(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合対象基板を保持するチャックに接触するチャック接触面が形成される支持部分と、
位置合わせ対象基板の縁に接触する位置合わせ面が形成される位置合わせ部分と、
前記位置合わせ対象基板のうちの前記チャックに対向する面の一部に接触して前記位置合わせ対象基板を支持する支持面が形成される台座部分とを具備し、
前記チャックは、前記チャック接触面に接触する面に第１嵌合部分が形成され、
前記支持部分は、前記第１嵌合部分に嵌合する第２嵌合部分が前記チャック接触面に形成され、
前記支持部分は、前記台座部分を前記チャックに接触しないように支持する
積層接合装置用治具。
【請求項２】
請求項１において、
前記支持部分に対して移動可能に前記位置合わせ部分を支持する位置合わせ部分支持部分
を更に具備する積層接合装置用治具。
【請求項３】
請求項２において、
前記位置合わせ部分支持部分は、一端が前記支持部分に接合され、他端が前記位置合わせ部分に接合される弾性体から形成される
積層接合装置用治具。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
前記位置合わせ対象基板が所定の位置に配置されたときに前記縁に形成されるマークに揃うマーク合わせ面が形成されるマーク合わせ部分
を更に具備する積層接合装置用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層接合装置用治具に関し、特に、被接合対象を接合する積層接合装置にその被接合対象を保持させるときに利用される積層接合装置用治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
２枚の基板を接合する積層接合方法が知られている。このような積層接合方法は、その２枚の基板をより高精度に接合することが望まれ、その２枚の基板の対向する２つの表面が平行であることを維持したまま、その２枚の基板を接合することが望まれている。加熱して２枚の基板を接合する積層接合方法が知られている。このような積層接合方法は、その基板を保持するチャックに熱ひずみが発生し、その２枚の基板の接合される２つの表面の平行を維持することができないことがある。２枚の基板の接合される２つの表面の平行を維持しつつ、より高精度に接合することが望まれている。さらに、その２枚の基板をそのチャックに配置することをより容易にする積層接合装置用治具が望まれている。
【０００３】
特開２００１−１１８２９２号公報には、より簡単な手段で、面合わせ用に用いるプローブ電極のばらつきを検知し、面合わせの前又は最中にこのばらつきを補正することが行える情報処理装置における面合わせ方法が開示されている。その面合わせ方法は、記録媒体と、該記録媒体に対向して配置した複数のプローブ電極と、前記複数のプローブ電極のそれぞれに設けられたアクチュエータと、前記複数のプローブ電極を支持する支持体と、前記支持体の前記記録媒体に対する傾きを補正するチルト機構と、前記記録媒体表面に平行な面内方向に前記記録媒体と前記プローブ電極とを相対的に変位させる手段と、前記記録媒体の上の前記プローブ電極の存在において記録再生を行う手段を有する情報処理装置における、前記変位手段によって前記複数のプローブ電極の先端が描く走査面に対して前記記録媒体表面及び前記複数のプローブ電極の先端で構成される面との面合わせを行う面合わせ方法において、前記複数のプローブ電極のうちの特定のプローブ電極から信号を検出する段階と、前記検出信号を用いて前記特定のプローブ電極毎の前記検出信号の増加率を検知する段階と、前記特定のプローブ電極それぞれの前記増加率が同じになるように前記特定のプローブ電極に対応するアクチュエータを制御する、或は検出信号を補正する段階と、前記特定のプローブ電極それぞれから検出された信号が等しくなるように前記チルト機構を制御する段階とを備えることを特徴としている。
【０００４】
特開平０５−１６０３４０号公報には、層間の素子の位置が精密に位置合わせできるとともに貼り合わせできるようにした三次元ＬＳＩ用積層装置が開示されている。その三次元ＬＳＩ積層装置は、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸とこの各軸まわりの回転θX ，θY ，θZ のうち少なくとも１軸合計４軸以上の制御軸をもった大ストローク低分解能の粗動ステージと、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸とこの各軸まわりの回転θX ，θY ，θZ の３軸合計６軸の制御軸をもった小ストローク高分解能の微動ステージと、前記粗動ステージ及び微動ステージによりＸＹ方向位置合わせ及びＺ方向の位置決め押し当てが可能な二枚のウェーハと、二枚のウェーハの垂直方向であるＺ方向の間隔を検出するセンサと、ウェーハ貼り合わせ時の荷重を検出するロードセルと、二枚のウェーハの面内方向であるＸＹ方向の位置偏差を検出する位置検出手段と、二枚のウェーハを接着剤により硬化接着する硬化接着手段と、両手段を移動位置決めする移動機構を有した装置において、前記位置検出手段により検出された二枚のウェーハのＸＹ方向の位置偏差に基づいて、前記粗動ステージ及び微動ステージをクローズドループ制御することにより二枚のウェーハのＸＹ方向位置合わせを行うと共に前記センサにより検出された間隔及び前記ロードセルにより検出された荷重に基づき、前記粗動ステージ及び微動ステージをクローズドループ制御することにより二枚のウェーハの平行度調整及び二枚のウェーハの押し当てを行う制御装置を設けたことを特徴としている。
【０００５】
特開平０９−１４８２０７号公報には、２枚のウェーハを変形なく精度良く接着することで高精度な三次元ＬＳＩを製造可能な三次元ＬＳＩ積層装置が開示されている。その三次元ＬＳＩ積層装置は、上ウェーハを下面に保持した石英ガラスがハウジングを介して本体ステージの上部に固定される一方、前記上ウェーハに対向する下ウェーハを上面に保持された移動ステージが前記本体ステージに対して互いに直交する３方向に移動調整自在に支持され、前記上ウェーハと下ウェーハとの対向する少なくとも一方の面に接着剤を塗布し、前記移動ステージを移動して前記上ウェーハに対して前記下ウェーハが位置決め押圧された状態で、上方より前記石英ガラスを透過した熱エネルギ線を照射して前記接着剤を硬化させることで、前記上ウェーハと下ウェーハとを接着して積層三次元ＬＳＩを形成する三次元ＬＳＩ積層装置において、前記上ウェーハに対する前記移動ステージ上の前記下ウェーハの押圧時における前記石英ガラスの変形を防止する透過性耐変形部材を該石英ガラスの上面に設けたことを特徴としている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１１８２９２号公報
【特許文献２】特開平０５−１６０３４０号公報
【特許文献３】特開平０９−１４８２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、接合対象を保持するチャックにその接合対象を配置することをより容易にする積層接合装置用治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、発明を実施するための最良の形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００９】
本発明による積層接合装置用治具（５１）（７１）（９１）（１０１）は、接合対象基板を保持するチャック（１１）に接触するチャック接触面（６１、６２）が形成される支持部分（５２）（７２）（９２）（１０２）と、位置合わせ対象基板（５０）（７０）（９０）（１００）の縁に接触する位置合わせ面（５９）（７９）が形成される位置合わせ部分（５３、５４）（７４）（９３、９４）（１０４）とを備えている。チャック（１１）は、チャック接触面（６１、６２）に接触する面に第１嵌合部分（６３）が形成されている。支持部分（５２）（７２）（９２）（１０２）は、第１嵌合部分（６３）に嵌合する第２嵌合部分（５８）（７８）がチャック接触面（６１、６２）に形成される。このとき、積層接合装置用治具（５１）（７１）（９１）（１０１）は、第１嵌合部分（６３）と第２嵌合部分（５８）（７８）とが嵌合するように配置することにより、チャック（１１）に対して所定の位置に配置されることができる。積層接合装置用治具（５１）（７１）（９１）（１０１）は、さらに、チャック（１１）に対して所定の位置に配置されるときに、位置合わせ対象基板（５０）（７０）（９０）（１００）の縁が位置合わせ面（５９）（７９）に接触するように位置合わせ対象基板（５０）（７０）（９０）（１００）を配置することにより、所定の位置に位置合わせ対象基板（５０）（７０）（９０）（１００）をより容易に配置することができる。
【００１０】
本発明による積層接合装置用治具（７１）（１０１）は、位置合わせ対象基板（７０）（１００）のうちのチャック（１１）に対向する面の一部に接触してその位置合わせ対象を支持する支持面（８１）が形成される台座部分（７３）（１０３）をさらに備えている。支持部分（７２）（１０２）は、台座部分（７３）（１０３）をチャック（１１）に接触しないように支持する。積層接合装置用治具（７１）（１０１）は、チャック（１１）に対して所定の位置に配置されるときに、チャック（１１）に保持される他の対象（５０）に接触しないで、所定の位置に位置合わせ対象基板（７０）（１００）を配置することができる。
【００１１】
本発明による積層接合装置用治具（７１）（１０１）は、支持部分（７２）（１０２）に対して移動可能に位置合わせ部分（７４）（１０４）を支持する位置合わせ部分支持部分（８３）をさらに備えている。積層接合装置用治具（７１）（１０１）は、チャック（１１）に対向する対向チャック（１２）が位置合わせ対象基板（７０）（１００）を保持するときに位置合わせ部分（７４）（１０４）を退避させることができ、位置合わせ部分（７４）（１０４）がその保持を妨害することを防止することができる。
【００１２】
位置合わせ部分支持部分（８３）は、一端が支持部分（７２）（１０２）に接合され、他端が位置合わせ部分（７４）（１０４）に接合される弾性体から形成される。積層接合装置用治具（７１）（１０１）は、チャック（１１）に対向する対向チャック（１２）がその位置合わせ対象を保持するときに、支持部分（７２）（１０２）が弾性変形することにより位置合わせ部分（７４）（１０４）を退避させることが好ましい。
【００１３】
本発明による積層接合装置用治具（７１）（１０１）は、位置合わせ対象基板（７０）（１００）が所定の位置に配置されたときにその縁に形成されるマーク（８５）に揃うマーク合わせ面（８４）が形成されるマーク合わせ部分（１０５）をさらに備えている。このとき、積層接合装置用治具（７１）（１０１）は、マーク（８５）がマーク合わせ面（８４）に揃うように位置合わせ対象基板（７０）（１００）が配置されることにより、所定の位置に位置合わせ対象基板（７０）（１００）をより容易に配置することができる。
【００１４】
位置合わせ対象基板（５０）（９０）は、チャック（１１）に接触した状態でその縁が位置合わせ面（５９）に接触する。このとき、積層接合装置用治具（５１）（９１）は、チャック（１１）上の所定の位置に位置合わせ対象基板（５０）（９０）をより容易に配置することができる。
【００１５】
本発明による積層接合装置用治具（９１）は、位置合わせ対象基板（９０）が所定の位置に配置されたときにその縁に形成されるマークに接触するマーク合わせ面が形成されるマーク合わせ部分（９４）をさらに備えている。このとき、積層接合装置用治具（９１）は、マークが位置合わせ面に接触するように位置合わせ対象基板（９０）が配置されることにより、所定の位置に位置合わせ対象基板（９０）をより容易に配置することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による積層接合装置用治具によれば、ユーザは、接合対象を保持するチャックにその接合対象をより容易に配置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図面を参照して、本発明による積層接合装置用治具の実施の形態を記載する。本発明による積層接合装置用治具が適用される積層接合装置１は、図１に示されているように、架台２とベース３と圧接用駆動装置５とステージ６と板ばね７とアライメント用駆動装置８と下側チャック１１と上側チャック１２と圧電素子１４−１〜１４−３とロードセル１５−１〜１５−３と制御装置１６とを備えている。制御装置１６は、コンピュータであり、図示されていないＣＰＵと記憶装置と入力装置と表示装置とインターフェースとを備えている。そのＣＰＵは、制御装置１６にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置と入力装置と出力装置とインターフェースとを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのＣＰＵに利用される情報を記録し、そのＣＰＵにより生成される情報を記録する。その入力装置は、ユーザに操作されることにより生成される情報をそのＣＰＵに出力する。その入力装置としては、キーボード、マウスが例示される。その表示装置は、そのＣＰＵにより生成された画面を表示する。そのインターフェースは、制御装置１６に接続される外部機器により生成される情報をそのＣＰＵに出力し、そのＣＰＵにより生成された情報をその外部機器に出力する。
【００１８】
ベース３は、鉛直方向に平行移動可能に底板１０に支持されている。ベース３は、その上端に平坦な支持面を有している。その支持面は、鉛直方向に垂直である。圧接用駆動装置５は、制御装置１６により制御されて、底板１０に対して鉛直方向に平行にベース３を駆動する。ステージ６は、板状に形成され、ベース３の支持面に対向するようにベース３の上側に配置されている。板ばね７は、弾性体から形成され、ステージ６の一部に接合されている。アライメント用駆動装置８は、ベース３に支持され、ステージ６がベース３の支持面から１００μｍ程度離れるように、板ばね７で支持している。アライメント用駆動装置８は、制御装置１６により制御されて、ステージ６が水平方向に平行に平行移動するように、または、ステージ６が鉛直方向に平行な回転軸を中心に回転移動するように、板ばね７を駆動する。
【００１９】
下側チャック１１は、概ね円盤状に形成されている。圧電素子１４−１〜１４−３は、それぞれ、下側チャック１１の円盤の円周を３等分する３位置に配置されている。圧電素子１４−１〜１４−３は、それぞれ、一端がベース３に接合され、他端が下側チャック１１に接合されている。圧電素子１４−１〜１４−３は、それぞれ、制御装置１６により制御されて、伸び縮みする。ロードセル１５−ｉ（ｉ＝１，２，３）は、圧電素子１４−ｉに印加される力を測定し、その力を制御装置１６に出力する。
【００２０】
架台２は、ベース３と圧接用駆動装置５とステージ６と板ばね７とアライメント用駆動装置８と下側チャック１１と上側チャック１２とが内部に配置される構造体に形成され、底板１０に接合されている。上側チャック１２は、下側チャック１１に対向するように配置され、架台２に接合されている。
【００２１】
このとき、板ばね７は、下側チャック１１にセットされた基板と上側チャック１２にセットされた基板とを圧接したときに、すなわち、圧接用駆動装置５によりステージ６が鉛直上方向に移動されたときに、ステージ６がベース３の支持面に接触するように弾性変形する。積層接合装置１は、このようにベース３がステージ６を支持することにより、下側チャック１１にセットされた基板と上側チャック１２にセットされた基板とに、アライメント用駆動装置８の耐荷重を越えるより大きな荷重を加えることができる。
【００２２】
図２は、下側チャック１１を示している。下側チャック１１は、支持側部分２１と基板側部分２２とから形成されている。支持側部分２１は、圧電素子１４−１〜１４−３に接合されている部分であり、石英ガラスから形成されている。基板側部分２２は、支持側部分２１の圧電素子１４−１〜１４−３に接合されている側の反対側に接合されている部分であり、支持側部分２１より熱伝達がよい窒化アルミから形成されている。
【００２３】
下側チャック１１は、真空チャック用配管２３と冷却用配管２４とヒータ２５とを備えている。真空チャック用配管２３は、一端が下側チャック１１の上側チャック１２に対向する保持面に接続され、他端が外部の排気装置に接続されている。下側チャック１１は、上側チャック１２に対向する保持面に基板が配置されているときに、上側チャック１２に対向する保持面から真空チャック用配管２３を介して空気が排気されることにより、その基板を保持する。冷却用配管２４は、支持側部分２１に形成され、窒素ガスが流通されることにより、下側チャック１１を冷却し、下側チャック１１に保持される基板を冷却する。ヒータ２５は、支持側部分２１の内部に配置され、制御装置１６により制御されて、下側チャック１１に保持される基板を加熱する。下側チャック１１は、さらに、穴２６が形成されている。
【００２４】
上側チャック１２は、支持側部分３１と基板側部分３２とを備えている。支持側部分３１は、架台２に接合されている部分であり、石英ガラスから形成されている。基板側部分３２は、支持側部分３１の架台２に接合されている側の反対側に接合されている部分であり、支持側部分３１より熱伝達がよい窒化アルミから形成されている。ヒータ３５は、支持側部分３１の内部に配置され、制御装置１６により制御されて、上側チャック１２に保持される基板を加熱する。
【００２５】
上側チャック１２は、真空チャック用配管３３と冷却用配管３４とヒータ３５と穴３６とを備えている。真空チャック用配管３３は、一端が上側チャック１２の下側チャック１１に対向する保持面に接続され、他端が外部の排気装置に接続されている。上側チャック１２は、下側チャック１１に対向する保持面に基板が配置されているときに、下側チャック１１に対向する保持面から真空チャック用配管３３を介して空気が排気されることにより、その基板を保持する。真空チャック用配管３３は、互いに独立して排気することができる中央真空チャック用配管と周縁真空チャック用配管とを含んでいる。その中央真空チャック用配管は、上側チャック１２に保持される基板の中央を保持するように、上側チャック１２の保持面の中央に配置されている。その周縁真空チャック用配管（図示されていない）は、上側チャック１２に保持される基板の周縁を保持するように、上側チャック１２の保持面の周縁に配置されている。冷却用配管３４は、支持側部分３１に形成され、窒素ガスが流通されることにより、上側チャック１２を冷却し、上側チャック１２に保持される基板を冷却する。上側チャック１２は、さらに、穴３６が形成されている。
【００２６】
下側チャック１１と上側チャック１２とは、比較的熱歪みが小さい窒化アルミから形成されている。このため、積層接合装置１は、下側チャック１１により保持される基板と上側チャック１２により保持される基板とを加熱して接合するときに、下側チャック１１により保持される基板と上側チャック１２により保持される基板との平行度の変化が少なく、より均一に荷重が印加され、より高精度に接合することができる。
【００２７】
積層接合装置１は、さらに、アライメント装置１９を備えている。アライメント装置１９は、透過光照明４１とレンズ駆動装置４２と同軸落射用照明４５とレンズ４４とカメラ４３とを備えている。透過光照明４１は、穴２６の内部に配置され、制御装置１６により制御されて赤外線を生成する。レンズ駆動装置４２は、同軸落射用照明４５とレンズ４４とカメラ４３とを架台２に支持し、制御装置１６に制御されて、同軸落射用照明４５とレンズ４４とカメラ４３とを架台２に対して鉛直方向に駆動する。同軸落射用照明４５は、制御装置１６により制御されて赤外線を生成する。レンズ４４は、下側チャック１１の穴３６より小さいサイズに形成され、穴３６の内部に配置されている。レンズ４４は、同軸落射用照明４５により生成される赤外線を下側チャック１１により保持される基板に照射し、または、上側チャック１２により保持される基板にその赤外線を照射する。レンズ４４は、さらに、下側チャック１１により保持される基板を反射または透過する赤外線をカメラ４３に透過し、上側チャック１２により保持される基板を反射または透過する赤外線をカメラ４３に透過する。カメラ４３は、レンズ４４を透過した赤外線に基づいて下側チャック１１により保持される基板の画像を生成し、上側チャック１２により保持される基板の画像を生成する。
【００２８】
レンズ４４は、一般的に、高倍率であるほどワーキングディスタンスが短い。積層接合装置１は、レンズ４４を下側チャック１１の穴３６の内部に配置することにより、下側チャック１１または上側チャック１２により保持される基板とレンズ４４との距離を短縮することができ、より高倍率であるレンズをレンズ４４に適用することができる。積層接合装置１は、より高倍率であるレンズをレンズ４４に適用したときに、下側チャック１１または上側チャック１２により保持される基板をより高精度に撮像することができ、下側チャック１１または上側チャック１２により保持される基板をより高精度に位置合わせすることができ、下側チャック１１により保持される基板と上側チャック１２により保持される基板とをより高精度に接合することができる。
【００２９】
圧電素子１４−１〜１４−３は、鉛直方向に垂直である回転軸を中心に下側チャック１１を回転移動させ、すなわち、下側チャック１１の傾きを変更することができる。圧電素子１４−１〜１４−３は、さらに、アライメント用駆動装置８と圧接用駆動装置５とに比較して、下側チャック１１により近い位置に配置されている。このため、積層接合装置１は、圧電素子１４−１〜１４−３を用いて下側チャック１１の傾きを変更するときに、下側チャック１１の水平方向の変位を低減することができ、下側チャック１１に保持される基板と上側チャック１２に保持される基板とをより高精度に接合することができる。
【００３０】
図３は、８インチ基板下側セット用治具を示している。その８インチ基板下側セット用治具５１は、支持部分５２と位置合わせ部分５３と位置合わせ部分５４とハンドル５５とを備えている。位置合わせ部分５３は、支持部分５２に接合されている。位置合わせ部分５４は、支持部分５２に接合されている。ハンドル５５は、支持部分５２に接合されている。
【００３１】
下側チャック１１は、図４に示されているように、保持面６０と取り付け面６１と取り付け面６２と突起６３とが形成されている。保持面６０は、上側チャック１２に対向するように平坦に形成されている。取り付け面６１は、保持面６０を底面とする円柱の側面に沿って形成され、すなわち、保持面６０に隣接し、かつ、保持面６０に垂直になるように形成されている。取り付け面６２は、保持面６０と取り付け面６１より外側に上側チャック１２に対向するように平坦に形成されている。突起６３は、取り付け面６２に形成されている。
【００３２】
８インチ基板下側セット用治具５１の支持部分５２は、図４に示されているように、取り付け面５６と取り付け面５７と穴５８とが形成されている。取り付け面５６は、下側チャック１１の取り付け面６１の一部に密着する曲面に形成されている。取り付け面５７は、下側チャック１１の取り付け面６２の一部に密着するように平坦に形成されている。穴５８は、下側チャック１１の突起６３が挿入されるように形成されている。８インチ基板下側セット用治具５１は、穴５８に突起６３が挿入され、かつ、取り付け面５６が取り付け面６２に密着し、かつ、取り付け面５７が取り付け面６１に密着することにより、下側チャック１１に取り付けられる。
【００３３】
位置合わせ部分５３は、位置合わせ面５９が形成されている。位置合わせ面５９は、鉛直方向に平行になるように形成されている。位置合わせ面５９は、８インチ基板下側セット用治具５１が下側チャック１１に取り付けられたときに、下側チャック１１の保持面６０の所定の位置に配置された基板５０の縁に接触するように形成されている。位置合わせ部分５４は、マーク合わせ面が形成されている。そのマーク合わせ面は、鉛直方向に平行になるように形成されている。そのマーク合わせ面は、８インチ基板下側セット用治具５１が下側チャック１１に取り付けられたときに、下側チャック１１の保持面６０の所定の位置に配置された基板５０のノッチに接触するように形成されている。
【００３４】
図５は、８インチ基板上側セット用治具を示している。その８インチ基板上側セット用治具７１は、支持部分７２と２つの台座部分７３と２つの位置合わせ部分７４とマーク合わせ部分７５とを備えている。支持部分７２は、リング状に形成されている。２つの台座部分７３は、支持部分７２に接合されている。２つの位置合わせ部分７４は、２つの台座部分７３にそれぞれ接合されている。マーク合わせ部分７５は、支持部分７２に接合されている。
【００３５】
８インチ基板上側セット用治具７１の支持部分７２は、図６に示されているように、取り付け面７６と取り付け面７７と穴７８とが形成されている。取り付け面７６は、下側チャック１１の取り付け面６１に密着する曲面に形成されている。取り付け面７７は、下側チャック１１の取り付け面６２に密着するように平坦に形成されている。穴７８は、下側チャック１１の突起６３が挿入されるように形成されている。８インチ基板上側セット用治具７１は、穴７８に突起６３が挿入され、かつ、取り付け面７６が取り付け面６２に密着し、かつ、取り付け面７７が取り付け面６１に密着することにより、下側チャック１１に取り付けられる。
【００３６】
２つの台座部分７３とマーク合わせ部分７５とは、それぞれ、８インチ基板上側セット用治具７１が下側チャック１１に取り付けられたときに、下側チャック１１の保持面６０から基板５０の厚さ以上に離れるように、支持部分７２に支持されている。２つの台座部分７３は、それぞれ、穴８０と基板支持面８１とが形成されている。マーク合わせ部分７５は、台座部分７３と同様にして基板支持面８１が形成されている。２つの台座部分７３とマーク合わせ部分７５とにそれぞれ形成される３つの基板支持面８１は、同一平面上に沿うように配置されている。
【００３７】
位置合わせ部分７４は、位置合わせ本体部分８３と弾性変形部分８３と支持部分８４とから形成されている。支持部分８４は、台座部分７３に接合され、位置合わせ部分７４を台座部分７３に支持している。弾性変形部分８３は、弾性体から形成され、位置合わせ本体部分８３と弾性変形部分８３とが台座部分７３の穴８０に挿入されるように、弾性変形可能である。位置合わせ本体部分８３は、位置合わせ面７９が形成されている。マーク合わせ部分７５は、図５に示されているように、マーク合わせ面８６が形成されている。
【００３８】
８インチ基板上側セット用治具７１は、図７に示されているように、基板支持面８１が基板７０に接触して、基板７０を所定の位置に支持する。位置合わせ面７９は、８インチ基板上側セット用治具７１が下側チャック１１に取り付けられ、基板７０を所定の位置に支持したときに、基板７０の縁が接触するように形成されている。マーク合わせ面８６は、８インチ基板上側セット用治具７１が下側チャック１１に取り付けられ、基板７０を所定の位置に支持したときに、基板７０に形成されるノッチ８５が沿う曲面に沿うように形成されている。
【００３９】
図８は、２インチ基板下側セット用治具を示している。その２インチ基板下側セット用治具９１は、支持部分９２と位置合わせ部分９３とマーク合わせ部分９４とハンドル９５とを備えている。位置合わせ部分９３は、支持部分９２に接合されている。マーク合わせ部分９４は、支持部分９２に接合されている。ハンドル９５は、支持部分９２に接合されている。
【００４０】
２インチ基板下側セット用治具９１の支持部分９２は、８インチ基板下側セット用治具５１と同様にして、２つの取り付け面と穴とが形成されている。その２つの取り付け面の一方は、下側チャック１１の取り付け面６１の一部に密着する曲面に形成されている。その２つの取り付け面の他方は、下側チャック１１の取り付け面６２の一部に密着するように平坦に形成されている。その穴は、下側チャック１１の突起６３が挿入されるように形成されている。２インチ基板下側セット用治具９１は、その穴に突起６３が挿入され、かつ、その２つの取り付け面が取り付け面６２と取り付け面６１とにそれぞれ密着することにより、下側チャック１１に取り付けられる。
【００４１】
位置合わせ部分９３は、位置合わせ面が形成されている。その位置合わせ面は、鉛直方向に平行になるように形成されている。その位置合わせ面は、２インチ基板下側セット用治具９１が下側チャック１１に取り付けられたときに、下側チャック１１の保持面６０の所定の位置に配置された基板９０の縁に接触するように形成されている。マーク合わせ部分９４は、マーク合わせ面が形成されている。そのマーク合わせ面は、鉛直方向に平行になるように形成されている。そのマーク合わせ面は、２インチ基板下側セット用治具９１が下側チャック１１に取り付けられたときに、下側チャック１１の保持面６０の所定の位置に配置された基板９０のオリエンテーションフラットに接触するように形成されている。
【００４２】
図９は、２インチ基板上側セット用治具を示している。その２インチ基板上側セット用治具１０１は、８インチ基板上側セット用治具７１と同様にして、支持部分１０２と２つの台座部分１０３と２つの位置合わせ部分１０４とマーク合わせ部分１０５とを備えている。支持部分１０２は、リング状に形成されている。２つの台座部分１０３は、支持部分１０２に接合されている。２つの位置合わせ部分１０４は、２つの台座部分１０３にそれぞれ接合されている。マーク合わせ部分１０５は、支持部分１０２に接合されている。
【００４３】
２インチ基板上側セット用治具１０１の支持部分１０２は、８インチ基板上側セット用治具７１の支持部分７２と同様にして、２つの取り付け面と穴とが形成されている。その２つの取り付け面の一方は、下側チャック１１の取り付け面６１に密着する曲面に形成されている。その２つの取り付け面の他方は、下側チャック１１の取り付け面６２に密着するように平坦に形成されている。その穴は、下側チャック１１の突起６３が挿入されるように形成されている。２インチ基板上側セット用治具１０１は、その穴に突起６３が挿入され、かつ、２つの取り付け面が取り付け面６２と取り付け面６１とにそれぞれ密着することにより、下側チャック１１に取り付けられる。
【００４４】
２つの台座部分１０３とマーク合わせ部分１０５とは、それぞれ、２インチ基板上側セット用治具１０１が下側チャック１１に取り付けられたときに、下側チャック１１の保持面６０から基板の厚さ以上に離れるように、支持部分１０２に支持されている。２つの台座部分１０３は、それぞれ、穴と基板支持面とが形成されている。マーク合わせ部分１０５は、台座部分１０３と同様にして基板支持面が形成されている。２つの台座部分１０３とマーク合わせ部分１０５とにそれぞれ形成される３つの基板支持面は、同一平面上に沿うように配置されている。
【００４５】
位置合わせ部分１０４は、位置合わせ部分７４と同様にして、位置合わせ面が形成されている。位置合わせ部分１０４は、位置合わせ面が形成されている部分が台座部分１０３の穴に挿入されるように、弾性変形可能である。マーク合わせ部分１０５は、マーク合わせ面１０８が形成されている。
【００４６】
２インチ基板上側セット用治具１０１は、図１０に示されているように、基板支持面が基板１００に接触して、基板１００を所定の位置に支持する。位置合わせ部分１０４の位置合わせ面は、２インチ基板上側セット用治具１０１が下側チャック１１に取り付けられ、基板１００を所定の位置に支持したときに、基板１００の縁が接触するように形成されている。マーク合わせ面１０８は、２インチ基板上側セット用治具１０１が下側チャック１１に取り付けられ、基板１００を所定の位置に支持したときに、基板１００に形成されるオリエンテーションフラットが沿う平面に沿うように形成されている。
【００４７】
図１１は、下側チャック１１により保持される配置用プレートを示している。その配置用プレート１１１は、半導体ウェハから形成され、接合される基板に対向する面が疎水性部分１１２と親水性部分１１３−１〜１１３−ｎ（ｎ＝２，３，４，…）とから形成されている。疎水性部分１１２は、親水性部分１１３−１〜１１３−ｎより疎水性に形成されている。親水性部分１１３−１〜１１３−ｎの各々は、積層接合装置１を用いて接合されるチップに一致する形状（たとえば、長方形状）に形成され、疎水性部分１１２に囲まれて配置されている。配置用プレート１１１は、さらに、周縁にノッチまたはオリエンテーションフラットが形成され、疎水性部分１１２に２つのアライメントマークが形成されている。
【００４８】
図１２は、上側チャック１２により保持されるアダプタプレートを示している。そのアダプタプレート１１４は、くぼみ１１５と複数の孔１１６とが形成されている。くぼみ１１５は、接合される基板に対向する面の反対側の面に形成されている。複数の孔１１６は、接合される基板に対向する面とくぼみ１１５とを貫通するように形成され、アダプタプレート１１４が配置用プレート１１１に対向するときに親水性部分１１３−１〜１１３−ｎに対向するように配置されている。アダプタプレート１１４は、真空チャック用配管３３の周縁真空チャック用配管から排気されることにより、接合される基板に対向する面の反対側の面のうちのくぼみ１１５を除く外周部が上側チャック１２に吸着されて、上側チャック１２に保持される。アダプタプレート１１４は、上側チャック１２により保持されているときに、真空チャック用配管３３の中央真空チャック用配管によりくぼみ１１５と複数の孔１１６を介して空気が排気されることにより、複数の孔１１６に接して配置されているチップ１１９を保持する。アダプタプレート１１４は、さらに、周縁にノッチまたはオリエンテーションフラットが形成されている。チップ１１９は、接合される面に接着剤が配置されている。その接着剤としては、金属バンプ、紫外線硬化樹脂が例示される。
【００４９】
積層接合装置１を用いて実行される積層接合方法は、基板をチャックに保持させる動作と配置用プレートにチップを保持させる動作と基板を位置合わせする動作と基板を接合する動作とを備えている。
【００５０】
その基板をチャックに保持させる動作は、下側チャック１１に８インチ基板を保持させる動作と上側チャック１２に８インチ基板を保持させる動作と下側チャック１１に２インチ基板を保持させる動作と上側チャック１２に２インチ基板を保持させる動作とを備えている。
【００５１】
ユーザは、下側チャック１１に８インチ基板を保持させるときに、まず、８インチ基板下側セット用治具５１の穴５８に下側チャック１１の突起６３を挿入し、取り付け面５６を取り付け面６２に密着させ、取り付け面５７を取り付け面６１に密着させることにより、８インチ基板下側セット用治具５１を下側チャック１１に取り付ける。ユーザは、次いで、８インチ基板を下側チャック１１の保持面６０に接触するように配置した後に、８インチ基板の縁が位置合わせ面５９に接触し、８インチ基板のノッチが位置合わせ部分５４のマーク合わせ面に接触するように、８インチ基板を摺動させる。ユーザは、次いで、下側チャック１１に８インチ基板を保持させて、８インチ基板下側セット用治具５１を下側チャック１１から取り外す。
【００５２】
ユーザは、上側チャック１２に８インチ基板を保持させるときに、まず、８インチ基板上側セット用治具７１の穴７８に上側チャック１２の突起６３を挿入し、取り付け面７６を取り付け面６２に密着させ、取り付け面７７を取り付け面６１に密着させることにより、８インチ基板上側セット用治具７１を下側チャック１１に取り付ける。ユーザは、次いで、８インチ基板を基板支持面８１に接触するように配置した後に、８インチ基板の縁が位置合わせ面７９に接触し、８インチ基板のノッチがマーク合わせ面８６に揃うように、８インチ基板を摺動させる。ユーザは、次いで、圧接用駆動装置５を用いて、下側チャック１１を上側チャック１２に近づけ、８インチ基板が上側チャック１２に接触したときに、上側チャック１２に８インチ基板を保持させる。ユーザは、次いで、８インチ基板上側セット用治具７１を上側チャック１２から取り外す。
【００５３】
ユーザは、下側チャック１１に２インチ基板を保持させるときに、まず、２インチ基板下側セット用治具９１の穴に下側チャック１１の突起６３を挿入し、２つの取り付け面を取り付け面６２と取り付け面６１とに密着させることにより、２インチ基板下側セット用治具９１を下側チャック１１に取り付ける。ユーザは、次いで、２インチ基板を下側チャック１１の保持面６０に接触するように配置した後に、２インチ基板の縁が位置合わせ部分９３の位置合わせ面に接触し、２インチ基板のオリエンテーションフラットがマーク合わせ部分９４のマーク合わせ面に接触するように、２インチ基板を摺動させる。ユーザは、次いで、下側チャック１１に８インチ基板を保持させて、２インチ基板下側セット用治具９１を下側チャック１１から取り外す。
【００５４】
ユーザは、上側チャック１２に２インチ基板を保持させるときに、まず、２インチ基板上側セット用治具１０１の穴に上側チャック１２の突起６３を挿入し、２つの取り付け面を取り付け面６２と取り付け面６１とに密着させることにより、２インチ基板上側セット用治具１０１を下側チャック１１に取り付ける。ユーザは、次いで、２インチ基板を基板支持面に接触するように配置した後に、２インチ基板の縁が位置合わせ部分１０４の位置合わせ面に接触し、２インチ基板のオリエンテーションフラットがマーク合わせ面１０８に揃うように、２インチ基板を摺動させる。ユーザは、次いで、圧接用駆動装置５を用いて、下側チャック１１を上側チャック１２に近づけ、２インチ基板が上側チャック１２に接触したときに、上側チャック１２に２インチ基板を保持させる。ユーザは、次いで、２インチ基板上側セット用治具１０１を上側チャック１２から取り外す。
【００５５】
このような動作によれば、ユーザは、基板のアライメントマークがアライメント装置１９により撮像されるように、下側チャック１１の所定の位置に基板をより容易に保持させることができ、上側チャック１２の所定の位置に基板をより容易に保持させることができる。下側チャック１１に基板を保持させた後に上側チャック１２に基板を保持させるときに、８インチ基板上側セット用治具７１または２インチ基板上側セット用治具１０１は、下側チャック１１の基板に接触することがなく、下側チャック１１の基板が破損することを防止することができる。
【００５６】
配置用プレート１１１にチップ１１９を保持させる動作では、ユーザは、まず、その基板をチャックに保持させる動作と同様にして、アダプタプレート１１４を上側チャック１２に保持させる。ユーザは、アダプタプレート１１４が上側チャック１２により保持されているときに、真空チャック用配管３３の中央真空チャック用配管を用いてくぼみ１１５と複数の孔１１６を介して空気を排気することにより、複数の孔１１６に接して配置されているチップ１１９をアダプタプレート１１４に保持させる。ユーザは、次いで、その基板をチャックに保持させる動作を用いて配置用プレート１１１を下側チャック１１に保持させる。ユーザは、配置用プレート１１１の親水性部分１１３−１〜１１３−ｎに水滴を滴下した後に、上側チャック１２の真空チャック用配管３３の中央真空チャック用配管による排気を停止して、配置用プレート１１１上にチップ１１９を落下させる。このとき、チップ１１９は、その水滴の表面張力により親水性部分１１３−１〜１１３−ｎに一致するように移動し、その水滴が乾燥した後に親水性部分１１３−１〜１１３−ｎに高精度に保持される。ユーザは、チップ１１９が配置用プレート１１１に保持された後にアダプタプレート１１４を上側チャック１２から取り外す。このような動作によれば、ユーザは、配置用プレート１１１にチップを直に高精度に配置する必要がなく、アダプタプレート１１４にチップを高精度に配置する必要がなく、配置用プレート１１１の所定の位置にチップ１１９をより容易に保持させることができる。
【００５７】
その基板を位置合わせする動作は、その基板をチャックに保持させる動作を実行した後に実行される。制御装置１６は、まず、圧接用駆動装置５を用いて、下側チャック１１を上側チャック１２に所定の距離まで近づける。制御装置１６は、レンズ４４が上側チャック１２の穴３６の内部に配置されるように、レンズ駆動装置４２を用いてレンズ４４を駆動する。制御装置１６は、透過光照明４１を用いて、または、同軸落射用照明４５を用いて、下側チャック１１に保持される基板と上側チャック１２に保持される基板とに赤外線を照射する。制御装置１６は、カメラ４３を用いて下側チャック１１に保持される基板のアライメントマークと上側チャック１２に保持される基板のアライメントマークとを画像に撮像する。このとき、制御装置１６は、レンズ駆動装置４２を用いてレンズ４４を駆動することにより、ピントを合わせる。制御装置１６は、下側チャック１１に保持される基板のアライメントマークと上側チャック１２に保持される基板のアライメントマークとがその画像に重なって映し出されるように、アライメント用駆動装置８を用いて下側チャック１１を駆動する。
【００５８】
その基板を接合する動作は、その基板を位置合わせする動作の後に実行される。制御装置１６は、まず、レンズ４４が上側チャック１２の穴３６の外に配置されるように、レンズ駆動装置４２を用いてレンズ４４を駆動する。制御装置１６は、ヒータ２５を用いて下側チャック１１に保持される基板を加熱し、ヒータ３５を用いて上側チャック１２に保持される基板を加熱する。制御装置１６は、ロードセル１５−１〜１５−３を伸び切った状態にする。制御装置１６は、次いで、第１モードの動作と第２モードの動作とを実行する。
【００５９】
このようにレンズ４４が上側チャック１２の穴３６の外に配置された後に、下側チャック１１または上側チャック１２に保持される基板を加熱することによれば、レンズ４４は、その熱により破損することが防止される。
【００６０】
第１モードの動作は、圧電素子１４−１〜１４−３ごとに独立して実行される。図１３は、圧電素子１４−ｉにおける第１モードの動作を示している。制御装置１６は、ロードセル１５−１〜１５−３を用いて圧電素子１４−１〜１４−３に印加される力を測定する（ステップＳ１）。制御装置１６は、下側チャック１１に保持される基板のうちの圧電素子１４−ｉに対応する部位が上側チャック１２に保持される基板に接触しているかどうかを判別する（ステップＳ２）。すなわち、制御装置１６は、圧電素子１４−ｉに印加される力が所定の力より大きいかどうかを判別する。
【００６１】
制御装置１６は、圧電素子１４−ｉに印加される力が所定の力より大きく（ステップＳ２、ＹＥＳ）、圧電素子１４−ｊ（ｊ＝１，２，３；ｊ≠ｉ）に印加される力が所定の力より小さいときに（ステップＳ３、ＮＯ）、圧電素子１４−ｉを所定の長さだけ短縮させる（ステップＳ４）。制御装置１６は、圧電素子１４−１〜１４−３に印加される力の全部が所定の力より大きくなるまで、ステップＳ１〜Ｓ３の動作を繰り返して実行する。制御装置１６は、圧電素子１４−１〜１４−３に印加される力の全部が所定の力より大きいときに（ステップＳ３、ＹＥＳ）、第２モードの動作を開始する。
【００６２】
図１４は、第２モードの動作を示している。制御装置１６は、ロードセル１５−１〜１５−３を用いて圧電素子１４−１〜１４−３に印加される力を測定する（ステップＳ１１）。制御装置１６は、その測定された３つの力の和が所定の値になるように、圧接用駆動装置５を用いて下側チャック１１駆動する（ステップＳ１２）。制御装置１６は、圧電素子１４−１に印加される力がその所定の力の１／３になるように、圧電素子１４−１を伸縮させる（ステップＳ１３）。制御装置１６は、圧電素子１４−２に印加される力がその所定の力の１／３になるように、圧電素子１４−２を伸縮させる（ステップＳ１４）。制御装置１６は、圧電素子１４−３に印加される力がその所定の力の１／３になるように、圧電素子１４−３を伸縮させる（ステップＳ１５）。制御装置１６は、その測定された３つの力の和が所定の値になっている時間が所定の時間を越えるまで、ステップＳ１１〜Ｓ１５の動作を繰り返して実行する。制御装置１６は、第２モードの動作が終了すると、所定の温度まで冷却するように冷却用配管２４に窒素ガスを流通させ、下側チャック１１を上側チャック１２に所定の距離まで離す。
【００６３】
このような動作によれば、下側チャック１１に保持される基板と上側チャック１２に保持される基板とが接着剤により接合され、１枚の接合基板が生成される。このような冷却によれば、接合基板は、放冷による冷却に比較して、下側チャック１１または上側チャック１２からより早く取り出すことができ、複数対の接合対象基板をより速く接合することができる。
【００６４】
なお、下側チャック１１または上側チャック１２により保持される基板は、アダプタプレート１１１を備えない他の基板に置換されることができる。その基板としては、複数のＭＥＭＳにそれぞれ形成される複数のパターンが１枚の半導体ウェハに形成されているものが例示される。このとき、積層接合装置１は、アダプタプレート１１１を備える基板と同様にして、高精度に接合することができる。積層接合装置１は、半導体ウェハに形成されている複数のパターンのうちの一部のパターンが不良である場合で、その半導体ウェハを接合したときに、他の良品のパターンに悪影響を及ぼすことがある。積層接合装置１は、アダプタプレート１１１を用いた場合で、複数のチップ１１９が不良である不良チップを含んでいるときに、その不良チップを取り外して接合することができ、複数のチップ１１９の全部を不良とする必要がなく、複数のチップ１１９をより効率よく接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、本発明による積層接合装置の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図２は、下側チャックと上側チャックとを示し、アライメント装置を示す断面図である。
【図３】図３は、８インチ基板下側セット用治具を示す斜視図である。
【図４】図４は、８インチ基板下側セット用治具を示す断面図である。
【図５】図５は、８インチ基板上側セット用治具を示す斜視図である。
【図６】図６は、８インチ基板上側セット用治具を示す断面図である。
【図７】図７は、基板がセットされた８インチ基板上側セット用治具を示す斜視図である。
【図８】図８は、２インチ基板下側セット用治具を示す斜視図である。
【図９】図９は、２インチ基板上側セット用治具を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、基板がセットされた２インチ基板上側セット用治具を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、配置用プレートを示す平面図である。
【図１２】図１２は、アダプタプレートを示す断面図である。
【図１３】図１３は、第１モードの動作を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、第２モードの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１  ：積層接合装置
２  ：架台
３  ：ベース
５  ：圧接用駆動装置
６  ：ステージ
７  ：板ばね
８  ：アライメント用駆動装置
１０：底板
１１：下側チャック
１２：上側チャック
１４−１〜１４−３：圧電素子
１５−１〜１５−３：ロードセル
１６：制御装置
１９：アライメント装置
２１：支持側部分
２２：基板側部分
２３：真空チャック用配管
２４：冷却用配管
２５：ヒータ
２６：穴
３１：支持側部分
３２：基板側部分
３３：真空チャック用配管
３４：冷却用配管
３５：ヒータ
３６：穴
４１：透過光照明
４２：レンズ駆動装置
４３：カメラ
４４：レンズ
４５：同軸落射用照明
５０：基板
５１：インチ基板下側セット用治具
５２：支持部分
５３：位置合わせ部分
５４：位置合わせ部分
５５：ハンドル
５６：取り付け面
５７：取り付け面
５８：穴
５９：位置合わせ面
６０：保持面
６１：取り付け面
６２：取り付け面
６３：突起
７０：基板
７１：インチ基板上側セット用治具
７２：支持部分
７３：台座部分
７４：位置合わせ部分
７５：マーク合わせ部分
７６：取り付け面
７７：取り付け面
７８：穴
７９：位置合わせ面
８０：穴
８１：基板支持面
８３：部分
８４：支持部分
８５：ノッチ
８６：マーク合わせ面
９０：基板
９１：インチ基板下側セット用治具
９２：支持部分
９３：位置合わせ部分
９４：マーク合わせ部分
９５：ハンドル
１００：基板
１０１：インチ基板上側セット用治具
１０２：支持部分
１０３：台座部分
１０４：位置合わせ部分
１０５：マーク合わせ部分
１０８：マーク合わせ面
１１１：配置用プレート
１１２：疎水性部分
１１３−１〜１１３−ｎ：親水性部分
１１４：アダプタプレート
１１５：くぼみ
１１６：複数の孔
１１９：チップ
【要約】
【課題】所定の位置に対象基板を配置することをより容易にすること。
【解決手段】接合対象基板を保持するチャック１１に接触するチャック接触面６１が形成される支持部分５２と、位置合わせ対象基板５０の縁に接触する位置合わせ面５９が形成される位置合わせ部分５３とを備えている。チャック１１は、チャック接触面６１に接触する面に第１嵌合部分６３が形成されている。支持部分５２は、第２嵌合部分５８がチャック接触面６１に形成される。このとき、積層接合装置用治具５１は、第１嵌合部分６３と第２嵌合部分５８とが嵌合するように配置され、位置合わせ対象基板５０の縁が位置合わせ面５９に接触するように位置合わせ対象基板５０が配置されることにより、所定の位置に位置合わせ対象基板５０をより容易に配置することができる。
【選択図】図４【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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