基板貼り合わせ装置
【課題】固有振動数付近の共振による基板貼り合わせ装置の損傷を防止する。
【解決手段】複数の基板を貼り合せる基板貼り合わせ装置であって、複数の基板を貼り合せる基板貼り合わせ装置であって、一方の基板が支持される第１ステージと、第１ステージに対向して配され、他方の基板が支持される第２ステージと、第２ステージを除振する除振部と、除振部および第２ステージを含む系の固有振動数を調整する振動数調整部とを備える。振動数調整部は、予め定められた種類の振動が外部から与えられる旨を検出した場合に、固有振動数を調整してもよい。
【解決手段】複数の基板を貼り合せる基板貼り合わせ装置であって、複数の基板を貼り合せる基板貼り合わせ装置であって、一方の基板が支持される第１ステージと、第１ステージに対向して配され、他方の基板が支持される第２ステージと、第２ステージを除振する除振部と、除振部および第２ステージを含む系の固有振動数を調整する振動数調整部とを備える。振動数調整部は、予め定められた種類の振動が外部から与えられる旨を検出した場合に、固有振動数を調整してもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板貼り合わせ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の基板を積層して貼り合わせた積層型半導体装置がある（特許文献１参照）。基板を貼り合わせる場合は、半導体装置の線幅レベルの精度で基板を位置合わせする。このため、基板の貼り合わせは、除振装置により外部からの振動伝播が遮断された環境で実行される。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２００５−２５１９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
除振装置は、それ自体の固有振動数に近い振動数の地震波が生じた場合に共振することがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで、本発明の一態様として、複数の基板を貼り合せる基板貼り合わせ装置であって、一方の基板が支持される第１ステージと、第１ステージに対向して配され、他方の基板が支持される第２ステージと、第２ステージを除振する除振部と、除振部及び第２ステージを含む系の固有振動数を調整する振動数調整部とを備える基板貼り合わせ装置が提供される。
【０００５】
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発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。
【図２】貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。
【図３】貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。
【図４】貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。
【図５】貼り合わせ装置１００の模式的平面図である。
【図６】貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。
【図７】貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。
【図８】貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。
【図９】貼り合わせ装置１０１の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、下記の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態で説明され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。
【０００８】
図１は、貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。貼り合わせ装置１００は、全体定盤１２０、粗動用定盤１３２および微動用定盤１５２を含む。
【０００９】
全体定盤１２０は、貼り合わせ装置１００を設置する床上に水平に固定される。粗動用定盤１３２は、全体定盤１２０上に、支柱１３６を介して固定される。これに対して、微動用定盤１５２は、除振部１９０を介して全体定盤１２０から支持される。
【００１０】
微動用定盤１５２は、枠体１１０を搭載する。枠体１１０の内側には、粗動ステージ１３０、微動ステージ１５０および固定ステージ１６０が配される。固定ステージ１６０は、枠体１１０の天井面に、複数のロードセル１７０を介して下向きに固定される。
【００１１】
また、固定ステージ１６０は、図示していない静電チャックを備え、貼り合わせに供する基板１０２の一方を下面に吸着して保持する。ロードセル１７０は、固定ステージ１６０に対して下方から上方に向かってかかる負荷を検出する。
【００１２】
粗動ステージ１３０は、リニアアクチュエータ１３８を介して粗動用定盤１３２から支持される。よって、リニアアクチュエータ１３８を動作させることにより、粗動ステージ１３０は、粗動用定盤１３２に対して、図中に矢印Ｙで示す方向に水平に進退する。
【００１３】
また、粗動ステージ１３０は、その上面に固定された渦電流センサ１３３、支持脚１３４およびボイスコイル１３５を搭載する。粗動ステージ１３０が水平移動した場合、渦電流センサ１３３、支持脚１３４およびボイスコイル１３５は、いずれも粗動ステージ１３０と共に移動する。
【００１４】
微動ステージ１５０は、重力打ち消し部１４０を介して、微動用定盤１５２から支持される。微動ステージ１５０は、静電チャックを有し、貼り合わせに供する基板１０２の他方を上面に吸着して保持する。
【００１５】
重力打ち消し部１４０は、粗動ステージ１３０を重力方向に貫通して配される。重力打ち消し部１４０の側面と粗動ステージ１３０の間は、エアベアリング１３１により潤滑される。よって、重力打ち消し部１４０は、粗動ステージ１３０に対して重力方向に自由に相対移動する。
【００１６】
また、重力打ち消し部１４０は、下端にエアベアリング１４２を、上端に球面座１４６を有する。エアベアリング１４２は、微動用定盤１５２の上面と、重力打ち消し部１４０の下端面との間に気体の層流を形成して両者の摩擦を著しく低減させる。これにより、水平な駆動力を受けた重力打ち消し部１４０は、微動用定盤１５２の上面を自在に滑動する。なお、エアベアリング１４２に供給される気体は、乾燥空気の他、窒素ガス等の不活性ガスでもよい。
【００１７】
球面座１４６は、重力打ち消し部１４０の上端面を自在に傾斜させる。これらエアベアリング１４２および球面座１４６の作用により、重力打ち消し部１４０に支持された微動ステージ１５０は、円滑に移動または揺動する。
【００１８】
重力打ち消し部１４０は、圧力センサの検出結果を参照しつつサーボ弁を制御することにより、微動ステージ１５０の浮上圧力を一定に維持する。これにより、微動ステージ１５０を変位させるアクチュエータの負荷を軽減すると共に、微動ステージ１５０の慣性モーメントを減らして位置の制御精度を向上させる。
【００１９】
微動ステージ１５０は、反射鏡１５７を搭載する。反射鏡１５７は、図示していない干渉計が射出した光を反射して干渉計に返す。これにより、制御部１８０は、微動ステージ１５０の位置を高精度に検知できる。
【００２０】
また、微動ステージ１５０には、リニアスケール１５１の一端が固定される。これにより、リニアスケール１５１は微動ステージ１５０と共に変位し、重力打ち消し部１４０に固定されたリニアエンコーダ１４１と協働して、微動ステージ１５０の垂直方向の変位を高精度に検出する垂直変位検出部を形成する。制御部１８０は、この垂直変位検出部の出力を参照して微動ステージ１５０の動作を制御する。なお、貼り合わせ装置１００が正常に動作している限り、リニアスケール１５１およびリニアエンコーダ１４１は互いに接触しない。
【００２１】
更に、微動ステージ１５０には、永久磁石１５５も固定される。永久磁石１５５は、粗動ステージ１３０に固定されたボイスコイル１３５と協働してボイスコイルモータを形成する。制御部１８０は、ボイスコイル１３５に供給する駆動電流を制御することにより、微動ステージ１５０を粗動ステージ１３０に対して相対移動させる。なお、貼り合わせ装置１００が正常に動作している限り、ボイスコイル１３５および永久磁石１５５は接触しない。
【００２２】
また更に、微動ステージ１５０には、ターゲットプレート１５３も固定される。ターゲットプレート１５３は、粗動ステージ１３０に固定された渦電流センサ１３３と協働して、微動ステージ１５０の粗動ステージ１３０に対する相対位置を検出する相対位置検出部を形成する。制御部１８０は、相対位置検出部の出力を参照して、ボイスコイル１３５に供給する駆動電流を制御する。なお、貼り合わせ装置１００が正常に動作している限り、渦電流センサ１３３およびターゲットプレート１５３は互いに接触しない。
【００２３】
更に、微動ステージ１５０には、脚受け１４４も固定される。ボイスコイル１３５および永久磁石１５５により形成されたアクチュエータも、重力打ち消し部１４０も動作していない場合、脚受け１４４は、粗動ステージ１３０に固定された支持脚１３４上端と当接して微動ステージ１５０を下方から直接的に支持する。
【００２４】
微動用定盤１５２を支持する除振部１９０は、弾性部１９４および緩衝部１９６を有する。弾性部１９４および緩衝部１９６は、微動用定盤１５２の下面に固定されたステージ側部材１９２と、全体定盤１２０の上面に固定されたベース側部材１９８との間に並列的に配される。
【００２５】
全体定盤１２０が振動した場合、弾性部１９４が変形することにより、微動用定盤１５２への振動の伝播が遮断される。また、変形した弾性部１９４が元の形状を復元する場合に生じる振動は、緩衝部１９６の伸縮により減衰される。これにより、除振部１９０は、貼り合わせ装置１００の外部の震動または振動を遮断する。
【００２６】
ステージ側部材１９２およびベース側部材１９８の間隙の側方には、エアアクチュエータ２１０および楔形部材２２０が配される。エアアクチュエータ２１０は、微動用定盤１５２の底面に固定され、プランジャを水平に変位させる。楔形部材２２０は、プランジャと共に水平に移動する。
【００２７】
なお、図中には一対の除振部１９０が描かれるが、全体定盤１２０および微動用定盤１５２の間には３基以上の除振部１９０が配されてもよい。これにより、除振部１９０上で微動用定盤１５２が安定する。
【００２８】
また、エアアクチュエータ２１０および楔形部材２２０は、複数の除振部１９０の各々に対応して配してもよい。また、上記の例では、受動型の除振部１９０を用いたが、加速センサとアクチュエータを組み合わせた能動型の除振装置を用いて除振部１９０を形成してもよい。
【００２９】
貼り合わせ装置１００は更に、制御部１８０を備える。制御部１８０は、予め実装された、あるいは外部から読み込ませた手順に従って、貼り合わせ装置１００全体の動作を制御する。また、制御部１８０は、貼り合わせ装置１００の外部に配された地震検知部１８２が地震の発生を検知した場合にその旨の通知を受信する。
【００３０】
地震検知部１８２は、例えば加速センサを用いて形成できる。あるいは、工場設備として配された共同の地震検知装置、外部の地震通知サービス等から地震発生の通知を受ける通信装置であってもよい。 更に、地震検知部１８２に、地震以外の原因で生じた震動を検出する機能を設けてもよい。即ち、貼り合わせ装置１００自体が生じた振動、貼り合わせ装置１００の設置環境において他の機材が発生した震動を検出する機能を設けてもよい。
【００３１】
図示の状態にある貼り合わせ装置１００では、微動ステージ１５０が固定ステージ１６０の直下からはずれた位置にある。このため、微動ステージ１５０の上方および固定ステージ１６０の下方はそれぞれ大きく空いている。よって、微動ステージ１５０および固定ステージ１６０のそれぞれに基板１０２を保持させまたは取り外すことができる。
【００３２】
なお、貼り合わせ装置１００において貼り合わせに供される基板１０２は、シリコン単結晶基板、化合物半導体基板等の半導体基板の他、サファイア基板、ガラス基板等の誘電体基板である場合もある。また、貼り合わされる基板１０２の少なくとも一方が、複数の素子を実装された半導体装置である場合がある。更に、貼り合わされる基板１０２の一方または両方が、既に基板１０２を積層して形成された積層基板１０４である場合もある。
【００３３】
図２は、貼り合わせ装置１００の模式的断面図であり、図１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。図示の貼り合わせ装置１００では、微動ステージ１５０が固定ステージ１６０の直下に移動している。微動ステージ１５０および固定ステージ１６０は、それぞれ基板１０２を保持しつつ対向している。
【００３４】
図３は、貼り合わせ装置１００の模式的断面図であり、図１および図２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。図示の貼り合わせ装置１００では、微動ステージ１５０が上昇して一対の基板１０２が密着している。
【００３５】
このように、一対の基板１０２が相互に位置合わせされた状態で微動ステージ１５０を上昇させることにより一対の基板１０２が互いに密着している。更に、微動ステージ１５０を上昇させる駆動力を増加することにより、一対の基板１０２は互いに貼り合わされる。
【００３６】
貼り合わされた一対の基板１０２は、はんだバンプ、パッド等を介して相互に電気的に結合される。これにより、基板１０２上の素子が相互に結合され、積層基板１０４が形成される。
【００３７】
なお、図示の貼り合わせ装置１００では、基板１０２が直接に取り扱われるが、基板１０２を吸着して保持する基板ホルダを用いることもできる。即ち、基板ホルダは、静電チャック等を有して基板１０２を吸着する。基板１０２を吸着した基板ホルダを基板と一体的に取り扱うことにより、薄くて脆い基板１０２の取り扱いを容易にできる。
【００３８】
図４は、図１〜３の断面と直交する断面を模式的に示す断面図である。図１から図３まで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。
【００３９】
図示のように、粗動ステージ１３０をＹ方向に移動させるリニアアクチュエータ１３８の両端には、粗動ステージ１３０を粗動用定盤１３２に対してＸ方向に案内しつつ移動させるリニアアクチュエータ１３９が配される。これにより、粗動ステージ１３０を水平に二次元的に移動させ得ることが判る。
【００４０】
移動する粗動ステージ１３０は、エアベアリング１３１を介して重力打ち消し部１４０に水平の変位を伝達する。よって、粗動ステージ１３０が移動した場合は、微動ステージ１５０も、粗動ステージ１３０の移動の水平成分と同じように移動する。これにより、リニアアクチュエータ１３９が動作した場合に、微動ステージ１５０は、固定ステージ１６０の直下の位置と、固定ステージ１６０の直下からはずれた位置との間を移動する。
【００４１】
図５は、微動ステージ１５０を上から見下ろした様子を示す模式的平面図である。図４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。
【００４２】
微動ステージ１５０と粗動ステージ１３０の間には、図４に示したボイスコイル１３５および永久磁石１５５の他に、複数のアクチュエータが設けられている。図示の例では、微動ステージ１５０の図中側方に一対の永久磁石１５５が、微動ステージ１５０の上方にひとつの永久磁石１５５がそれぞれ配される。
【００４３】
また、粗動ステージ１３０には、永久磁石１５５の各々に対応したボイスコイル１３５が配される。これにより、紙面に並行な駆動力を発生する複数のボイスコイルモータが形成される。
【００４４】
これらボイスコイルモータのうち、平行な一対のボイスコイルモータを同時且つ同方向に動作させた場合、微動ステージ１５０は並進する。また、複数のボイスコイルモータが異なる動作をした場合は、微動ステージ１５０を、粗動ステージ１３０に対して、Ｚ軸回りに回転させることができる。
【００４５】
更に、微動ステージ１５０の下面には、紙面に垂直な複数の永久磁石１５５が固定され、これらの永久磁石１５５に対応したボイスコイル１３５が、粗動ステージ１３０に固定される。これにより、紙面に垂直な複数のボイスコイルモータが形成される。
【００４６】
これらボイスコイルモータを同時に同じ方向に動作させた場合、微動ステージ１５０は垂直方向に並進して上昇または降下する。また、これらボイスコイルモータに互いに異なる動作をさせた場合、微動ステージ１５０は、重力打ち消し部１４０の球面座１４６を中心として、粗動ステージ１３０に対して揺動する。
【００４７】
制御部１８０は、垂直変位検出部のリニアエンコーダ１４１が検出した微動ステージ１５０の垂直変位を参照してボイスコイルモータを制御する。制御部１８０は、基板１０２を搭載した微動ステージ１５０が昇降する場合に、微動ステージ１５０の運動量に見合った重力方向の駆動力をボイスコイルモータに発生させる。また、重力打ち消し部１４０は、圧力センサとサーボ弁にて、一定の圧力を維持するように制御される。
【００４８】
重力打ち消し部１４０が動作している場合、微動ステージ１５０の重量は、専ら、重力打ち消し部１４０により支持される。このため、微動ステージ１５０と共に上昇した脚受け１４４は、粗動ステージ１３０に固定された支持脚１３４の上端から離間している。
【００４９】
上記のように微動ステージ１５０が粗動ステージ１３０から離間した状態で、粗動ステージ１３０が水平に変位した場合、粗動ステージ１３０の変位は、エアベアリング１３１を介して非接触を保ちつつ重力打ち消し部１４０に伝達される。重力打ち消し部１４０は、自身の下端に設けられたエアベアリング１４２により浮上しているので、粗動ステージ１３０と共に円滑に水平移動する。
【００５０】
更に、粗動ステージ１３０に搭載されたボイスコイル１３５のいずれかに駆動電流を供給すると、ボイスコイル１３５が発生した磁界と永久磁石１５５との相互作用により、微動ステージ１５０が、粗動ステージ１３０に対して変位する。微動ステージ１５０と重力打ち消し部１４０との間には、球面エアベアリングに加えて、水平方向用エアベアリングが設けてある。そのため、微動ステージ１５０は、重力打ち消し部１４０に対して、水平方向に円滑に移動できる。
【００５１】
図６は、貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。図４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。
【００５２】
地震検知部１８２が地震の発生を検出した旨を制御部１８０に通知した場合、制御部１８０は、エアアクチュエータ２１０を動作させる。これにより、エアアクチュエータ２１０から押し出されたプランジャは、楔形部材２２０を水平に変位させて、ステージ側部材１９２およびベース側部材１９８の間隙に差し込む。
【００５３】
ステージ側部材１９２およびベース側部材１９８の間隙に楔形部材２２０が位置する状態では、固定された全体定盤１２０と共に固定されたベース側部材１９８に対して、微動用定盤１５２と共に移動するステージ側部材１９２が相対移動する範囲が制限される。ここで、除振部１９０および当該除振部１９０により除振される部材からなる質量系は外部からの振動に対して共振をおこす固有振動数を生じる。ここで、固有振動数に主な影響を与えるのは、除振される部材のうち相対的に質量の大きい粗動ステージ１３０および微動ステージ１５０等である。固定された全体定盤１２０と共に固定されたベース側部材１９８に対して、微動用定盤１５２と共に移動するステージ側部材１９２が相対移動する範囲が制限されることにより、当該質量系の固有振動数が高くなる。このように、エアアクチュエータ２１０および楔形部材２２０は、除振部１９０および当該除振部１９０により除振される部材からなる質量系の固有振動数を調整する振動数調整部を形成する。
【００５４】
当該質量系の固有振動数が高くなると、除振部１９０に支持された微動用定盤１５２、重力打ち消し部１４０および微動ステージ１５０において、地震により生じる揺動が制限される。よって、地震が生じた場合に、微動ステージ１５０と共に変位するターゲットプレート１５３および永久磁石１５５と、渦電流センサ１３３およびボイスコイル１３５との相対的な変位が抑制される。
【００５５】
こうして、地震波の震動により、ターゲットプレート１５３が渦電流センサ１３３に接触することが防止される。また、永久磁石１５５がボイスコイル１３５に接触することも防止される。
【００５６】
また、地震検知部１８２は、生じた振動のうち、予め定められた種類の振動を検知した場合に、制御部１８０に通知して振動数調整部を動作させてもよい。即ち、除振部１９０は、地震の震動の他に、貼り合わせ装置１００自体が生じた振動、貼り合わせ装置１００の設置環境において他の機材が発生した振動等により共振を生じる場合がある。そこで、例えば、予め判っている除振部１９０の固有振動数を含む振動を地震検知部１８２が検知した場合に、制御部１８０が振動数調整部を動作させてもよい。さらに、振動の有無とは別個に、制御部１８０に直接的に指示を与えることにより、振動調整部を作動させてもよい。
【００５７】
更に、地震検知部１８２は、振動の有無に加えて、伝播してから後の振動の継続時間を計測して、予め定めた時間、例えば、１秒〜数秒が経過した後に振動調整部を作動させてもよい。なお、地震の震動の振動数は多くの場合１０Ｈｚ以下なので、地震に関しては、その有無を検出したときに振動数調整部を動作させればよい。
【００５８】
また、除振部１９０に楔形部材２２０が挿入されていない場合の上記質量系の固有振動数は、地震波の振動数に近い。このため、地震波が貼り合わせ装置１００に伝わった場合、除振部１９０が共振を生じて、除振部１９０に支持された微動用定盤１５２、重力打ち消し部１４０および微動ステージ１５０を大きく変位させる。一方、除振部１９０に支持されていない全体定盤１２０、粗動用定盤１３２および粗動ステージ１３０は、除振部１９０の共振の影響を受けない。
【００５９】
このため、ターゲットプレート１５３および永久磁石１５５と、渦電流センサ１３３およびボイスコイル１３５とが、それぞれ異なる変位を生じて互いに接触する場合がある。しかしながら、楔形部材２２０により除振部１９０の動作を制限された貼り合わせ装置１００においては、地震波と除振部１９０の共振が生じないので、ターゲットプレート１５３および永久磁石１５５と、渦電流センサ１３３およびボイスコイル１３５の接触が防止される。
【００６０】
なお、楔形部材２２０がステージ側部材１９２およびベース側部材１９８の間に挿入された状態では、除振部１９０の特性が変化する。よって、微動ステージ１５０の位置合わせ精度が低下するので、制御部１８０は、貼り合わせ装置１００全体の動作を停止させることが好ましい。地震検知部１８２が地震を検知しなくなった場合は、エアアクチュエータ２１０を収縮させて楔形部材２２０を引き抜くことにより、除振部１９０の所期の性能を取り戻すことができる。
【００６１】
また、前述したように、全体定盤１２０および微動用定盤１５２の間には複数の除振部１９０が設けられる。この場合、エアアクチュエータ２１０および楔形部材２２０により形成される振動数調整部も複数の除振部１９０の各々に設けてもよい。
【００６２】
更に、エアアクチュエータ２１０が動作した場合、および、地震の震動が継続する間は、楔形部材２２０と、ステージ側部材１９２またはベース側部材１９８との衝突が繰り返される。よって、楔形部材２２０は、除振部１９０から受ける衝撃に耐え得る高い強度および剛性と、ステージ側部材１９２およびベース側部材１９８のいずれよりも高い表面硬度、例えば、ビッカース硬度で５０以上を有することが好ましい。このような表面硬度を有する材料としては、焼き入れ処理による硬化加工が有効なステンレス鋼を例示できる。
【００６３】
図７は、貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。図４および図５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。
【００６４】
図示の状態では、微動ステージ１５０の重量により動作を停止した重力打ち消し部１４０が短縮し、微動ステージ１５０が降下している。このため、微動ステージ１５０の下面に固定された脚受け１４４が、粗動ステージ１３０に固定された支持脚１３４の上端に当接している。これにより、微動ステージ１５０は、粗動ステージ１３０から機械的に支持されている。
【００６５】
また、図示の状態においては、エアアクチュエータ２１０も動作を解除されて短縮し、楔形部材２２０が、ステージ側部材１９２およびベース側部材１９８の間隙から抜き出されている。よって、除振部１９０および当該除振部１９０により除振される部材からなる質量系は、再び低い固有振動数を有する状態にある。
【００６６】
なお、既に説明した通り、除振部１９０に楔形部材２２０が挿入されていない場合の当該質量系の固有振動数は地震波の振動数に近い。このため、地震が生じた場合に除振部１９０に共振が生じ、除振部１９０により支持された微動用定盤１５２および重力打ち消し部１４０が大きく変位する。
【００６７】
一方、除振部１９０に支持されていない全体定盤１２０、粗動用定盤１３２および粗動ステージ１３０と、粗動ステージ１３０から支持脚１３４および脚受け１４４を通じて支持された微動ステージ１５０とは、除振部１９０の共振の影響を受けない。このため、地震が生じた場合に、粗動ステージ１３０と共に変位する微動ステージ１５０およびリニアスケール１５１と、重力打ち消し部１４０およびリニアエンコーダ１４１とが相対的に大きく変化して接触する場合がある。
【００６８】
図８は、貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。図７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。
【００６９】
地震検知部１８２が地震の発生を検出した旨を制御部１８０に通知した場合、制御部１８０は、エアアクチュエータ２１０を動作させる。これにより、エアアクチュエータ２１０から押し出されたプランジャは、楔形部材２２０を水平に移動させて、除振部１９０のステージ側部材１９２およびベース側部材１９８の間隙に差し込む。
【００７０】
ステージ側部材１９２およびベース側部材１９８の間隙に楔形部材２２０が位置する場合、固定された全体定盤１２０と共に固定されたベース側部材１９８に対して、微動用定盤１５２と共に移動するステージ側部材１９２が相対移動する範囲が制限される。これにより、除振部１９０の剛性が増す。このように、エアアクチュエータ２１０および楔形部材２２０は、除振部１９０を含む質量系の固有振動数を上げる振動数調整部を形成する。
【００７１】
除振部１９０の剛性が高くなると、除振部１９０に支持された微動用定盤１５２および重力打ち消し部１４０において、地震により生じる揺動の範囲が制限される。これにより、粗動ステージ１３０と共に変位する微動ステージ１５０およびリニアスケール１５１と、重力打ち消し部１４０およびリニアエンコーダ１４１との相対的な変位が抑制され、リニアエンコーダ１４１およびリニアスケール１５１の接触が防止される。
【００７２】
なお、微動ステージ１５０の脚受け１４４が、粗動ステージ１３０の支持脚１３４に当接するのは、重力打ち消し部１４０を始めとする貼り合わせ装置１００が停止している場合である。よって、貼り合わせ装置１００が停止している場合であっても、地震検知部１８２からの通知によりエアアクチュエータ２１０を動作させる制御部１８０の機能は有効にしておくことが好ましい。あるいは、貼り合わせ装置１００を停止した場合には、予めエアアクチュエータ２１０を動作させて、楔形部材２２０を、ステージ側部材１９２およびベース側部材１９８の間隙に差し込んでおいてもよい。
【００７３】
図９は、他の貼り合わせ装置１０１の模式的断面図である。貼り合わせ装置１０１は、以下に説明する部分を除くと、図４から図８までに示した貼り合わせ装置１００と同じ構造を有する。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。
【００７４】
貼り合わせ装置１０１は、全体定盤１２０に直接に搭載された地震検知部１８２を有する点で固有の構造を有する。また、貼り合わせ装置１０１は、楔形部材２２０に換えて設けられたコの字形部材２３０と、除振部１９０のベース側部材１９８に形成された水平突起部１９１とを備える点で固有の構造を有する。
【００７５】
地震検知部１８２は、全体定盤１２０に対して固定され、地震波により全体定盤１２０に生じた震動を直接に検出する。また、地震検知部１８２は、地震の発生を検出した場合に、その旨をエアアクチュエータ２１０に直接に通知する。地震の発生を通知されたエアアクチュエータ２１０は、即座に動作して、コの字形部材２３０を、水平突起部１９１に向かって移動させる。
【００７６】
水平突起部１９１は、ベース側部材１９８と一体的に形成され、除振部１９０からコの字形部材２３０の内側に向かって水平に延在する。エアアクチュエータ２１０が動作して伸長した場合、プランジャにおされて移動したコの字形部材２３０は、水平突起部１９１の先端に向かって水平に移動する。
【００７７】
コの字形部材２３０は、内側に対向する斜面を有する。斜面の間隔は、コの字形部材２３０の先端において広く、奥に行くほど狭くなる。よって、コの字形部材２３０と水平突起部１９１との間に多少の高さの差があっても、水平突起部１９１は、コの字形部材２３０に案内されて自律的に係合する。係合したコの字形部材２３０は、水平突起部１９１を上下から挟み、ベース側部材１９８の昇降方向の変位を規制する。
【００７８】
ここで、ベース側部材１９８およびステージ側部材１９２の間に挿入される楔形部材２２０と異なり、コの字形部材２３０は、水平突起部１９１を上下から挟んで係合する。これにより、全体定盤１２０および微動用定盤１５２の垂直方向の間隔が固定され、除振部１９０を含む質量系の固有振動数は著しく高くなる。よって、地震波により除振部１９０が共振を生じることはない。
【００７９】
なお、上記の例は、微動用定盤１５２に対して固定されたエアアクチュエータ２１０に取り付けられたコの字形部材２３０が、ベース側部材１９８に設けた水平突起部１９１と係合する構造を有する。しかしながら、エアアクチュエータ２１０およびコの字形部材２３０が全体定盤１２０に対して固定し、水平突起部１９１を、ステージ側部材１９２と一体に設けても同じ機能を実現できる。更に、いずれの構造であっても、エアアクチュエータ２１０のプランジャ先端に水平突起部１９１を設け、除振部１９０側にコの字形部材を固定しても同様の機能が得られる。
【００８０】
また、貼り合わせ装置１０１の場合も、コの字形部材２３０がステージ側部材１９２およびベース側部材１９８と係合した状態では、除振部１９０による除振性能は低下するので、微動ステージ１５０の位置合わせ精度が低下する。よって、制御部１８０は、貼り合わせ装置１００全体の動作を停止させることが好ましい。地震検知部１８２が地震を検出しなくなった場合は、コの字形部材２３０を引き戻すことにより、除振部１９０の所期の性能を取り戻すことができる。
【００８１】
更に、エアアクチュエータ２１０が動作した場合、および、地震の震動が継続する間は、コの字形部材２３０と水平突起部１９１の衝突が繰り返される。よって、コの字形部材２３０は、水平突起部１９１から受ける衝撃に耐え得る高い強度および剛性と、水平突起部１９１よりも高い表面硬度を有することが好ましい。
【００８２】
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。
【符号の説明】
【００８３】
１００、１０１ 貼り合わせ装置、１０２ 基板、１０４ 積層基板、１１０ 枠体、１２０ 全体定盤、１３０ 粗動ステージ、１３１、１４２ エアベアリング、１３２ 粗動用定盤、１３３ 渦電流センサ、１３４ 支持脚、１３５ ボイスコイル、１３６ 支柱、１３８、１３９ リニアアクチュエータ、１４０ 重力打ち消し部、１４１ リニアエンコーダ、１４４ 脚受け、１４６ 球面座、１５０ 微動ステージ、１５１ リニアスケール、１５２ 微動用定盤、１５３ ターゲットプレート、１５５ 磁石、１５７ 反射鏡、１６０ 固定ステージ、１７０ ロードセル、１８０ 制御部、１８２ 地震検知部、１９０ 除振部、１９１ 水平突起部、１９２ ステージ側部材、１９４ 弾性部、１９６ 緩衝部、１９８ ベース側部材、２１０ エアアクチュエータ、２２０ 楔形部材、２３０ コの字形部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板貼り合わせ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の基板を積層して貼り合わせた積層型半導体装置がある（特許文献１参照）。基板を貼り合わせる場合は、半導体装置の線幅レベルの精度で基板を位置合わせする。このため、基板の貼り合わせは、除振装置により外部からの振動伝播が遮断された環境で実行される。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２００５−２５１９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
除振装置は、それ自体の固有振動数に近い振動数の地震波が生じた場合に共振することがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで、本発明の一態様として、複数の基板を貼り合せる基板貼り合わせ装置であって、一方の基板が支持される第１ステージと、第１ステージに対向して配され、他方の基板が支持される第２ステージと、第２ステージを除振する除振部と、除振部及び第２ステージを含む系の固有振動数を調整する振動数調整部とを備える基板貼り合わせ装置が提供される。
【０００５】
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発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。
【図２】貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。
【図３】貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。
【図４】貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。
【図５】貼り合わせ装置１００の模式的平面図である。
【図６】貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。
【図７】貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。
【図８】貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。
【図９】貼り合わせ装置１０１の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、下記の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態で説明され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。
【０００８】
図１は、貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。貼り合わせ装置１００は、全体定盤１２０、粗動用定盤１３２および微動用定盤１５２を含む。
【０００９】
全体定盤１２０は、貼り合わせ装置１００を設置する床上に水平に固定される。粗動用定盤１３２は、全体定盤１２０上に、支柱１３６を介して固定される。これに対して、微動用定盤１５２は、除振部１９０を介して全体定盤１２０から支持される。
【００１０】
微動用定盤１５２は、枠体１１０を搭載する。枠体１１０の内側には、粗動ステージ１３０、微動ステージ１５０および固定ステージ１６０が配される。固定ステージ１６０は、枠体１１０の天井面に、複数のロードセル１７０を介して下向きに固定される。
【００１１】
また、固定ステージ１６０は、図示していない静電チャックを備え、貼り合わせに供する基板１０２の一方を下面に吸着して保持する。ロードセル１７０は、固定ステージ１６０に対して下方から上方に向かってかかる負荷を検出する。
【００１２】
粗動ステージ１３０は、リニアアクチュエータ１３８を介して粗動用定盤１３２から支持される。よって、リニアアクチュエータ１３８を動作させることにより、粗動ステージ１３０は、粗動用定盤１３２に対して、図中に矢印Ｙで示す方向に水平に進退する。
【００１３】
また、粗動ステージ１３０は、その上面に固定された渦電流センサ１３３、支持脚１３４およびボイスコイル１３５を搭載する。粗動ステージ１３０が水平移動した場合、渦電流センサ１３３、支持脚１３４およびボイスコイル１３５は、いずれも粗動ステージ１３０と共に移動する。
【００１４】
微動ステージ１５０は、重力打ち消し部１４０を介して、微動用定盤１５２から支持される。微動ステージ１５０は、静電チャックを有し、貼り合わせに供する基板１０２の他方を上面に吸着して保持する。
【００１５】
重力打ち消し部１４０は、粗動ステージ１３０を重力方向に貫通して配される。重力打ち消し部１４０の側面と粗動ステージ１３０の間は、エアベアリング１３１により潤滑される。よって、重力打ち消し部１４０は、粗動ステージ１３０に対して重力方向に自由に相対移動する。
【００１６】
また、重力打ち消し部１４０は、下端にエアベアリング１４２を、上端に球面座１４６を有する。エアベアリング１４２は、微動用定盤１５２の上面と、重力打ち消し部１４０の下端面との間に気体の層流を形成して両者の摩擦を著しく低減させる。これにより、水平な駆動力を受けた重力打ち消し部１４０は、微動用定盤１５２の上面を自在に滑動する。なお、エアベアリング１４２に供給される気体は、乾燥空気の他、窒素ガス等の不活性ガスでもよい。
【００１７】
球面座１４６は、重力打ち消し部１４０の上端面を自在に傾斜させる。これらエアベアリング１４２および球面座１４６の作用により、重力打ち消し部１４０に支持された微動ステージ１５０は、円滑に移動または揺動する。
【００１８】
重力打ち消し部１４０は、圧力センサの検出結果を参照しつつサーボ弁を制御することにより、微動ステージ１５０の浮上圧力を一定に維持する。これにより、微動ステージ１５０を変位させるアクチュエータの負荷を軽減すると共に、微動ステージ１５０の慣性モーメントを減らして位置の制御精度を向上させる。
【００１９】
微動ステージ１５０は、反射鏡１５７を搭載する。反射鏡１５７は、図示していない干渉計が射出した光を反射して干渉計に返す。これにより、制御部１８０は、微動ステージ１５０の位置を高精度に検知できる。
【００２０】
また、微動ステージ１５０には、リニアスケール１５１の一端が固定される。これにより、リニアスケール１５１は微動ステージ１５０と共に変位し、重力打ち消し部１４０に固定されたリニアエンコーダ１４１と協働して、微動ステージ１５０の垂直方向の変位を高精度に検出する垂直変位検出部を形成する。制御部１８０は、この垂直変位検出部の出力を参照して微動ステージ１５０の動作を制御する。なお、貼り合わせ装置１００が正常に動作している限り、リニアスケール１５１およびリニアエンコーダ１４１は互いに接触しない。
【００２１】
更に、微動ステージ１５０には、永久磁石１５５も固定される。永久磁石１５５は、粗動ステージ１３０に固定されたボイスコイル１３５と協働してボイスコイルモータを形成する。制御部１８０は、ボイスコイル１３５に供給する駆動電流を制御することにより、微動ステージ１５０を粗動ステージ１３０に対して相対移動させる。なお、貼り合わせ装置１００が正常に動作している限り、ボイスコイル１３５および永久磁石１５５は接触しない。
【００２２】
また更に、微動ステージ１５０には、ターゲットプレート１５３も固定される。ターゲットプレート１５３は、粗動ステージ１３０に固定された渦電流センサ１３３と協働して、微動ステージ１５０の粗動ステージ１３０に対する相対位置を検出する相対位置検出部を形成する。制御部１８０は、相対位置検出部の出力を参照して、ボイスコイル１３５に供給する駆動電流を制御する。なお、貼り合わせ装置１００が正常に動作している限り、渦電流センサ１３３およびターゲットプレート１５３は互いに接触しない。
【００２３】
更に、微動ステージ１５０には、脚受け１４４も固定される。ボイスコイル１３５および永久磁石１５５により形成されたアクチュエータも、重力打ち消し部１４０も動作していない場合、脚受け１４４は、粗動ステージ１３０に固定された支持脚１３４上端と当接して微動ステージ１５０を下方から直接的に支持する。
【００２４】
微動用定盤１５２を支持する除振部１９０は、弾性部１９４および緩衝部１９６を有する。弾性部１９４および緩衝部１９６は、微動用定盤１５２の下面に固定されたステージ側部材１９２と、全体定盤１２０の上面に固定されたベース側部材１９８との間に並列的に配される。
【００２５】
全体定盤１２０が振動した場合、弾性部１９４が変形することにより、微動用定盤１５２への振動の伝播が遮断される。また、変形した弾性部１９４が元の形状を復元する場合に生じる振動は、緩衝部１９６の伸縮により減衰される。これにより、除振部１９０は、貼り合わせ装置１００の外部の震動または振動を遮断する。
【００２６】
ステージ側部材１９２およびベース側部材１９８の間隙の側方には、エアアクチュエータ２１０および楔形部材２２０が配される。エアアクチュエータ２１０は、微動用定盤１５２の底面に固定され、プランジャを水平に変位させる。楔形部材２２０は、プランジャと共に水平に移動する。
【００２７】
なお、図中には一対の除振部１９０が描かれるが、全体定盤１２０および微動用定盤１５２の間には３基以上の除振部１９０が配されてもよい。これにより、除振部１９０上で微動用定盤１５２が安定する。
【００２８】
また、エアアクチュエータ２１０および楔形部材２２０は、複数の除振部１９０の各々に対応して配してもよい。また、上記の例では、受動型の除振部１９０を用いたが、加速センサとアクチュエータを組み合わせた能動型の除振装置を用いて除振部１９０を形成してもよい。
【００２９】
貼り合わせ装置１００は更に、制御部１８０を備える。制御部１８０は、予め実装された、あるいは外部から読み込ませた手順に従って、貼り合わせ装置１００全体の動作を制御する。また、制御部１８０は、貼り合わせ装置１００の外部に配された地震検知部１８２が地震の発生を検知した場合にその旨の通知を受信する。
【００３０】
地震検知部１８２は、例えば加速センサを用いて形成できる。あるいは、工場設備として配された共同の地震検知装置、外部の地震通知サービス等から地震発生の通知を受ける通信装置であってもよい。 更に、地震検知部１８２に、地震以外の原因で生じた震動を検出する機能を設けてもよい。即ち、貼り合わせ装置１００自体が生じた振動、貼り合わせ装置１００の設置環境において他の機材が発生した震動を検出する機能を設けてもよい。
【００３１】
図示の状態にある貼り合わせ装置１００では、微動ステージ１５０が固定ステージ１６０の直下からはずれた位置にある。このため、微動ステージ１５０の上方および固定ステージ１６０の下方はそれぞれ大きく空いている。よって、微動ステージ１５０および固定ステージ１６０のそれぞれに基板１０２を保持させまたは取り外すことができる。
【００３２】
なお、貼り合わせ装置１００において貼り合わせに供される基板１０２は、シリコン単結晶基板、化合物半導体基板等の半導体基板の他、サファイア基板、ガラス基板等の誘電体基板である場合もある。また、貼り合わされる基板１０２の少なくとも一方が、複数の素子を実装された半導体装置である場合がある。更に、貼り合わされる基板１０２の一方または両方が、既に基板１０２を積層して形成された積層基板１０４である場合もある。
【００３３】
図２は、貼り合わせ装置１００の模式的断面図であり、図１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。図示の貼り合わせ装置１００では、微動ステージ１５０が固定ステージ１６０の直下に移動している。微動ステージ１５０および固定ステージ１６０は、それぞれ基板１０２を保持しつつ対向している。
【００３４】
図３は、貼り合わせ装置１００の模式的断面図であり、図１および図２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。図示の貼り合わせ装置１００では、微動ステージ１５０が上昇して一対の基板１０２が密着している。
【００３５】
このように、一対の基板１０２が相互に位置合わせされた状態で微動ステージ１５０を上昇させることにより一対の基板１０２が互いに密着している。更に、微動ステージ１５０を上昇させる駆動力を増加することにより、一対の基板１０２は互いに貼り合わされる。
【００３６】
貼り合わされた一対の基板１０２は、はんだバンプ、パッド等を介して相互に電気的に結合される。これにより、基板１０２上の素子が相互に結合され、積層基板１０４が形成される。
【００３７】
なお、図示の貼り合わせ装置１００では、基板１０２が直接に取り扱われるが、基板１０２を吸着して保持する基板ホルダを用いることもできる。即ち、基板ホルダは、静電チャック等を有して基板１０２を吸着する。基板１０２を吸着した基板ホルダを基板と一体的に取り扱うことにより、薄くて脆い基板１０２の取り扱いを容易にできる。
【００３８】
図４は、図１〜３の断面と直交する断面を模式的に示す断面図である。図１から図３まで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。
【００３９】
図示のように、粗動ステージ１３０をＹ方向に移動させるリニアアクチュエータ１３８の両端には、粗動ステージ１３０を粗動用定盤１３２に対してＸ方向に案内しつつ移動させるリニアアクチュエータ１３９が配される。これにより、粗動ステージ１３０を水平に二次元的に移動させ得ることが判る。
【００４０】
移動する粗動ステージ１３０は、エアベアリング１３１を介して重力打ち消し部１４０に水平の変位を伝達する。よって、粗動ステージ１３０が移動した場合は、微動ステージ１５０も、粗動ステージ１３０の移動の水平成分と同じように移動する。これにより、リニアアクチュエータ１３９が動作した場合に、微動ステージ１５０は、固定ステージ１６０の直下の位置と、固定ステージ１６０の直下からはずれた位置との間を移動する。
【００４１】
図５は、微動ステージ１５０を上から見下ろした様子を示す模式的平面図である。図４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。
【００４２】
微動ステージ１５０と粗動ステージ１３０の間には、図４に示したボイスコイル１３５および永久磁石１５５の他に、複数のアクチュエータが設けられている。図示の例では、微動ステージ１５０の図中側方に一対の永久磁石１５５が、微動ステージ１５０の上方にひとつの永久磁石１５５がそれぞれ配される。
【００４３】
また、粗動ステージ１３０には、永久磁石１５５の各々に対応したボイスコイル１３５が配される。これにより、紙面に並行な駆動力を発生する複数のボイスコイルモータが形成される。
【００４４】
これらボイスコイルモータのうち、平行な一対のボイスコイルモータを同時且つ同方向に動作させた場合、微動ステージ１５０は並進する。また、複数のボイスコイルモータが異なる動作をした場合は、微動ステージ１５０を、粗動ステージ１３０に対して、Ｚ軸回りに回転させることができる。
【００４５】
更に、微動ステージ１５０の下面には、紙面に垂直な複数の永久磁石１５５が固定され、これらの永久磁石１５５に対応したボイスコイル１３５が、粗動ステージ１３０に固定される。これにより、紙面に垂直な複数のボイスコイルモータが形成される。
【００４６】
これらボイスコイルモータを同時に同じ方向に動作させた場合、微動ステージ１５０は垂直方向に並進して上昇または降下する。また、これらボイスコイルモータに互いに異なる動作をさせた場合、微動ステージ１５０は、重力打ち消し部１４０の球面座１４６を中心として、粗動ステージ１３０に対して揺動する。
【００４７】
制御部１８０は、垂直変位検出部のリニアエンコーダ１４１が検出した微動ステージ１５０の垂直変位を参照してボイスコイルモータを制御する。制御部１８０は、基板１０２を搭載した微動ステージ１５０が昇降する場合に、微動ステージ１５０の運動量に見合った重力方向の駆動力をボイスコイルモータに発生させる。また、重力打ち消し部１４０は、圧力センサとサーボ弁にて、一定の圧力を維持するように制御される。
【００４８】
重力打ち消し部１４０が動作している場合、微動ステージ１５０の重量は、専ら、重力打ち消し部１４０により支持される。このため、微動ステージ１５０と共に上昇した脚受け１４４は、粗動ステージ１３０に固定された支持脚１３４の上端から離間している。
【００４９】
上記のように微動ステージ１５０が粗動ステージ１３０から離間した状態で、粗動ステージ１３０が水平に変位した場合、粗動ステージ１３０の変位は、エアベアリング１３１を介して非接触を保ちつつ重力打ち消し部１４０に伝達される。重力打ち消し部１４０は、自身の下端に設けられたエアベアリング１４２により浮上しているので、粗動ステージ１３０と共に円滑に水平移動する。
【００５０】
更に、粗動ステージ１３０に搭載されたボイスコイル１３５のいずれかに駆動電流を供給すると、ボイスコイル１３５が発生した磁界と永久磁石１５５との相互作用により、微動ステージ１５０が、粗動ステージ１３０に対して変位する。微動ステージ１５０と重力打ち消し部１４０との間には、球面エアベアリングに加えて、水平方向用エアベアリングが設けてある。そのため、微動ステージ１５０は、重力打ち消し部１４０に対して、水平方向に円滑に移動できる。
【００５１】
図６は、貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。図４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。
【００５２】
地震検知部１８２が地震の発生を検出した旨を制御部１８０に通知した場合、制御部１８０は、エアアクチュエータ２１０を動作させる。これにより、エアアクチュエータ２１０から押し出されたプランジャは、楔形部材２２０を水平に変位させて、ステージ側部材１９２およびベース側部材１９８の間隙に差し込む。
【００５３】
ステージ側部材１９２およびベース側部材１９８の間隙に楔形部材２２０が位置する状態では、固定された全体定盤１２０と共に固定されたベース側部材１９８に対して、微動用定盤１５２と共に移動するステージ側部材１９２が相対移動する範囲が制限される。ここで、除振部１９０および当該除振部１９０により除振される部材からなる質量系は外部からの振動に対して共振をおこす固有振動数を生じる。ここで、固有振動数に主な影響を与えるのは、除振される部材のうち相対的に質量の大きい粗動ステージ１３０および微動ステージ１５０等である。固定された全体定盤１２０と共に固定されたベース側部材１９８に対して、微動用定盤１５２と共に移動するステージ側部材１９２が相対移動する範囲が制限されることにより、当該質量系の固有振動数が高くなる。このように、エアアクチュエータ２１０および楔形部材２２０は、除振部１９０および当該除振部１９０により除振される部材からなる質量系の固有振動数を調整する振動数調整部を形成する。
【００５４】
当該質量系の固有振動数が高くなると、除振部１９０に支持された微動用定盤１５２、重力打ち消し部１４０および微動ステージ１５０において、地震により生じる揺動が制限される。よって、地震が生じた場合に、微動ステージ１５０と共に変位するターゲットプレート１５３および永久磁石１５５と、渦電流センサ１３３およびボイスコイル１３５との相対的な変位が抑制される。
【００５５】
こうして、地震波の震動により、ターゲットプレート１５３が渦電流センサ１３３に接触することが防止される。また、永久磁石１５５がボイスコイル１３５に接触することも防止される。
【００５６】
また、地震検知部１８２は、生じた振動のうち、予め定められた種類の振動を検知した場合に、制御部１８０に通知して振動数調整部を動作させてもよい。即ち、除振部１９０は、地震の震動の他に、貼り合わせ装置１００自体が生じた振動、貼り合わせ装置１００の設置環境において他の機材が発生した振動等により共振を生じる場合がある。そこで、例えば、予め判っている除振部１９０の固有振動数を含む振動を地震検知部１８２が検知した場合に、制御部１８０が振動数調整部を動作させてもよい。さらに、振動の有無とは別個に、制御部１８０に直接的に指示を与えることにより、振動調整部を作動させてもよい。
【００５７】
更に、地震検知部１８２は、振動の有無に加えて、伝播してから後の振動の継続時間を計測して、予め定めた時間、例えば、１秒〜数秒が経過した後に振動調整部を作動させてもよい。なお、地震の震動の振動数は多くの場合１０Ｈｚ以下なので、地震に関しては、その有無を検出したときに振動数調整部を動作させればよい。
【００５８】
また、除振部１９０に楔形部材２２０が挿入されていない場合の上記質量系の固有振動数は、地震波の振動数に近い。このため、地震波が貼り合わせ装置１００に伝わった場合、除振部１９０が共振を生じて、除振部１９０に支持された微動用定盤１５２、重力打ち消し部１４０および微動ステージ１５０を大きく変位させる。一方、除振部１９０に支持されていない全体定盤１２０、粗動用定盤１３２および粗動ステージ１３０は、除振部１９０の共振の影響を受けない。
【００５９】
このため、ターゲットプレート１５３および永久磁石１５５と、渦電流センサ１３３およびボイスコイル１３５とが、それぞれ異なる変位を生じて互いに接触する場合がある。しかしながら、楔形部材２２０により除振部１９０の動作を制限された貼り合わせ装置１００においては、地震波と除振部１９０の共振が生じないので、ターゲットプレート１５３および永久磁石１５５と、渦電流センサ１３３およびボイスコイル１３５の接触が防止される。
【００６０】
なお、楔形部材２２０がステージ側部材１９２およびベース側部材１９８の間に挿入された状態では、除振部１９０の特性が変化する。よって、微動ステージ１５０の位置合わせ精度が低下するので、制御部１８０は、貼り合わせ装置１００全体の動作を停止させることが好ましい。地震検知部１８２が地震を検知しなくなった場合は、エアアクチュエータ２１０を収縮させて楔形部材２２０を引き抜くことにより、除振部１９０の所期の性能を取り戻すことができる。
【００６１】
また、前述したように、全体定盤１２０および微動用定盤１５２の間には複数の除振部１９０が設けられる。この場合、エアアクチュエータ２１０および楔形部材２２０により形成される振動数調整部も複数の除振部１９０の各々に設けてもよい。
【００６２】
更に、エアアクチュエータ２１０が動作した場合、および、地震の震動が継続する間は、楔形部材２２０と、ステージ側部材１９２またはベース側部材１９８との衝突が繰り返される。よって、楔形部材２２０は、除振部１９０から受ける衝撃に耐え得る高い強度および剛性と、ステージ側部材１９２およびベース側部材１９８のいずれよりも高い表面硬度、例えば、ビッカース硬度で５０以上を有することが好ましい。このような表面硬度を有する材料としては、焼き入れ処理による硬化加工が有効なステンレス鋼を例示できる。
【００６３】
図７は、貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。図４および図５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。
【００６４】
図示の状態では、微動ステージ１５０の重量により動作を停止した重力打ち消し部１４０が短縮し、微動ステージ１５０が降下している。このため、微動ステージ１５０の下面に固定された脚受け１４４が、粗動ステージ１３０に固定された支持脚１３４の上端に当接している。これにより、微動ステージ１５０は、粗動ステージ１３０から機械的に支持されている。
【００６５】
また、図示の状態においては、エアアクチュエータ２１０も動作を解除されて短縮し、楔形部材２２０が、ステージ側部材１９２およびベース側部材１９８の間隙から抜き出されている。よって、除振部１９０および当該除振部１９０により除振される部材からなる質量系は、再び低い固有振動数を有する状態にある。
【００６６】
なお、既に説明した通り、除振部１９０に楔形部材２２０が挿入されていない場合の当該質量系の固有振動数は地震波の振動数に近い。このため、地震が生じた場合に除振部１９０に共振が生じ、除振部１９０により支持された微動用定盤１５２および重力打ち消し部１４０が大きく変位する。
【００６７】
一方、除振部１９０に支持されていない全体定盤１２０、粗動用定盤１３２および粗動ステージ１３０と、粗動ステージ１３０から支持脚１３４および脚受け１４４を通じて支持された微動ステージ１５０とは、除振部１９０の共振の影響を受けない。このため、地震が生じた場合に、粗動ステージ１３０と共に変位する微動ステージ１５０およびリニアスケール１５１と、重力打ち消し部１４０およびリニアエンコーダ１４１とが相対的に大きく変化して接触する場合がある。
【００６８】
図８は、貼り合わせ装置１００の模式的断面図である。図７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。
【００６９】
地震検知部１８２が地震の発生を検出した旨を制御部１８０に通知した場合、制御部１８０は、エアアクチュエータ２１０を動作させる。これにより、エアアクチュエータ２１０から押し出されたプランジャは、楔形部材２２０を水平に移動させて、除振部１９０のステージ側部材１９２およびベース側部材１９８の間隙に差し込む。
【００７０】
ステージ側部材１９２およびベース側部材１９８の間隙に楔形部材２２０が位置する場合、固定された全体定盤１２０と共に固定されたベース側部材１９８に対して、微動用定盤１５２と共に移動するステージ側部材１９２が相対移動する範囲が制限される。これにより、除振部１９０の剛性が増す。このように、エアアクチュエータ２１０および楔形部材２２０は、除振部１９０を含む質量系の固有振動数を上げる振動数調整部を形成する。
【００７１】
除振部１９０の剛性が高くなると、除振部１９０に支持された微動用定盤１５２および重力打ち消し部１４０において、地震により生じる揺動の範囲が制限される。これにより、粗動ステージ１３０と共に変位する微動ステージ１５０およびリニアスケール１５１と、重力打ち消し部１４０およびリニアエンコーダ１４１との相対的な変位が抑制され、リニアエンコーダ１４１およびリニアスケール１５１の接触が防止される。
【００７２】
なお、微動ステージ１５０の脚受け１４４が、粗動ステージ１３０の支持脚１３４に当接するのは、重力打ち消し部１４０を始めとする貼り合わせ装置１００が停止している場合である。よって、貼り合わせ装置１００が停止している場合であっても、地震検知部１８２からの通知によりエアアクチュエータ２１０を動作させる制御部１８０の機能は有効にしておくことが好ましい。あるいは、貼り合わせ装置１００を停止した場合には、予めエアアクチュエータ２１０を動作させて、楔形部材２２０を、ステージ側部材１９２およびベース側部材１９８の間隙に差し込んでおいてもよい。
【００７３】
図９は、他の貼り合わせ装置１０１の模式的断面図である。貼り合わせ装置１０１は、以下に説明する部分を除くと、図４から図８までに示した貼り合わせ装置１００と同じ構造を有する。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。
【００７４】
貼り合わせ装置１０１は、全体定盤１２０に直接に搭載された地震検知部１８２を有する点で固有の構造を有する。また、貼り合わせ装置１０１は、楔形部材２２０に換えて設けられたコの字形部材２３０と、除振部１９０のベース側部材１９８に形成された水平突起部１９１とを備える点で固有の構造を有する。
【００７５】
地震検知部１８２は、全体定盤１２０に対して固定され、地震波により全体定盤１２０に生じた震動を直接に検出する。また、地震検知部１８２は、地震の発生を検出した場合に、その旨をエアアクチュエータ２１０に直接に通知する。地震の発生を通知されたエアアクチュエータ２１０は、即座に動作して、コの字形部材２３０を、水平突起部１９１に向かって移動させる。
【００７６】
水平突起部１９１は、ベース側部材１９８と一体的に形成され、除振部１９０からコの字形部材２３０の内側に向かって水平に延在する。エアアクチュエータ２１０が動作して伸長した場合、プランジャにおされて移動したコの字形部材２３０は、水平突起部１９１の先端に向かって水平に移動する。
【００７７】
コの字形部材２３０は、内側に対向する斜面を有する。斜面の間隔は、コの字形部材２３０の先端において広く、奥に行くほど狭くなる。よって、コの字形部材２３０と水平突起部１９１との間に多少の高さの差があっても、水平突起部１９１は、コの字形部材２３０に案内されて自律的に係合する。係合したコの字形部材２３０は、水平突起部１９１を上下から挟み、ベース側部材１９８の昇降方向の変位を規制する。
【００７８】
ここで、ベース側部材１９８およびステージ側部材１９２の間に挿入される楔形部材２２０と異なり、コの字形部材２３０は、水平突起部１９１を上下から挟んで係合する。これにより、全体定盤１２０および微動用定盤１５２の垂直方向の間隔が固定され、除振部１９０を含む質量系の固有振動数は著しく高くなる。よって、地震波により除振部１９０が共振を生じることはない。
【００７９】
なお、上記の例は、微動用定盤１５２に対して固定されたエアアクチュエータ２１０に取り付けられたコの字形部材２３０が、ベース側部材１９８に設けた水平突起部１９１と係合する構造を有する。しかしながら、エアアクチュエータ２１０およびコの字形部材２３０が全体定盤１２０に対して固定し、水平突起部１９１を、ステージ側部材１９２と一体に設けても同じ機能を実現できる。更に、いずれの構造であっても、エアアクチュエータ２１０のプランジャ先端に水平突起部１９１を設け、除振部１９０側にコの字形部材を固定しても同様の機能が得られる。
【００８０】
また、貼り合わせ装置１０１の場合も、コの字形部材２３０がステージ側部材１９２およびベース側部材１９８と係合した状態では、除振部１９０による除振性能は低下するので、微動ステージ１５０の位置合わせ精度が低下する。よって、制御部１８０は、貼り合わせ装置１００全体の動作を停止させることが好ましい。地震検知部１８２が地震を検出しなくなった場合は、コの字形部材２３０を引き戻すことにより、除振部１９０の所期の性能を取り戻すことができる。
【００８１】
更に、エアアクチュエータ２１０が動作した場合、および、地震の震動が継続する間は、コの字形部材２３０と水平突起部１９１の衝突が繰り返される。よって、コの字形部材２３０は、水平突起部１９１から受ける衝撃に耐え得る高い強度および剛性と、水平突起部１９１よりも高い表面硬度を有することが好ましい。
【００８２】
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。
【符号の説明】
【００８３】
１００、１０１ 貼り合わせ装置、１０２ 基板、１０４ 積層基板、１１０ 枠体、１２０ 全体定盤、１３０ 粗動ステージ、１３１、１４２ エアベアリング、１３２ 粗動用定盤、１３３ 渦電流センサ、１３４ 支持脚、１３５ ボイスコイル、１３６ 支柱、１３８、１３９ リニアアクチュエータ、１４０ 重力打ち消し部、１４１ リニアエンコーダ、１４４ 脚受け、１４６ 球面座、１５０ 微動ステージ、１５１ リニアスケール、１５２ 微動用定盤、１５３ ターゲットプレート、１５５ 磁石、１５７ 反射鏡、１６０ 固定ステージ、１７０ ロードセル、１８０ 制御部、１８２ 地震検知部、１９０ 除振部、１９１ 水平突起部、１９２ ステージ側部材、１９４ 弾性部、１９６ 緩衝部、１９８ ベース側部材、２１０ エアアクチュエータ、２２０ 楔形部材、２３０ コの字形部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板を貼り合せる基板貼り合わせ装置であって、
一方の基板が支持される第１ステージと、
前記第１ステージに対向して配され、他方の基板が支持される第２ステージと、
前記第２ステージを除振する除振部と、
前記除振部及び前記第２ステージを含む系の固有振動数を調整する振動数調整部と
を備える基板貼り合わせ装置。
【請求項２】
前記振動数調整部は、予め定められた種類の振動が外部から与えられる旨を検出した場合に、前記固有振動数を調整する請求項１に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項３】
前記除振部は、パッシブ型であって、前記第２ステージ側に固定されたステージ側部材、および、前記ステージ側部材に対して移動可能なベース側部材を有し、
前記振動数調整部は、前記ステージ側部材と前記ベース側部材との間に挟まれることにより固有振動数を高くする楔形部材を有する請求項１または請求項２に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項４】
前記楔形部材は、前記ステージ側部材および前記ベース側部材に比較して高い表面硬度および剛性を有する請求項３に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項５】
前記除振部は、パッシブ型であって、前記ステージ側に固定されたステージ側部材、および、前記ステージ側部材に対して移動可能なベース側部材を有し、
前記振動数調整部は、前記ステージ側部材および前記ベース側部材を挟み込むことにより固有振動数を高くするコの字状部材を有する請求項１または請求項２に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項６】
前記コの字状部材は、前記ステージ側部材および前記ベース側部材に比較して高い表面硬度および剛性を有する請求項５に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項７】
前記除振部は並列に複数配され、前記振動数調整部は、複数の前記除振部のそれぞれの固有振動数を調整する請求項１から６のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項８】
地震を検知して前記振動数調整部に通知する地震検知部をさらに備える請求項１から７のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項９】
地震の場合に、基板の貼り合わせ動作を停止する制御部をさらに備える請求項１から８のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項１０】
前記第２ステージは、
前記除振部に支持され、前記他方の基板を移動可能な微動ステージと、
前記微動ステージよりも大きい可動範囲で前記微動ステージを移動可能な粗動ステージと、
前記微動ステージに一方が配されるとともに前記粗動ステージに他方が配されて非接触で動作する非接触動作部材と
をさらに備える請求項１から９のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項１１】
対象物が支持されるステージと、
前記ステージを除振する除振部と、
前記除振部及び前記ステージを含む系の固有振動数を調整する振動数調整部と
を備えるステージ装置。
【請求項１２】
対象物が支持されるステージを除振する除振装置であって、
前記ステージを除振する除振部と、
前記除振部及び前記ステージを含む系の固有振動数を調整する振動数調整部と
を備える除振装置。
【請求項１】
複数の基板を貼り合せる基板貼り合わせ装置であって、
一方の基板が支持される第１ステージと、
前記第１ステージに対向して配され、他方の基板が支持される第２ステージと、
前記第２ステージを除振する除振部と、
前記除振部及び前記第２ステージを含む系の固有振動数を調整する振動数調整部と
を備える基板貼り合わせ装置。
【請求項２】
前記振動数調整部は、予め定められた種類の振動が外部から与えられる旨を検出した場合に、前記固有振動数を調整する請求項１に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項３】
前記除振部は、パッシブ型であって、前記第２ステージ側に固定されたステージ側部材、および、前記ステージ側部材に対して移動可能なベース側部材を有し、
前記振動数調整部は、前記ステージ側部材と前記ベース側部材との間に挟まれることにより固有振動数を高くする楔形部材を有する請求項１または請求項２に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項４】
前記楔形部材は、前記ステージ側部材および前記ベース側部材に比較して高い表面硬度および剛性を有する請求項３に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項５】
前記除振部は、パッシブ型であって、前記ステージ側に固定されたステージ側部材、および、前記ステージ側部材に対して移動可能なベース側部材を有し、
前記振動数調整部は、前記ステージ側部材および前記ベース側部材を挟み込むことにより固有振動数を高くするコの字状部材を有する請求項１または請求項２に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項６】
前記コの字状部材は、前記ステージ側部材および前記ベース側部材に比較して高い表面硬度および剛性を有する請求項５に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項７】
前記除振部は並列に複数配され、前記振動数調整部は、複数の前記除振部のそれぞれの固有振動数を調整する請求項１から６のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項８】
地震を検知して前記振動数調整部に通知する地震検知部をさらに備える請求項１から７のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項９】
地震の場合に、基板の貼り合わせ動作を停止する制御部をさらに備える請求項１から８のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項１０】
前記第２ステージは、
前記除振部に支持され、前記他方の基板を移動可能な微動ステージと、
前記微動ステージよりも大きい可動範囲で前記微動ステージを移動可能な粗動ステージと、
前記微動ステージに一方が配されるとともに前記粗動ステージに他方が配されて非接触で動作する非接触動作部材と
をさらに備える請求項１から９のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項１１】
対象物が支持されるステージと、
前記ステージを除振する除振部と、
前記除振部及び前記ステージを含む系の固有振動数を調整する振動数調整部と
を備えるステージ装置。
【請求項１２】
対象物が支持されるステージを除振する除振装置であって、
前記ステージを除振する除振部と、
前記除振部及び前記ステージを含む系の固有振動数を調整する振動数調整部と
を備える除振装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１５６３０４（Ｐ２０１２−１５６３０４Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４０３３（Ｐ２０１１−１４０３３）
【出願日】平成２３年１月２６日（２０１１．１．２６）
【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８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２６日（２０１１．１．２６）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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