(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置合わせされた第１の基板および第２の基板の少なくとも一方を加熱する加熱部と、
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の熱変形による前記第１の基板および前記第２の基板間の位置ずれが閾値を超えないように、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の温度を制御する制御部と、
を備え、
前記加熱部は、前記第１の基板を加熱する第１の加熱部と、前記第２の基板を加熱する第２の加熱部とを備え、前記制御部は、前記第１の加熱部と前記第１の基板との第１の間隔、および、前記第２の加熱部と前記第２の基板との第２の間隔を変化させる加熱装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方に対する加熱を抑制することにより前記温度を制御する請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方に対する加熱を促進することにより前記温度を制御する請求項１または２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方を支持して、前記一方の基板と前記加熱部との間隔を変化させる支持部材を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記支持部材は、前記加熱部に対して相対的に変位する請求項４に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記支持部材は、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方を保持する基板ホルダに対して、前記一方の基板の外縁よりも外側において当接して、前記一方の基板を支持する請求項４または５に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方を前記加熱装置に搬入し、且つ、前記一方の基板と前記加熱部との間隔を変化させる搬送ロボットを含む請求項1から６のいずれか一項に記載の加熱装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方を吸着する吸着部を含む請求項１から７までのいずれか一項に記載の加熱装置。
【請求項９】
前記吸着部は、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方を保持する基板ホルダに配され、静電力により前記一方の基板を前記基板ホルダに吸着する静電チャックを含む請求項８に記載の加熱装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記加熱部の温度を変化させることにより前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の温度を制御する請求項１から９までのいずれか一項に記載の加熱装置。
【請求項１１】
前記加熱部は、前記第１の基板を加熱する第１の加熱部と、前記第２の基板を加熱する第２の加熱部とを有し、
前記制御部は、前記第１の基板に対する前記第１の加熱部の間隔と、前記第２の基板に対する前記第２の加熱部の間隔とを等しく保つ請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の加熱装置。
【請求項１２】
重ね合わされた第１の基板および第２の基板の少なくとも一方を加熱する加熱部と、
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の熱変形による前記第１の基板および前記第２の基板間の位置ずれが閾値を超える前に、前記閾値を超える位置ずれを防止する加圧力で、前記第１の基板および前記第２の基板を加圧する加圧部と、
を備える加熱装置。
【請求項１３】
重ね合わされた前記第１の基板および前記第２の基板を加圧する加圧部を備え、
前記加熱部は、前記加圧部が前記第１の基板および前記第２の基板を加圧した後も、前記第１の基板および前記第２の基板の加熱を継続する請求項１２に記載の加熱装置。
【請求項１４】
第１の基板および第２の基板を相互に位置合わせする位置合わせ装置と、
請求項１から１３までのいずれか一項に記載された加熱装置と、
前記第１の基板および前記第２の基板を前記位置合わせ装置から搬出して前記加熱装置に搬入する搬送ロボットと
を備える基板接合装置。
【請求項１５】
位置合わせされた第１の基板および第２の基板のうち、前記第１の基板を第１の加熱部で加熱し、前記第２の基板を第２の加熱部で加熱する加熱段階と、
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の熱変形による前記第１の基板および前記第２の基板間の位置ずれが閾値を超えないように、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の温度を制御する制御段階と、
を備え、
前記制御段階は、前記第１の加熱部と前記第１の基板との第１の間隔、および、前記第２の加熱部と前記第２の基板との第２の間隔を変化させる加熱方法。
【請求項１６】
重ね合わされた第１の基板および第２の基板の少なくとも一方を加熱する加熱段階と、
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の熱変形による前記第１の基板および前記第２の基板間の位置ずれが閾値を超える前に、前記閾値を超える位置ずれを防止する加圧力で、前記第１の基板および前記第２の基板を加圧する加圧段階と、
を備える加熱方法。
【請求項１７】
第１の基板および第２の基板を位置合わせする位置合わせ段階と、
位置合わせされた前記第１の基板および前記第２の基板のうち、前記第１の基板を第１の加熱部で加熱し、前記第２の基板を第２の加熱部で加熱する加熱段階と、
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の熱変形による前記第１の基板および前記第２の基板の位置ずれが閾値を超えないように、前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の温度を制御する制御段階と、
を備え、
前記制御段階は、前記第１の加熱部と前記第１の基板との第１の間隔、および、前記第２の加熱部と前記第２の基板との第２の間隔を変化させる積層半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
重ね合わされた第１の基板および第２の基板を位置合わせする位置合わせ段階と、
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方を加熱する加熱段階と、
前記第１の基板および前記第２の基板の少なくとも一方の熱変形による前記第１の基板および前記第２の基板間の位置ずれが閾値を超える前に、前記閾値を超える位置ずれを防止する加圧力で、前記第１の基板および前記第２の基板を加圧する加圧段階と、
を備える積層半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置、基板接合装置、加熱方法および積層半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の基板を積層して加熱することにより積層構造の基板を製造する加熱加圧装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１  特開２００８−２８２８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
加熱装置において生じる基板相互の位置ずれにより積層基板の製造歩留り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１態様によると、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方を加熱する加熱部と、位置合わせした第１の基板および第２の基板の位置関係を維持すべく、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方の温度を制御する制御部とを備える加熱装置が提供される。
【０００５】
本発明の第２態様によると、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方を加熱する加熱部と、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方における熱膨張による、第１の基板および第２の基板の相互の位置ずれが予め定めた閾値を超える前に、第１の基板上記の加熱装置のいずれかと、第１の基板および第２の基板を位置合わせ装置から搬出して加熱装置に搬入する搬送ロボットとを備える基板接合装置が提供される。
【０００６】
本発明の第３態様によると、第１の基板および第２の基板を相互に位置合わせする位置合わせ装置と、上記のいずれかの加熱装置と、第１の基板および第２の基板を位置合わせ装置から搬出して加熱装置に搬入する搬送ロボットとを備える基板接合装置が提供される。
【０００７】
本発明の第４態様によると、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方を加熱する加熱段階と、位置合わせした第１の基板および第２の基板の位置関係を維持すべく、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方の温度を制御する制御段階とを備える加熱方法が提供される。
【０００８】
本発明の第５態様によると、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方を加熱する加熱段階と、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方の熱変形によって生じる第１の基板および第２の基板の相互の位置ずれが予め定めた条件を満たす前に、第１の基板および第２の基板の所定の位置関係を維持する加圧力で、互いに重ね合わされた第１の基板および第２の基板を加圧する加圧段階とを備える加熱方法が提供される。
【０００９】
本発明の第６態様によると、第１の基板および第２の基板を位置合わせする位置合わせ段階と、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方を加熱する加熱段階と、位置合わせした第１の基板および第２の基板の位置関係を維持すべく、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方の温度を制御する制御段階とを備える積層半導体装置の製造方法が提供される。
【００１０】
本発明の第７態様によると、第１の基板および第２の基板を位置合わせする位置合わせ段階と、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方を加熱する加熱段階と、第１の基板および第２の基板の少なくとも一方の熱膨張による相互の位置ずれが予め定めた閾値を超える前に、第１の基板および第２の基板の位置ずれを防止する加圧力で、互いに重ね合わされた第１の基板および第２の基板を加圧する加圧段階とを備える積層半導体装置の製造方法が提供される。
【００１１】
上記の発明の概要は、本発明の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】
【００１２】
【図１】基板接合装置１００の模式的平面図である。
【図２】基板ホルダ２０１の斜視図である。
【図３】基板ホルダ２０２の斜視図である。
【図４】積層体１０２の模式的断面図である。
【図５】加熱装置３００の模式的断面図である。
【図６】加熱装置３００の模式的断面図である。
【図７】加熱装置３００の模式的断面図である。
【図８】加熱装置３００の模式的断面図である。
【図９】加熱装置３００の模式的断面図である。
【図１０】加熱装置３００の模式的断面図である。
【図１１】加熱装置３００の模式的断面図である。
【図１２】加熱装置３００の模式的断面図である。
【図１３】積層基板１０３の模式的断面図である。
【図１４】積層体１０２の温度変化を模式的に示すグラフである。
【図１５】ヒータプレート３３２、３６２の温度変化を模式的に示すグラフである。
【図１６】加熱装置３０１の模式的断面図である。
【図１７】加熱装置３０２の模式的断面図である。
【図１８】加熱装置３０２の模式的断面図である。
【図１９】加熱装置３０２の模式的断面図である。
【図２０】積層体１０２の温度変化を模式的に示すグラフである。
【図２１】積層体１０２の温度変化を模式的に示すグラフである。
【図２２】加熱装置３０３の模式的断面図である。
【図２３】加熱装置３０４の模式的断面図である。
【図２４】加熱装置３０５の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。下記の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定しない。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。
【００１４】
図１は、基板接合装置１００の模式的平面図である。基板接合装置１００は、筐体１１０と、筐体１１０の外面に配された基板カセット１２０、１３０および制御部１７０と、筐体１１０の内部に配された搬送ロボット１４０、アライナ１５０および加熱装置３００とを備える。
【００１５】
一方の基板カセット１２０は、貼り合わせに供する基板１０１を格納する。基板１０１は、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ等の半導体基板の他、ガラス基板、サファイア基板等の誘電体基板であってもよい。また、基板１０１は、素子、回路、端子等が形成されたものでもあってもよい。更に、基板１０１として、それ自体が既に基板１０１を積層して接合された積層基板であってもよい。
【００１６】
他方の基板カセット１３０は、基板接合装置１００において基板１０１を貼り合わせて作製した積層基板１０３を格納する。基板カセット１２０、１３０は、筐体１１０に対して個別に着脱できる。よって、基板カセット１２０を用いることにより、複数の基板１０１を基板接合装置１００に対して一括して搬入できる。また、基板カセット１３０を用いることにより、複数の積層基板１０３を基板接合装置１００から一括して搬出できる。
【００１７】
搬送ロボット１４０は、筐体１１０の内部において、基板１０１を、基板カセット１２０からアライナ１５０に搬送する。また、搬送ロボット１４０は、アライナ１５０にて基板１０１を重ね合わせて形成された積層体１０２を加熱装置３００に搬送する。更に、搬送ロボット１４０は、加熱装置３００において基板１０１を接合して形成された積層基板１０３を、加熱装置３００から基板カセット１３０に搬送する。
【００１８】
アライナ１５０は、それぞれが基板１０１を保持する一対のステージを有する。一対のステージの各々に基板１０１を保持させた状態でステージを相対的に移動させることにより、一対の基板１０１を相互に位置合わせする。更に、位置合わせされた基板１０１を相互に重ね合わせて、基板１０１の積層体を形成する。なお、基板接合装置１００において、少なくともアライナ１５０の内部は、室温に近い温度に温度管理される。これにより、アライナ１５０における基板１０１位置合わせの精度が維持される。
【００１９】
加熱装置３００は、断熱容器３１０の内部に形成され、制御部１７０の制御の下に、搬入された基板１０１または基板１０１を含む積層体を加熱する。断熱容器３１０は、シャッタ３２０により開閉される開口を有する。これにより、加熱装置３００が発生する熱を遮断して、アライナ１５０の位置合わせ精度が低下することを防止する。なお、加熱装置３００は、搬入された基板１０１または基板１０１を含む積層体を加熱しつつ加圧する加熱加圧装置であってもよい。また、シャッタ３２０を閉じた断熱容器３１０の内部は、基板１０１の熱酸化等を防止する目的で脱気して、真空環境下で基板１０１を加熱および加圧してもよい。
【００２０】
基板１０１は薄く脆いので、基板接合装置１００の内部においては、より高い強度を有する基板ホルダ２００に吸着させた状態で基板１０１を取り扱ってもよい。基板ホルダ２００に保持させた状態で基板１０１を取り扱う場合は、アライナ１５０において位置合わせ後に形成される積層体が、重ね合わされた基板１０１を挟む基板ホルダ２００を含んでもよい。積層体が基板ホルダ２００を含む場合、加熱装置３００においては、基板１０１と共に基板ホルダ２００も加熱される。また、加熱装置３００において基板１０１を含む積層体１０２が加圧される場合は、基板ホルダ２００も加圧される。
【００２１】
図２は、接合する１対の基板１０１のうちの一方を保持する基板ホルダ２０１の斜視図である。図中において、基板ホルダ２０１は、基板１０１を保持する保持面２１２を図中下方に向けた状態で、斜め下方から見上げた状態で示される。基板ホルダ２０１は、保持部２１０、枠部２２０および連結部２３０を有する。
【００２２】
保持部２１０は、保持面２１２、埋設電極２１４および結合部２１６を有し、ＡｌＮセラミックス等の硬質な材料で一体的に形成される。保持面２１２は、全体として略円盤状の保持部２１０において、図中下面に配される。保持面２１２は、高精度に平坦に成形され、基板１０１よりも一回り大きな円形をなす。
【００２３】
一対の埋設電極２１４は、保持面２１２全体を略２つに分配して配置され、互いに絶縁された状態で保持部２１０の内部に埋設されて、保持部２１０に静電チャックを形成する。埋設電極２１４に吸着電圧が印加された場合、絶縁性を有する保持面２１２に、基板１０１が静電力により吸着される。
【００２４】
なお、埋設電極２１４を含む静電チャックにより発生した静電力は、保持部２１０の表裏に作用する。よって、埋設電極に吸着電圧が印加された場合、保持面２１２に対して裏面になる保持部２１０の図中上面においても静電力が作用する。
【００２５】
結合部２１６は、保持面２１２の径方向について周縁部から突出して、保持面２１２の外周に複数箇所配される。結合部２１６は、保持部２１０と一体的に形成され、後述する枠部２２０を保持部２１０に対して固定する場合にブラケットとして用いられる。
【００２６】
外部電極２２８は、フランジ部２２２の一部において、保持面２１２と同じ側に複数配される。外部電極２２８の各々は、埋設電極２１４のいずれかに電気的に結合される。これにより、外部電極２２８を通じて、埋設電極２１４に対して、基板ホルダ２０１の外部から吸着電圧を印加できる。
【００２７】
上記のような基板ホルダ２０１は、半導体ウエハ等の基板１０１を保持部２１０の保持面２１２に載せた状態で、外部電極２２８を通じて埋設電極２１４に吸着電圧を印加することにより、基板１０１を保持面２１２に吸着させる。これにより、薄くて脆い基板１０１を、剛性および強度の高い基板ホルダ２０１と一体的に安全に取り扱うことができる。
【００２８】
図３は、接合する１対の基板１０１の他方を保持する基板ホルダ２０２の斜視図である。既に説明した基板ホルダ２０１と共通の要素には、同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【００２９】
基板ホルダ２０２は、基板１０１を保持する保持面２１２を図中上方に向けた状態で、斜め上方から見降ろした状態で示される。基板ホルダ２０２は、保持部２１０、枠部２２０および連結部２３０を有する。基板ホルダ２０２において、保持部２１０は、基板ホルダ２０１の保持部２１０と同じ構造を有し、保持面２１２、埋設電極２１４および結合部２１６を有する。
【００３０】
保持部２１０は、保持面２１２が、図中上面に配されていることを除いて、基板ホルダ２０１の保持部２１０と同じ構造を有する。よって、埋設電極２１４に吸着電圧が印加された場合に、静電力により基板１０１を保持面２１２にできる。また、基板ホルダ２０２においても、埋設電極に吸着電圧が印加された場合、保持面２１２に対して裏面になる保持部２１０の図中下面においても静電力が作用する。
【００３１】
基板ホルダ２０２において、外部電極２２８は、フランジ部２２２の一部において、保持面２１２と反対側に複数配される。外部電極２２８の各々は、埋設電極２１４のいずれかに電気的に結合される。これにより、外部電極２２８を通じて、埋設電極２１４に対して、基板ホルダ２０１の外部から吸着電圧を印加できる。
【００３２】
上記のような基板ホルダ２０２は、半導体ウエハ等の基板１０１を保持部２１０の保持面２１２に載せた状態で、外部電極２２８を通じて埋設電極２１４に吸着電圧を印加することにより、基板１０１を保持面２１２に吸着させる。これにより、薄くて脆い基板１０１を、剛性および強度の高い基板ホルダ２０１と一体的に安全に取り扱うことができる。
【００３３】
図４は、積層体１０２の模式的断面図である。積層体１０２は、それぞれが基板ホルダ２０１、２０２に保持された一対の基板１０１を、基板接合装置１００のアライナ１５０により位置合わせして重ね合わせることにより形成される。積層体１０２においては、一対の基板ホルダ２０１、２０２が、吸着部２３４および被吸着部２３６により相互に吸着され、アライナ１５０において基板１０１が位置合わせされた状態を維持している。
【００３４】
ただし、アライナ１５０から搬出された段階の積層体１０２において、一対の基板１０１はただ重ね合わされているに過ぎず、相互に接合していないか、一部または全体が弱い力で接合している。基板接合装置１００の加熱装置３００において積層体１０２が加熱加圧されると、一対の基板１０１が相互に接合されて一体的な積層基板１０３となる。
【００３５】
換言するならば、基板接合装置１００においては、アライナ１５０において位置合わせされた一対の基板１０１の位置関係が、加熱装置３００において接合されるまでの間にずれてしまう場合がある。そのような基板１０１の位置ずれを生じる原因のひとつに、基板１０１相互の熱膨張量の相違がある。
【００３６】
即ち、加熱装置３００に搬入された積層体１０２は、ヒータプレート３３２、３６２の少なくとも一方により、厚さ方向外側から加熱される。このため、積層体１０２における図中下側の基板１０１は、図中下側のヒータプレート３３２による加熱の影響を、他方の基板１０１よりも先に受ける。また、積層体１０２における図中上側の基板１０１は、図中上側のヒータプレート３６２による加熱の影響を、他の基板よりも先に受ける。
【００３７】
このため、積層体１０２を形成する一対の基板１０１間に温度差が生じて、一対の基板１０１の熱膨張係数が同等である場合には、一対の基板１０１の面方向および厚さ方向の熱変形量に相違が生じる。ここで、面方向の熱変形には、基板１０１の面方向に沿った熱膨張及び熱収縮による変形が含まれる。また、厚さ方向の熱変形には、基板１０１の厚さ方向に沿った熱膨張および熱収縮による変形、および、基板１０１の撓み変形が含まれる。
【００３８】
このため、アライナ１５０において位置合わせされた基板１０１の面方向の位置関係および厚さ方向の位置関係の少なくとも一方が、加熱装置３００における加熱によりずれてしまう場合がある。また、一対の基板１０１の熱膨張係数が同等でない場合は、温度差が生じていなくても、一対の基板１０１の熱変形量に相違が生じ、一対の基板１０１の面方向および厚さ方向の少なくとも一方の位置関係にずれが生じる。
【００３９】
アライナ１５０で位置合わせされた一対の基板１０１の位置関係がずれると、一対の基板１０１のそれぞれに対応して設けられた電極または端子同士の位置関係が維持されずに変化する。また、一対の基板１０１の熱変形量の相違により、例えば撮像素子の一方の基板に設けられたレンズおよび他方の基板に設けられたフォトダイオードのように位置関係が予め決まっている構造物同士の位置関係が維持されずに変化する。
【００４０】
一対の基板１０１の熱変形量の差が所定の閾値を超えることにより、位置合わせされた一対の基板１０１の位置関係が維持されない場合、すなわち、アライナ１５０で位置合わせされて接触した一対の基板１０１の電極または端子同士の接触量が所定の大きさ以下になった場合もしくは接触せずに離間した場合、アライナ１５０で位置合わせされて少なくとも一部が互いに対向した電極または端子同士が部分的にも対向せずに位置ずれした場合、一対の基板１０１の電極または端子同士がその後の加圧工程での加圧による接触しない程基板１０１が厚さ方向に変形した場合、および、レンズから出た光がフォトダイオードに入射しない場合、接合された一対の基板１０１により形成される積層半導体装置に所望の機能が確保されず歩留りが低下する。
【００４１】
なお、基板１０１を加圧する前の加熱に時間をかけることにより、一対の基板１０１間の温度を均衡させることもできるが、その場合は、加熱に要する時間が増加した分、基板接合装置１００のスループットが低下する。尚、前記した一対の基板１０１の電極または端子同士の接触量は、電極または端子の端面の大きさ、および、アライナ１５０の位置合わせ精度または基板接合装置１００の接合精度に基づいて決定される。
【００４２】
よって、加熱装置３００において基板１０１を接合する場合には、加圧等により最終的に接合する一対の基板１０１の熱変形量の差が所定の値よりも小さくなっていることが好ましい。逆に、一対の基板１０１の熱変形量の差によって一対の基板１０１にずれが生じても、その大きさが、一対の基板１０１の電極同士が離間せずに接触する範囲内であったり、電極同士が互いに部分的に対向する範囲内であったりすれば、一対の基板１０１の熱変形量に差が生じてもよい。なお、積層体１０２を加圧する圧力がある程度上昇した後は、基板１０１の一方が膨張または収縮しても、基板１０１の一方が他方に対してずれることがなくなる。
【００４３】
また、最終的に基板１０１の温度が均等になる場合でも、熱変形による基板１０の熱履歴が異なると、位置合わせにずれが生じる場合がある。よって、積層体１０２が加熱装置３００に搬入されてから接合に至るまでの過程おいても、基板１０１相互に生じる温度差が著しく大きくなることは避けることが好ましい。
【００４４】
なお、加熱装置３００において処理される積層体１０２は、図示の構造に限られるわけではない。例えば、基板ホルダ２０１、２０２の間で、３枚以上の基板１０１が重ね合わされている場合もある。また、基板ホルダ２０１、２０２の間で重ね合わされた基板１０１の一方または両方が、既に複数の基板を積層して製造された積層基板１０３である場合もある。更に、基板ホルダ２０１、２０２が取り除かれて、基板１０１が重ね合わされた状態で加熱加圧される場合もある。
【００４５】
図５および図６は、加熱装置３００単独の模式的断面図である。図５は、図６に符号Ｂで示す、シャッタ３２０により開閉される搬入口３１２を有する側壁を切った断面を示す。図６は、図５に符号Ａで示す、搬入口３１２を有していない側壁を切った断面を示す。
【００４６】
加熱装置３００は、断熱容器３１０の内面に形成された仮置台３１４と、断熱容器３１０の内部に配された下ステージ３３０および上ステージ３６０とを有する。仮置台３１４は、断熱容器３１０の側壁内面から、内側に向かって突出して形成される。
【００４７】
仮置台３１４は、シャッタ３２０が開いた搬入口３１２を通じて搬送ロボット１４０により搬入された積層体１０２の下面と、略同じ高さの上面を有する。ただし、仮置台３１４の上面と、搬入口３１２の下辺との間には、搬送ロボット１４０を抜き取ることができる間隔が設けられている。これにより、搬送ロボット１４０は、搬入した積層体１０２を仮置台３１４に置いて、断熱容器３１０から退出できる。
【００４８】
加熱装置３００において、上ステージ３６０は、上部を断熱容器３１０の天井面に対して固定される。また、上ステージ３６０の下面には、ヒータプレート３６２が配される。ヒータプレート３６２は、外部から電力を供給された場合に発熱する。なお、ヒータプレート３６２の下面は、搬入口３１２よりも高い位置に配される。
【００４９】
加熱装置３００において、下ステージ３３０は、アクチュエータ３４０を介して、断熱容器３１０の底面に配される。また、下ステージ３３０の上面には、ヒータプレート３６２が配される。ヒータプレート３６２は、外部から電力を供給された場合に発熱する。
【００５０】
アクチュエータ３４０の作動により、ヒータプレート３６２上面が仮置台３１４の上面よりも低くなる位置に下ステージ３３０およびヒータプレート３３２が下降する。また、アクチュエータ３４０の作動により、下ステージ３３０上のヒータプレート３６２と、上ステージ３６０のヒータプレート３６２との間で、積層体１０２を加圧できる高さまで、下ステージ３３０およびヒータプレート３３２が上昇する。
【００５１】
また、下ステージ３３０は、下ステージ３３０の側面に沿って、下ステージ３３０に対して昇降可能な支持部材として、複数のプッシュアップピン３５０を有する。プッシュアップピン３５０は、下ステージ３３０およびヒータプレート３３２の周囲に沿って３本以上配される。
【００５２】
下ステージ３３０が所定の位置に下降した場合、プッシュアップピン３５０の上端は、仮置台３１４に設けられた貫通孔の内部で、仮置台３１４の上面よりも低い位置にある。アクチュエータ３４０が動作して下ステージ３３０が上昇する場合は、プッシュアップピン３５０も、下ステージ３３０と共に上昇する。
【００５３】
また、プッシュアップピン３５０の各々は、ばね３５２により図中上方に向かって付勢されつつ、ヒータプレート３３２に対して相対的に変位するように設けられている。ばね３５２の付勢力は、積層体１０２の重量に抗して伸びた状態を維持する大きさを有するが、アクチュエータ３４０の駆動により積層体１０２が上ステージ３６０に押し付けられた場合は、下ステージ３３０のさらなる上昇に伴って上ステージ３６０から受ける力により縮む程度に小さい。
【００５４】
図７は、基板接合装置１００において動作する加熱装置３００の模式的断面図である。同図は、図５と同じ断面により示される。
【００５５】
図示のように、アライナ１５０において形成された積層体１０２は、搬送ロボット１４０により、シャッタ３２０が開いた搬入口３１２から、加熱装置３００に搬入される。搬送ロボット１４０は、仮置台３１４よりも高い位置で積層体１０２を搬入する。
【００５６】
なお、積層体１０２を搬入する段階で、上下のヒータプレート３３２、３６２が既に昇温している場合は、積層体１０２が加熱装置３００の内部に進入した時点から、積層体１０２の加熱が始まる。ここで、下側のヒータプレート３３２によって加熱された下側の基板１０１の温度と、上側のヒータプレート３６２によって加熱された上側の基板１０１の温度とが相違すると、積層体１０２に厚さ方向の温度分布が生じて、積層体１０２において重ね合わされた一対の基板１０１の熱変形量にも差異が生じる場合がある。
【００５７】
重ね合わされた基板１０１相互の熱膨張量の差が、基板１０１の摩擦係数等に応じて決まる臨界値を超えると、重ね合わされた基板１０１に位置ずれが生じる場合がある。ヒータプレート３３２、３６２と積層体１０２との間隔に応じた輻射熱による加熱温度の相違も、熱変形量に差異が生じる要因のひとつなので、一対の基板１０１の熱膨張係数が同等の場合は、加熱装置３００に積層体１０２を搬入するときに、上下のヒータプレート３３２、３６２から積層体１０２までの間隔が等しくなる位置に進入させることが好ましい。
【００５８】
ただし、例えば、搬入される積層体１０２の下面の一部は、搬送ロボット１４０のフィンガにより覆われているので、上下のヒータプレート３３２、３６２から積層体１０２までの間隔が等しかったとしても、下側のヒータプレート３３２から積層体１０２の図中下面に届く輻射熱は、上側のヒータプレート３６２から積層体１０２の図中上面に届く輻射熱よりも少なくなる。よって、上下の輻射加熱の差を補償する目的で、積層体１０２を搬入する位置を、下側のヒータプレート３６２に近づける等の補正をしてもよい。
【００５９】
図８は、加熱装置３００の模式的断面図であり、図７に示した段階の次の段階を示す。同図は、図６と同じ断面により示される。
【００６０】
図示のように、搬送ロボット１４０は、仮置台３１４に積層体１０２を置いて加熱装置３００から退出する。これにより、基板接合装置１００の制御部１７０は、シャッタ３２０により搬入口３１２を閉じる、加熱装置３００の外部に対する熱の漏洩を防止できる。
【００６１】
図９は、加熱装置３００の模式的断面図であり、図８に示した段階の次の段階を示す。同図は、図６と同じ断面により示される。
【００６２】
図示の段階において、下ステージ３３０は、アクチュエータ３４０に駆動されて上昇し始める。プッシュアップピン３５０も下ステージ３３０と共に上昇し、やがて、積層体１０２の下面において、基板１０１の外縁よりも径方向の外側で基板ホルダ２０２の枠部２２０に当接して、積層体１０２を持ち上げる。このように、プッシュアップピン３５０は、積層体１０２の支持部材を形成する。これにより、積層体１０２は、上ステージ３６０に向かって上昇する。
【００６３】
上記のような動作の過程で、下ステージ３３０のヒータプレート３３２と、積層体１０２の下面との距離Ｄ１は徐々に短くなる。このため、上ステージ３６０のヒータプレート３６２と積層体１０２上面との間の距離Ｄ２に対して、下ステージ３３０のヒータプレート３３２と積層体１０２下面との間の距離Ｄ１の方が短くなる。その結果、上側のヒータプレート３６２の輻射熱による積層体１０２上面の加熱よりも、下ステージ３３０のヒータプレート３３２の輻射熱による積層体１０２下面の加熱の方が大きくなる。
【００６４】
ただし、積層体１０２は、プッシュアップピン３５０により、下ステージ３３０から浮いている。このため、下側のヒータプレート３３２の輻射熱による積層体１０２下面の加熱が抑制され、上下のヒータプレート３３２、３６２による加熱温度の差は限定的になる。このように、プッシュアップピン３５０は、積層体１０２に対する加熱を抑制する加熱抑制部を形成する。
【００６５】
図１０は、加熱装置３００の模式的断面図であり、図９に示した段階の次の段階を示す。同図は、図６と同じ断面により示される。
【００６６】
図示の段階において、下ステージ３３０は更に上昇している。このため、下側のヒータプレート３３２と、積層体１０２の下面との距離Ｄ１よりも、上ステージ３６０のヒータプレート３６２下面と、積層体１０２の上面との距離Ｄ２の方が短くなる。このため、図示の段階においては、上ステージ３６０のヒータプレート３６２の輻射熱によって加熱される積層体１０２上面の温度が、下ステージ３３０のヒータプレート３３２の輻射熱によって加熱される積層体１０２下面の温度より高くなる。
【００６７】
図１１は、加熱装置３００の模式的断面図であり、図１０に示した段階の次の段階を示す。同図は、図６と同じ断面により示される。
【００６８】
図示の段階において、下ステージ３３０は更に上昇している。このため、積層体１０２の上面が、上ステージ３６０のヒータプレート３６２下面に当接している。これにより、上ステージ３６０のヒータプレート３６２下面による積層体１０２の加熱は、輻射熱から伝導熱に替わる。
【００６９】
また、プッシュアップピン３５０は、ばね３５２により上方に向かって付勢されているので、積層体１０２は、上側のヒータプレート３６２に対して押し付けられる。これにより、上側のヒータプレート３６２による積層体１０２上面の加熱が促進され、積層体１０２上面の昇温速度が上昇する。このように、プッシュアップピン３５０およびばね３５２は、積層体１０２上面に対する加熱促進部としても作用する。
【００７０】
図１２は、加熱装置３００の模式的断面図であり、図１１に示した段階の次の段階を示す。同図は、図６と同じ断面により示される。
【００７１】
図示の段階においては、ばね３５２の付勢力に抗して下ステージ３３０が上昇し、下ステージ３３０のヒータプレート３３２上面が、積層体１０２の下面の接している。よって、下ステージ３３０のヒータプレート３３２上面による積層体１０２の加熱も、輻射熱から伝導熱に切り替わる。これにより、積層体１０２の上面においても、下面においても、ヒータプレート３３２、３６２の加熱による積層体１０２の昇温速度は略等しくなる。
【００７２】
続いて、アクチュエータ３４０を更に動作させて、下ステージ３３０および上ステージ３６０の間で、既に加熱されている積層体１０２を強く加圧する。更に、積層体１０２を加熱および加圧した状態を、予め定められた時間が経過するまで維持することにより、積層体１０２において重ね合わされていた一対の基板１０１は相互に接合される。
【００７３】
図１３は、積層基板１０３の模式的断面図である。上記のように、積層体１０２を加熱加圧することにより、当初は重ね合わされただけであった一対の基板１０１は一体的な積層基板１０３となる。よって、加熱装置３００から搬出した積層体１０２においては、一対の基板ホルダ２０１、２０２と積層基板１０３とを分離できる。基板接合装置１００においては、積層体１０２から分離された積層基板１０３は、搬送ロボット１４０により基板カセット１３０に蓄積される。
【００７４】
図１４は、上記のような動作をする加熱装置３００における積層体１０２の温度変化を示すグラフである。図中には、積層体１０２における上側の基板ホルダ２０１上面の温度が実線で、下側の基板ホルダ２０２下面の温度が点線で示される。
【００７５】
図示のように、積層体１０２が加熱装置３００に搬入された当初の期間Ｘ１は、図９を参照して説明した通り、積層体１０２下面とヒータプレート３３２の間隔Ｄ１の方が積層体１０２上面とヒータプレート３６２の間隔Ｄ２よりも短い。このため、一対の基板１０１の熱膨張係数が同等である場合は、期間Ｘ１においては、下側の基板ホルダ２０２の温度上昇が早く、積層体１０２の下側の基板１０１の熱変形量が、上側の基板１０１の熱変形量よりも大きくなる。
【００７６】
続く期間Ｘ２には、下ステージ３３０が上昇するにつれて、図１０を参照して説明した通り、積層体１０２上面がヒータプレート３６２に接近して、上側の基板ホルダ２０１の昇温速度が徐々に上昇する。このため、上側の基板ホルダ２０１の温度の上昇速度が徐々に高くなる。しかしながら、下側の基板ホルダ２０２の温度上昇が先行している。よって、期間Ｘ２においても、積層体１０２の上側の基板１０１の熱変形量よりも下側の基板１０１の熱変形量が依然として大きい。
【００７７】
しかしながら、図１１に示したように、積層体１０２上面が上側のヒータプレート３６２に当接する直前の期間Ｘ３には、上側の基板ホルダ２０１と上側のヒータプレート３６２との間隔Ｄ２が、下側の基板ホルダ２０２と下側のヒータプレート３３２との間隔Ｄ１よりも狭くなるように変化するので、上側の基板１０１の昇温速度が急速に上昇して、上側の基板１０１の熱変形量が急速に増加する。やがて、期間Ｘ３後のタイミングＴ１には、下側の基板ホルダ２０２の温度と上側の基板ホルダ２０１の温度とが均衡すると共に、一対の基板１０１の熱変形量も等しくなる。
【００７８】
よって、当該タイミングＴ１に、図１２に示したように上下のヒータプレート３３２、３６２のいずれもが積層体１０２に当接すれば、以降の期間Ｘ４においては、積層体１０２の内部で厚さ方向の熱変形量の差が所定の値を超えることなく、積層体１０２全体を加熱し、更に加圧を開始できる。これにより、積層体１０２を形成する一対の基板１０１相互の温度差に起因する位置ずれを防止して、アライナ１５０において高精度に位置合わせされた状態で積層基板１０３を形成できる。なお、積層体１０２の加圧を開始する前に、積層体１０２に熱が行き渡る時間もとることにより、積層体１０２全体の温度を略均一にして、熱変形量の相違を充分に解消できる。
【００７９】
なお、積層体１０２が予め定められた目標温度まで加熱された後、更に、目標温度を維持したまま、予め定めた加熱加圧時間が経過する期間Ｘ５にわたって積層体１０２を加圧することにより、一対の基板１０１が接合される。また、期間Ｘ５が経過した後、積層基板１０３を含む積層体１０２を、予め定められた予備冷却温度まで冷却した後に、積層体１０２を加熱装置３００から搬出してもよい。
【００８０】
図１５は、加熱装置３００におけるヒータプレート３３２、３６２の温度変化を示すグラフである。なお、図中の「１周期」とは、ひとつの積層体１０２を搬入してから搬出するまでの期間を示す。よって、図１５は、積層体１０２を加熱加圧する処理を繰り返す場合の温度変化を示す。
【００８１】
上記のように、加熱装置３００においては、積層体１０２の上面と下面との温度の相違を、加熱抑制部および加熱促進部により補正する。このため、図示のように、加熱装置３００において、ヒータプレート３３２、３６２の温度は、加熱加圧処理が終わった積層体１０２を冷却する期間と、積層体１０２が搬出された直後にヒータプレート３３２、３６２の表面が露出して放射熱が増加する期間とを除いて、ヒータプレート３３２、３６２の温度を、加熱目標温度の付近に維持し続けることができる。よって、ヒータプレート３３２、３６２の加熱および冷却に要する時間を省き、積層基板１０３を継続的に製造する場合のスループットを向上させることができる。
【００８２】
なお、上記の例では、プッシュアップピン３５０を利用して加熱促進部および加熱抑制部を形成した。しかしながら、単一の加熱促進部および加熱抑制部では、積層体１０２の上面および下面の温度差を補正し切れない場合がる。このような場合は、更に、他の加熱抑制部または加熱促進部を併用して、温度差を高精度に補正してもよい。
【００８３】
こうして、アライナ１５０において位置合わせして重ね合わせた基板を、位置合わせ精度を廉価させることなく接合できる加熱装置３００が提供される。このような加熱装置３００を備えた基板接合装置１００は、積層構造の半導体装置を製造する半導体装置製造として使用できる。
【００８４】
図１６は、他の加熱装置３０１の模式的断面図である。図示の加熱装置３０１は、次に説明する点を除くと、加熱装置３００と同じ構造を有し、搬入された積層体を加熱すると共に加圧することもできる。よって、共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。また、図１６は、図６の加熱装置３００と同じ断面によって示される。
【００８５】
図示の加熱装置３０１は、仮置台３１４を備えていない点で、加熱装置３００と相違する。加熱装置３０１において、搬送ロボット１４０により搬入された積層体１０２は、仮置台３１４ではなく、プッシュアップピン３５０に受け渡される。これにより、仮置台３１４からプッシュアップピン３５０への受け渡しに要する時間を短縮し、積層体１０２の表裏に対して加熱が不均衡になる時間を短縮する加熱抑制部が形成される。
【００８６】
図１７は、また他の加熱装置３０２の模式的断面図である。図示の加熱装置３０２は、次に説明する点を除くと、加熱装置３００と同じ構造を有し、搬入された積層体を加熱すると共に加圧することもできる。よって、共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。また、図１７は、図６の加熱装置３００と同じ断面によって示される。
【００８７】
加熱装置３０２は、上ステージ３６０にプッシュダウンピン３５１が設けられている点で、加熱装置３００と異なる構造を有する。また、加熱装置３０２は、加熱装置３０１と同様に、仮置台３１４が省かれている。
【００８８】
加熱装置３０２において、上ステージ３６０は、その側面に沿って、上ステージ３６０に対して昇降可能な複数のプッシュダウンピン３５１を有する。プッシュダウンピン３５１は、上ステージ３６０およびヒータプレート３６２の周囲に沿って３本以上配される。
【００８９】
また、プッシュダウンピン３５１の各々は、ばね３５３により、図中下方に向かって付勢されている。ばね３５３は、下ステージ３３０に設けられたプッシュアップピン３５０のばね３５２と略同じばね定数を有する。このような加熱装置３０２においては、搬入された積層体１０２は、加熱装置３０１と同様に、直接にプッシュアップピン３５０により支持される。
【００９０】
図１８は、加熱装置３０２の模式的断面図であり、加熱装置３０２の動作を示す。図示の段階において、下ステージ３３０は、アクチュエータ３４０に駆動されて上昇し始める。プッシュアップピン３５０も下ステージ３３０と共に上昇する。これにより、積層体１０２の上面は、プッシュダウンピン３５１の下端に当接する。
【００９１】
既に説明した通り、下ステージ３３０に設けられたプッシュアップピン３５０は、積層体１０２の下面に対する加熱抑制部を形成する。同様に、加熱装置３０２においては、上ステージ３６０に設けられたプッシュダウンピン３５１も、積層体１０２の上面に対する加熱抑制部を形成する。
【００９２】
ここで、プッシュアップピン３５０のばね３５２と、プッシュダウンピン３５１のばね３５３とは、等しいバネ定数を有するので、下ステージ３３０が更に上昇した場合に、プッシュアップピン３５０の縮み量と、プッシュダウンピン３５１の縮み量は等しい。よって、積層体１０２の下面とヒータプレート３３２の間隔Ｄ４と、積層体１０２の上面とヒータプレート３６２の間隔Ｄ３とは、常に等しく保たれる。よって、積層体１０２の加熱は、上面と下面で均衡する。このような加熱の均衡は、図１９に示すように、積層体１０２が上下のヒータプレート３３２、３６２に当接するまで継続される。
【００９３】
図２０は、上記のような動作をする加熱装置３００における積層体１０２の温度変化を示すグラフである。図中には、積層体１０２における上側の基板ホルダ２０１上面の温度が実線で、下側の基板ホルダ２０２下面の温度が点線で示される。
【００９４】
図示のように、加熱装置３０２においては、積層体１０２がプッシュアップピン３５０およびプッシュダウンピン３５１に挟まれた後の期間Ｙ３、Ｙ４およびＹ５に、積層体１０２の上面および下面に対する加熱が等しくなる。よって、これらの期間Ｙ３、Ｙ４およびＹ５における基板１０１の熱変形量の差が所定の値を超えることはない。
【００９５】
しかしながら、積層体１０２が加熱装置３０２に搬入された直後の期間Ｙ１および期間Ｙ２に生じた、積層体１０２の上面および下面の温度の相違に起因する基板１０１相互の熱変形量の相違は、最終的に積層体１０２の温度が定常状態になるまで持ち越される。ただし、熱変形量に相違が生じる期間Ｙ１、Ｙ２が短いので、基板ホルダ２０１、２０２の温度上昇が定常状態になった直後の短い期間Ｙ６に熱変形量の相違は解消される。なお、積層体１０２の加圧を開始する前に、積層体１０２に熱が行き渡る時間もとることにより、積層体１０２全体の温度を略均一にして、熱変形量の相違を充分に解消できる。
【００９６】
図２１は、加熱装置３０２の他の運用を説明する図である。加熱装置３０２においては、更に、加熱促進部を設けることにより、上記の搬入直後における温度の差を補正する。
【００９７】
加熱装置３０２に積層体１０２が搬入された当初の期間Ｚ１、Ｚ２およびＺ３における加熱装置３０２の挙動は、図２０に示した期間期間Ｙ１、Ｙ２およびＹ３における加熱装置３０２の挙動と変わらない。しかしながら、図示のスケジュールでは、積層体１０２の両面がヒータプレート３３２、３６２に当接した後であって、加圧を開始する前に、上側の基板ホルダ２０１の静電チャックを利用して、積層体１０２を上側のヒータプレート３６２に吸着させる。これにより、加圧開始直前の期間Ｚ５においては、上側の基板ホルダ２０１の温度が急速に上昇する。
【００９８】
即ち、既に説明した通り、積層体１０２を形成する基板ホルダ２０１、２０２には、静電チャックが設けられている。そこで、図に示すように、積層体１０２が上下のヒータプレート３３２、３６２に接した直後に、上側の基板ホルダ２０１の静電チャックを動作させる。静電チャックは上方のヒータプレート３６２も吸着するので、積層体１０２の上面のヒータプレート３６２に対する接触圧が高くなる。これにより、積層体１０２上面の加熱を促進して、搬入直後の温度の不均衡を補正できる。これにより、基板１０１相互の熱変形量の相違は、早期に解消される。このように、制御部１７０は、積層体１０２を吸着する静電チャック等を制御して基板１０１を含む積層体１０２の温度を制御することもできる。
【００９９】
なお、図２１の例では、積層体１０２が上下のヒータプレート３３２、３６２に接した直後に、上側の基板ホルダ２０１の静電チャックを動作させる例を示したが、上側の基板ホルダ２０１の静電チャックを動作させるタイミングは、上側の基板ホルダ２０１がヒータプレート３６２に接触してから加圧が開始するまでの間であればいつでもよい。
【０１００】
図２２は、また他の加熱装置３０３の模式的な断面図である。図示の加熱装置３０３は、次に説明する点を除くと、加熱装置３００と同じ構造を有し、搬入された積層体を加熱すると共に加圧することもできる。よって、共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。また、図２２は、図６の加熱装置３００と同じ断面によって示される。
【０１０１】
図示の加熱装置３０３は、昇降する仮置台３１５を備え、ヒータプレート３３２、３６２に挟まれる直前まで、積層体１０２が仮置台３１５に支持される点で加熱装置３００と異なる構造を有する。また、下ステージ３３０からプッシュアップピン３５０が省かれる代わりに、仮置台３１５と下ステージ３３０とを連動させる仕組みを備える点で、加熱装置３００と異なる構造を有する。
【０１０２】
加熱装置３０３において、仮置台３１５は、断熱容器３１０の内部を垂直に昇降する。また、仮置台３１５は、ばね３７６により、図中上方に向かって付勢されている。更に、仮置台３１５の下面には滑車３７２が設けられる。
【０１０３】
滑車３７２に掛けられたワイヤ３７４の一端は、断熱容器３１０の底面に結合される。また、当該ワイヤ３７４の他端は、下ステージ３３０に対して結合される。これにより、下ステージ３３０が昇降した場合、仮置台３１５は、下ステージ３３０の昇降量の半分の移動量で昇降する。
【０１０４】
よって、搬入した積層体１０２を仮置台３１５に支持させた状態で、下ステージ３３０を上昇させている間、上側のヒータプレート３６２と積層体１０２上面との間隔Ｄ５は、下側のヒータプレート３３２と積層体１０２下面との間隔Ｄ６と、常に等しくなる。これにより、積層体１０２上面の温度と積層体１０２下面の温度は略等しくなるため、積層された基板１０１の熱変形量の差が所定の値を超えることが防止される。
【０１０５】
図２３は、また他の加熱装置３０４の模式的断面図である。図示の加熱装置３０４は、次に説明する点を除くと、加熱装置３００と同じ構造を有し、搬入された積層体を加熱すると共に加圧することもできる。よって、共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。また、図２３は、図６の加熱装置３００と同じ断面によって示される。
【０１０６】
加熱装置３０４は、下ステージ３３０に複数のプッシュアップピン３５０を備える。プッシュアップピン３５０は、アクチュエータ３４２により駆動されて、下ステージ３３０に対する突出量を変化させることができる。また、加熱装置３０４において加熱加圧される積層体１０２においては、基板ホルダ２０１、２０２の各々が、温度センサ３８１、３８２を有し、個々の基板ホルダ２０１、２０２の温度を個別に検出できる。
【０１０７】
更に、加熱装置３０４は、温度センサ３８１、３８２が検出した温度に基づいて、加熱を制御する加熱制御部３８０を備える。加熱制御部３８０は、温度センサ３８１，３８２の検出温度に基づいて、アクチュエータ３４２および下ステージ３３０の駆動を制御して、プッシュアップピン３５０の上昇量および上昇速度の少なくとも一方と、下ステージ３３０の上昇量および上昇速度の少なくとも一方とをそれぞれ変化させる。これにより、基板ホルダ２０１，２０２の温度すなわち温度センサ３８１，３８２の検出温度に応じて、ヒータプレート３３２、３６２と積層体１０２との間隔を調整することができる。これにより、加熱装置３０４は、積層体１０２を形成する一対の基板１０１の熱変形量の差が所定の値を超えないように積層体１０２を加熱できる。
【０１０８】
これにより、上側のヒータプレート３６２と積層体１０２上面との間隔Ｄ７が、下側のヒータプレート３３２と積層体１０２下面との間隔Ｄ８と、常に等しく保つことができる。よって、積層体１０２上面の温度と積層体１０２下面の温度を略等しくして、積層された基板１０１の熱変形量の差が所定の値を超えることを防止できる。
【０１０９】
なお、加熱制御部３８０は、温度センサ３８１、３８２により基板１０１の温度または熱膨張量を監視する代わりに、積層体１０２を形成する基板１０１および基板ホルダ２０１、２０２について既知の情報を利用して、間隔Ｄ７、Ｄ８の適切な値を予測して、プッシュアップピン３５０の突出量を制御してもよい。また、一対の基板１０１の熱変形量の差が所定の値を超えない間隔Ｄ７、Ｄ８の大きさが予め分かっている場合は、温度センサ３８１，３８２を用いることなく、プッシュアップピン３５０の上昇量および上昇速度の少なくとも一方と、下ステージ３３０の上昇量および上昇速度の少なくとも一方とを制御することにより、一対の基板１０１の温度をそれぞれ制御してもよい。
【０１１０】
上記の加熱装置３００、３０１、３０２、３０３、３０４においては、いずれも、受動的に動作する加熱抑制部を例にあげた。しかしながら、プッシュアップピン３５０、プッシュダウンピン３５１および仮置台３１５を移動させるアクチュエータを設けて、能動的な制御をしてもよい。
【０１１１】
上記の例では、下ステージ３３０および上ステージ３６０に加熱抑制部または加熱促進部を設ける例を主に説明した。しかしながら、例えば、加熱装置３００、３０１、３０２、３０３と同じ温度環境に搬送ロボット１４０が存在する場合は、積層体１０２を搬入および搬出する搬送ロボット１４０を、積層体１０２とヒータプレート３３２、３６２との間隔を変化させる加熱抑制部または加熱促進部として用いてもよい。
【０１１２】
図２４は、また他の加熱装置３０５の模式的断面図である。図示の加熱装置３０５は、次に説明する点を除くと、加熱装置３００と同じ構造を有し、搬入された積層体を加熱すると共に加圧することもできる。よって、共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。また、図２４は、図６の加熱装置３００と同じ断面によって示される。
【０１１３】
加熱装置３０５は、プッシュアップピン３５０を備えていない代わりに、ヒータプレート３３２、３６２の温度を、個別且つ急速に変化させることができる。また、加熱装置３０５において加熱加圧される積層体１０２においては、基板ホルダ２０１、２０２の各々が、温度センサ３８１、３８２を有し、個々の基板ホルダ２０１、２０２の温度を個別に検出できる。
【０１１４】
更に、加熱装置３０５は、温度センサ３８１、３８２が検出した温度に基づいて、ヒータプレート３３２、３６２による加熱温度を個別に制御する加熱制御部３８０を備える。これにより、加熱装置３０５は、積層体１０２を形成する一対の基板１０１に熱変形量の差が所定の値を超えないように積層体１０２を加熱することができる。
【０１１５】
よって、積層体１０２とヒータプレート３３２、３６２との間隔、接触圧力等を配慮することなく、積層体１０２を加熱、加圧できる。また、搬送ロボット１４０、プッシュアップピン３５０および仮置台３１４、３１５相互における積層体１０２の受け渡しに要する手間と時間を節約できるので、基板接合装置１００の制御を簡潔にすることができると共に、スループットを向上できる。
【０１１６】
また、ヒータプレート３３２、３６２等の加熱源から伝わる熱により、積層体１０２に生じた面方向および厚さ方向の熱変形の差が前記した所定の閾値を超える前に、位置合わせされた一対の基板１０１の位置関係を維持するロック圧力で積層体を加圧して、加熱過程に基板１０１間に生じる熱変形量の差によるずれを回避してもよい。この場合、基板１０１の熱による撓み変形を抑制するロック圧力で基板を加圧することにより、基板１０１の撓み変形による厚さ方向のずれを防止することができる。
【０１１７】
また、一対の基板１０１にロック圧力をかけることにより、一対の基板１０１間で熱の伝達が行われるため、一対の基板１０１の温度を均等にすることができる。これにより、一対の基板１０１の熱膨張係数が同等である場合は、一対の基板１０１間での熱膨張による変形量の差の発生を抑制することができる。
【０１１８】
また更に、基板ホルダ２０１、２０２における保持面２１２と反対側の面に、ヒータプレート３３２、３６２からの熱伝導を妨げる熱障壁層、反射層等を設けて、低レベルの輻射熱の影響を排除するようにしてもよい。また更に、上記の例では専ら加熱する場合について説明したが、積層体の一部を冷却することにより、加熱の不均衡を補正してもよい。
【０１１９】
また、上記した実施例では、基板ホルダ２０１，２０２を用いて１対の基板１０１を互いに接合する例を示した。しかしながら、基板ホルダ２０１，２０２を用いずに１対の基板１０１を互いに接合する場合に本発明を適用してもよい。また、上記した実施例では、一対の基板１０１が同等の熱膨張係数を有した材料からなる例を示したが、互いに異なる熱膨張係数を有する材料から成る一対の基板を用いてもよい。この場合、上下のヒータプレート３３２、３６２と一対の基板１０１との間隔やヒータプレート３３２、３６２の温度は、それぞれ一対の基板１０１の温度が等しくなるように制御される必要はなく、一対の基板の熱変形量の差が所定の値を超えないように、材料に応じた値に設定される。また、一対の基板の材料に対応した間隔の大きさや温度に応じて、プッシュアップピン３５０や下ステージ３３０等の駆動が制御される。
【０１２０】
以上、実施の形態を用いて本発明を説明したが、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。
【０１２１】
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】
【０１２２】
１００  基板接合装置、１０１  基板、１０２  積層体、１０３  積層基板、１１０  筐体、１２０、１３０  基板カセット、１４０  搬送ロボット、１５０  アライナ、１７０  制御部、２００、２０１、２０２  基板ホルダ、２１０  保持部、２１２  保持面、２１４  埋設電極、２１６  結合部、２２０  枠部、２２２  フランジ部、２２８  外部電極、２３０  連結部、２３４  吸着部、２３６  被吸着部、３００、３０１、３０２、３０３、３０４、３０５  加熱装置、３１０  断熱容器、３１２  搬入口、３１４、３１５  仮置台、３２０  シャッタ、３３０  下ステージ、３３２、３６２  ヒータプレート、３４０、３４２  アクチュエータ、３５０  プッシュアップピン、３５１  プッシュダウンピン、３５２、３５３、３７６  ばね、３６０  上ステージ、３７２  滑車、３７４  ワイヤ、３８０  加熱制御部、３８１、３８２  温度センサ
【図１】
0006492528.tif 000002
【図２】
0006492528.tif 000003
【図３】
0006492528.tif 000004
【図４】
0006492528.tif 000005
【図５】
0006492528.tif 000006
【図６】
0006492528.tif 000007
【図７】
0006492528.tif 000008
【図８】
0006492528.tif 000009
【図９】
0006492528.tif 000010
【図１０】
0006492528.tif 000011
【図１１】
0006492528.tif 000012
【図１２】
0006492528.tif 000013
【図１３】
0006492528.tif 000014
【図１４】
0006492528.tif 000015
【図１５】
0006492528.tif 000016
【図１６】
0006492528.tif 000017
【図１７】
0006492528.tif 000018
【図１８】
0006492528.tif 000019
【図１９】
0006492528.tif 000020
【図２０】
0006492528.tif 000021
【図２１】
0006492528.tif 000022
【図２２】
0006492528.tif 000023
【図２３】
0006492528.tif 000024
【図２４】
0006492528.tif 000025