基板ホルダ、貼り合せシステム、積層半導体装置の製造方法及び積層半導体装置
【課題】基板ホルダの劣化等による貼り合せシステムのトラブルを防止する。
【解決手段】基板を保持した状態で搬送される基板ホルダであって、基板を保持面に保持する本体部と、本体部に設けられ、外部から測定可能な指標と、指標の情報、および、外部からの測定により得られるべき結果の情報を、外部から読み出し可能に記憶する情報記憶部とを備える基板ホルダが提供される。指標は、測定によって互いに異なる複数の結果のいずれか一つが測定されるべく設けられており、情報記憶部は、複数の結果のうちの一つを、基板ホルダを識別する識別情報に対応付けて記憶している。
【解決手段】基板を保持した状態で搬送される基板ホルダであって、基板を保持面に保持する本体部と、本体部に設けられ、外部から測定可能な指標と、指標の情報、および、外部からの測定により得られるべき結果の情報を、外部から読み出し可能に記憶する情報記憶部とを備える基板ホルダが提供される。指標は、測定によって互いに異なる複数の結果のいずれか一つが測定されるべく設けられており、情報記憶部は、複数の結果のうちの一つを、基板ホルダを識別する識別情報に対応付けて記憶している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板ホルダ、貼り合せシステム、積層半導体装置の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】
ウェハ接合装置に適した基板ホルダが使用されることが好ましい。しかし、基板ホルダが交換されたり、他の接合装置と共用される場合に、バーコード等の識別番号だけで管理することが困難である。
【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、基板を保持した状態で搬送される基板ホルダであって、基板を保持面に保持する本体部と、本体部に設けられ、外部から測定可能な指標と、指標の情報、および、外部からの測定により得られるべき結果の情報を、外部から読み出し可能に記憶する情報記憶部とを備える基板ホルダが提供される。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、基板を保持する基板ホルダ、および、基板を基板ホルダと共に搬送して複数の基板を貼り合わせる貼り合わせ装置を備える貼り合わせシステムであって、ホルダは、基板を保持面に保持する本体部と、本体部に設けられ、外部から測定可能な指標と、指標の情報、および、外部からの測定により得られるべき結果の情報を、外部から読み出し可能に記憶する情報記憶部とを備え、貼り合わせ装置は、基板ホルダの情報記憶部から指標の情報、および、結果の情報を読み出す読み出し部と、読み出し部により読み出された指標の情報により、指標を測定する指標測定部と、読み出し部により読み出された結果の情報と指標測定部の測定の結果とを比較して出力する比較部とを備える貼り合わせシステムが提供される。
【０００６】
本発明の第３の態様においては、上記貼り合わせシステムにより複数の基板を積層して積層半導体装置を製造す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】一実施形態である貼り合せシステムを模式的に示す平面図である。
【図２】ステージ装置１４０の構造を概略的に示す正面図である。
【図３】下基板ホルダ１２５を上方から見た斜視図である。
【図４】下基板ホルダ１２５を下方から見た斜視図である。
【図５】下基板ホルダ１２５の断面を概略的に示す。
【図６】貼り合せシステムにより情報を読み出し、結果を比較する過程を説明する概略図である。
【図７】下基板ホルダ１２５を概略的に示す平面図である。
【図８】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。
【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、一実施形態である貼り合せシステムを模式的に示す平面図である。当該貼り合せシステムは、貼り合せ装置１００と、上基板ホルダ１２４と、下基板ホルダ１２５とを備える。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、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が一括して貼り合せ装置１００に装填される。また、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、基板ホルダラック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、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】
基板ホルダラック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を収容して待機させる。貼り合せ装置１００において、多くの場合、上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５は、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、基板ホルダラック１２８に戻されて待機する。基板取り外し部１３０は、基板ホルダラック１２８の上方に配される。
【００２１】
なお、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。
【００２２】
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、基板ホルダラック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。
【００２３】
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、まず基板ホルダラック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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
図２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。
【００３４】
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、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。
【００３５】
下ステージ１４２は、底板３１６の上に載置され、底板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、Ｚ方向にも移動できる。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。第１顕微鏡３４４は、指標測定部の一例である。
【００３９】
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。
【００４０】
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。第２顕微鏡３４２は、指標測定部の一例である。
【００４１】
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。
【００４２】
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の情報、および、その指標Ｍを測定して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、上基板ホルダ１２４における指標Ｍを測定する。バーコードリーダー３７２は、読み出し部の一例である。
【００４３】
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の情報、および、その指標Ｍを測定して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、下基板ホルダ１２５における指標Ｍを測定する。
【００４４】
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を測定して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の実際の測定結果とを比較して、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測定結果の情報と、第２顕微鏡３４２又は第１顕微鏡３４４の実際の測定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。
【００４５】
図３は、下基板ホルダ１２５を上方から見た斜視図である。図４は、同じ下基板ホルダ１２５を下方から見た斜視図である。図５は、下基板ホルダ１２５の断面を概略的に示す。
【００４６】
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。
【００４７】
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３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。
【００４８】
バーコード３７０は、下基板ホルダ１２５の指標Ｍの情報、および、当該指標Ｍを測定して得られるべき結果の情報を記憶する。バーコード３７０は、情報記憶部の一例である。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。ここで指標Ｍの情報とは、測定されるべき指標Ｍが何であるかということを示す情報である。指標Ｍの情報の一例は、「切り欠き４２８の切り込み長さ」、「マーク４５０の形状」等である。また当該指標Ｍを測定して得られるべき結果の情報とは、当該指標Ｍを測定して得られるべき測定値である。例えば、指標Ｍの情報が「切り欠き４２８の切り込み長さ」である場合に、当該指標Ｍを測定して得られるべき結果の情報は「３ｍｍ」等である。他の例として、指標Ｍの情報が「マーク４５０の形状」である場合に、当該指標Ｍを測定して得られるべき結果の情報は「十字」等である。
【００４９】
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。
【００５０】
図１の貼り合せ装置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。
【００５１】
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。
【００５２】
図５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５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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
図６は、貼り合せシステムにより情報を読み出し、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。
【００５６】
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、当該測定方法により下基板ホルダ１２５における指標Ｍを測定する。
【００５７】
バーコードリーダー３７２は、更に上記測定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を測定して、その測定結果ｄを比較部３８０に送信する。
【００５８】
比較部３８０は、第２顕微鏡３４２の実際の測定結果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を測定して得られるべき結果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測定結果の情報ｃと、第２顕微鏡３４２の実際の測定結果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、警報を出すか下ステージ１４２を停止させる。
【００５９】
図７は、下基板ホルダ１２５を概略的に示す平面図である。図７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。指標Ｍの情報は、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である。指標Ｍは、第２顕微鏡３４２により二つの切り欠き４２８の間隔Ｌ、本体部４２２の厚さ等でもよい。切り欠き４２８、溝４２６及びマーク４５０は、第２顕微鏡３４２により、互いに異なる複数の結果のいずれか一つが測定されるべく設けられてよい。「互いに異なる複数の結果」の例として、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、当該公差を測定されるべき結果としてもよい。
【００６０】
バーコード３７０には、上記複数の結果のうちの一つが、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、指標Ｍの情報として、当該指標Ｍが「第２顕微鏡３４２により二つの切り欠き４２８の間隔Ｌ」であること、及び、その測定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。
【００６１】
第２顕微鏡３４２により測定したＬの値がバーコードリーダー３７２によりバーコード３７０から読み出した測定により得られるべきＬの値と一致しない場合、下基板ホルダ１２５の劣化等により下基板ホルダ本体部４２２が変形したおそれ、又は、そもそも当該貼り合せシステムでの使用が予定されていない基板ホルダであるおそれがある。そのような下基板ホルダ１２５を継続して使用することは、貼り合せ装置１００の故障をもたらすおそれがあるので、制御部１４８が警報を出すか下ステージ１４２を停止させることにより、事故を未然に防ぐことができる。
【００６２】
上述の実施形態において、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、指標Ｍの情報、および、その指標Ｍを測定して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、読み出し部は、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出すことができるメモリ読み取り装置であってよい。
【００６３】
上述の実施形態において、測定する指標として、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。そのパラメータが何であるかを示す情報及び当該パラメータを測定して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。
【００６４】
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。
【００６５】
これらの指標の情報及び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を用いて指標を測定する例を挙げられたが、基板ホルダラック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、指標測定部及び比較部を設けて、下基板ホルダ１２５の指標を測定してもよい。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の指標を測定してもよい。
【００６６】
図８は、積層半導体装置を製造する製造方法の概略を示す。図８に示すように、積層半導体装置は、当該積層半導体装置の機能・性能設計を行うステップＳ１１０、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップＳ１２０、積層半導体装置の基材である基板を製造するステップＳ１３０、マスクのパターンを用いたリソグラフィを含む基板処理ステップＳ１４０、上記の貼り合せ装置を用いた基板貼り合せ工程等を含むデバイス組み立てステップＳ１５０、検査ステップＳ１６０等を経て製造される。なお、デバイス組み立てステップＳ１５０は、基板貼り合せ工程に続いて、ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む。
【００６７】
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。
【００６８】
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】
【００６９】
１００ 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 基板ホルダラック、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、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、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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板ホルダ、貼り合せシステム、積層半導体装置の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】
ウェハ接合装置に適した基板ホルダが使用されることが好ましい。しかし、基板ホルダが交換されたり、他の接合装置と共用される場合に、バーコード等の識別番号だけで管理することが困難である。
【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、基板を保持した状態で搬送される基板ホルダであって、基板を保持面に保持する本体部と、本体部に設けられ、外部から測定可能な指標と、指標の情報、および、外部からの測定により得られるべき結果の情報を、外部から読み出し可能に記憶する情報記憶部とを備える基板ホルダが提供される。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、基板を保持する基板ホルダ、および、基板を基板ホルダと共に搬送して複数の基板を貼り合わせる貼り合わせ装置を備える貼り合わせシステムであって、ホルダは、基板を保持面に保持する本体部と、本体部に設けられ、外部から測定可能な指標と、指標の情報、および、外部からの測定により得られるべき結果の情報を、外部から読み出し可能に記憶する情報記憶部とを備え、貼り合わせ装置は、基板ホルダの情報記憶部から指標の情報、および、結果の情報を読み出す読み出し部と、読み出し部により読み出された指標の情報により、指標を測定する指標測定部と、読み出し部により読み出された結果の情報と指標測定部の測定の結果とを比較して出力する比較部とを備える貼り合わせシステムが提供される。
【０００６】
本発明の第３の態様においては、上記貼り合わせシステムにより複数の基板を積層して積層半導体装置を製造す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】一実施形態である貼り合せシステムを模式的に示す平面図である。
【図２】ステージ装置１４０の構造を概略的に示す正面図である。
【図３】下基板ホルダ１２５を上方から見た斜視図である。
【図４】下基板ホルダ１２５を下方から見た斜視図である。
【図５】下基板ホルダ１２５の断面を概略的に示す。
【図６】貼り合せシステムにより情報を読み出し、結果を比較する過程を説明する概略図である。
【図７】下基板ホルダ１２５を概略的に示す平面図である。
【図８】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。
【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、一実施形態である貼り合せシステムを模式的に示す平面図である。当該貼り合せシステムは、貼り合せ装置１００と、上基板ホルダ１２４と、下基板ホルダ１２５とを備える。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、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が一括して貼り合せ装置１００に装填される。また、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、基板ホルダラック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、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】
基板ホルダラック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を収容して待機させる。貼り合せ装置１００において、多くの場合、上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５は、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、基板ホルダラック１２８に戻されて待機する。基板取り外し部１３０は、基板ホルダラック１２８の上方に配される。
【００２１】
なお、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。
【００２２】
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、基板ホルダラック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。
【００２３】
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、まず基板ホルダラック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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
図２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。
【００３４】
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、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。
【００３５】
下ステージ１４２は、底板３１６の上に載置され、底板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、Ｚ方向にも移動できる。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。第１顕微鏡３４４は、指標測定部の一例である。
【００３９】
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。
【００４０】
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。第２顕微鏡３４２は、指標測定部の一例である。
【００４１】
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。
【００４２】
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の情報、および、その指標Ｍを測定して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、上基板ホルダ１２４における指標Ｍを測定する。バーコードリーダー３７２は、読み出し部の一例である。
【００４３】
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の情報、および、その指標Ｍを測定して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、下基板ホルダ１２５における指標Ｍを測定する。
【００４４】
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を測定して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の実際の測定結果とを比較して、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測定結果の情報と、第２顕微鏡３４２又は第１顕微鏡３４４の実際の測定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。
【００４５】
図３は、下基板ホルダ１２５を上方から見た斜視図である。図４は、同じ下基板ホルダ１２５を下方から見た斜視図である。図５は、下基板ホルダ１２５の断面を概略的に示す。
【００４６】
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。
【００４７】
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３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。
【００４８】
バーコード３７０は、下基板ホルダ１２５の指標Ｍの情報、および、当該指標Ｍを測定して得られるべき結果の情報を記憶する。バーコード３７０は、情報記憶部の一例である。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。ここで指標Ｍの情報とは、測定されるべき指標Ｍが何であるかということを示す情報である。指標Ｍの情報の一例は、「切り欠き４２８の切り込み長さ」、「マーク４５０の形状」等である。また当該指標Ｍを測定して得られるべき結果の情報とは、当該指標Ｍを測定して得られるべき測定値である。例えば、指標Ｍの情報が「切り欠き４２８の切り込み長さ」である場合に、当該指標Ｍを測定して得られるべき結果の情報は「３ｍｍ」等である。他の例として、指標Ｍの情報が「マーク４５０の形状」である場合に、当該指標Ｍを測定して得られるべき結果の情報は「十字」等である。
【００４９】
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。
【００５０】
図１の貼り合せ装置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。
【００５１】
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。
【００５２】
図５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５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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
図６は、貼り合せシステムにより情報を読み出し、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。
【００５６】
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、当該測定方法により下基板ホルダ１２５における指標Ｍを測定する。
【００５７】
バーコードリーダー３７２は、更に上記測定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を測定して、その測定結果ｄを比較部３８０に送信する。
【００５８】
比較部３８０は、第２顕微鏡３４２の実際の測定結果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を測定して得られるべき結果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測定結果の情報ｃと、第２顕微鏡３４２の実際の測定結果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、警報を出すか下ステージ１４２を停止させる。
【００５９】
図７は、下基板ホルダ１２５を概略的に示す平面図である。図７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。指標Ｍの情報は、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である。指標Ｍは、第２顕微鏡３４２により二つの切り欠き４２８の間隔Ｌ、本体部４２２の厚さ等でもよい。切り欠き４２８、溝４２６及びマーク４５０は、第２顕微鏡３４２により、互いに異なる複数の結果のいずれか一つが測定されるべく設けられてよい。「互いに異なる複数の結果」の例として、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、当該公差を測定されるべき結果としてもよい。
【００６０】
バーコード３７０には、上記複数の結果のうちの一つが、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、指標Ｍの情報として、当該指標Ｍが「第２顕微鏡３４２により二つの切り欠き４２８の間隔Ｌ」であること、及び、その測定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。
【００６１】
第２顕微鏡３４２により測定したＬの値がバーコードリーダー３７２によりバーコード３７０から読み出した測定により得られるべきＬの値と一致しない場合、下基板ホルダ１２５の劣化等により下基板ホルダ本体部４２２が変形したおそれ、又は、そもそも当該貼り合せシステムでの使用が予定されていない基板ホルダであるおそれがある。そのような下基板ホルダ１２５を継続して使用することは、貼り合せ装置１００の故障をもたらすおそれがあるので、制御部１４８が警報を出すか下ステージ１４２を停止させることにより、事故を未然に防ぐことができる。
【００６２】
上述の実施形態において、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、指標Ｍの情報、および、その指標Ｍを測定して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、読み出し部は、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出すことができるメモリ読み取り装置であってよい。
【００６３】
上述の実施形態において、測定する指標として、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。そのパラメータが何であるかを示す情報及び当該パラメータを測定して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。
【００６４】
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。
【００６５】
これらの指標の情報及び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を用いて指標を測定する例を挙げられたが、基板ホルダラック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、指標測定部及び比較部を設けて、下基板ホルダ１２５の指標を測定してもよい。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の指標を測定してもよい。
【００６６】
図８は、積層半導体装置を製造する製造方法の概略を示す。図８に示すように、積層半導体装置は、当該積層半導体装置の機能・性能設計を行うステップＳ１１０、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップＳ１２０、積層半導体装置の基材である基板を製造するステップＳ１３０、マスクのパターンを用いたリソグラフィを含む基板処理ステップＳ１４０、上記の貼り合せ装置を用いた基板貼り合せ工程等を含むデバイス組み立てステップＳ１５０、検査ステップＳ１６０等を経て製造される。なお、デバイス組み立てステップＳ１５０は、基板貼り合せ工程に続いて、ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む。
【００６７】
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。
【００６８】
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】
【００６９】
１００ 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 基板ホルダラック、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、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、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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持した状態で搬送される基板ホルダであって、
前記基板を保持面に保持する本体部と、
前記本体部に設けられ、外部から測定可能な指標と、
前記指標の情報、および、外部からの測定により得られるべき結果の情報を、外部から読み出し可能に記憶する情報記憶部と
を備える基板ホルダ。
【請求項２】
前記指標は、測定により互いに異なる複数の結果のいずれか一つが測定されるべく設けられており、
前記情報記憶部は、前記複数の結果のうちの前記一つを、前記基板ホルダを識別する識別情報に対応付けて記憶している請求項１に記載の基板ホルダ。
【請求項３】
前記指標は、前記本体部の外観形状である請求項１または２に記載の基板ホルダ。
【請求項４】
前記指標は、前記本体部の物理量である請求項１または２に記載の基板ホルダ。
【請求項５】
外部からの電力供給により、前記基板を前記保持面に静電吸着する電極をさらに備え、
前記指標は、前記電極の電気な特性である請求項１または２に記載の基板ホルダ。
【請求項６】
基板を保持する基板ホルダ、および、前記基板を前記基板ホルダと共に搬送して複数の前記基板を貼り合わせる貼り合わせ装置を備える貼り合わせシステムであって、
前記ホルダは、
前記基板を保持面に保持する本体部と、
前記本体部に設けられ、外部から測定可能な指標と、
前記指標の情報、および、外部からの測定により得られるべき結果の情報を、外部から読み出し可能に記憶する情報記憶部と
を備え、
前記貼り合わせ装置は、
前記基板ホルダの情報記憶部から前記指標の情報、および、前記結果の情報を読み出す読み出し部と、
前記読み出し部により読み出された前記指標の情報により、前記指標を測定する指標測定部と、
前記読み出し部により読み出された前記結果の情報と前記指標測定部の測定の結果とを比較して出力する比較部と
を備える貼り合わせシステム。
【請求項７】
請求項６に記載の貼り合わせシステムにより複数の基板を積層して積層半導体装置を製造する積層半導体装置製造方法。
【請求項８】
請求項７の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。
【請求項１】
基板を保持した状態で搬送される基板ホルダであって、
前記基板を保持面に保持する本体部と、
前記本体部に設けられ、外部から測定可能な指標と、
前記指標の情報、および、外部からの測定により得られるべき結果の情報を、外部から読み出し可能に記憶する情報記憶部と
を備える基板ホルダ。
【請求項２】
前記指標は、測定により互いに異なる複数の結果のいずれか一つが測定されるべく設けられており、
前記情報記憶部は、前記複数の結果のうちの前記一つを、前記基板ホルダを識別する識別情報に対応付けて記憶している請求項１に記載の基板ホルダ。
【請求項３】
前記指標は、前記本体部の外観形状である請求項１または２に記載の基板ホルダ。
【請求項４】
前記指標は、前記本体部の物理量である請求項１または２に記載の基板ホルダ。
【請求項５】
外部からの電力供給により、前記基板を前記保持面に静電吸着する電極をさらに備え、
前記指標は、前記電極の電気な特性である請求項１または２に記載の基板ホルダ。
【請求項６】
基板を保持する基板ホルダ、および、前記基板を前記基板ホルダと共に搬送して複数の前記基板を貼り合わせる貼り合わせ装置を備える貼り合わせシステムであって、
前記ホルダは、
前記基板を保持面に保持する本体部と、
前記本体部に設けられ、外部から測定可能な指標と、
前記指標の情報、および、外部からの測定により得られるべき結果の情報を、外部から読み出し可能に記憶する情報記憶部と
を備え、
前記貼り合わせ装置は、
前記基板ホルダの情報記憶部から前記指標の情報、および、前記結果の情報を読み出す読み出し部と、
前記読み出し部により読み出された前記指標の情報により、前記指標を測定する指標測定部と、
前記読み出し部により読み出された前記結果の情報と前記指標測定部の測定の結果とを比較して出力する比較部と
を備える貼り合わせシステム。
【請求項７】
請求項６に記載の貼り合わせシステムにより複数の基板を積層して積層半導体装置を製造する積層半導体装置製造方法。
【請求項８】
請求項７の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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１２４３２３（Ｐ２０１２−１２４３２３Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７３７５１（Ｐ２０１０−２７３７５１）
【出願日】平成２２年１２月８日（２０１０．１２．８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＱＲコード
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月８日（２０１０．１２．８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＱＲコード
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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