図面 (/)

技術 ホルダユニット、基板貼り合わせ装置および静電装置

出願人 株式会社ニコン
発明者 田中慶一
出願日 2009年5月14日 (11年1ヶ月経過) 出願番号 2009-118061
公開日 2010年11月25日 (9年7ヶ月経過) 公開番号 2010-267821
状態 特許登録済
技術分野 ウエハ等の容器,移送,固着,位置決め等 半導体装置の製造処理一般 ウエハ等の容器、移送、固着、位置決め等 特殊な電動機、発電機
主要キーワード 落下防止爪 仮接合状態 静電装置 静電電圧 皿ネジ 磁性体部材 静電作用 略密着
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年11月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (17)

課題

基板貼り合わせ装置スループットを向上させる。

解決手段

素子を形成された基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、前記基板に対して処理を実行する3以上の処理部と、前記3以上の処理部の夫々に対して前記基板を搬送する搬送部とを備え、前記3以上の処理部のいずれかは、前記基板を互いに位置合わせして重ね合わせる位置合わせ装置であり、前記3以上の処理部の夫々は前記搬送部の回動中心に対する円周上に配される。

概要

背景

複数の素子が形成された半導体基板等の基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置がある。基板の多くは薄く脆いので、基板貼り合わせ装置では、基板を基板ホルダに保持させて一体的に取り扱う場合がある。(特許文献1参照)。

概要

基板貼り合わせ装置のスループットを向上させる。素子を形成された基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、前記基板に対して処理を実行する3以上の処理部と、前記3以上の処理部の夫々に対して前記基板を搬送する搬送部とを備え、前記3以上の処理部のいずれかは、前記基板を互いに位置合わせして重ね合わせる位置合わせ装置であり、前記3以上の処理部の夫々は前記搬送部の回動中心に対する円周上に配される。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

素子が形成された基板をそれぞれが保持する一対のホルダと、前記基板を挟んだ前記一対のホルダを静電作用により互いに吸着する静電吸着部とを備えるホルダユニット

請求項2

前記静電吸着部は、前記基板の外周に隣接する領域において前記一対のホルダを吸着する請求項1に記載のホルダユニット。

請求項3

前記静電吸着部は、前記一対のホルダの一方から離間する待機位置と、前記一方のホルダに当接する吸着位置との間を移動する請求項1または請求項2に記載のホルダユニット。

請求項4

前記静電吸着部は、磁性体部材を一体的に有し、外部から印加された磁力に引かれて前記待機位置に移動する請求項3に記載のホルダユニット。

請求項5

前記静電吸着部は、弾性部材を介して前記一対のホルダの他方から支持され、前記弾性部材は、自然状態にある場合に前記静電吸着部を前記吸着位置に保持する請求項3または請求項4に記載のホルダユニット。

請求項6

前記弾性部材は磁性体である請求項5に記載のホルダユニット。

請求項7

前記弾性部材は導電性を有し、前記静電吸着部は、前記弾性部材を介して電圧を印加される請求項5または請求項6に記載のホルダユニット。

請求項8

前記静電吸着部は、前記吸着位置にある場合に、前記他方のホルダが前記基板を保持する面から突出する請求項5から請求項7までのいずれかに記載のホルダユニット。

請求項9

前記静電吸着部が吸着する面は、前記静電吸着部との間に介在する高抵抗材料層を有する請求項1から請求項8までのいずれかに記載のホルダユニット。

請求項10

前記静電吸着部は、前記一対のホルダの各々が前記基板を吸着する静電電圧よりも高い静電電圧で吸着する請求項1から請求項9までのいずれかに記載のホルダユニット。

請求項11

前記静電吸着部は、共通の電圧源並列に接続される請求項1から請求項10までのいずれかに記載のホルダユニット。

請求項12

前記静電吸着部は、前記静電作用が消滅する消滅温度まで加熱された場合に、前記消滅温度よりも低い温度まで冷却された後に、再び電圧を印加されて静電作用を取り戻す請求項1から請求項11までのいずれかに記載のホルダユニット。

請求項13

請求項1から請求項12までのいずれかに記載のホルダユニットを備え、前記一対のホルダが保持する前記基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置

請求項14

素子が形成された基板を挟んだ一対のホルダどうしを静電作用により吸着する静電装置

技術分野

0001

本発明は、ホルダユニット基板貼り合わせ装置および静電装置に関する。

背景技術

0002

複数の素子が形成された半導体基板等の基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置がある。基板の多くは薄く脆いので、基板貼り合わせ装置では、基板を基板ホルダに保持させて一体的に取り扱う場合がある。(特許文献1参照)。

先行技術

0003

特開2005−251972号公報

発明が解決しようとする課題

0004

基板の位置合わせに求められる精度は日増しに高くなっている。このため、基板貼り合わせ装置においても、基板を位置合わせしてから接着するまでの間に生じる位置ずれさえもが無視し得ないものとなっている。

課題を解決するための手段

0005

そこで、上記課題を解決すべく、本発明の第1の態様として、素子が形成された基板をそれぞれが保持する一対のホルダと、基板を挟んだ一対のホルダを静電作用により互いに吸着する静電吸着部とを備えるホルダユニットが提供される。

0006

また、本発明の第2の態様として、上記ホルダユニットを備え、一対のホルダが保持する基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置が提供される。

0007

更に、本発明の第3の態様として、素子が形成された基板を挟んだ一対のホルダどうしを静電作用により吸着する静電装置が提供される。

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

0009

基板貼り合わせ装置100の平面図である。
位置合わせ装置160の縦断面図である。
位置合わせ装置160の縦断面図である。
加圧装置130の縦断面図である。
側基板ホルダ220を見下ろした様子を示す斜視図である。
上側基板ホルダ220を見上げた様子を示す斜視図である。
下側基板ホルダ210を見下ろした様子を示す斜視図である。
下側基板ホルダ210を見上げた様子を示す斜視図である。
基板ホルダユニット201の縦断面図である。
基板ホルダユニット201の状態遷移を示す縦断面図である。
基板ホルダユニット201の状態遷移を示す縦断面図である。
基板ホルダユニット201の状態遷移を示す縦断面図である。
静電吸着部230の部分拡大断面図である。
静電吸着部230の状態遷移を示す部分拡大断面図である。
静電吸着部230の状態遷移を示す部分拡大断面図である。
静電吸着部230の状態遷移を示す部分拡大断面図である。

実施例

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、基板貼り合わせ装置100の全体的な構造を模式的に示す平面図である。基板貼り合わせ装置100は、筐体110と、筐体110に収容されたローダ120、加圧装置130、ホルダストッカ140、プリアライナ150および位置合わせ装置160を備える。また、筐体110の外面には、複数のFOUP(Front Opening Unified Pod)101が装着される。

0012

FOUP101は、FOUP101の各々は、複数の基板102を収容して、筐体110に対して個別に取り外しできる。FOUP101を用いることにより、複数の基板102を一括して基板貼り合わせ装置100に装填できる。また、基板102を貼り合わせて作製した積層基板104もFOUP101に収容され、一括して回収、搬送される。

0013

なお、ここでいう基板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、ガラス基板等でもあり得る。また、貼り合わせに供される基板102は、それぞれが配線等を含む複数の素子を形成されている。

0014

筐体110は、装着されたFOUP101と結合して、ローダ120、加圧装置130、ホルダストッカ140、プリアライナ150および位置合わせ装置160を気密に包囲する。これにより、基板貼り合わせ装置100における基板102の通過経路清浄な環境に保つ。また、筐体110内をパージガスにより満たす場合もある。更に、筐体110の内部またはその一部を排気して、真空環境で基板102を取り扱う場合もある。

0015

ローダ120は、フォーク122、落下防止爪124およびフォールディングアーム126を有する。フォールディングアーム126は、一端においてフォーク122および落下防止爪124を支持しつつ、他端において筐体110に対して回転可能に支持される。フォールディングアーム126は、中程で折れ曲がることにより、フォーク122を任意の位置に移動させる。フォーク122は、基板102および基板ホルダ200を吸着して保持する。

0016

また、ローダ120は、フォーク122および落下防止爪124を上下に反転させる機能を有する。これにより、後述する位置合わせ装置160において、下向きの保持面を有するステージに、基板102および基板ホルダ200を保持させる。

0017

落下防止爪124は、フォーク122が反転した場合に、フォーク122に保持された基板102または基板ホルダ200の下に差し出されて、基板102または基板ホルダ200が落下することを防止する。フォーク122が反転しない場合、落下防止爪124は、フォーク122上の基板102および基板ホルダ200と干渉しない位置まで退避する。

0018

上記のようなローダ120は、後述する基板ホルダ200に基板102を載せる場合に、FOUP101から基板102を一枚ずつ取り出して搬送する。また、ローダ120は、基板102を搭載した基板ホルダ200を、プリアライナ150から位置合わせ装置160、位置合わせ装置160から加圧装置130へと搬送する。更に、ローダ120は、貼り合わされて積層基板104となった基板102を、回収用のFOUP101に搬送する。

0019

ホルダストッカ140は、基板102を保持する基板ホルダ200を収容して待機させる。基板ホルダ200は、ローダ120により1枚ずつ取り出され、基板102を一枚ずつ保持する。詳細な形態については後述するが、基板ホルダ200は、基板貼り合わせ装置100の内部において基板102と一体的に取り扱われる。これにより、薄く脆弱な基板102を保護して、基板貼り合わせ装置100の内部における基板102の取り扱いを容易にする。

0020

なお、基板ホルダ200は、積層基板104が基板貼り合わせ装置100から搬出される場合に、積層基板104から分離されてホルダストッカ140に戻される。これにより、少なくとも基板貼り合わせ装置100が稼働している期間は、基板ホルダ200は基板貼り合わせ装置100の外部に取り出されることがない。

0021

プリアライナ150は、位置合わせ精度よりも処理速度を重視した位置合わせ機構を有する。ローダ120は、プリアライナ150と協働して、基板ホルダ200に基板102を搭載すると共に、基板102を保持した基板ホルダ200をローダ120に搭載する。また、基板102の基板ホルダ200に対する搭載位置のばらつきと、基板ホルダ200のローダ120に対する搭載位置のばらつきとが、予め定められた範囲に収まるように調整する。

0022

更に、プリアライナ150は、基板102の配向方向を、ローダ120に対して一定の向きに揃える回転補正部も有する。これにより、後述する位置合わせ装置160における調整量を減少させ、位置合わせ装置160における作業時間を短縮する。

0023

位置合わせ装置160は、それぞれが基板ホルダ200に保持された一対の基板102を相互に位置合わせする。位置合わせ装置160における位置合わせ精度は高く、例えば、素子が形成された半導体基板を位置合わせする場合には、サブミクロンレベルの精度が求められる。位置合わせ装置160の構造および動作については、図2および図3を参照して後述する。

0024

加圧装置130は、位置合わせ装置160において位置合わせされて積層された一対の基板102を加圧して、基板102どうしを接着させる。これにより基板102は恒久的に積層された積層基板104となる。加圧装置130の構造および動作については、図4を参照して後述する。

0025

図2は、位置合わせ装置160の構造と動作を示す模式的な縦断面図である。位置合わせ装置160は、枠体162と、枠体162の内側に配された駆動部180、下ステージ170および上ステージ190とを備える。

0026

なお、後述するように、下ステージ170および上ステージ190は、それぞれ固有の構造を有する下側基板ホルダ210および上側基板ホルダ220を保持する。下側基板ホルダ210および上側基板ホルダ220の組み合わせは、基板ホルダユニット201を形成する。

0027

枠体162は、それぞれが水平で互いに平行な底板161および天板165と、底板161および天板165を結合する複数の支柱163とを有する。底板161、支柱163および天板165はそれぞれ高剛性な材料により形成され、位置合わせ装置160の動作に伴う反力が作用した場合も変形を生じない。

0028

位置合わせ装置160において、底板161の上面には、駆動部180が載置される。駆動部180は、底板161に固定されたガイドレール182に案内されつつX方向に移動するX駆動部184と、X駆動部184の上でY方向に移動するY駆動部186とを有する。これにより、駆動部180は、XY平面上の任意の位置に向かって搭載物を移動させる。

0029

ここで、Y駆動部186は、顕微鏡171と、シリンダ172およびピストン174とを搭載する。更に、ピストン174の上端には下ステージ170が搭載される。ピストン174は、シリンダ172に対して垂直に進退して、下ステージ170をZ方向に昇降させる。

0030

こうして、駆動部180は、下ステージ170を、X方向、Y方向およびZ方向の任意の方向に移動させる。なお、図示は省いたが、駆動部180は、下ステージ170を傾斜させまたは水平にするθ駆動部を更に有してもよい。これにより、下ステージ170に搭載した基板102等の傾きを補正できる。

0031

下ステージ170は略水平な搭載面を有して、基板102を保持した下側基板ホルダ210を搭載する。また、下ステージ170は、例えば真空吸着、静電吸着等による吸着機構を有して、搭載された下側基板ホルダ210を吸着して保持する。これにより、搭載された下側基板ホルダ210の下ステージ170に対する変位が防止される。

0032

顕微鏡171は、Y駆動部186に搭載されて、下ステージ170と共にX方向およびY方向に移動する。顕微鏡171および下ステージ170の相対位置は予め正確に知ることができるので、顕微鏡171を用いて、下ステージ170に対向する物の下ステージ170に対する相対位置を正確に検出できる。

0033

図示の状態では、上ステージ190に吸着された上側基板ホルダ220に保持された基板102のアライメントマークMの位置を正確に検出できる。図中では、三角形記号によりアライメントマークMを表す。ただし、相対位置の検出は、アライメントマークMを用いるとは限らない。例えば、基板102に形成されたパターン等を指標に用いる場合もある。

0034

位置合わせ装置160において、天板165の下面には、上ステージ190および顕微鏡191が懸下される。上ステージ190および顕微鏡191は、天板165に対して固定されて移動しない。

0035

上ステージ190は、水平で下向きの搭載面を有して、基板102を保持した上側基板ホルダ220を保持する。即ち、上ステージ190は、例えば真空吸着、静電吸着等による吸着機構を有して、上側基板ホルダ220を吸着して保持する。これにより、上側基板ホルダ220に吸着された基板102と、下側基板ホルダ210に保持された基板とを対向させることができる。

0036

また、上ステージ190および顕微鏡191の相対位置は予め正確に知ることができるので、顕微鏡191を用いて、上ステージ190に対向する物の相対位置を正確に検出できる。この実施形態では、下ステージ170に搭載された下側基板ホルダ210に保持された基板102のアライメントマークMを観察して、下側基板ホルダ210に保持された基板102の位置を正確に検出できる。

0037

図3は、位置合わせ装置160の動作を、図2に対比して示す図である。既に説明した通り、顕微鏡171、191により対向する基板102のアライメントマークMの位置を検出することにより、上側基板ホルダ220に保持された基板102に対する下側基板ホルダ210に保持された基板102の正確な相対位置を知ることができる。

0038

そこで、基板102相互の相対位置のずれが無くなるように駆動部180を動作させることにより、一対の基板102を正対させることができる。続いて、シリンダ172を動作させてピストン174を上昇させることにより、位置合わせをした状態で一対の基板102を積層して仮接合させることができる。

0039

図4は、加圧装置130単独の構造を模式的に示す縦断面図である。加圧装置130は、筐体132の底部から順次積層された定盤138および加熱プレート136と、筐体132の天井面から垂下された圧下部134および加熱プレート136とを有する。加熱プレート136の各々はヒータを内蔵する。また、筐体132の側面のひとつには装入口131が設けられる。

0040

加圧装置130には、既に位置合わせして重ね合わされた基板102が、下側基板ホルダ210および上側基板ホルダ220と共に搬入され、定盤138の加熱プレート136上面に載置される。このとき、下側基板ホルダ210および上側基板ホルダ220は、静電吸着部230により相互に連結され、基板102が位置合わせされた状態を維持する。

0041

加圧装置130は、加熱プレート136を昇温させると共に、圧下部134を降下させて上側の加熱プレート136を押し下げる。これにより、加熱プレート136の間に挟まれた基板102並びに上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210が加熱および加圧され、基板102は恒久的に接着される。

0042

なお、図示は省いたが、加熱、加圧した後に、基板102を冷却する冷却部を加圧装置130に設けてもよい。これにより、室温までに至らなくても、ある程度冷却した基板102を搬出して、迅速にFOUP101に戻すことができる。また、基板貼り合わせ装置100は加圧制御部113を備え、加圧装置130の動作を制御する。

0043

また、加熱プレート136による加熱温度が高い場合は、基板102の表面が雰囲気と科学的に反応する場合がある。そこで、基板102を加熱加圧する場合は、筐体132の内部を排気して真空環境とすることが好ましい。このため、装入口131を気密に閉鎖する、開閉可能なシャッタを設けてもよい。

0044

図5は、上側基板ホルダ220を見下ろした様子を示す斜視図である。上側基板ホルダ220は、ホルダ本体222と、ホルダ本体222に取り付けられた接続端子228、静電吸着部230および弾性支持部240を有する。

0045

ホルダ本体222は全体として円板状をなして、その周縁部に配された複数の切欠き部のそれぞれに静電吸着部230を収容する。静電吸着部230は2個が一組になり、3組の静電吸着部230がホルダ本体222の周方向に等間隔に配される。

0046

静電吸着部230のそれぞれは、上面に結合された弾性支持部240に支持される。弾性支持部240の各々は、ホルダ本体222の切欠き部を跨いで、ホルダ本体222の上面に両端を取り付けられる。また、弾性支持部240の各々はホルダ本体222に埋め込まれる。これにより、弾性支持部240の上面とホルダ本体222の上面とは共通の平面をなす。弾性支持部240は、導電性を有する磁性体、例えば一部のステンレス等の金属により形成される。

0047

接続端子228は、導電性を有する材料により形成され、ホルダ本体222の径方向について対向する位置に一対が配される。接続端子228の各々は、後述するように、ホルダ本体222の内部に配された一対の電極に個別に接続される。ホルダ本体222は絶縁性の材料、例えば、酸化物焼結体等により形成される。

0048

図6は、上側基板ホルダ220を見上げた様子を示す斜視図である。ホルダ本体222の下面中央には、基板102を吸着する平坦な吸着面が配される。静電吸着部230の各々は、吸着面の外側に配される。また、静電吸着部230の下端側は、ホルダ本体222の下面から下方に突出する。

0049

図7は、下側基板ホルダ210を見下ろした様子を示す斜視図である。下側基板ホルダ210は、円板状のホルダ本体212を有する。ホルダ本体212は、その外周縁からやや内側に、ホルダ本体212の外周に沿って形成された環状の段差216を有する。段差216の内側の領域は、外側の領域よりも隆起して、基板102を保持する平滑な保持面をなす。

0050

また、ホルダ本体212において、段差216の外側に隣接する領域の上面は、絶縁層214を有する。絶縁層214の表面は、後述する静電吸着部230により吸着される。このため、絶縁層214の表面も平滑に仕上げられる。

0051

図8は、下側基板ホルダ210を見上げた様子を示す斜視図である。下側基板ホルダ210の下面は平坦であり、一対の接続端子218を有する。接続端子218は、導電性を有する材料により形成され、ホルダ本体212の径方向について対向する位置に配される。接続端子218の各々は、後述するように、ホルダ本体212の内部に配された一対の電極に個別に接続される。ホルダ本体212は、絶縁性の材料、例えば酸化物焼結体等で形成される。

0052

上記のように、互いに異なる構造を有する上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210を組み合わせて、以下に説明する一組の基板ホルダユニット201として使用する。なお、上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210は、上下を入れ換えて使用することもできる。

0053

しかしながら、図2および図3に示した位置合わせ装置160において基板ホルダユニット201を使用する場合は、固定された上ステージ190に、静電吸着部230を有する上側基板ホルダ220を保持させることが有利になる。その理由については後述する。

0054

図9は、基板ホルダユニット201の内部構造と、基板貼り合わせ装置100における基板102および基板ホルダユニット201の状態の変遷とを示す図である。上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210のそれぞれは、一対の接続端子228、218に個別に対応して電気的に接続された一対の内部電極229、219を有する。内部電極229、219は、上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210における基板102の保持面に沿って、ホルダ本体222、212の内部に埋設される。

0055

基板貼り合わせ装置100のプリアライナ150においては、図示のように、上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210のそれぞれに、基板102が1枚ずつ搭載される。なお、プリアライナ150においては、上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210は、いずれも保持面を上に向けて、上から基板102を搭載される。ここで上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210に搭載される基板102は、既にそれ自体が積層構造を有する場合もある。

0056

更に、上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210に基板102を搭載した状態で、接続端子228、218に電圧印加すると、基板102は、静電作用によりホルダ本体222、212に吸着される。これにより、上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210と基板102とを相互に一体的に取り扱うことができる。

0057

なお、ここで生じる静電作用には、クーロン力FCとジョンソンラーベック力FJRとが含まれる。クーロン力FCは、分極したホルダ本体222と基板102との電位差に基づき、下記の式1により示される。
FC=1/2・ε・(V1/d1)2・・・(式1)
ただし、εはホルダ本体222の誘電率、V1は印加電圧、d1は内部電極219、229から基板102までの間のホルダ本体222の厚さ、をそれぞれ意味する。

0058

ジョンソン・ラーベック力FJRは、電圧を印加された内部電極219、229から、概ね接地電位にある基板102表面までの間に流れる僅かな電流iにより、ホルダ本体222と基板102との界面に生じた電位差に基づき、下記の式2により示される。
FJR=1/8π・(V2/d2)2・・・(式2)
ただし、V2はホルダ本体222および基板102の界面にかかる電圧、d2はホルダ本体222および基板102の間隔、をそれぞれ意味する。

0059

内部電極229、219に一旦電圧が印加されると、接続端子228、218が電圧源から切り離された場合も、内部電極229、219の電位が低下するまで、基板102を吸着する静電作用が維持される。これにより、基板102を搭載した上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210を、例えば、プリアライナ150からローダ120へ移す場合、ローダ120から位置合わせ装置160に移す場合等のように、接続端子228、218が短時間浮いた状態になっても、基板102を保持する静電作用は維持される。

0060

また、内部電極229、219の電位が低下した場合も、再び電圧を印加すれば、強い静電作用が継続される。そこで、プリアライナ150、フォーク122、上テーブル190、下ステージ170および加熱プレート136の各々に、接続端子228、218に接して電圧を印加する電極を設け、内部電極229、219に随時電圧を印加してもよい。

0061

更に、図中に符号で示すように、上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210の各々において、一対の内部電極229、219には、同じ電圧値で互いに極性が反対の電圧が印加される。これにより、吸着した基板102は概ね接地電位となり、基板102が帯電することが防止される。

0062

なお、静電吸着部230も、個別に内部電極239を有するが、図示の段階では、内部電極239には電圧が印加されていない。静電吸着部230の構造および動作については、図13から図16までを参照して後述する。

0063

図10は、基板貼り合わせ装置100における基板102および基板ホルダユニット201の状態の変遷を、図9対照して示す図である。基板102を保持した上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210は、ローダ120により、それぞれ、位置合わせ装置160に搬送される。位置合わせ装置160において、上側基板ホルダ220は、位置合わせ装置160の上ステージ190に、上下を反転させた状態で保持される。また、下側基板ホルダ210は、そのままの向きで下ステージ170に保持される。

0064

上ステージ190および下ステージ170は、それぞれ、真空吸着、静電吸着等の吸着機構を有して、上側基板ホルダ220または下側基板ホルダ210を吸着することにより、基板102を保持する。これにより、上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210に保持された一対の基板102は互いに対向する。また、上側基板ホルダ220の静電吸着部230の下面が、下側基板ホルダ210の絶縁層214に対向する。

0065

図11は、基板貼り合わせ装置100における基板102および基板ホルダユニット201の次の状態変遷を示す図である。位置合わせ装置160において、一対の基板102は相互に位置合わせをした上で接合される。これにより、一対の基板102は相互に密着して仮接合状態となる。

0066

この状態で、上側基板ホルダ220の静電吸着部230を動作させることにより、上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210は相互に結合される。これにより、一対の基板102が相互に位置合わせされた状態で、上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210が相互に結合される。従って、接合された一対の基板102を挟んだ基板ホルダユニット201を、ローダ120により搬送しても、位置合わせした状態が維持される。そこで、ローダ120は、基板ホルダユニット201を介して、接合された一対の基板102を、位置合わせ装置160から加圧装置130に搬送する。

0067

なお、図5および図6に示したように、静電吸着部230は、2個一組でホルダ本体222に配される。各組における一対の静電吸着部230は、同じ電圧値で互いに極性が反対の電圧が印加される。これにより、吸着した下側基板ホルダ210に電流が流れることを防止できる。

0068

また、静電吸着部230の内部電極239に電圧を供給する電圧源と、ホルダ本体212、222の内部電極219、229に電圧を供給する電圧源を共通として、内部電極239と内部電極229、219を並列に接続してもよい。この場合、いずれかの内部電極239、229、219と電圧源との間に抵抗素子等を挿入することにより、印加電圧を電極毎に変化させることができる。このような構造により、静電吸着部230の静電吸着力の維持に、容量の大きなホルダ本体212、222を関与させることができるので、電圧源からの給電が絶たれた場合に、静電吸着力を長時間にわたって維持できる。

0069

図12は、基板貼り合わせ装置100における基板102および基板ホルダユニット201の状態の変遷を示す図である。加圧装置130において、基板ホルダユニット201の外側から加圧される。更に、一対の基板102は、要求使用に応じて加熱されて恒久的に接着され、積層基板104となる。

0070

基板ホルダユニット201のホルダ本体222、212および静電吸着部230は、ある程度以上、例えば100℃以上に加熱された場合に静電吸着力を喪失する。従って、加圧装置130において加熱、加圧されて形成された積層基板104と、基板ホルダユニット201とは、吸着力無しに積み重ねられた状態となる。これにより、積層基板104は、基板ホルダユニット201から容易に取り出すことができる。ただし、加圧装置130において、接続端子218、228に再び電圧を印加して、上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210を再び結合させてもよい。

0071

なお、静電吸着部230の吸着力が働かない状態でローダ120により積層基板104および基板ホルダユニット201を搬送した場合、搬送に伴う水平の加速度により上側基板ホルダ220がずれる場合もあり得る。しかしながら、再び図11を参照すると、上側基板ホルダ220がずれた場合でも、上側基板ホルダ220のホルダ本体222の下面よりも下方に突出した静電吸着部230が下側基板ホルダ210の段差216に引っかかるので、上側基板ホルダ220が脱落して積層基板104が基板ホルダユニット201から抜け落ちることはない。

0072

図13は、基板ホルダユニット201における静電吸着部230周辺の構造を示す部分拡大断面図である。ここで、上側基板ホルダ220は、基板102を保持しつつ、位置合わせ装置160の上ステージ190に接近しつつあるが、図示の段階では未だ上ステージ190に接していない。また、下側基板ホルダ210は、基板102を保持しつつ、位置合わせ装置160の下ステージ170に保持されている。

0073

上側基板ホルダ220において、弾性支持部240の両端は、上側基板ホルダ220のホルダ本体222に、皿ネジ242により固定される。また、静電吸着部230は、皿ネジ244により、弾性支持部240の略中央に結合される。これにより、弾性支持部240の上面は平坦になる。

0074

皿ネジ242、244および弾性支持部240は、いずれも導電性材料により形成される。更に、静電吸着部230にねじ込まれた皿ネジ244は、導電性共に磁性を有する材料で形成される。また、皿ネジ244の下端は、接続端子237を介して、静電吸着部230の内部電極239に電気的に結合される。これにより、静電吸着部230に電圧を印加することができる。

0075

なお、外部からの力が作用していない場合に静電吸着部230が占める吸着位置では、静電吸着部230は、上側基板ホルダ220のホルダ本体222から下方に突出する。静電吸着部230の突出量は、下側基板ホルダ210の段差216の高さに、一対の基板102の厚さを加えた長さに相当する。換言すれば、静電吸着部230が吸着位置にある場合、一対の基板102および上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210を相互に密着させると、静電吸着部230の下面は、下側基板ホルダ210の絶縁層214に略密着する。

0076

図14は、静電吸着部230の状態が遷移した様子を図13に対比して示す部分拡大図である。ここでは、上側基板ホルダ220が、上ステージ190に保持される。従って、上側基板ホルダ220のホルダ本体222は、上ステージ190に密着して保持される。

0077

更に、静電吸着部230の上方において、上ステージ190の下面には、逃げ穴194が配される。また、逃げ穴194内側の天井面には、接触端子199および電磁石192が配される。

0078

なお、逃げ穴194、接触端子199および電磁石192は、位置合わせ装置160において固定されている上ステージ190に設けることが好ましい。これらの部材を下ステージ170に設けた場合、接触端子199および電磁石192に電力を供給するケーブルを、移動する下ステージ170に結合することが求められる。このような構造は、移動する下ステージ170には相応しくない。従って、静電吸着部230を有する上側基板ホルダ220も、固定された上ステージ190において使用することが好ましい。

0079

接触端子199は、弾性支持部240をホルダ本体222に取り付ける皿ネジ242の上方に配される。接触端子199は、逃げ穴194の深さと略同じ高さを有する。これにより、上側基板ホルダ220が上ステージ190に吸着された場合、接触端子199の下端が、皿ネジ242の上面に接触する。従って、接触端子199、皿ネジ242、弾性支持部240、皿ネジ244および接続端子237を介して、静電吸着部230の内部電極239に電圧を印加できる。ただし、図14に示す段階では、内部電極239にはまだ電圧を印加されていない。

0080

電磁石192は、静電吸着部230の上方に配され、供給される電流の多寡に応じて変化する磁力を発生する。図14に示す状態では、電磁石192は磁力を発生しており、磁性体により形成された弾性支持部240および皿ネジ244を上方に引き上げている。これにより、静電吸着部230は待機位置に移動して、一対の基板102並びに上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210を相互に密着させたとしても、静電吸着部230は下側基板ホルダ210から離間する。

0081

図15は、静電吸着部230の状態がまた遷移した様子を図13および図14に対比して示す部分拡大図である。ここでは、下ステージ170が上昇して、上側基板ホルダ220に保持された基板102と、下側基板ホルダ210に保持された基板102とが、密着している。なお、一対の基板102は、相互に密着する前の段階で、相互に位置合わせされる。

0082

ここまでの段階で、電磁石192には電流が供給され続けており、静電吸着部230は、依然として上ステージ190に向かって引き付けられている。これにより、一対の基板102は、静電吸着部230が下側基板ホルダ210から離間した状態で位置合わせされる。

0083

図16は、静電吸着部230の状態が更に遷移した様子を、図13図14および図15に対比して示す部分拡大図である。ここでは、電磁石192に対する電流の供給が遮断され、電磁石192による吸着から開放された静電吸着部230は、下側基板ホルダ210の絶縁層214に密着している。

0084

なお、電磁石192が静電吸着部230を引き付けから開放する場合には、電磁石192に供給する電流を徐々に低下させて、静電吸着部230の移動速度を制限することが好ましい。これにより、静電吸着部230が下側基板ホルダ210に当接する場合に生じ得る衝撃が抑制されて、位置合わせされた一対の基板102の位置を変化させることが防止される。

0085

静電吸着部230が絶縁層214に接した状態で、接触端子199、皿ネジ242、弾性支持部240、皿ネジ244および接続端子237を通じて、静電吸着部230の内部電極239に電圧を印加すると、静電吸着部230は、静電作用により下側基板ホルダ210を吸着する。

0086

なお、ここでも、静電吸着部230に生じる静電作用は、クーロン力FCとジョンソン・ラーベック力FJRとを含む。また、クーロン力FCとジョンソン・ラーベック力FJRの大きさは、すでに式1、式2により示した通りである。ただし、吸着の対象は、基板102ではなく、下側基板ホルダ210となる。

0087

これにより、上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210は互いに結合されて、基板ホルダユニット201を形成する。基板ホルダユニット201は、位置合わせした後に接合された一対の基板102を挟んで結合しており、一対の基板102相互の位置合わせされた状態を保持する。

0088

なお、上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210それぞれの全体の面積に比較すると、静電吸着部230が下側基板ホルダ210に対して静電作用を生じる面積は小さい。従って、静電吸着部230が発生する静電吸着力を高くする目的で、静電吸着部230の内部電極239に印加する電圧は、ホルダ本体222、212に埋設された内部電極229、219に印加する電圧よりも高いことが好ましい。

0089

また、弾性支持部240は、静電吸着部230がホルダ本体222に対して上方に変位する場合は、一対の皿ネジ242間の全長が変形する。一方、静電吸着部230がホルダ本体222に対して下方に変位する場合は、弾性支持部240の一部がホルダ本体222に接するので、変形する部分の長さが短くなる。これにより、下側基板ホルダ210を吸着した静電吸着部230が下方へ変位して、基板ホルダユニット201の内部に間隙を生じることが防止される。

0090

また、静電吸着部230を引き付ける電磁石192には電流が流れる。電磁石192に流れる電流が大きいと、熱が発生して基板102の位置合わせに影響する場合があるので、他の条件が許す範囲で弾性支持部240を柔らかくすることにより、電磁石192に流す電流を抑制できる。

0091

更に、静電吸着部230も、一旦電圧を印加されると、外部からの電圧の供給を絶たれても、暫くは吸着力を発揮する。従って、例えば、位置合わせ装置160から加圧装置130へ基板ホルダユニット201および基板102を移す場合に、一時的に外部からの電圧の供給が絶たれても、静電吸着部230は吸着力を保持し続ける。また、単独で吸着力を保持できる時間を延長する目的で、基板ホルダユニット201に、容量素子を設けてもよい。

0092

以上、基板貼り合わせ装置100を例に挙げて説明したが、半導体基板の貼り合わせ以外の用途、例えば、レチクルのパターンを転写するナノインプリント装置においても、静電作用を利用した基板ホルダユニット201を使用し得る。また、静電吸着部230を上側基板ホルダ220に設けて、下側基板ホルダ210を吸着することにより基板ホルダユニット201を形成する構造について説明したが、独立した静電吸着部230が、上側基板ホルダ220および下側基板ホルダ210の双方を吸着させる構造としてもよい。

0093

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。

0094

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、後の処理で用いる場合でない限り、任意の順序で実現しうることに留意されたい。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。

0095

100基板貼り合わせ装置、101 FOUP(Front Opening Unified Pod)、102 基板、104積層基板、110、132筐体、120ローダ、122フォーク、124落下防止爪、126フォールディングアーム、130加圧装置、131装入口、134 圧下部、136加熱プレート、138定盤、140ホルダストッカ、150プリアライナ、160位置合わせ装置、170 下ステージ、171、191顕微鏡、172シリンダ、174ピストン、180 駆動部、182ガイドレール、184 X駆動部、186 Y駆動部、192電磁石、194逃げ穴、199接触端子、200基板ホルダ、201基板ホルダユニット、210 下側基板ホルダ、212、222 ホルダ本体、214絶縁層、216段差、218、228、237接続端子、219、229、239内部電極、220 上側基板ホルダ、230静電吸着部、240弾性支持部、242、244 皿ネジ

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 日本特殊陶業株式会社の「 保持装置」が 公開されました。( 2020/04/30)

    【課題】接合部における応力緩和性を確保しつつ、接合部における断熱性を向上させる。【解決手段】保持装置は、板状部材と、ベース部材と、板状部材とベース部材とを接合する接合部と、を備える。接合部は、少なくと... 詳細

  • 株式会社フコクの「 多層静電アクチュエータ」が 公開されました。( 2020/04/30)

    【課題】電極間の短絡を抑制しつつ誘電エラストマーをより薄く構成し発生力の向上を実現することができると共に、各電極への配線接続を容易とすることができる多層静電アクチュエータを提供することを目的とする。【... 詳細

  • 株式会社SUMCOの「 レーザマーク付きシリコンウェーハの製造方法」が 公開されました。( 2020/04/30)

    【課題】研磨処理後にレーザマークを構成するドット周縁に隆起部のないシリコンウェーハを製造する。【解決手段】シリコンウェーハに複数のドットを有するレーザマークを印字するレーザマーク印字工程と、シリコンウ... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ