取り出す前に当該上基板ホルダ１２４のＩＤを読み取り、制御部１４８に送信する。これにより、制御部１４８は、「００１２」番の上基板ホルダ１２４が貼り合せ部へ搬入されることを記憶して、「００１２」番上基板ホルダ１２４に対して流れの追跡を開始する。「００１２」番の上基板ホルダ１２４は、続いて投入される下基板ホルダ１２５と共に、ステージ装置１４０において第１基板１２２と第２基板１２３を挟んでホルダ対を形成して、加圧室２４０及び冷却室２５０にて積層基板の貼り合せを完成して、基板取り外し部１３０にてホルダ対から分解されて、ロボットアーム１３４によりホルダ格納部１２８に戻される。このように、「００１２」番の上基板ホルダ１２４が貼り合せ部から搬出されてホルダ格納部１２８に戻されたとき、バーコードリーダー１２９が再びそのＩＤを読み取り、制御部１４８に送信する。そこで、制御部１４８は、「００１２」の上基板ホルダ１２４がホルダ格納部１２８に戻ったことを記憶して、当該上基板ホルダ１２４に対する追跡を終了する。「００１２」番の上基板ホルダ１２４が貼り合せ部に使用され、まだ搬出されてホルダ格納部１２８に戻される前に、バーコードリーダー１２９が搬入される他の基板ホルダから同じ「００１２」番のＩＤを読み取った場合に、制御部１４８は、それがＩＤの重複と判断して、出力として警報を発する。
【００３９】
バーコードリーダー１２９は、複数の上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５が貼り合わせ部へ搬入される前であってホルダ格納部１２８に格納された状態で、これらの複数の上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５のＩＤをそれぞれ読み取ってもよい。制御部１４８は、バーコードリーダー１２９から送信される読み取り情報を確認して、複数の基板ホルダから同じＩＤが検出した場合に、出力として警報を発する。
【００４０】
制御部１４８は、上述のように、基板ホルダのＩＤが重複する場合に、警報の代わりに、出力として、貼り合わせ部の動作を停止してもよい。制御部１４８は、基板ホルダのＩＤが重複する場合に、貼り合わせユニットのうち、重複したＩＤに対応する基板ホルダを処理している貼り合わせユニットの動作を停止し、他の貼り合わせユニットの動作を継続してもよい。例えば、「００１２」番の上基板ホルダ１２４がステージ装置１４０において基板の位置合せに用いられているにも係らず、バーコードリーダー１２９が、新たにホルダ格納部１２８から搬入しようとする下基板ホルダ１２５からも「００１２」番のＩＤを検出した場合、制御部１４８は、重複した「００１２」番ＩＤの上基板ホルダ１２４を処理しているステージ装置１４０だけを停止して、加圧室２４０等他の貼り合せユニットの動作を継続してよい。その後、制御部１４８は、ステージ装置１４０を制御して、「００１２」番の上基板ホルダ１２４を回収してもよく、後述の方法により上基板ホルダ１２４に設けられた指標を観測して、当該上基板ホルダ１２４が「００１２」番ＩＤに対応する正規な基板ホルダか否かを判断してもよい。
【００４１】
図３は、ステージ装置１４０の構造を概略的に示す。ステージ装置１４０は、本体３１０の内側に配された上ステージ１４１と、下ステージ１４２と、制御部１４８のほか、第１顕微鏡３４４と、第２顕微鏡３４２と、バーコードリーダー３７２と、比較部３８０とを備える。
【００４２】
本体３１０は、互いに平行で水平な天板３１２および底板３１６と、天板３１２および底板３１６を結合する複数の支柱３１４とを備える。天板３１２、支柱３１４および底板３１６は、それぞれ高剛性な材料により形成され、内部機構の動作に係る反力が作用した場合も変形を生じない。なお、基板貼り合せ装置１００に組み込まれた場合は、支柱３１４相互の間は断熱壁１４５により封止される。
【００４３】
下ステージ１４２は、底板３１６の上に載置され、底板３１６に対して固定されたガイドレール３５２に案内されつつＸ方向に移動するＸステージ３５４と、Ｘステージ３５４の上でＹ方向に移動するＹステージ３５６と、Ｙステージ３５６の上に載置された昇降部３６０とを有する。制御部１４８の制御により、下ステージ１４２に搭載された部材は、ＸＹ平面上の任意の方向に移動できる。
【００４４】
昇降部３６０は、シリンダ３６２と、ピストン３６４と、吸着プレート３６８とを有する。ピストン３６４は、制御部１４８の制御により、シリンダ３６２内をＺ方向に昇降する。ピストン３６４の上に吸着プレート３６８が設けられ、下基板ホルダ１２５が保持される。更に、下基板ホルダ１２５上に第２基板１２３が保持される。
【００４５】
昇降部３６０の駆動形式として、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）による駆動であってもよい。下ステージ１４２は、粗動微動分離駆動機構を有してもよい。下ステージ１４２は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸を回転軸として回転する機能を有する。
【００４６】
第１顕微鏡３４４は、下ステージ１４２に配置され、下ステージ１４２と共に上ステージ１４１に対して移動できる。第１顕微鏡３４４は、オートフォーカスセンサーを有する。第１顕微鏡３４４は、上ステージ１４１に保持された上基板ホルダ１２４に設けられた指標Ｍ、又は上基板ホルダ１２４に保持された第１基板１２２の表面に設けられた指標を観察して、その位置、距離、形状等を計測する。第１顕微鏡３４４により計測される位置、距離、形状等のデータは、制御部１４８又は比較部３８０に送信される。
【００４７】
第２顕微鏡３４２は、天板３１２の下面に、上ステージ１４１に対して既知の間隔をおいて固定される。第２顕微鏡３４２は、オートフォーカスセンサーを有する。第２顕微鏡３４２は、下ステージ１４２に保持された下基板ホルダ１２５に設けられた指標Ｍ、又は下基板ホルダ１２５に保持された第２基板１２３の表面に設けられた指標を観察して、その位置、距離、形状等を計測する。
【００４８】
第２顕微鏡３４２により計測される位置、距離、形状等のデータは、制御部１４８又は比較部３８０に送信される。制御部１４８は、受信したデータに基づいて、下ステージ１４２を制御する。
【００４９】
制御部１４８は、上ステージ１４１及び下ステージ１４２における第１顕微鏡３４４及び第２顕微鏡３４２の位置を記憶しているので、第１顕微鏡３４４及び第２顕微鏡３４２により送信されるデータに基づいて、上基板ホルダ１２４を介して上ステージ１４１に保持された第１基板１２２と、下基板ホルダ１２５を介して下ステージ１４２に保持された第２基板１２３との相対位置を算出できる。制御部１４８は、算出した結果に基づいて、下ステージ１４２を精密に制御して、第１基板１２２と第２基板１２３の位置合せをして、重ね合せることができる。
【００５０】
バーコードリーダー３７２は、上基板ホルダ１２４が下ステージ１４２に載置された場合に、上基板ホルダ１２４に設けられたバーコードを読み取り、そのバーコードに記憶された上基板ホルダ１２４における指標Ｍを観測する観測方法の情報、および、その観測方法により得られるべき結果の情報を読み出す。バーコードリーダー３７２により読み出された情報は、制御部１４８及び比較部３８０に送信される。制御部１４８は、当該上基板ホルダ１２４が上ステージ１４１に保持された後、その情報に基づいて第１顕微鏡３４４を制御して、当該観測方法により上基板ホルダ１２４における指標Ｍを観測する。バーコードリーダー３７２は、認識部の一例である。
【００５１】
バーコードリーダー３７２は、下基板ホルダ１２５に設けられたバーコード３７０を読み取り、バーコード３７０に記憶された下基板ホルダ１２５における指標Ｍを観測する観測方法の情報、および、その観測方法により得られるべき結果の情報を読み出す。バーコードリーダー３７２により読み出された情報は、制御部１４８及び比較部３８０に送信される。制御部１４８は、その情報に基づいて第２顕微鏡３４２を制御して、当該観測方法により下基板ホルダ１２５における指標Ｍを観測する。
【００５２】
比較部３８０は、バーコードリーダー３７２により読み出された下基板ホルダ１２５又は上基板ホルダ１２４における指標Ｍを観測する観測方法により得られるべき結果の情報と、第２顕微鏡３４２又は第１顕微鏡３４４の実際の観測結果とを比較して、比較結果を制御部１４８に出力する。バーコードリーダー３７２により読み出された得られるべき観測結果の情報と、第２顕微鏡３４２又は第１顕微鏡３４４の実際の観測結果とが一致しない場合、又はその違いが予め定められた閾値を超えた場合、制御部１４８は、警報を出すかステージ装置１４０を停止させる。比較部３８０は、制御部１４８の内部に設けられてもよい。
【００５３】
図４は、下基板ホルダ１２５を上方から見た斜視図である。図５は、同じ下基板ホルダ１２５を下方から見た斜視図である。図６は、下基板ホルダ１２５の断面を概略的に示す。
【００５４】
下基板ホルダ１２５は、本体部４２２と、バーコード３７０と、吸着子４２４、溝４２６と、切り欠き４２８と、電極４４０と、マーク４５０を有する。下基板ホルダ１２５の外形は、第２基板１２３よりも径がひとまわり大きな円板状をなす。
【００５５】
本体部４２２は、セラミックス等により形成されてよい。本体部４２２は、第２基板１２３を保持する基板保持面を有する。当該基板保持面が高い平坦性を有して、第２基板１２３を静電吸着する。図４は、基板保持面に第２基板１２３を保持した状態の下基板ホルダ１２５を示す。マーク４５０は、本体部４２２の上面であって、基板保持面の外周に設けられる。
【００５６】
バーコード３７０は、下基板ホルダ１２５に割り当てられたＩＤ、下基板ホルダ１２５の指標Ｍを観測する観測方法の情報、および、当該観測方法により得られるべき結果の情報を記憶する。バーコード３７０に記憶された情報は、バーコードリーダー３７２により読み出すことができる。本実施形態において、バーコード３７０は、下基板ホルダ１２５の側面に形成されているが、基板保持面を有する下基板ホルダ１２５の上面に形成されてもよい。
【００５７】
吸着子４２４は、磁性体材料により形成され、第２基板１２３を保持する表面において、保持した第２基板１２３よりも外側に複数配される。吸着子４２４は、第２基板１２３を保持する平面と略同じ平面内に、吸着子４２４の上面が位置するように、本体部４２２に形成された陥没領域に配されてよい。
【００５８】
図１の基板貼り合せ装置１００では、ステージ装置１４０において、それぞれが第１基板１２２を保持した上基板ホルダ１２４と第２基板１２３を保持した下基板ホルダ１２５とを位置合わせして、当接させ、加圧室２４０において当接させた第１基板１２２と第２基板１２３を接合させる。このため、ステージ装置１４０から加圧室２４０に搬送される間は、接合されていない第１基板１２２と第２基板１２３の相対位置を維持することが求められる。このような要求に対して、下基板ホルダ１２５の吸着子４２４を上基板ホルダ１２４に設けられる永久磁石に吸着させることにより、第１基板１２２と第２基板１２３が下基板ホルダ１２５および上基板ホルダ１２４から挟みつけられて、相対位置を保持できる。
【００５９】
電極４４０は、第２基板１２３を本体部４２２の基板保持面に静電吸着させる。電極４４０は、本体部４２２の内部に設けられる。電極４４０は、裏面側端子４３２と、裏面側端子４３４とを有する。
【００６０】
図６は、電極４４０と各端子との接続関係を示す図面であり、各端子の位置関係を限定する図面ではない。図６は、双極方式の電極４４０を示す。即ち、電極４４０は、二つの部分から構成され、それぞれプラス電源とマイナス電源に接続され、下基板ホルダ１２５と第２基板１２３との間に電位差を生じさせて、第２基板１２３を下基板ホルダ１２５に吸着する。また、静電吸着は単極方式であってもよい。
【００６１】
裏面側端子４３２および裏面側端子４３４は、本体部４２２における第２基板１２３を載置する側の面の裏面に露出する。裏面側端子４３２は、下ステージ１４２の電力供給部と接続して、下ステージ１４２から電極４４０へ電力を供給する。裏面側端子４３４は、下基板ホルダ１２５が搬送用ロボットアームにより搬送されるときに、ロボットアームの電力供給部と接続して、ロボットアームから電極４４０へ電力を供給する。
【００６２】
溝４２６は、ロボットアーム１３４およびロボットアーム２３０における上基板ホルダ１２４に電力を供給する電力供給部を回避する目的で設けられる。切り欠き４２８は、下基板ホルダ１２５を下ステージ１４２に設置したときに、下ステージ１４２から上基板ホルダ１２４に電力を供給する電力供給部を回避する目的で設けられる。
【００６３】
図７は、基板ホルダの指標から情報を読み出し、結果を比較する過程を説明する概略図である。下基板ホルダ１２５は下ステージ１４２に載置される。下ステージ１４２は、バーコードリーダー３７２により下基板ホルダ１２５に設けられたバーコード３７０を読み出すことのできる位置まで下基板ホルダ１２５を移動する。
【００６４】
バーコードリーダー３７２は、バーコード３７０を読み取り、バーコード３７０に記憶された下基板ホルダ１２５における指標Ｍを観測する観測方法の情報ａを読み出して、それを制御部１４８に送信する。制御部１４８は、その情報ａに基づいて制御信号ｂを第２顕微鏡３４２に出して、当該観測方法により下基板ホルダ１２５における指標Ｍを観測する。
【００６５】
バーコードリーダー３７２は、更に上記観測方法により得られるべき結果の情報ｃをバーコード３７０から読み出して、それを比較部３８０に送信する。一方、第２顕微鏡３４２は、制御部１４８からの制御信号ｂに基づいて指標Ｍを観測して、その観測結果ｄを比較部３８０に送信する。
【００６６】
比較部３８０は、第２顕微鏡３４２の実際の観測結果ｄと、バーコードリーダー３７２により読み出された下基板ホルダ１２５における指標Ｍを観測する観測方法により得られるべき結果ｃとを比較して、比較結果（ｃ−ｄ）を制御部１４８に出力する。制御部１４８は、バーコードリーダー３７２により読み出された得られるべき観測結果の情報ｃと、第２顕微鏡３４２の実際の観測結果ｄとが一致しない場合、又はその違いが予め定められた閾値を超えた場合、当該下基板ホルダ１２５を排除する。
【００６７】
図８は、下基板ホルダ１２５を概略的に示す平面図である。図８は、指標Ｍが本体部４２２の外観形状である場合の例を示す。指標Ｍは、例えば、切り欠き４２８であってよく、溝４２６であってもよく、マーク４５０であってもよい。観測方法として、例えば、第２顕微鏡３４２により切り欠き４２８、溝４２６又はマーク４５０の形状寸法又は位置を観測してよい。第２顕微鏡３４２により二つの切り欠き４２８の間隔Ｌを観測してもよく、本体部４２２の厚さを観測してもよい。切り欠き４２８、溝４２６及びマーク４５０は、設計値自体が基板ホルダごとに異なっていてもよいが、同じ設計値に対する公差を予め計測して、当該公差を観測されるべき結果としてもよい。
【００６８】
バーコード３７０には、下基板ホルダ１２５の指標Ｍを観測する観測方法の情報、および、当該観測方法により得られるべき結果の情報が、下基板ホルダ１２５のＩＤに対応付けて記憶される。具体例として、バーコード３７０には、第２顕微鏡３４２により二つの切り欠き４２８の間隔Ｌを観測する観測方法の情報、及び、その観測により得られるべきＬの値が、下基板ホルダ１２５のＩＤに対応付けて記憶される。
【００６９】
バーコードリーダー１２９が複数の下基板ホルダ１２５から重複するＩＤを読み取った場合、当該ＩＤを有する下基板ホルダ１２５を下ステージ１４２に載置して、バーコードリーダー３７２によりバーコード３７０を読み取り、読み取った観測方法、即ち第２顕微鏡３４２により二つの切り欠き４２８の間隔Ｌを観測する観測方法に基づいて、第２顕微鏡３４２により間隔Ｌを観測する。観測したＬの値がバーコード３７０から読み出した観測により得られるべきＬの値と一致しない場合、制御部１４８は、当該下基板ホルダ１２５が当該基板貼り合せ装置１００での使用が予定されていない基板ホルダであると判断して、ロボットアーム１３４等を制御して、当該下基板ホルダ１２５を基板貼り合せ装置１００から排除する。バーコードリーダー１２９が重複ＩＤを発見しない場合、上述の判断は行わなくても良い。
【００７０】
上述の実施形態において、ＩＤ等の識別情報、指標を観測する観測方法の情報、及び当該観測方法により得られるべき結果の情報を記憶する情報記憶部として、バーコードが例示されたが、情報記憶部は、ＱＲコード等であってもよい。情報記憶部は、識別情報、観測方法の情報、および、その観測方法により得られるべき結果の情報等を記憶できるメモリ等であってよい。その場合、読み取り部は、バーコードリーダー１２９及びバーコードリーダー３７２の代わりに、そのようなメモリを読み取ることができるメモリ読み取り装置であってよい。
【００７１】
上述の実施形態において、観測する指標として、下基板ホルダ１２５の形状等が例示されたが、指標は、本体部４２２の物理量であってよい。例えば、本体部４２２のインピーダンス、電気抵抗等の電気的又は磁気的パラメータであってよい。そのパラメータの計測方法及び当該方法により得られるべき計測結果が、上記情報記憶部に記憶されてよい。
【００７２】
指標は、電極４４０の電気な特性であってよい。例えば、電極４４０が固有のインピーダンスであってよく、二つ電極４４０の間のリーク電流であってよい。その計測は裏面側端子４３２又は裏面側端子４３４により行ってよい。また、指標は、バーコード３７０のプレートが取り付けられた位置であってよい。指標は、上基板ホルダ１２４に設けられる磁石の磁力であってよい。
【００７３】
これらの指標の計測方法及び当該方法により得られるべき計測結果が、下基板ホルダ１２５に設けられた上記情報記憶部に記憶されるので、下基板ホルダ１２５を用いる何れの装置においても記憶された情報を読み出して、当該計測方法により指標を計測して下基板ホルダ１２５を点検して、使用が予定されている基板ホルダか否かが分かる。なお、新しい基板ホルダが投入された場合に、使用されるべき基板ホルダのリストを更新しなくても、基板ホルダ自身からの情報で、使用されるべき基板ホルダか否かが分かる。例えば、上述の実施形態において、ステージ装置１４０に設けられた第１顕微鏡３４４及び第２顕微鏡３４２を用いて指標を観測する例を挙げられたが、ホルダ格納部１２８、エアロック２２０、加圧室２４０又は冷却室２５０に下基板ホルダ１２５の情報記憶部に記憶された情報を読み出す読み出し部、指標を観測する指標観測部及び比較部を設けて、下基板ホルダ１２５の指標を観測してもよい。言うまでもなく、上基板ホルダ１２４に指標及び情報記憶部を設けて、上述の方法により、上基板ホルダ１２４の指標を観測してもよい。
【００７４】
図９は、積層半導体装置を製造する製造方法の概略を示す。基板ホルダを準備する段階Ｓ０１０において、固有に割り当てられたＩＤ等識別情報が外部から読み取り可能に付された複数の上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５を準備する。基板ホルダのＩＤ等識別情報を読み取る段階Ｓ０２０において、バーコードリーダー１２９により複数の上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５に割り当てられたＩＤ等識別情報を読み取る。ＩＤ等識別情報の重複があるかを判断する段階Ｓ０３０において、Ｓ０２０段階で読み取ったＩＤ等識別情報に重複するものがあるかを判断する。ＩＤ等識別情報に重複がない場合、基板を貼り合せる段階Ｓ０４０に進み、基板貼り合せ装置１００の貼り合せ部により、上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５に保持された第１基板１２２及び第２基板１２３を貼り合せる。積層基板を個片化する段階Ｓ０５０において、貼り合せられた積層基板をダイシング等により個片化して、積層半導体装置の製造を完成する。
【００７５】
但し、バーコードリーダー１２９により読み取られたＩＤ等識別情報が重複する場合、警報を出力する段階Ｓ０４２に進み、制御部１４８により警報を出力する。なお、警報の代わりに、基板貼り合せ装置１００の全部又は一部を停止してもよい。例えば、重複するＩＤ等識別情報を有する基板ホルダが処理されているステージ装置１４０等の貼り合せユニットだけを停止しても良い。また、上述の積層半導体装置の製造方法から、複数の基板を貼り合せて積層基板を形成する基板貼り合せ方法も把握できる。
【００７６】
基板貼り合せ装置１００において、上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５の種類の区別、上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５のメンテナンス時期等は、各基板ホルダに付されたＩＤ等識別情報により、各基板ホルダに対してそれぞれ管理される。そこで、何らかの原因により、複数の基板ホルダに同一のＩＤ等識別情報が付されると、管理システムが乱れて、基板貼り合せ装置１００に破損及び故障をもたらすおそれがある。
【００７７】
例えば、制御部１４８において「００１２」番のＩＤが上基板ホルダ１２４のＩＤとして登録されたにもかかわらず、「００１２」番のＩＤが正しく付された上基板ホルダ１２４のほかに、同じ「００１２」番のＩＤが間違って付された下基板ホルダ１２５がある場合、ステージ装置１４０等の貼り合せユニットが当該下基板ホルダ１２５を上基板ホルダ１２４として処理する。上基板ホルダ１２４と下基板ホルダ１２５の構造が大きく異なる場合、下基板ホルダ１２５を上基板ホルダ１２４として扱う貼り合せユニットが故障及び破損するおそれがある。また、上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５のメンテナンス時期は使用回数により管理される場合、複数の「００１２」番のＩＤが付された上基板ホルダ１２４があると、正確に「００１２」番の上基板ホルダ１２４の使用回数をカウントすることができず、管理することができなくなる。
【００７８】
上述の実施形態の基板貼り合せ装置、基板貼り合せ方法及び積層半導体装置の製造方法により、重複するＩＤ等識別情報が付された上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５が使用されることを防ぐことができ、且つ間違ってＩＤ等識別情報が付された上基板ホルダ１２４又は下基板ホルダ１２５を検出して排除することができるので、ＩＤ等識別情報の重複に起因する基板貼り合せ装置１００の故障を防止できる。
【００７９】
図１０は、他の実施形態である基板貼り合わせ装置の概略図である。この実施形態において、互いに独立して動作する複数の基板貼り合せ装置１００がネットワーク５００を通じて、中央制御部５２０に接続される。各基板貼り合せ装置１００は、上述のようにそれぞれバーコードリーダー１２９と、制御部１４８と、貼り合せ部を含む。ネットワーク５００は、インターネット、イントラネット等、それに接続された中央制御部５２０と各基板貼り合せ装置１００との間に、情報の授受により双方向に情報通信ができる如何なるネットワークであってもよい。
【００８０】
各基板貼り合せ装置１００のバーコードリーダー１２９は、その基板貼り合せ装置１００に使用される上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５のＩＤ等識別情報を読み取り、ネットワーク５００を通じて中央制御部５２０に送信する。中央制御部５２０は、全てのバーコードリーダー１２９から送信されたＩＤ等識別情報に対して重複の有無を判断する。中央制御部５２０は、重複のＩＤ等識別情報を発見した場合、当該ＩＤ等識別情報を有する上基板ホルダ１２４又は下基板ホルダ１２５を処理している全ての基板貼り合せ装置１００の制御部１４８にその旨を出力する。中央制御部５２０は、出力部の一例である。
【００８１】
中央制御部５２０から当該出力を受けた制御部１４８は、上述の警報を発する方法、又は基板貼り合せ装置１００全体或は重複ＩＤ等識別情報を有する基板ホルダを処理する貼り合せユニットを停止して、装置の故障を防止することができる。更に、当該基板貼り合せ装置１００は、制御部１４８の制御により、上述のように、重複ＩＤ等識別情報を有する基板ホルダの指標を計測することにより、その基板ホルダが当該ＩＤ等識別情報を付すべき正規な基板ホルダか否かを判断して、それを排除する又は保留することができる。
【００８２】
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。
【００８３】
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】
【００８４】
１００  基板貼り合せ装置、１０２  筐体、１０４  常温部、１０６  高温部、１０８  断熱壁、１１２  基板カセット、１１４  基板カセット、１１６  基板カセット、１２２  第１基板、１２３  第２基板、１２４  上基板ホルダ、１２５  下基板ホルダ、１２６  プリアライナ、１２８  ホルダ格納部、１２９  バーコードリーダー、１３０  基板取り外し部、１３２  ロボットアーム、１３４  ロボットアーム、１４０  ステージ装置、１４１  上ステージ、１４２  下ステージ、１４５  断熱壁、１４６  シャッタ、１４８  制御部、１５３  モータ、２２０  エアロック、２２２  シャッタ、２２４  シャッタ、２３０  ロボットアーム、２４０  加圧室、２５０  冷却室、２６２  上部ラック、２６４  下部ラック、２７２  取り付け具、２７４  ボールネジ、３１０  本体、３１２  天板、３１４  支柱、３１６  底板、３４２  第２顕微鏡、３４４  第１顕微鏡、３５２  ガイドレール、３５４  Ｘステージ、３５６  Ｙステージ、３６０  昇降部、３６２  シリンダ、３６４  ピストン、３６８  吸着プレート、３７０  バーコード、３７２  バーコードリーダー、３８０  比較部、４２２  本体部、４２４  吸着子、４２６  溝、４２８  切り欠き、４３２  裏面側端子、４３４  裏面側端子、４４０  電極、４５０  マーク、５００  ネットワーク、５２０  中央制御部
【図１】
0005754113.tif 000002
【図２】
0005754113.tif 000003
【図３】
0005754113.tif 000004
【図４】
0005754113.tif 000005
【図５】
0005754113.tif 000006
【図６】
0005754113.tif 000007
【図７】
0005754113.tif 000008
【図８】
0005754113.tif 000009
【図９】
0005754113.tif 000010
【図１０】
0005754113.tif 000011