特許 5798721 基板位置合せ装置、基板貼り合せ装置、基板位置合せ方法および積層半導体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5798721

(24)【登録日】2015年8月28日

(45)【発行日】2015年10月21日

(54)【発明の名称】基板位置合せ装置、基板貼り合せ装置、基板位置合せ方法および積層半導体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20151001BHJP

   H01L 21/68 20060101ALI20151001BHJP

   H01L 21/02 20060101ALI20151001BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 N

   H01L21/68 K

   H01L21/02 B

【請求項の数】14

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2010-88642(P2010-88642)

(22)【出願日】2010年4月7日

(65)【公開番号】特開2011-222657(P2011-222657A)

(43)【公開日】2011年11月4日

【審査請求日】2013年4月5日

【審判番号】不服2014-25693(P2014-25693/J1)

【審判請求日】2014年12月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】鬼頭 義昭

(72)【発明者】

【氏名】白数 廣

(72)【発明者】

【氏名】帆引 豊

【合議体】

【審判長】 平岩 正一

【審判官】 三澤 哲也

【審判官】 渡邊 真

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−４５０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１００６５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２３７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２３６１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−１６０３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／０６７０４６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

H01L21/683

H01L21/02

H01L21/68

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれの表面に複数の指標が設けられた第１半導体基板と第２半導体基板とを互いに位置合せする基板位置合せ装置であって、
前記第１半導体基板を保持する第１のテーブルと、
前記第２半導体基板を保持する第２のテーブルと、
前記第１のテーブルに保持された前記第１半導体基板の前記複数の指標を観察する第１の顕微鏡と、
前記第２のテーブルに保持された前記第２半導体基板の前記複数の指標を観察する第２の顕微鏡と、
前記第１半導体基板の前記複数の指標のうちの最初の指標から最後の指標を観察するまでの観察時間と、前記第２半導体基板における複数の指標のうちの最初の指標から最後の指標までの観察時間とが少なくとも一部重なるように制御し、前記第１半導体基板の前記複数の指標のいずれかが前記第１の顕微鏡の視野内に入っているときに、前記第２半導体基板の前記複数の指標のいずれも前記第２の顕微鏡の視野内に入っていない場合、前記第１の顕微鏡による観察後に、前記第２半導体基板の前記複数の指標のうち前記第２の顕微鏡の近傍に位置する指標を観察し、前記第１の顕微鏡による観察結果および前記第２の顕微鏡による観察結果に基づいて前記第１半導体基板と前記第２半導体基板とを互いに位置合せする制御部と、
を備える基板位置合せ装置。

【請求項2】

それぞれの表面に複数の指標が設けられた第１半導体基板と第２半導体基板とを互いに位置合せする基板位置合せ装置であって、
前記第１半導体基板を保持する第１のテーブルと、
前記第２半導体基板を保持する第２のテーブルと、
前記第１のテーブルに保持された前記第１半導体基板の前記複数の指標を観察する第１の顕微鏡と、
前記第２のテーブルに保持された前記第２半導体基板の前記複数の指標を観察する第２の顕微鏡と、
前記第１半導体基板の前記複数の指標のいずれかが前記第１の顕微鏡の視野内に入るときに前記第２半導体基板の前記複数の指標のうちの対応するいずれかの前記指標が前記第２の顕微鏡の視野内に入るべく、前記第２のテーブルを移動し、前記第１の顕微鏡による観察結果および前記第２の顕微鏡による観察結果に基づいて前記第１半導体基板と前記第２半導体基板とを互いに位置合せする制御部と、
を備える基板位置合せ装置。

【請求項3】

前記第１の顕微鏡および前記第２の顕微鏡のうち少なくとも一方の焦点位置が可変である請求項１または２に記載の基板位置合せ装置。

【請求項4】

前記第１の顕微鏡と前記第２の顕微鏡とは、前記第１半導体基板と前記第２半導体基板とが面方向に重なる位置にあるときに、前記第１半導体基板の面方向について、前記第１のテーブルに保持された前記第１半導体基板の中心、および前記第２のテーブルに保持された前記第２半導体基板の中心に対して、対称な位置に配される請求項１から３のいずれか一項に記載の基板位置合せ装置。

【請求項5】

前記第１のテーブルと前記第２の顕微鏡との相対位置、および、前記第２のテーブルと前記第１の顕微鏡との相対位置、の少なくとも一方が可変である請求項１から４のいずれか一項に記載の基板位置合せ装置。

【請求項6】

前記第１の顕微鏡による観察および前記第２の顕微鏡による観察に先立って、前記第１のテーブルに前記第１半導体基板を搬送するとともに前記第２のテーブルに前記第２半導体基板を搬送する搬送部をさらに備える請求項１から５のいずれか一項に記載の基板位置合せ装置。

【請求項7】

前記第１のテーブルおよび前記第２のテーブルとは別個の位置において、前記第１半導体基板の外形および前記第２半導体基板の外形をそれぞれの観察時間の少なくとも一部が重なるように観察するプリアラインメント部をさらに備える請求項６に記載の基板位置合せ装置。

【請求項8】

前記第１のテーブルおよび前記第２のテーブルとは別個の位置において、前記第１半導体基板の外形および前記第２半導体基板の外形を順次観察し、先に観察を終了した前記第１半導体基板を反転するプリアラインメント部をさらに備える請求項６に記載の基板位置合せ装置。

【請求項9】

前記搬送部は、前記第１のテーブルに前記第１半導体基板を搬送する第１のアーム、前記第２のテーブルに前記第２半導体基板を搬送する第２のアーム、並びに、前記第１半導体基板と前記第２半導体基板とが重なった状態で前記１のテーブルおよび前記第２のテーブルから搬出する第３のアームを有する請求項６に記載の基板位置合せ装置。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか一項に記載の基板位置合せ装置と、
位置合せされた前記第１半導体基板および前記第２半導体基板を接合する接合部と、
を備える基板貼り合せ装置。

【請求項11】

それぞれの表面に複数の指標が設けられた第１半導体基板と第２半導体基板とを互いに位置合せする基板位置合せ方法であって、
前記第１半導体基板を第１のテーブルに保持する第１保持ステップと、
前記第２半導体基板を第２のテーブルに保持する第２保持ステップと、
前記第１のテーブルに保持された前記第１半導体基板の前記複数の指標を第１の顕微鏡で観察する第１観察ステップと、
前記第２のテーブルに保持された前記第２半導体基板の前記複数の指標を第２の顕微鏡で観察する第２観察ステップと、
前記第１の顕微鏡による前記第１半導体基板の観察結果および前記第２の顕微鏡による前記第２半導体基板の観察結果に基づいて、前記第１半導体基板と前記第２半導体基板とを位置合せする位置合せステップと、
を含み、
前記第１観察ステップおよび前記第２観察ステップにおいて、前記第１半導体基板の前記複数の指標のうちの最初の指標から最後の指標を観察するまでの観察時間と、前記第２半導体基板の前記複数の指標のうちの最初の指標から最後の指標までの観察時間とが少なくとも一部重なり、前記第１半導体基板の前記複数の指標のいずれかが前記第１の顕微鏡の視野内に入るときに前記第２半導体基板における前記複数の指標のうちのいずれもが前記第２の顕微鏡の視野内に入らない場合に、前記第１観察ステップを行った後に、前記第２半導体基板の前記複数の指標のうち前記第２の顕微鏡の近傍に位置する指標を観察すべく前記第２のテーブルおよび前記第２の顕微鏡を相対移動して前記第２観察ステップを行う基板位置合せ方法。

【請求項12】

それぞれの表面に複数の指標が設けられた第１半導体基板と第２半導体基板とを互いに位置合せする基板位置合せ方法であって、
前記第１半導体基板を第１のテーブルに保持する第１保持ステップと、
前記第２半導体基板を第２のテーブルに保持する第２保持ステップと、
前記第１のテーブルに保持された前記第１半導体基板の前記複数の指標を第１の顕微鏡で観察する第１観察ステップと、
前記第２のテーブルに保持された前記第２半導体基板の前記複数の指標を第２の顕微鏡で観察する第２観察ステップと、
前記第１の顕微鏡による前記第１半導体基板の観察結果および前記第２の顕微鏡による前記第２半導体基板の観察結果に基づいて、前記第１半導体基板と前記第２半導体基板とを位置合せする位置合せステップと、
を含み、
前記第１観察ステップおよび前記第２観察ステップにおいて、前記第１半導体基板における前記複数の指標のいずれかが前記第１の顕微鏡の視野内に入るときに前記第２半導体基板における前記複数の指標のうちのいずれかが前記第２の顕微鏡の視野内に入るように、前記第２のテーブルおよび前記第２の顕微鏡を相対移動する基板位置合せ方法。

【請求項13】

前記第１観察ステップおよび前記第２観察ステップが同時に行われる請求項１２に記載の基板位置合せ方法。

【請求項14】

請求項１１から１３のいずれか一項に記載の基板位置合せ方法により位置合せされた前記第１半導体基板と前記第２半導体基板とを互いに接合する接合ステップを含む積層半導体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板位置合せ装置、基板貼り合せ装置、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。複数の基板を積層する場合に、基板位置合せ装置により基板同士を位置合せして重ね合せる基板位置合せ装置を用いる。当該基板位置合せ装置における基板同士の位置合せにおいて、顕微鏡により基板に設けられたマークを観察して、基板の位置を検出する。（例えば、特許文献１を参照）。
特許文献１ 特開２００９−２３１６７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかし、顕微鏡により貼り合せの対象である双方の基板をそれぞれ一枚ずつ検出するには時間がかかる。

【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、一の基板を保持する第１のテーブルと、他の基板を保持する第２のテーブルと、第１のテーブルに保持された一の基板の表面に設けられた指標を観察する第１の顕微鏡と、第２のテーブルに保持された他の基板の表面に設けられた指標を観察する第２の顕微鏡と、一の基板における複数の指標のうちの最初の指標から最後の指標を観察するまでの観察時間と、他の基板における複数の指標のうちの最初の指標から最後の指標までの観察時間とが少なくとも一部重なるように制御し、第１の顕微鏡による一の基板の指標の観察結果および第２の顕微鏡による他の基板の指標の観察結果に基づいて、一の基板と他の基板とを位置合わせする制御部とを備える基板位置合せ装置が提供される。

【0005】

本発明の第２の態様においては、上記基板位置合せ装置と、位置合わせされた前記一の基板および前記他の基板を加熱する加熱部とを備える基板貼り合せ装置が提供される。

【0006】

本発明の第３の態様においては、一の基板を第１のテーブルに保持する第１保持ステップと、他の基板を、前記第１のテーブルに対向して移動可能に配された第２のテーブルに保持する第２保持ステップと、前記第１のテーブルに保持された前記一の基板の表面に設けられた指標を、前記第１のテーブルに対向して移動可能に配された第１の顕微鏡で観察する第１観察ステップと、前記第２のテーブルに保持された前記他の基板の表面に設けられた指標を、前記第２のテーブルに対向して配された第２の顕微鏡で観察する第２観察ステップと、前記第１の顕微鏡による前記一の基板の指標の観察結果および前記第２の顕微鏡による前記他の基板の指標の観察結果に基づいて、前記一の基板と前記他の基板とを位置合わせする位置合わせステップとを備え、前記第１観察ステップおよび前記第２観察ステップにおいて、前記一の基板における複数の指標のうちの最初の指標から最後の指標を観察するまでの観察時間と、前記他の基板における複数の指標のうちの最初の指標から最後の指標までの観察時間とが少なくとも一部重なる基板位置合わせ方法が提供される。

【0007】

本発明の第４の態様においては、上記基板位置合わせ方法により位置合わせされた前記一の基板と前記他の基板とを積層する積層半導体の製造方法が提供される。

【0008】

本発明の第５の態様においては、上記積層半導体装置の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。

【0009】

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】

【0010】

【図1】一実施形態である基板貼り合せ装置１００の全体構造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】第１基板１２２及び第２基板１２３に設けられる指標の位置関係を示す平面図である。

【図4】第１顕微鏡３４４により第１基板１２２の表面の指標、第２顕微鏡３４２により第２基板１２３の表面の指標を観察する概念図である。

【図5】第１基板１２２表面の指標ａ及び第２基板１２３表面の指標ｅをそれぞれ第１顕微鏡視野４１０及び第２顕微鏡視野４２０に収めるアライメント過程を概略的に示す。

【図6】基板の厚さの変化に合わせて顕微鏡の合焦位置を調整する実施形態を示す。

【図7】基板の厚さの変化に合わせて顕微鏡の合焦位置を調整する実施形態を示す。

【図8】基板の厚さの変化に合わせて顕微鏡の合焦位置を調整する実施形態を示す。

【図9】第１顕微鏡３４４と第２テーブル１４２の相対位置を調整する実施形態を示す。

【図10】他の実施形態である基板貼り合せ装置５００の一部構造を模式的に示す平面図である。

【図11】三つの搬送アームが設けられる実施形態を示す。

【図12】基板の位置合せ過程のフローチャートである。

【図13】他の実施形態における第１基板１２２及び第２基板１２３に設けられる指標及び第１顕微鏡３４４と第２顕微鏡３４２の位置関係を示す平面図である。

【図14】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】

【0011】

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。

【0012】

図１は、基板貼り合せ装置１００の全体構造を模式的に示す平面図である。基板貼り合せ装置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とを備える。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。

【0013】

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、基板貼り合せ装置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が一括して基板貼り合せ装置１００に装填される。また、基板貼り合せ装置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。

【0014】

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、一対の搬送部１３２、１３４とを備える。筐体１０２の内部は、基板貼り合せ装置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。

【0015】

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または第２基板１２３の位置が収まるように、個々の第１基板１２２または第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等の外形を観察することにより、第１基板１２２等の位置決めを行う。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。

【0016】

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。基板貼り合せ装置１００において、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する。

【0017】

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は、基板位置合せ装置の一例である。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。

【0018】

ステージ装置１４０は、第１テーブル１４１と、第２テーブル１４２と、制御部１４８とを有する。第１テーブル１４１は、ステージ装置１４０の天板の下面に固定される。第１テーブル１４１の下面が真空吸着により上基板ホルダ１２４を保持する。

【0019】

第２テーブル１４２は、第１テーブル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。第２テーブル１４２は、傾斜機能を有する。第２テーブル１４２の上面が真空吸着により下基板ホルダ１２５を保持する。

【0020】

制御部１４８は、第２テーブル１４２の移動を制御する。制御部１４８は、第２テーブル１４２を移動させて、第１テーブル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、第２テーブル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。

【0021】

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、搬送部１３４、１３２および第２テーブル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。

【0022】

なお、基板貼り合せ装置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。

【0023】

一対の搬送部１３２、１３４のうち、基板カセット１１２、１１４、１１６に近い側に配置された搬送部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搬送部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。

【0024】

搬送部１３４は、基板ホルダラック１２８に対して、上基板ホルダ１２４および下基板ホルダ１２５の搬入および搬出も担う。第１テーブル１４１に第１基板１２２を保持させる場合に、搬送部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を取り出して第２テーブル１４２に載置する。第２テーブル１４２は、基板カセット１１２、１１４、１１６に近い側に移動する。搬送部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、第２テーブル１４２の上の上基板ホルダ１２４に載置して、静電吸着させる。

【0025】

第２テーブル１４２は、再び基板カセット１１２、１１４、１１６から遠い側に移動する。搬送部１３４は、第２テーブル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、裏返して第１テーブル１４１に近づける。第１テーブル１４１は、真空吸着によりその上基板ホルダ１２４を保持する。

【0026】

搬送部１３４は、第２テーブル１４２に下基板ホルダ１２５を載置する。搬送部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、第２テーブル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、第１テーブル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。

【0027】

高温部１０６は、断熱壁１０８、エアロック２２０、搬送部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。

【0028】

搬送部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。

【0029】

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。

【0030】

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、搬送部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。

【0031】

続いて、搬送部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、加圧部の一例である。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、搬送部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。

【0032】

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。

【0033】

基板貼り合せ装置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、搬送部１３４、２３０および第２テーブル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、搬送部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。

【0034】

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の内側に配された第１テーブル１４１と、第２テーブル１４２と、制御部１４８と、第１顕微鏡３４４と、第２顕微鏡３４２と、干渉計３７０と、第１固定鏡３７４と、第２固定鏡３７６とを備える。

【0035】

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、基板貼り合せ装置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。

【0036】

第１テーブル１４１は、天板３１２の下面に固定される。第１テーブル１４１は、真空吸着により第１基板１２２を下面に保持する上基板ホルダ１２４を吸着する。当該吸着方法は、静電吸着であってもよい。

【0037】

第２テーブル１４２は、第１テーブル１４１に対向して昇降部３６０に配される。昇降部３６０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の上に載置される。よって、制御部１４８の制御により、第２テーブル１４２は、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向にも移動できる。Ｚ方向の移動距離は変位センサー３７２により検知できる。変位センサー３７２が検出したデータが制御部１４８にフィードバックされる。

【0038】

第２テーブル１４２は、真空吸着等により下基板ホルダ１２５を保持する。昇降部３６０は、制御部１４８からの指示に応じて、第２テーブル１４２をＺ方向に昇降する。昇降部３６０の駆動形式の例として、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）による駆動、シリンダー及びピストンによる駆動等が挙げられる。第２テーブル１４２は、粗動微動分離駆動機構を有してよい。第２テーブル１４２は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸を回転軸として回転する機能を有する。

【0039】

第１顕微鏡３４４は、第２テーブル１４２に配置され、第２テーブル１４２と共に第１テーブル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、第１テーブル１４１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、距離を計測する。第１顕微鏡３４４により計測される位置、距離のデータは、制御部１４８に送信される。

【0040】

第２顕微鏡３４２は、天板３１２の下面に、第１テーブル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、第２テーブル１４２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、距離を計測する。第２顕微鏡３４２により計測される位置、距離のデータは、制御部１４８に送信される。制御部１４８は、受信したデータに基づいて、第２テーブル１４２を制御する。

【0041】

干渉計３７０は、それぞれ第１テーブル１４１及び第２テーブル１４２に固定された第１固定鏡３７４及び第２固定鏡３７６に光を照射して、第１固定鏡３７４及び第２固定鏡３７６から反射される光の干渉により、第１テーブル１４１に対する第２テーブル１４２の相対位置を検知できる。干渉計３７０は、検出したデータを制御部１４８にフィードバックする。

【0042】

制御部１４８は、第１テーブル１４１及び第２テーブル１４２における干渉計３７０、変位センサー３７２、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、干渉計３７０、変位センサー３７２、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を介して第１テーブル１４１に保持された第１基板１２２と、下基板ホルダ１２５を介して第２テーブル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、第２テーブル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。

【0043】

図３は、第１基板１２２及び第２基板１２３に設けられる指標の位置関係を示す平面図である。図３は、第１テーブル１４１における第１基板１２２が置かれるべき位置に第１基板１２２が置かれ、第２テーブル１４２における第２基板１２３が置かれるべき位置に第２基板１２３が置かれ、第１基板１２２及び第２基板１２３が位置合せされた場合を示す。図３は、上に位置する第１基板１２２については裏面から透視して、下に位置する第２基板１２３については表面を観察する平面図である。

【0044】

図３における十字マークは、基板の表面に形成されるアライメント用指標を表す。白抜き指標ａ、ｂ、ｃは、上に位置する第１基板１２２の表面に形成される指標を表し、黒塗り指標ｅ、ｆ、ｇは、下に位置する第２基板１２３の表面に形成される指標を表す。図３に示すように、第１基板１２２に形成される指標と第２基板１２３に形成される指標は、第１基板１２２の表面と第２基板１２３の表面とが向かい合った状態で、両基板の中心Ｏに対して、対称な位置に配される。即ち、指標ａと指標ｅ、指標ｂと指標ｆ、指標ｃと指標ｇの間は、それぞれ基板の中心Ｏに対して対称的な位置に配される。また、図３に示すように、第１顕微鏡３４４と第２顕微鏡３４２は、両基板の中心Ｏに対して対称的な位置に、それぞれ第２テーブル１４２及び第１テーブル１４１に配される。

【0045】

図４は、第１顕微鏡３４４により第１基板１２２の表面の指標、第２顕微鏡３４２により第２基板１２３の表面の指標を観察する概念図である。制御部１４８は、第１基板１２２の複数の指標のうちのいずれか、例えば指標ａが第１顕微鏡３４４の視野内に入るように、第２テーブル１４２を移動する。このとき図３に示すように、第１基板１２２に形成された指標が第２基板１２３に形成された指標と中心Ｏに対して対称位置に配され、第１顕微鏡３４４が第２顕微鏡３４２と中心Ｏに対して対称位置に配されているので、第２基板１２３における複数の指標のうちの対応するもの、例えば指標ｅが第２顕微鏡３４２の視野内に入る。を観察する位置にある。これにより、第１顕微鏡３４４が指標ａを観察するのと同時に、第２顕微鏡３４２が指標ｅを観察し、それぞれの指標ａ、ｅの位置を算出する。

【0046】

同様に、制御部１４８が、第１顕微鏡３４４が順次指標ｂ、ｃを観察する位置に第２テーブル１４２を移動すると、第２顕微鏡３４２は順次指標ｆ、ｇを観察できる位置にある。これにより、第１顕微鏡３４４が指標ｂを観察するのと同時に第２顕微鏡３４２が指標ｆを観察し、次に、第１顕微鏡３４４が指標ｃを観察するのと同時に第２顕微鏡３４２が指標ｇを観察する。以上により、第１基板１２２および第２基板１２３のそれぞれ対応する指標を同時に観察して、第１基板１２２および第２基板１２３の指標の位置を算出する時間を短縮することができる。

【0047】

図５は、第１基板１２２表面の指標ａ及び第２基板１２３表面の指標ｅをそれぞれ第１顕微鏡３４４の第１顕微鏡視野４１０及び第２顕微鏡３４２の第２顕微鏡視野４２０に収めるアライメント過程を概略的に示す。第１顕微鏡３４４が下から上向きに第１基板１２２を観察するので、第１顕微鏡視野４１０におけるＸ軸の方向は、第２顕微鏡視野４２０のＸ軸の方向と逆向きに示した。

【0048】

図５に示すように、制御部１４８が第２テーブル１４２を移動して、第１基板１２２の指標ａを第１顕微鏡３４４の第１顕微鏡視野４１０の中心Ｏ_１に合わせる。この場合、理論的には、第２基板１２３において対応する指標ｅが第２顕微鏡３４２の第２顕微鏡視野４２０の中心Ｏ_２に位置する。しかし、指標ａ等の形成時の位置ずれおよび第１基板１２２の第１テーブル１４１への搭載時の位置ずれ等により、図５に示すように、指標ｅが第２顕微鏡視野４２０に収まらないこともある。

【0049】

この場合に、制御部１４８は、第２テーブル１４２を移動して、第１基板１２２の指標ａを第１顕微鏡視野４１０内の位置（図中の位置ａ１）に残しつつ、第２基板１２３の指標ｅを第２顕微鏡視野４２０内の位置（図中の位置ｅ１）に収める。この場合に例えば制御部１４８は予め設定された移動経路をたどって第２テーブルを動かして、指標ｅが視野内に入るかどうかを観察する。制御部１４８は、第１顕微鏡視野４１０及び第２顕微鏡視野４２０から取得する画像により、指標ａ１と中心Ｏ_１との距離及び指標ｅ１とＯ_２との距離を検出に基づいて、指標ａ１および指標ｅ１の位置を算出する。よって、この場合でも、第１顕微鏡３４４が指標ａを観察するのと同時に第２顕微鏡３４２が指標ｅを観察することができ、第１基板１２２と第２基板１２３との位置合せ時間を短縮することができる。

【0050】

さらに指標の位置ずれが大きいと、指標ａと指標ｅを同時にそれぞれ第１顕微鏡視野４１０及び第２顕微鏡視野４２０に収めることができない場合がある。この場合には、第１顕微鏡３４４により指標ａを観察してから、第２テーブル１４２を移動して第２顕微鏡３４２により指標ｅを観察し、第１基板１２２の次の指標ｂを観察してもよい。指標ａを第１顕微鏡視野４１０に収めたとき、指標ｅが第２顕微鏡視野４２０の近傍に位置するので、指標ａを観察した後指標ｅを観察することにより、第１顕微鏡３４４で第１基板１２２の指標ａ、ｂ、ｃを順次観察した後に第２顕微鏡３４２で第２基板１２３の指標ｅを観察するより、位置合せの時間を大きく短縮することができる。

【0051】

図６は、基板の厚さの変化に合わせて顕微鏡の合焦位置を調整する実施形態を示す。この実施形態では、第２基板１２３が既に３枚の基板を接合した積層基板であり、積層していない基板に比して厚みが大きい。このように、積層半導体装置を製造する過程において、観察対象である基板が異なる厚さを有する場合がある。

【0052】

第１顕微鏡３４４および第２顕微鏡３４２のうち少なくとも一方の焦点位置が可変である。例えば、第２顕微鏡３４２の光学系が移動可能で、合焦位置が可変である。この場合に、制御部１４８は、第１顕微鏡３４４の焦点が第１基板１２２の指標ａに合うように第２テーブル１４２の高さ方向の位置を制御するとともに、第２顕微鏡３４２の焦点を第２基板１２３の指標ｅに合わせるように第２基板１２３の光学系を制御する。

【0053】

図７及び図８は、基板の厚さの変化に合わせて顕微鏡の合焦位置を調整する他の実施例を示す。この例では、同一の第２基板１２３において厚さの分布があり、第２テーブル１４２に載置された第２基板１２３の表面が第２顕微鏡３４２に対して傾斜する。図７に示すように、制御部１４８が、第１顕微鏡３４４の焦点が指標ａに合うように第２テーブル１４２の高さを制御したときに、第２顕微鏡３４２の焦点も指標ｅに合ったとする。この場合には図８に示すように、第１顕微鏡３４４が指標ｃを観察するときに、第２顕微鏡３４２の焦点が指標ｇから外れる場合がある。ここで第２顕微鏡３４２の合焦位置が可変であるので、制御部１４８は第２顕微鏡３４２の光学系を制御して焦点を指標ｇに合わせる。なお、第１顕微鏡３４４の合焦位置が可変であってもよく、第１顕微鏡３４４及び第２顕微鏡３４２双方の合焦位置が可変であってもよい。

【0054】

図９は、第１顕微鏡３４４と第２テーブル１４２の相対位置を調整する実施形態を示す。この実施形態において、第１顕微鏡３４４は、第２テーブル１４２上においてＸＹ方向に移動できる移動ステージ上に配される。ここで、図９に示すように、第１基板１２２の位置が第１テーブル１４１における第１基板１２２が置かれるべき位置からずれたとき、指標ａと指標ｅとが同時に観察できないおそれがある。この場合に、制御部１４８は、指標ａが第１顕微鏡３４４の視野に収まるように、第２テーブル１４２に対して第１顕微鏡３４４を移動する。これにより、第１顕微鏡３４４が指標ａを観察するのと同時に第２顕微鏡３４２が指標ｅを観察することができる。なお、第１テーブル１４１に対する第２顕微鏡３４２の相対位置が可変であってもよい。

【0055】

図１０は、他の実施形態である基板貼り合せ装置５００を模式的に示す平面図である。基板貼り合せ装置５００の説明において、基板貼り合せ装置１００と異なる機能について説明し、同じ機能を有する部分についてはその説明を省略する。

【0056】

基板貼り合せ装置５００のプリアライナ１２６は、上下に重なった２セットのプリアライメント機構を有する。この構造により、プリアライナ１２６は、同時に第１基板１２２と第２基板１２３のプリアライメントをすることができる。プリアライナ１２６は、第１基板１２２の外形を観察してプリアライメントをする時間と、第２基板１２３の外形を観察してプリアライメントをする時間との少なくとも一部が重なってプリアライメントすることができる。また、１２６は、第１基板１２２の外形および第２基板１２３の外形を順次、観察し、先に観察を終了した第１基板１２２を反転する機能を更に有しても良い。これにより、搬送部１３４は、反転した第１基板１２２をそのまま第１テーブル１４１に搬送して保持させることができる。

【0057】

基板貼り合せ装置５００は、基板ホルダアライナ１２９を有する。基板ホルダアライナ１２９は、第１基板１２２及び第２基板１２３がそれぞれ上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５における予め定められた位置に載置できるように、上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５の位置を合わせる。基板ホルダアライナ１２９は、上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５の外形を観察することにより、上基板ホルダ１２４等の位置決めを行う。基板ホルダアライナ１２９は、位置合せが完成した上基板ホルダ１２４又は下基板ホルダ１２５に、搬送部１３４が搬入した第１基板１２２又は第２基板１２３を載置させる場所でもある。基板ホルダアライナ１２９は２段構造を有し、第１基板１２２及び第２基板１２３が同時に上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５に載置されることができる。基板ホルダアライナ１２９は、更に第１基板１２２又は第２基板１２３を保持した上基板ホルダ１２４又は下基板ホルダ１２５を反転する機能を有してよい。

【0058】

基板貼り合せ装置５００の搬送部１３４は、第１搬送アーム５２０及び第２搬送アーム５１０を有する。搬送部１３４は、レール１３６に沿って移動できる。搬送部１３４は、第１搬送アーム５２０及び第２搬送アーム５１０により、同時に第１基板１２２及び第２基板１２３を搬送することができる。搬送部１３４は、第１搬送アーム５２０及び第２搬送アーム５１０により、同時に上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５を搬送することもできる。また、搬送部１３４と別途に更に他の搬送部が設けられ、搬送部１３４が上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５を搬送し、他の搬送部が第１基板１２２及び第２基板１２３を搬送してもよい。

【0059】

図１１は、第１搬送アーム５２０及び第２搬送アーム５１０のほかに、第３搬送アーム５３０が設けられる実施形態を示す。第３搬送アーム５３０は、ステージ装置１４０により位置合せが完成され、上基板ホルダ１２４、下基板ホルダ１２５、およびこれらに挟まれた第１基板１２２および第２基板１２３、即ちホルダ対を取り出す。図１１の実施形態では、第１搬送アーム５２０は第１基板１２２を保持した上基板ホルダ１２４を搬入し、第２搬送アーム５１０は第２基板１２３を保持した下基板ホルダ１２５を搬入し、第３搬送アーム５３０はホルダ対を搬出する。

【0060】

図１２は、基板位置合せ方法のフローチャート一例を示す。ステップＳ０１０において、第１基板１２２及び第２基板１２３をそれぞれ第１テーブル１４１及び第２テーブル１４２に設置する。例えば、搬送部１３４は、第１搬送アーム５２０及び第２搬送アーム５１０により、同時に１枚の第１基板１２２及び１枚の第２基板１２３をプリアライナ１２６に投入して、プリアライナ１２６は、同時に第１基板１２２及び第２基板１２３のプリアライメントをする。その間、搬送部１３４は、基板ホルダラック１２８から同時に１枚の上基板ホルダ１２４及び１枚の下基板ホルダ１２５を取り出して、基板ホルダアライナ１２９に搬入する。基板ホルダアライナ１２９は、同時に上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５を位置合せして待機させる。プリアライメントが終了すると、搬送部１３４は、プリアライナ１２６から同時に第１基板１２２及び第２基板１２３を取り出して、それぞれ基板ホルダアライナ１２９に待機させた上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５に載置する。上基板ホルダ１２４及び下基板ホルダ１２５は、静電吸着によりそれぞれ第１基板１２２及び第２基板１２３を吸着する。基板ホルダアライナ１２９は、第１基板１２２を吸着した上基板ホルダ１２４を反転する。

【0061】

搬送部１３４は、同時に第１基板１２２を保持した上基板ホルダ１２４及び第２基板１２３を保持した下基板ホルダ１２５を基板ホルダアライナ１２９から取り出して、それぞれ第１テーブル１４１及び第２テーブル１４２に搬送する。第１テーブル１４１及び第２テーブル１４２は、真空吸着により、それぞれ第１基板１２２を保持した上基板ホルダ１２４及び第２基板１２３を保持した下基板ホルダ１２５を吸着して保持する。このように、第１基板１２２及び第２基板１２３のプリアライメント及び搬送を同時に行うことにより、基板位置合せの時間を短縮することができる。

【0062】

ステップＳ０２０において、第１基板１２２の最初の指標を第１顕微鏡３４４の視野に収める。例えば、図５に示すように、制御部１４８が第２テーブル１４２を移動して、第１基板１２２の指標ａを第１顕微鏡３４４の第１顕微鏡視野４１０の中心Ｏ_１に合わせる。

【0063】

ステップＳ０３０において、制御部１４８は、第２基板１２３の対応する最初の指標が第２顕微鏡視野４２０に入ったかをチェックする。例えば、図５の下の図に示すように、指標ｅが第２顕微鏡視野４２０に収まらない場合には、ステップＳ０４０に進む。もし、指標ｅが第２顕微鏡視野４２０に収まる場合には、ステップＳ０５０に進む。

【0064】

ステップＳ０４０において、第２基板１２３の対応する最初の指標が第２顕微鏡視野４２０に入るように第２テーブル１４２を移動する。例えば、図５の下の図に示すように、制御部１４８は、第２テーブル１４２を矢印方向に移動して、第２テーブル１４２に載置される第２基板１２３の指標ｅを第２顕微鏡視野４２０に収める。

【0065】

ステップＳ０４１において、第２テーブル１４２の移動が所定の閾値以内か否かを判断する。ここで所定の閾値の一例は、第１顕微鏡視野４１０の中心から周縁までの距離である。ステップＳ０４１において第２テーブル１４２の移動が所定の閾値以内の場合には（Ｓ０５１：Ｙｅｓ）、第１顕微鏡視野４１０の中に第１基板１２２の指標ａが入ると同時に、第２顕微鏡視野４２０の中に第２基板１２３の指標ｅが入ったとして、ステップＳ０５０に進む。一方、ステップＳ０４１において第２テーブル１４２の移動が所定の閾値以内でない場合には（Ｓ０５１：Ｎｏ）、第１顕微鏡視野４１０の中に第１基板１２２の指標ａが入ると同時には、第２顕微鏡視野４２０の中に第２基板１２３の指標ｅが入らないとして、ステップＳ０４２に進む。

【0066】

ステップＳ０５０において、制御部１４８は、第１顕微鏡３４４の合焦位置を第１基板１２２の指標ａに合わせるべく、第２テーブル１４２の高さを制御する。この場合に第１顕微鏡３４４に設けられたオートフォーカスセンサーからのフィードバックを用いて制御部１４８が第２テーブル１４２の高さを変える。

【0067】

ステップＳ０６０において、制御部１４８は、第２顕微鏡３４２の合焦位置を第２基板１２３の指標ｅに合うように制御する。

【0068】

ステップＳ０７０において、第１顕微鏡３４４による指標ａの観察と第２顕微鏡３４２による指標ｅの観察が同時に行う。例えば、第１テーブル１４１及び第２テーブル１４２をこの位置で停止させている間に、制御部１４８は第１顕微鏡視野４１０及び第２顕微鏡視野４２０のそれぞれから画像を取得する。画像取得のタイミングはずれていてもよい。これにより制御部１４８は、指標ａ及び指標ｅの位置を算出する。

【0069】

ステップＳ０７１において、第１基板１２２において観察すべき指標をすべて観察したか否かを判断する。すべて観察した場合には（Ｓ０７１：Ｙｅｓ）、ステップＳ０９０に進む。観察していない指標がある場合には（Ｓ０７１：Ｎｏ）、ステップＳ０８０に進む。

【0070】

一方、ステップＳ０４１において第２テーブル１４２の移動が所定の閾値以内でない場合には（Ｓ０５１：Ｎｏ）、ステップＳ０４２において第１顕微鏡３４４により指標ａを観察する。その後、ステップＳ０４３において制御部１４８が第２テーブル１４２を移動して第２顕微鏡視野４２０に指標ｅを入れて、ステップＳ０４４において第２顕微鏡３４２により指標ｅを観察する。

【0071】

ステップＳ０８０において、第１基板１２２の次の指標を第１顕微鏡３４４の視野に収める。例えば、制御部１４８が第２テーブル１４２を移動して、図４に示す第１基板１２２の指標ｂを第１顕微鏡３４４の第１顕微鏡視野４１０の中心Ｏ_１に合わせる。そして、ステップＳ０３０からステップ０８０を繰り返して、第１基板１２２及び第２基板１２３における観察すべき全ての指標を観察して、第１基板１２２及び第２基板１２３の位置を検出する。

【0072】

ステップＳ０９０において、制御部１４８は、第２テーブル１４２を制御して、検出した第１基板１２２及び第２基板１２３の位置データに基づいて、第１基板１２２と第２基板１２３の位置合せを行う。更に、制御部１４８は、第２テーブル１４２を上昇させて、第１基板１２２と第２基板１２３を重ね合わせる。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て、ステージ装置１４０から搬出されて、基板の位置合せは終了する。

【0073】

上述の実施形態において、第１基板１２２及び第２基板１２３は、それぞれ上基板ホルダ１２４及び１２５により保持されて搬送され、位置合せがなされるが、第１基板１２２及び第２基板１２３は、上基板ホルダ１２４及び１２５を介さず、直接に搬送され、位置合せがなされてもよい。

【0074】

上記実施形態においては、第１基板１２２および第２基板１２３における互いに対応する指標を同時に、または、交互に観察することにより、制御部１４８は、第１基板１２２における複数の指標のうちの最初の指標から最後の指標を観察するまでの観察時間と、第２基板１２３における複数の指標のうちの最初の指標から最後の指標までの観察時間とが重なるようにした。しかしながら、観察時間の重ね方はこれに限られない。他の例として、第１基板１２２の複数の指標のうちの一部と、第２基板１２３における対応する指標のうちの一部とを同時にまたは交互に観察してもよい。さらに、他の例として、第１基板１２２の指標を所定個数観察する毎に、第２基板１２３の指標を所定個数観察することを繰り返してもよい。

【0075】

図１３は、他の実施形態における第１基板１２２及び第２基板１２３に設けられる指標及び第１顕微鏡３４４と第２顕微鏡３４２の位置関係を示す平面図である。図３と同様に、図１３は、第１テーブル１４１における第１基板１２２が置かれるべき位置に第１基板１２２が置かれ、第２テーブル１４２における第２基板１２３が置かれるべき位置に第２基板１２３が置かれ、第１基板１２２及び第２基板１２３が位置合せされた場合を示す。図１３は、上に位置する第１基板１２２については裏面から透視して、下に位置する第２基板１２３については表面を観察する平面図である。

【0076】

第１基板１２２の表面に形成される指標ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは、等間隔Ｌで一列に配置される。第２基板１２３の表面に形成される指標ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊは、等間隔Ｌで一列に配置される。

【0077】

第２顕微鏡３４２は、天板３１２の下面において、中心Ｏを原点とするＸ軸上に設けられる。第２顕微鏡３４２は、中心Ｏとの間に、Ｌの整数倍の距離を離れて設けられる。第１顕微鏡３４４は、第２テーブル１４２において、中心Ｏを原点とするＸ軸上に設けられる。第１顕微鏡３４４は、中心Ｏとの間に、Ｌの整数倍の距離を離れて設けられる。第１顕微鏡３４４から中心Ｏまでの距離は、第２顕微鏡３４２から中心Ｏまでの距離と等しくなくても良い。即ち、第１顕微鏡３４４と第２顕微鏡３４２の位置が中心Ｏに対して対称的ではなくてもよい。図１３において、第２顕微鏡３４２の位置が第１顕微鏡３４４の対称位置からＬの距離を離れている。

【0078】

図１３は、第１基板１２２及び第２基板１２３が位置合せされて、第１基板１２２の指標ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅがそれぞれ第２基板１２３の指標ｊ、ｉ、ｈ、ｇ、ｆと重なった状態を示す。この場合には、たとえ第１顕微鏡３４４と第２顕微鏡３４２の位置が中心Ｏに対して対称的ではなくても、第１顕微鏡３４４及び第２顕微鏡３４２により、第１基板１２２の指標のうちの一部と、第２基板１２３における対応する指標のうちの一部とを同時に観察することができる。例えば、第１顕微鏡３４４により第１基板１２２の指標ａを観察するときに、第２顕微鏡３４２は、第２基板１２３におけるいずれの指標をも観察することができないが、第１顕微鏡３４４により第１基板１２２の指標ｂを観察するときに、第２顕微鏡３４２は、同時に第２基板１２３における指標ｆを観察することができる。このような一部同時観察も、基板位置合せの時間を短縮することができる。

【0079】

図１４は、積層半導体装置を製造する製造方法の概略を示す。図１４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、上記の基板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。

【0080】

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。

【0081】

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】

【0082】

１００ 基板貼り合せ装置、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、１２９ 基板ホルダアライナ、１３０ 基板取り外し部、１３２ 搬送部、１３４ 搬送部、１３６ レール、１４０ ステージ装置、１４１ 第１テーブル、１４２ 第２テーブル、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 搬送部、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、３７０ 干渉計、３７２ 変位センサー、３７４ 第１固定鏡、３７６ 第２固定鏡、４１０ 第１顕微鏡視野、４２０ 第２顕微鏡視野、５００ 基板貼り合せ装置、５１０ 第２搬送アーム、５２０ 第１搬送アーム、５３０ 第３搬送アーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】