(57)【要約】      （修正有）【課題】貼り合わせを行う２枚の基板の少なくとも一方が不透明な材料からなる場合であってもこれら２枚の基板を精度よく位置合わせして貼り合わせることができる基板貼り合わせ装置を提供する。【解決手段】撮像部が撮影した反射画像に基づいて第１基板のパターンと第２基板のパターンをそれぞれ認識する画像認識部と、前記画像認識部が認識した第１基板のパターンと第２基板のパターンに基づいて前記基板保持部と前記基板搬送部の少なくとも一方を制御して第１基板と第２基板を互いに位置合わせさせる制御部と、第１基板と第２基板が互いに位置合わせされた状態で第１基板と第２基板を貼り合わせる貼り合わせ部とを備え、前記撮像部は、第１基板と前記撮像部との間に第２基板が存在しない状態で第１基板の反射画像を撮影し且つ第１基板と前記撮像部との間に第２基板が配置された状態で第２基板の反射画像を撮影す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基板と第２基板が互いに位置合わせされた状態で第１基板と第２基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、
第１基板を保持する基板保持部と、
第２基板を第１基板上に搬送する基板搬送部と、
第１基板及び第２基板のそれぞれの反射画像を撮影する撮像部とを備え、
前記撮像部が撮影した反射画像に基づいて第１基板のパターンと第２基板のパターンをそれぞれ認識する画像認識部と、
前記画像認識部が認識した第１基板のパターンと第２基板のパターンに基づいて前記基板保持部と前記基板搬送部の少なくとも一方を制御して第１基板と第２基板を互いに位置合わせさせる制御部と、
第１基板と第２基板が互いに位置合わせされた状態で第１基板と第２基板を貼り合わせる貼り合わせ部とを備え、
前記撮像部は、第１基板と前記撮像部との間に第２基板が存在しない状態で第１基板の反射画像を撮影し且つ第１基板と前記撮像部との間に第２基板が配置された状態で第２基板の反射画像を撮影することを特徴とする基板貼り合わせ装置。
【請求項２】
前記基板保持部は、第１基板と第２基板の位置合わせ後に第１基板と第２基板の両方を保持する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記基板保持部は、真空吸着により第１基板を保持し、真空吸着及び／又はメカクランプにより第２基板を保持する請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記基板保持部は、第１基板を保持する面の表面反射率が変更可能であるように構成されている請求項１〜３の何れか１つに記載の装置。
【請求項５】
前記基板保持部は、前記基板保持部内部で互いに繋がる複数の吸着孔を介して第１基板を真空吸着することによって第１基板を保持し、
前記基板保持部は、第１基板に開口が存在する場合に前記複数の吸着孔のうち第１基板の開口に繋がっているものを閉鎖可能なように構成されている請求項１〜４の何れか１つに記載の装置。
【請求項６】
前記貼り合わせ部を収容する真空チャンバーをさらに備える請求項１〜５の何れか１つに記載の装置。
【請求項７】
第１基板のパターンは、第１基板をマトリックス状に並ぶ複数チップに分割するパターンであり、第２基板のパターンは、第２基板をマトリックス状に並ぶ複数チップに分割するパターンであり、
前記画像認識部は、第１基板と第２基板のそれぞれについて、前記複数チップのうち対角線方向に隣接する２つのチップの中点を認識し、
前記制御部は、第１基板についての前記中点の位置と第２基板についての前記中点の位置とが一致するように前記基板保持部と前記基板搬送部の少なくとも一方を制御する請求項１〜６の何れか１つに記載の装置。
【請求項８】
前記画像認識部は、前記隣接する２つのチップのそれぞれの角部を認識し、これらの角部の位置の中央を前記中点と認識する請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記画像認識部は、前記チップのそれぞれの辺の延長上の基準線の交点を前記角部であると認識する請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
第１基板と第２基板が互いに位置合わせされた状態で第１基板と第２基板を貼り合わせる基板貼り合わせ方法であって、
第１基板の反射画像を撮像部で撮影し、撮影した反射画像に基づいて第１基板のパターンを認識し、
第２基板の反射画像を前記撮像部で撮影し、撮影した反射画像に基づいて第２基板のパターンを認識し、
認識した第１基板のパターンと第２基板のパターンに基づいて第１基板と第２基板を互いに位置合わせさせ、
第１基板と第２基板が互いに位置合わせされた状態で第１基板と第２基板を貼り合わせる工程を備え、
第１基板の反射画像の撮影は、第１基板と前記撮像部との間に第２基板が存在しない状態で行われ、第２基板の反射画像の撮影は、第１基板と前記撮像部との間に第２基板が配置された状態で行われる基板貼り合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１基板と第２基板が互いに位置合わせされた状態で第１基板と第２基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置及び基板貼り合わせ方法に関する。本発明は、少なくとも一方が光を透過しない材質からなる第１基板と第２基板の貼り合わせに好適に利用される。
【背景技術】
【０００２】
積層基板の製造時、従来は、ＳｉウエハーよりＳｉチップを個片化した後、公知のフリップチップボンダー等を用い、貼り合わせる工法によって行ってきた。しかし、フリップチップボンダーは１チップずつ貼り合わせる必要があるため、非常に生産性が悪いという問題があった。
【０００３】
この問題に対して、ウエハーレベルで基板同士を一括で貼り合わせた後、個片化すれば生産性が向上することが判っている。この場合、８インチウエハーであれば直径２００ｍｍの円形であり、比較的大面積の貼り合わせとなる。
これを実現するためには、ウエハー同士を高精度に位置合わせすることと、真空中で貼り合わせを行うことによってウエハー間に空気が入り込むことを防止することが必要である。
【０００４】
従来の貼り合わせ工法を開示する文献としては、特許文献１〜５等が存在する。特許文献１は、２台の赤外線カメラにより２枚のＳｉウエハーの透過画像を撮影して位置検出を行い、位置合わせを行った後、ウエハー貼り合わせを行う工法を開示している。特許文献３〜５は、真空中にて、２台の可視光カメラにより、２枚の液晶用ガラス基板を透過画像を撮影して位置検出を行い、位置合わせを行った後、ガラス基板貼り合わせを行う工法を開示している。特許文献２及び３は、静電吸着による基板保持工法を開示している。
【特許文献１】特開平５−１６０３４０号公報
【特許文献２】特開２００２−３５７８３８号公報
【特許文献３】特開２００３−２４７８１９号公報
【特許文献４】特開２００３−３２２８３４号公報
【特許文献５】特開２００４−３０９５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来工法では、可視光と赤外線の何れにも不透明な材料、例えば金属からなる２枚の基板を貼り合わせることができない。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、貼り合わせを行う２枚の基板の少なくとも一方が不透明な材料からなる場合であってもこれら２枚の基板を精度よく位置合わせして貼り合わせることができる基板貼り合わせ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明の基板貼り合わせ装置は、第１基板と第２基板が互いに位置合わせされた状態で第１基板と第２基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、第１基板を保持する基板保持部と、第２基板を第１基板上に搬送する基板搬送部と、第１基板及び第２基板のそれぞれの反射画像を撮影する撮像部とを備え、前記撮像部が撮影した前記反射画像に基づいて第１基板のパターンと第２基板のパターンをそれぞれ認識する画像認識部と、前記画像認識部が認識した第１基板のパターンと第２基板のパターンに基づいて前記基板保持部と前記基板搬送部の少なくとも一方を制御して第１基板と第２基板を互いに位置合わせさせる制御部と、第１基板と第２基板が互いに位置合わせされた状態で第１基板と第２基板を貼り合わせる貼り合わせ部とを備え、前記撮像部は、第１基板と前記撮像部との間に第２基板が存在しない状態で第１基板の反射画像を撮影し且つ第１基板と前記撮像部との間に第２基板が配置された状態で第２基板の反射画像を撮影することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、第１基板と撮像部との間に第２基板が存在しない状態で第１基板の反射画像を撮影し且つ第１基板と前記撮像部との間に第２基板が配置された状態で第２基板の反射画像を撮影することによって第１基板及び第２基板のそれぞれの反射画像を撮影し、この反射画像から認識された第１基板のパターンと第２基板のパターンに基づいて第１基板と第２基板の位置合わせを行う。本発明では、それぞれの基板の反射画像を用いるため、第１基板及び第２基板の少なくとも一方が可視光と赤外線の何れにも不透明な材料からなる場合でも、第１基板と第２基板を精度良く位置合わせして両者を貼り合わせることができる。
【０００９】
以下、好ましい実施形態について説明する。
【００１０】
好ましくは、前記基板保持部は、第１基板と第２基板の位置合わせ後に第１基板と第２基板の両方を保持する。この場合、位置合わせ後に第１基板と第２基板の位置がずれるのを防ぐことができる。
【００１１】
好ましくは、前記基板保持部は、真空吸着により第１基板を保持し、真空吸着及び／又はメカクランプにより第２基板を保持する。この場合、静電吸着では保持できない絶縁体からなる基板であっても保持することが可能である。また、真空吸着のみによる保持では基板の貼り合わせが真空チャンバー内で行われる場合に保持力が低下するが、第２基板をメカクランプにより保持する場合、第２基板を確実に保持することができる。
【００１２】
好ましくは、前記基板保持部は、第１基板を保持する面（以下、「第１基板保持面」ともいう。）の表面反射率が変更可能であるように構成されている。第１基板のパターンが開口を含む場合、撮像部は、第１基板の表面を観察すると同時に、第１基板の開口を通して基板保持部の第１基板保持面を観察するが、第１基板表面と基板保持部の第１基板保持面の間の反射率の差が大きいほど開口のエッジの認識が容易になる。本実施形態では、基板保持部の第１基板保持面の表面反射率を適宜選択することによって、第１基板表面と基板保持部の第１基板保持面の間の反射率の差を大きくすることができる。
【００１３】
好ましくは、前記基板保持部は、前記基板保持部内部で互いに繋がる複数の吸着孔を介して第１基板を真空吸着することによって第１基板を保持し、前記基板保持部は、第１基板に開口が存在する場合に前記複数の吸着孔のうち第１基板の開口に繋がっているものを閉鎖可能なように構成されている。基板保持部の複数の吸着孔は、通常、基板保持部の内部にある真空室で互いに繋がっていて、この真空室内が真空装置によって真空にされることによって第１基板の真空吸着が可能になっているが、第１基板の開口に繋がっている吸着孔から外気が真空室内に入り込み、真空室内の真空度が低下し、これによって、第１基板を真空吸着する力が弱くなる。本実施形態では、第１基板の開口に繋がっている吸着孔を閉鎖可能なので、この吸着孔を閉鎖することによって真空室内の真空度の低下を抑えることができる。本実施形態によれば、開口を有する基板であっても確実に保持することができ、また、静電吸着では保持できない絶縁体からなる基板であっても確実に保持することができる。
【００１４】
好ましくは、前記貼り合わせ部を収容する真空チャンバーをさらに備える。この場合、第１基板と第２基板の貼り合わせ時に基板間に空気が入り込みにくいという利点が得られる。
【００１５】
好ましくは、第１基板のパターンは、第１基板をマトリックス状に並ぶ複数チップに分割するパターンであり、第２基板のパターンは、第２基板をマトリックス状に並ぶ複数チップに分割するパターンであり、前記画像認識部は、第１基板と第２基板のそれぞれについて、前記複数チップのうち対角線方向に隣接する２つのチップの中点を認識し、前記制御部は、第１基板についての前記中点の位置と第２基板についての前記中点の位置とが一致するように前記基板保持部と前記基板搬送部の少なくとも一方を制御する。この場合、第１基板のチップのサイズと第２基板のチップのサイズが互いに異なっていても、第１基板のチップと第２基板のチップを個々に位置合わせすることができる。
【００１６】
好ましくは、前記画像認識部は、前記隣接する２つのチップのそれぞれの角部を認識し、これらの角部の位置の中央を前記中点と認識する。この場合、対角線方向に隣接する２つのチップの中点を精度よく認識することができる。
【００１７】
好ましくは、前記画像認識部は、前記チップのそれぞれの辺の延長上の基準線の交点を前記角部であると認識する。この場合、チップの角部が丸まっている場合も、チップの角部を精度よく認識することができる。
【００１８】
本発明は、別の観点では、第１基板と第２基板が互いに位置合わせされた状態で第１基板と第２基板を貼り合わせる基板貼り合わせ方法であって、第１基板の反射画像を撮像部で撮影し、撮影した反射画像に基づいて第１基板のパターンを認識し、第２基板の反射画像を前記撮像部で撮影し、撮影した反射画像に基づいて第２基板のパターンを認識し、認識した第１基板のパターンと第２基板のパターンに基づいて第１基板と第２基板を互いに位置合わせさせ、第１基板と第２基板が互いに位置合わせされた状態で第１基板と第２基板を貼り合わせる工程を備え、第１基板の反射画像の撮影は、第１基板と前記撮像部との間に第２基板が存在しない状態で行われ、第２基板の反射画像の撮影は、第１基板と前記撮像部との間に第２基板が配置された状態で行われる基板貼り合わせ方法を提供する。
【００１９】
本発明によれば、第１基板と撮像部との間に第２基板が存在しない状態で第１基板の反射画像を撮影し且つ第１基板と前記撮像部との間に第２基板が配置された状態で第２基板の反射画像を撮影することによって第１基板及び第２基板のそれぞれの反射画像を撮影し、この反射画像から抽出したパターンに基づいて第１基板と第２基板の位置合わせを行う。本発明では、それぞれの基板の反射画像を用いるため、第１基板及び第２基板の少なくとも一方が可視光と赤外線の何れにも不透明な材料からなる場合でも、第１基板と第２基板を精度良く位置合わせして両者を貼り合わせることができる。
【００２０】
上記の基板貼り合わせ装置について述べた内容は、この基板貼り合わせ方法についても基本的に当てはまる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下，本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図面や以下の記述中で示す構成は，例示であって，本発明の範囲は，図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
【００２２】
１．基板貼り合わせ装置の構成
まず、図１及び図２を用いて本発明の一実施形態の基板貼り合わせ装置の構成について説明する。図１及び図２は、それぞれ、本実施形態の基板貼り合わせ装置の構成を示す正面図及び側面図である。
【００２３】
本実施形態の基板貼り合わせ装置は、第１基板１と第２基板３が互いに位置合わせされた状態で第１基板１と第２基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、第１基板１を保持する基板保持部５と、第２基板３を第１基板１上に搬送する基板搬送部７と、第１基板１及び第２基板３のそれぞれの反射画像を撮影する撮像部９とを備え、撮像部９が撮影した反射画像に基づいて第１基板１のパターン及び第２基板３のパターンをそれぞれ認識する画像認識部１１と、画像認識部１１が認識した第１基板１のパターンと第２基板３のパターンに基づいて基板保持部５と基板搬送部７の少なくとも一方を制御して第１基板１と第２基板３を互いに位置合わせさせる制御部１３と、第１基板１と第２基板３が互いに位置合わせされた状態で第１基板１と第２基板３を貼り合わせる貼り合わせ部とを備え、撮像部９は、第１基板１と撮像部９との間に第２基板３が存在しない状態で第１基板１の反射画像を撮影し且つ第１基板１と撮像部９との間に第２基板３が配置された状態で第２基板３の反射画像を撮影する。
【００２４】
以下、各構成要素等について説明する。
【００２５】
１−１．基板
まず、第１基板１及び第２基板３について説明する。本実施形態の装置が貼り合わせ対象とする第１基板１及び第２基板３の種類は、特に限定されない。第１基板１は、可視光や赤外線に対して透明であっても不透明であってもよい。第２基板３も同様に可視光や赤外線に対して透明であっても不透明であってもよい。何れの場合であっても、本実施例の装置は、問題なく、第１基板１と第２基板３の貼り合わせを行うことができる。第１基板１は、一例ではステンレス等の金属であり、第２基板３は、一例ではシリコンウエハーである。
【００２６】
第１基板１及び第２基板３には、それぞれパターンが形成されており、本実施形態の装置は、このパターンを利用して第１基板１と第２基板３の位置合わせを行った後、第１基板１と第２基板３の貼り合わせを行う。また、パターンの種類は、第１基板と第２基板の位置合わせに利用可能なものであれば特に限定されない。第１基板１のパターンと第２基板３のパターンは、同一であることもあれば、互いに異なっていることもある。
【００２７】
ここで、第１基板１のパターンと第２基板３のパターンの一例をそれぞれ図３及び４を用いて説明する。図３は、第１基板１の平面図であり、図４は、第２基板３の平面図である。図３を参照すると、第１基板１には、格子状のエッチングライン１ａからなるパターンが形成されており、これによって第１基板１は、マトリックス状に並ぶ複数のチップ１ｂに分割されている。また、図４を参照すると、第２基板３には、格子状のスクライブライン３ａからなるパターンが形成されており、これによって第２基板３は、マトリックス状に並ぶ複数のチップ３ｂに分割されている。第１基板１のチップ１ｂのサイズと第２基板３のチップ３ｂのサイズは、同じであっても異なっていてもよい。
【００２８】
図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２基板３には表面保護シート３ｃが貼り付けられており、表面保護シート３ｃの周囲にはガイドリング３ｄが取り付けられている。図５（ａ）は、平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）中のＩ−Ｉ断面図である。ガイドリング３ｄは、基板搬送部７による第２基板３の搬送や、基板保持部５による第２基板３の保持に用いられる。第１基板１は、図示していないが、隣接するチップ１ｂ間が部分的に互いに接続されており、ばらばらにならないようになっている。
【００２９】
１−２．基板保持部
次に、基板保持部５について説明する。基板保持部５は、第１基板１を保持する。第１基板１が基板保持部５によって保持された状態で第１基板１の反射画像が撮像部９によって撮影されるので、第１基板１は、第２基板３との位置合わせに利用されるパターン（すなわちパターンのエッジ）が撮像部９の視野に入るように（図１の場合、撮像部９の直下に位置するように）基板保持部５に設置される。
【００３０】
基板保持部５は、下チャンバー１５内に配置されており且つ上下に移動可能なように構成されている。下チャンバー１５は、図２に示すように、下チャンバー設置台１７上に配置されており、図２の矢印Ｂ方向に移動可能になっている。下チャンバー１５が図２の位置にあるときに第１基板１と第２基板３との位置合わせが行われ、第１基板１と第２基板３の両方が基板保持部５によって保持される。その状態で下チャンバー１５が、矢印Ｂの方向に、上チャンバー１９の直下の位置まで移動する。その状態で上チャンバー１９が下降し、下チャンバー１５と上チャンバー１９が一体になって真空チャンバーが形成される。
【００３１】
上チャンバー１９内にはステージ２３が設けられている。第１基板１と第２基板３との貼り合わせ時には、真空チャンバー内で基板保持部５が上昇し、基板保持部５とステージ２３の間に第１基板１と第２基板３が挟まれて第１基板１と第２基板３が貼り合わされる。従って、本実施形態では、基板保持部５とステージ２３によって貼り合わせ部が構成される。このときの状態を図６に示す。図６は、本実施形態の基板貼り合わせ装置の、上チャンバー１９と下チャンバー１５が閉じられた後の側面図である。
なお、別の実施形態ではステージ２３を下方向に移動させてもよく、基板保持部５を上方向に移動させ且つステージ２３を下方向に移動させてもよい。下チャンバー１５と上チャンバー１９は、真空チャンバーカバー２１内で一体となって真空チャンバーを形成する。また、図示の簡素化のため、下チャンバー設置台１７と真空チャンバーカバー２１は、図１及び図６には表示していない。
【００３２】
次に、図７（ａ）、（ｂ）を用いて基板保持部５の詳細な構成について説明する。図７（ａ）は、基板保持部５の平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）中のＩ−Ｉ断面図である。
【００３３】
基板保持部５は、基板保持部５の内部に設けられた真空室５ａで互いに繋がっている複数の吸着孔５ｂを有している。第１基板１は、これらの吸着孔５ｂを介して真空吸着される。また、真空室５ａには、図示しない真空装置が接続されている。複数の吸着孔５ｂは、孔閉じ部５ｃによって個別に閉鎖可能である。第１基板１は、エッチングライン１ａの部分が開口になっているが、吸着孔５ｂがこの開口に繋がっていると真空室５ａ内の真空度が低下して第１基板１の吸着力が低下する。そこで、吸着孔５ｂのうち第１基板１の開口に繋がっているものを孔閉じ部５ｃによって閉鎖することによって、吸着力の低下を防ぐことができる。このように本実施形態の基板保持部５は、任意の吸着孔５ｂを個々に閉鎖可能であるので、対象とする基板の選択の幅が広い。例えば、図８（平面図）に示すような複数の孔を有する基板２９や図９（平面図）に示すような不定形基板３０であっても基板保持部５に確実に吸着することができる。
【００３４】
また、基板保持部５は、第２基板３のガイドリング３ｄを保持するガイドリング保持部５ｄと、ガイドリング３ｄを固定するメカクランプ５ｅを備えている。ガイドリング保持部５ｄは、ガイドリング３ｄを真空吸着保持するための複数の吸着孔（図示せず）を備えている。ガイドリング保持部５ｄとメカクランプ５ｅは、第１基板１と第２基板３の位置合わせ後に、第２基板３を保持するために用いられる。
【００３５】
また、基板保持部５は、第１基板１を保持する面５ｆの表面反射率を変更できるようになっている。例えば、第１基板１が金属等の高反射率材料からなる場合、面５ｆの反射率を低くし、第１基板１が樹脂等の低反射率材料からなる場合、面５ｆの反射率を高くすることによって、第１基板１と面５ｆの間のコントラスト差を大きく（例えば、コントラスト差４０％以上に）することができる。一例では、面５ｆの反射率は、面５ｆの色を変えることによって変えることができる。例えば、面５ｆの色を黒にすることによって面５ｆの反射率を低くし、面５ｆの色を白にすることによって面５ｆの反射率を高くすることができる。第１基板１が開口を有する場合、この開口を通して面５ｆも撮像部９によって撮影されるが、第１基板１と面５ｆの間のコントラスト差が大きい場合（例えば、コントラスト差が３０％以上である場合）、第１基板１のパターンのエッジ検出が容易になる。
【００３６】
１−３．基板搬送部
次に、基板搬送部７について説明する。基板搬送部７は、図１に示すように、駆動部２５と、駆動部２５から延びるアーム２７と、アーム２７に取り付けられた吸着部２８とを備える。吸着部２８は、第２基板３に貼られた表面保護シート３ｃの周囲に取り付けられたガイドリング３ｄを吸着保持する。基板搬送部７は、図１の矢印ＸＹＺ方向に移動可能である。基板搬送部７は、撮像部９が第１基板１の反射画像を撮影する際には第２基板３を図１の位置に保持し、撮像部９が第２基板３の反射画像を撮影する際には図１の矢印Ａの方向に第２基板３を移動させ、第１基板１との位置合わせに利用される第２基板３のパターン（すなわちパターンのエッジ）が撮像部９の視野に入る位置に（図１の場合、撮像部９の直下に）第２基板３を移動させる。また、基板搬送部７は、制御部１３の制御下において、画像認識部１１によって認識された第１基板１のパターンと第２基板３のパターンに基づいて第２基板３の位置を微調整して第１基板１と第２基板３を互いに精度よく位置合わせさせる。なお、別の実施形態では、制御部１３が基板保持部５を制御して基板保持部５図１の矢印ＸＹ方向に移動させて第１基板１と第２基板３を互いに位置合わせさせてもよく、制御部１３が基板搬送部７と基板保持部５の両方を制御して第１基板１と第２基板３を互いに位置合わせさせてもよい。図示の簡素化のため、基板搬送部７は、図２及び図６には表示していない。
【００３７】
１−４．撮像部
次に、撮像部９について説明する。撮像部９は、例えば、ＣＣＤカメラからなる。撮像部９の分解能は、例えば２５万画素レベルであり、視野は、例えば直径５００μｍである。撮像部９は、ＣＭＯＳカメラなど他の撮像装置で構成してもよい。撮像部９の数は、１つであってもよいが、より正確な位置合わせのために２つ又は３つ以上が好ましい。
【００３８】
撮像部９は、第１基板１と撮像部９との間に第２基板３が存在しない状態で第１基板１の反射画像を撮影し且つ第１基板１と撮像部９との間に第２基板３が配置された状態で第２基板３の反射画像を撮影する。第１基板１と撮像部９との間に第２基板３が存在しない状態で第１基板１の反射画像を撮影するので、第２基板３が不透明な材料である場合であっても第１基板１の反射画像を取得する妨げにならない。
【００３９】
１−５．画像認識部
画像認識部１１は、撮像部９が撮影した反射画像に基づいて第１基板１のパターンと第２基板３のパターンをそれぞれ認識する。パターンの認識は、エッジ検出等の画像処理技術を利用して行うことができる。
【００４０】
ここで、第１基板１のパターンが、図３に示すように、格子状のエッチングライン１ａからなる場合を例にとって、画像認識部１１によるパターン認識について説明する。ここでは、第１基板１のパターンについてのパターン認識を例にとって説明を進めるが、第２基板３のパターンについても同様の方法でパターン認識が行われる。図１０は、撮像部９によって撮影される第１基板１の反射画像の一例である。図１０には、第１基板１と第２基板３の位置合わせに用いられる、エッチングライン１ａからなるパターンと、エッチングライン１ａによって分割され且つマトリックス状に並ぶ４つのチップ１ｂとが表示されている。画像認識部１１は、エッチングライン１ａを通して見える基板保持部５表面とチップ１ｂ表面のコントラスト差を利用して各チップ１ｂの角部３１を検出する。次に、対角線方向に隣接する２つのチップ１ｂの角部３１の座標の中間の位置の座標を算出することによって隣接する２つのチップ１ｂの角部３１の中点３３を検出する。中点３３の位置は、第１基板１と第２基板３の位置合わせに用いられるので画像認識部１１又は制御部１３が記憶しておく。
【００４１】
図１０では、チップ１ｂの角部３１が尖っている場合について説明をしたが、次は、図１１を用いてチップ１ｂの角部３１が丸まっていて角部３１の位置がはっきりしない場合について説明する。図１１は、図１０と同様に撮像部９によって撮影される第１基板１の反射画像の一例である。図１１の場合、画像認識部１１は、エッチングライン１ａを通して見える基板保持部５表面とチップ１ｂ表面のコントラスト差を利用して各チップ１ｂの辺３５を検出する。次に、検出した辺３５の延長上の基準線３７の交点を角部３１とする。次に、対角線方向に隣接する２つのチップ１ｂの角部３１の中点３３を検出する。
【００４２】
また、図１２に示すように、第１基板１の各チップ１ｂにアライメントマーク３９が形成されている場合には、各チップ１ｂのアライメントマーク３９を検出し、次に、対角線方向に隣接する２つのチップ１ｂのアライメントマーク３９の中点３３を検出してもよい。
【００４３】
第２基板３のパターンについてのパターン認識は、上記の通り、第１基板１と同様の方法で行うことができる。その一例を図１３に示す。図１３は、撮像部９によって撮影される第２基板３の反射画像の一例である。図１３には、第１基板１と第２基板３の位置合わせに用いられる、スクライブライン３ａからなるパターンと、マトリックス状に並ぶ４つのチップ３ｂとが表示されている。画像認識部１１は、スクライブライン３ａを通して見える基板保持部５又は第１基板１表面とチップ３ｂ表面のコントラスト差を利用して各チップ３ｂの角部４１を検出する。次に、対角線方向に隣接する２つのチップ３ｂの角部４１の中点４３を検出する。
【００４４】
１−６．制御部
制御部１３は、画像認識部１１が認識した第１基板１のパターンと第２基板３のパターンに基づいて基板保持部５と基板搬送部７の少なくとも一方を制御して第１基板１と第２基板３を互いに位置合わせさせる。一例では、制御部１３は、第１基板１についての中点３３と第２基板３についての中点４３の位置を一致させるように（例えば、中点３３と中点４３のＸＹ座標の差分を計算し、その差分が０になるように）基板保持部５と基板搬送部７の少なくとも一方を制御する。このように中点同士を一致させるように第１基板１と第２基板３を互いに位置合わせさせる場合、チップのピッチが同一であれば、チップサイズが異なっていても正確な位置合わせ及び貼り合わせが可能である。
なお、制御部１３は、ここに示した以外にも基板の貼り合わせに必要な種々の制御を行う。
【００４５】
２．基板貼り合わせ方法
次に、本発明の一実施形態の基板貼り合わせ方法について説明する。ここでは、便宜上、上記実施形態の基板貼り合わせ装置を用いて基板貼り合わせを行う場合を例に説明を進めるが、本実施形態の方法は、他の装置を用いて実施することも可能である。以下の説明では、図１〜１３を適宜参照し、図１４のフローチャートに沿って説明を進める。
【００４６】
本実施形態の基板貼り合わせ方法は、第１基板１と第２基板３が互いに位置合わせされた状態で第１基板１と第２基板３を貼り合わせる基板貼り合わせ方法であって、第１基板１の反射画像を撮像部９で撮影し、撮影した反射画像に基づいて第１基板１のパターンを認識し、第２基板３の反射画像を撮像部で撮影し、撮影した反射画像に基づいて第２基板３のパターンを認識し、認識した第１基板１のパターンと第２基板３のパターンに基づいて第１基板と第２基板を互いに位置合わせさせ、第１基板１と第２基板３が互いに位置合わせされた状態で第１基板１と第２基板３を貼り合わせる工程を備え、第１基板１の反射画像の撮影は、第１基板１と撮像部９との間に第２基板３が存在しない状態で行われ、第２基板３の反射画像の撮影は、第１基板１と撮像部９との間に第２基板３が配置された状態で行われる。
【００４７】
以下、本実施形態の貼り合わせ方法に関連する種々の工程について説明する。
【００４８】
１．第１基板載置工程（ステップＳ１）
まず、ステップＳ１では、図３に示すようなパターンが形成された第１基板１を基板保持部５上に載置する。このとき、第１基板１と第２基板３の位置合わせに用いられる、第１基板１のパターンのエッジが撮像部９の視野に入るように第１基板１を載置する。第１基板１は、基板保持部５によって真空吸着により保持される。
【００４９】
２．第１基板の反射画像撮影工程（ステップＳ２）
次に、ステップＳ２では、撮像部９が第１基板１の反射画像を撮影する。第１基板１の反射画像の一例は、図１０に示すようなものである。撮像部９が撮影した反射画像は、画像認識部１１に送られる。なお、第１基板１の反射画像の撮影時には、第２基板３は、図１に示す位置にあるため、第２基板３が不透明な材料からなる場合であっても、第１基板１の撮影は、第２基板３によって妨げられない。
【００５０】
３．第１基板のパターン認識工程（ステップＳ３）
次に、ステップＳ３では、画像認識部１１が、第１基板１のパターンについてパターン認識を行う。画像認識部１１は、一例では、このパターン認識によって、図１０に示すような、対角線方向に隣接する２つのチップ１ｂの角部３１の中点３３を認識し、記憶する。
【００５１】
４．第２基板搬送工程（ステップＳ４）
次に、ステップＳ４では、第２基板３を基板搬送部７が図１の矢印Ａの方向に、第１基板１の上方にまで移動させる。第２基板３には、図４に示すようなパターンが形成され且つ図５に示すようなガイドリング３ｄ等が付けられている。基板搬送部７は、第１基板１と第２基板３の位置合わせに用いられる第２基板３のパターンのエッジが撮像部９の視野に入る位置に第２基板３を移動させる。
【００５２】
５．第２基板の反射画像撮影工程（ステップＳ５）
次に、ステップＳ５では、撮像部９が第２基板３の反射画像を撮影する。第２基板３の反射画像の一例は、図１３に示すようなものである。撮像部９が撮影した反射画像は、画像認識部１１に送られる。
【００５３】
６．第２基板のパターン認識工程（ステップＳ６）
次に、ステップＳ６では、画像認識部１１が、第２基板３のパターンについてパターン認識を行う。画像認識部１１は、一例では、このパターン認識によって、図１３に示すような、対角線方向に隣接する２つのチップ３ｂの角部４１の中点４３を認識し、記憶する。
【００５４】
７．第１基板と第２基板の位置合わせ工程（ステップＳ７）
次に、ステップＳ７では、制御部１３が、第１基板１のパターンと第２基板３のパターンに基づいて第１基板１と第２基板３を互いに位置合わせさせる。例えば、制御部１３は、第１基板１での中点３３の座標と第２基板３での中点４３の座標を画像認識部１１から受け取り、これらの座標の差分を計算し、この差分を実質的に０にするように基板搬送部７を制御することによって第１基板１と第２基板３を互いに位置合わせさせる。位置合わせの精度は、例えば、+/-５μｍ以下とする。
【００５５】
また、別の例では、画像認識部１１が上記差分を計算し、制御部１３は、この差分を画像認識部１１から受け取るようにしてもよい。また、制御部１３は、基板保持部５を図１のＸＹ方向に移動させて第１基板１と第２基板３を互いに位置合わせさせてもよい。
【００５６】
第１基板１と第２基板３が互いに位置合わせされた状態で、第２基板３は、基板保持部５に保持される。第２基板３の保持は、一例では、第２基板３に取り付けられたガイドリング３ｄが基板保持部５のガイドリング保持部５ｄ（図７（ａ）、（ｂ）を参照）上に載置され且つガイドリング保持部５ｄにおいて真空吸着されることによって行われる。このときの位置ズレを小さくするため、第１基板１が保持されている台（第１基板保持台）５ｇと、ガイドリング３ｄとの隙間は、例えば、１ｍｍ以内とする。
【００５７】
また、第２基板３は、ガイドリング３ｄが基板保持部５のメカクランプ５ｅによって固定されることによってさらに確実に基板保持部５に保持される。ステップＳ８の貼り合わせ工程では周囲が真空状態になるので第２基板３を真空吸着のみで保持すると、第２基板３の保持力が低下して第２基板３の位置がずれる等の問題が生じ得るが、メカクランプ５ｅによってガイドリング３ｄを固定することによってこのような問題が生じない。また、第２基板３は、表面保護シート３ｃ及びガイドリング３ｄを介して固定されるため、固定時に第２基板３には負荷が直接かからず、固定時に第２基板３が破損することが防止される。
【００５８】
８．貼り合わせ工程（ステップＳ８）
次に、ステップＳ８では、下チャンバー１５が図２の矢印方向Ｂに、上チャンバー１９の直下まで移動し、その後、上チャンバー１９が下降し、下チャンバー１５と上チャンバー１９が一体になって気密な真空チャンバーが形成される。次に、真空チャンバー内部が排気され、真空チャンバー内の真空度が２×１０2（Ｐａ）に到達した時点で、基板保持部５が上昇して、第１基板１と第２基板３が基板保持部５とステージ２３に挟まれて、第１基板１と第２基板３の貼り合わせが行われる。
【００５９】
貼り合わせ終了後、真空チャンバーを大気開放し、基板保持部５の下降後、上チャンバー１９を上昇させ、下チャンバー１５を図２の位置に戻し、貼り合わせ済みの基板を回収する。
【００６０】
以上の実施形態で示した種々の特徴は，互いに組み合わせることができる。１つの実施形態中に複数の特徴が含まれている場合，そのうちの１又は複数個の特徴を適宜抜き出して，単独で又は組み合わせて，本発明に採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態の基板貼り合わせ装置の構成を示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態の基板貼り合わせ装置の構成を示す側面図である。
【図３】図１及び図２の基板貼り合わせ装置で貼り合わされる第１基板の平面図である。
【図４】図１及び図２の基板貼り合わせ装置で貼り合わされる第２基板の平面図である。
【図５】（ａ）は、図４の第２基板に表面保護シート及びガイドリングが取り付けられたものの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）中のＩ−Ｉ断面図である。
【図６】本発明の一実施形態の基板貼り合わせ装置の構成を示す、上チャンバーと下チャンバーが閉じられた後の側面図である。
【図７】（ａ）は、図１の基板貼り合わせ装置の基板保持部の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）中のＩ−Ｉ断面図である。
【図８】図３の第１基板の変形例である、複数の孔を有する基板の平面図である。
【図９】図３の第１基板の変形例である不定形基板の平面図である。
【図１０】図１の基板貼り合わせ装置の撮像部によって撮影される、第１基板の反射画像である。
【図１１】図１の基板貼り合わせ装置の撮像部によって撮影される、各チップの角部が丸まっている第１基板の反射画像である。
【図１２】図１の基板貼り合わせ装置の撮像部によって撮影される、各チップにアライメントマークが形成されている第１基板の反射画像である。
【図１３】図１の基板貼り合わせ装置の撮像部によって撮影される、第２基板の反射画像である。
【図１４】本発明の一実施形態の基板貼り合わせ方法の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
１：第１基板  １ａ：第１基板のエッチングライン  １ｂ：第１基板のチップ  ３：第２基板  ３ａ：第２基板のスクライブライン  ３ｂ：第２基板のチップ  ３ｃ：表面保護シート  ３ｄ：ガイドリング  ５：基板保持部  ５ａ：基板保持部の真空室  ５ｂ：基板保持部の吸着孔  ５ｃ：孔閉じ部  ５ｄ：ガイドリング保持部  ５ｅ：メカクランプ  ５ｆ：第１基板保持面  ５ｇ：第１基板保持台  ７：基板搬送部  ９：撮像部  １１：画像認識部  １３：制御部  １５：下チャンバー  １７：下チャンバー設置台  １９：上チャンバー  ２１：真空チャンバーカバー  ２３：ステージ  ２５：基板搬送部の駆動部  ２７：基板搬送部のアーム  ２８：アームの吸着部  ２９：複数の孔を有する基板  ３０：不定形基板  ３１：第１基板のチップの角部  ３３：第１基板での中点  ３５：第１基板のチップの辺  ３７：第１基板のチップの辺の延長上の基準線  ３９：アライメントマーク  ４１：第２基板のチップの角部  ４３：第２基板での中点
【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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