(57)【要約】【課題】基板を接合させる際に、一対の基板保持手段の間に横ずれが生じても、基板接合作業を継続することができる基板接合装置を提供する。【解決手段】本発明による基板接合装置は、前記第１の組の基板を位置合わせして保持する第１の基板保持手段（１０１）と、前記第２の組の基板を位置合わせして保持する第２の基板保持手段（２０１）と、前記第１および第２の基板保持手段が許容値内に位置合わせされていることを監視する位置合わせ監視手段（４０１）と、を備える。さらに、前記第１および第２の基板保持手段の少なくとも一方を移動させる移動手段（２０５）と、基板を接合させたことによる接合面方向の力が作用する前に、前記位置合わせ監視手段の前記許容値を変更する許容値変更手段（４０３）と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の組の基板および第２の組の基板を位置合わせして接合させる基板接合装置であって、
前記第１の組の基板を位置合わせして保持する第１の基板保持手段と、
前記第２の組の基板を位置合わせして保持する第２の基板保持手段と、
前記第１および第２の基板保持手段が許容値内に位置合わせされていることを監視する位置合わせ監視手段と、
前記第１の組の基板および前記第２の組の基板を接合させるように前記第１および第２の基板保持手段の少なくとも一方を移動させる移動手段と、
前記位置合わせ監視手段の前記許容値を変更する許容値変更手段と、を備えることを特徴とする基板接合装置。
【請求項２】
前記許容値変更手段は、前記第１および第２の基板保持手段の間の距離を検出し、該距離と所定値との比較の結果によって、前記第１の組の基板および前記第２の組の基板を接合させたことによる接合面方向の力が作用する前に、該力による影響を受けないように前記許容値を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の基板接合装置。
【請求項３】
前記許容値変更手段は、前記第１および第２の基板保持手段の少なくとも一方に取り付けたセンサによって前記第１および第２の基板保持手段の間の距離を検出することを特徴とする請求項２に記載の基板接合装置。
【請求項４】
前記許容値変更手段は、前記第１および第２の基板保持手段の少なくとも一方の位置を検出することによって前記第１および第２の基板保持手段の間の距離を検出することを特徴とする請求項２に記載の基板接合装置。
【請求項５】
前記許容値変更手段は、前記第１および第２の基板保持手段の間に作用する力を検出し、該力と所定値との比較の結果によって、第１の組の基板および第２の組の基板を接合させたことによる接合面方向の力が作用する前に、該力による影響を受けないように前記許容値を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の基板接合装置。
【請求項６】
第１の組の基板および第２の組の基板を位置合わせして接合させる基板接合方法であって、
前記第１の組の基板および前記第２の組の基板をそれぞれ第１および第２の基板保持手段に保持させ、
前記第１の組の基板および前記第２の組の基板を位置合わせするように、前記第１の基板保持手段と前記第２の基板保持手段を許容値内に位置合わせし、
前記第１および第２の基板保持手段を前記許容値内に位置合わせした状態で、前記第１の組の基板および前記第２の組の基板を接合させるように前記第１および第２の基板保持手段の少なくとも一方を移動させ、
前記第１および第２の組を接合させたことによる接合面方向の力が作用する前に、該力による影響を受けないように前記許容値を大きくする基板接合方法。
【請求項７】
前記第１および第２の基板保持手段の間の距離を検出し、該距離と所定値との比較の結果によって前記許容値を大きくすることを特徴とする請求項６に記載の基板接合方法。
【請求項８】
前記第１および第２の基板保持手段の間に作用する力を検出し、該力と所定値との比較の結果によって前記許容値を大きくすることを特徴とする請求項６に記載の基板接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の基板を位置合わせして接合させる基板接合装置および基板接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路を使用するノートパソコンや携帯電話などは、近年、ますます高度の機能を備えるようになっている。この結果、半導体集積回路の高密度化、高機能化の要求が高まっている。
【０００３】
半導体集積回路の高密度化、高機能化のための一つの方法は、ウエハなどの基板を接合し、基板を積層させることである。
【０００４】
基板を接合させる場合には、たとえば、ウエハの電極同士を接合させる必要があるので、互いに位置合わせして接合させる必要がある。基板を位置合わせして接合させるには、一対の基板保持手段を備える基板接合装置を使用する。ここで、接合させる基板を第１および第２の基板とする。まず、第１および第２の基板を、それぞれ一対の基板保持手段に位置合わせして保持させる。つぎに、一対の基板保持手段を位置合わせした状態で、一対の基板保持手段の少なくとも一方を移動させることによって第１および第２の基板を接合させる。
【０００５】
上記のような基板接合装置は、たとえば、特許文献１に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３０２８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記のような基板接合装置において、一対の基板保持手段を位置合わせした状態で、第１および第２の基板を接合させようとすると、第１および第２の基板が接する場合に、一対の基板保持装置の保持面の平行度や基板の平面度などにより、基板面に対して斜め方向の力が発生することがある。このような力は基板および基板を保持する一対の基板保持手段の間に横ずれを生じさせる。一対の基板保持手段の間に横ずれが生じても、基板が所定の値の範囲で位置合わせされていれば問題はない。しかし、一対の基板保持手段の間に横ずれが生じると、位置合わせの異常と判断され、基板接合作業を継続することができなくなる。
【０００８】
そこで、基板を接合させる際に、一対の基板保持手段の保持面の平行度や基板の平面度などにより、一対の基板保持手段の間に横ずれが生じても、基板接合作業を継続することができる基板接合装置および基板接合方法に対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による基板接合装置は、第１の組の基板および第２の組の基板を位置合わせして接合させる基板接合装置である。本発明による基板接合装置は、前記第１の組の基板を位置合わせして保持する第１の基板保持手段と、前記第２の組の基板を位置合わせして保持する第２の基板保持手段と、前記第１および第２の基板保持手段が許容値内に位置合わせされていることを監視する位置合わせ監視手段と、を備える。本発明による基板接合装置は、前記第１の組の基板および前記第２の組の基板を接合させるように前記第１および第２の基板保持手段の少なくとも一方を移動させる移動手段と、前記第１の組の基板および前記第２の組の基板を接合させたことによる接合面方向の力が作用する前に、前記位置合わせ監視手段の前記許容値を変更する許容値変更手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明による基板接合装置によれば、第１の組の基板および第２の組の基板を接合させたことによる接合面方向の力が作用して、第１および第２の基板保持手段の間に横ずれが生じても、許容値変更手段が位置合わせ監視手段の許容値を変更しているので、基板接合作業を継続することができる。
【００１１】
本発明による基板接合方法は、第１の組の基板および第２の組の基板を位置合わせして接合させる基板接合方法である。本発明による基板接合方法において、前記第１の組の基板および前記第２の組の基板をそれぞれ第１および第２の基板保持手段に保持させ、前記第１の組の基板および前記第２の組の基板を位置合わせするように、前記第１の基板保持手段と前記第２の基板保持手段を許容値内に位置合わせする。本発明による基板接合方法において、さらに、前記第１および第２の基板保持手段を前記許容値内に位置合わせした状態で、前記第１の組の基板および前記第２の組の基板を接合させるように前記第１および第２の基板保持手段の少なくとも一方を移動させ、前記第１の組の基板および前記第２の組の基板を接合させたことによる接合面方向の力が作用する前に、該力による影響を受けないように前記許容値を大きくする。
【００１２】
本発明による基板接合装置によれば、第１の組の基板および第２の組の基板を接合させたことによる接合面方向の力が作用して、第１および第２の基板保持手段の間に横ずれが生じても、第１および第２の基板保持手段の位置合わせの許容値を変更しているので、基板接合作業を継続することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基板を接合させる際に、一対の基板保持手段の保持面の平行度や基板の平面度などにより、一対の基板保持手段の間に横ずれが生じても、基板接合作業を継続することができる基板接合装置および基板接合方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態による、基板接合装置の構成を示す図である。
【００１５】
本実施形態による基板接合装置は、上部フレーム３０１と下部フレーム３０３とを含む。また、基板接合装置は、上部フレーム３０１に設置された第１のステージ１０５と、第１のステージ１０５に設置された第１の中間プレート１０３と、第１の中間プレート１０３に設置された第１の基板ホルダ１０１と、を含む。第１の基板ホルダ１０１は、第１の基板Ｗ１を保持する。さらに、基板接合装置は、下部フレーム３０３に設置された第２のステージ２０５と、第２のステージ２０５に、ロードセル２０７を介して設置された第２の中間プレート２０３と、第２の中間プレート２０３に設置された第２の基板ホルダ２０１と、を含む。第２の基板ホルダ２０１は、第２の基板Ｗ２を保持する。
【００１６】
第１の基板ホルダ１０１および第２の基板ホルダ２０１は、静電チャックまたは真空チャックによって基板を保持するように構成してもよい。
【００１７】
ここで、基板面をＸＹ面とし、基板面に垂直な方向をＺ軸方向とする。第１のステージ１０５は、位置調整のために、Ｘ、Ｙ軸方向に移動可能でありＺ軸の周りに回転可能なように構成される。また、第２のステージ２０５は、位置調整のために、Ｘ、Ｙ軸方向に移動可能であり、Ｚ軸の周りに回転可能であり、さらに面を傾けることができるように構成される。第２のステージ２０５は、さらに、Ｚ軸方向に移動可能に構成される。第１のステージ１０５および第２のステージ２０５の動作は、制御装置４０５によって制御される。
【００１８】
本実施形態においては、第１および第２のステージの両方が位置調整のために移動可能に構成したが、一方のみが位置調整のために移動可能に構成してもよい。また、本実施形態においては、第２のステージのみがＺ軸方向に移動可能に構成したが、第１のステージのみ、または第１および第２のステージの両方がＺ軸方向に移動可能に構成してもよい。
【００１９】
上部フレーム３０１には、レーザ距離計４０１１Ａおよび４０１２Ａが設置されており、それぞれ、第１の基板ホルダ１０１に設置された反射板４０１１Ｂおよび第２の基板ホルダ２０１に設置された反射板４０１２Ｂとの間の距離を測定する。レーザ距離計４０１１Ａおよび４０１２Ａによって測定された距離は、位置合わせ監視装置４０１によって監視される。レーザ距離計は、Ｘ、Ｙ軸の２方向に設置してもよい。上部フレーム３０１と第１の基板ホルダ１０１および第２の基板ホルダ２０１との距離が、位置合わせした状態からずれた場合には、位置合わせ監視装置４０１が位置ずれと判断する。なお、第１および第２の基板ホルダ（第１および第２のステージ）の位置は、リニアエンコーダなどの他のセンサによって測定してもよい。
【００２０】
下部フレーム３０３上には、位置合わせ用の顕微鏡３０７Ａを支持する支柱３０５Ａおよび位置合わせ用の顕微鏡３０７Ｂを支持する支柱３０５Ｂが設置される。
【００２１】
図２は、本発明の一実施形態による基板接合方法を示す流れ図である。
【００２２】
図２のステップＳ２０１０において、第１の基板Ｗ１および第２の基板Ｗ２を、第１の基板ホルダ１０１（第１の基板保持手段）および第２の基板ホルダ２０１（第２の基板保持手段）に保持させる。ここで、第１の基板Ｗ１および第２の基板Ｗ２の各々は、既に接合された複数の基板の組であってもよい。図１に示すように、第１の基板ホルダ１０１および第２の基板ホルダ２０１には、位置合わせのためのホルダ・フィデューシャルマークＦＭが設置されている。このホルダ・フィデューシャルマークＦＭと基板に付した基板フィデューシャルマーク（不図示）とを使用して、基板ホルダと基板とを予め位置合わせしておいてもよい。
【００２３】
図２のステップＳ２０２０において、第１および第２の基板を位置合わせするように、第１の基板ホルダ１０１および第２の基板ホルダ２０１を位置合わせする。基板ホルダと基板とが予め位置合わせされている場合には、位置合わせ用顕微鏡３０７Ａおよび３０７Ｂによってホルダ・フィデューシャルマークＦＭを観察することによって、第１の基板ホルダ１０１および第２の基板ホルダ２０１の位置合わせを行ってもよい。基板ホルダと基板とが予め位置合わせされていない場合には、位置合わせ用顕微鏡３０７Ａおよび３０７Ｂによって、第１の基板ホルダ１０１および第２の基板ホルダ２０１のホルダ・フィデューシャルマークＦＭならびに第１および第２の基板のフィデューシャルマークを観察することによって、第１および第２の基板を位置合わせするように、第１の基板ホルダ１０１および第２の基板ホルダ２０１の位置合わせを行ってもよい。
【００２４】
第１の基板ホルダ１０１および第２の基板ホルダ２０１の位置合わせは、制御装置４０５によって、第１のステージ１０５および第２のステージ２０５の一方または両方をＸ、Ｙ軸方向に移動し、またはＺ軸の周りに回転させることによって行う。
【００２５】
第１の基板ホルダ１０１および第２の基板ホルダ２０１を位置合わせした状態で、位置合わせ監視装置４０１は、レーザ距離計４０１１Ａおよび４０１２Ａによって、上部フレーム３０１と第１の基板ホルダ１０１および第２の基板ホルダ２０１との距離を測定し記憶する。
【００２６】
図２のステップＳ２０３０において、第１の基板ホルダ１０１および第２の基板ホルダ２０１を位置合わせした状態で、第１の基板ホルダ１０１および第２の基板ホルダ２０１を互いに接近させる。具体的には、制御装置４０５によって、第２のステージ２０５をＺ軸の上方向に移動させることによって、第１の基板ホルダ１０１および第２の基板ホルダ２０１を互いに接近させる。第２のステージ２０５をＺ軸の上方向に移動させている間に、位置合わせ監視装置４０１は、レーザ距離計４０１１Ａおよび４０１２Ａによって、上部フレーム３０１と第１の基板ホルダ１０１および第２の基板ホルダ２０１との距離を測定する。測定された距離と、記憶された、位置合わせした状態の距離との差が許容値以内であれば、第１のホルダおよび第２のホルダは、許容値以内の精度で位置合わせされていると判断される。該差が許容値を超えれば、第１のホルダおよび第２のホルダは、位置ずれしたと判断される。この場合には、異常状態であるので処理を中断する。
【００２７】
図２のステップＳ２０４０において、図１の許容値変更手段４０３は、上記の位置合わせの許容値を大きくすべきかどうか判断する。許容値を大きくすべきかどうかは、たとえば、第２のステージ２０５のＺ軸方向の位置によって判断してもよい。基板の厚さおよび各部分の寸法は既知であるので、第２のステージ２０５のＺ軸方向の位置がわかれば、基板と基板の間の距離がわかる。そこで、リニアスケールなどの測定器によって第２のステージ２０５のＺ軸方向の位置を測定し、基板と基板の間の距離が所定値以下となったときに上記の位置合わせの許容値を大きくすべきと判断してもよい。あるいは、第１のホルダ１０１および第２のホルダ２０１に、距離測定用の静電容量センサや渦電流センサ（ともに不図示）を設置してホルダ間の距離を測定することによって、ホルダ間の距離が所定値以下となったときに上記の位置合わせの許容値を大きくすべきと判断してもよい。ここで、センサは、距離測定用の他のセンサであってもよい。また、センサの設置場所は、基板の厚さおよび各部分の寸法に基づいて、基盤と基板の間の距離が推定できる場所であれば、中間プレートやステージあるいはフレームであってもよい。さらに、ロードセル２０７によって基板と基板との接触によって生じる力を検出したときに上記の位置合わせの許容値を大きくすべきと判断してもよい。
【００２８】
上記の位置合わせの許容値を大きくすべきでなければ、ステップＳ２０５０に進み所定の時間待機し、ステップＳ２０４０に戻る。上記の位置合わせの許容値を大きくすべきであれば、ステップＳ２０６０に進む。
【００２９】
図２のステップＳ２０６０において、許容値変更手段４０３は、位置合わせ監視装置４０１に指示を送り、上記の位置合わせの許容値を大きくする。ここで、本明細書および特許請求の範囲において、許容値を大きくするとは、許容値を無限大とすること、すなわち、許容値のチェックを行わないことを含むものとする。
【００３０】
図２のステップＳ２０７０において、第２のステージ２０５をさらにＺ軸の上方向に移動させて、第１の基板および第２の基板を接合させる。第１および第２の基板が接する場合に、第１の基板ホルダ１０１および第２の基板ホルダ２０１の保持面の平行度や基板の平面度などにより、基板面に対して斜め方向の力が発生し、第１の基板ホルダ１０１および第２の基板ホルダ２０１の間に横ずれが生じても、上記の位置合わせの許容値が大きくされているので、位置合わせ監視装置４０１によって、位置ずれ（異常）と判断されることはなく接合作業を継続することができる。
【００３１】
基板がウエハであり、ウエハ間に樹脂を入れて接合する場合には、接合したウエハを取り出してもよい。基板がウエハであり、接合に樹脂を使用しない場合には、第１の基板ホルダ１０１および第２の基板ホルダ２０１を磁石などで固定して取り出してもよい。
【００３２】
このように本発明によれば、基板を接合させる際に、第１および第２の基板保持手段の保持面の平行度や基板の平面度などにより、第１および第２の基板保持手段の間に横ずれが生じても、基板接合作業を継続することができる基板接合装置および基板接合方法が得られる。
【００３３】
本発明の一実施形態は、第１および第２の基板保持手段の間の距離を検出し、該距離と所定値との比較の結果によって、第１の組の基板および第２の組の基板を接合させたことによる接合面方向の力が作用する前に、該力による影響を受けないように前記許容値を大きくすることを特徴とする。
【００３４】
本実施形態によれば、第１および第２の基板保持手段の間の距離を検出することによって、第１の組の基板および第２の組の基板を接合させたことによる接合面方向の力が作用する前に、確実に許容値を大きくすることができる。
【００３５】
本発明の他の実施形態は、第１および第２の基板保持手段の少なくとも一方に取り付けたセンサによって前記第１および第２の基板保持手段の間の距離を検出することを特徴とする。
【００３６】
本実施形態によれば、第１および第２の基板保持手段の少なくとも一方に取り付けたセンサによって前記第１および第２の基板保持手段の間の距離を、容易かつ確実に検出することができる。
【００３７】
本発明の他の実施形態は、第１および第２の基板保持手段の少なくとも一方の位置を検出することによって前記第１および第２の基板保持手段の間の距離を検出することを特徴とする。
【００３８】
本実施形態によれば、第１および第２の基板保持手段の少なくとも一方の位置を検出することによって前記第１および第２の基板保持手段の間の距離を、容易かつ確実に検出することができる。
【００３９】
本発明の他の実施形態は、第１および第２の基板保持手段の間に作用する力を検出し、該力と所定値との比較の結果によって、第１の組の基板および第２の組の基板を接合させたことによる接合面方向の力が作用する前に、該力による影響を受けないように前記許容値を大きくすることを特徴とする。
【００４０】
本実施形態によれば、第１および第２の基板保持手段の間に作用する力を検出することによって前記第１および第２の基板保持手段の間の距離を、容易かつ確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態による、基板接合装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による基板接合方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０１…第１の基板ホルダ、１０３…第１の中間プレート、１０５…第１のステージ、２０１…第２の基板ホルダ、２０３…第２の中間プレート、２０５…第２のステージ
【図１】
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【図２】
2008258368.tif 000004