特許 5979135 基板貼り合わせ装置、基板保持装置、基板貼り合わせ方法、基盤保持方法、積層半導体装置および重ね合わせ基板

(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】5979135

(24)【登録日】2016年8月5日

(45)【発行日】2016年8月24日

(54)【発明の名称】基板貼り合わせ装置、基板保持装置、基板貼り合わせ方法、基盤保持方法、積層半導体装置および重ね合わせ基板

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20160817BHJP

   B23K 20/00 20060101ALI20160817BHJP

   B23K 20/24 20060101ALI20160817BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20160817BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/02 B

   B23K20/00 340

   B23K20/24

   H01L21/68 N

【請求項の数】33

【全頁数】45

(21)【出願番号】特願2013-511931(P2013-511931)

(86)(22)【出願日】2012年4月25日

(86)【国際出願番号】JP2012002830

(87)【国際公開番号】WO2012147343

(87)【国際公開日】20121101

【審査請求日】2015年4月27日

(31)【優先権主張番号】特願2011-97873(P2011-97873)

(32)【優先日】2011年4月26日

(33)【優先権主張国】JP

(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】吉橋 正博

(72)【発明者】

【氏名】結城 大輔

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 一弘

(72)【発明者】

【氏名】菅谷 功

【審査官】 儀同 孝信

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−３０２８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０５５７３０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０００−１２７０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２３９０９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０７１３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０４９４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０９４６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０６６０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１１１４７１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

Ｂ２３Ｋ ２０／００

Ｂ２３Ｋ ２０／２４

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに重ね合わされる二つの基板の少なくとも一方の基板を撓ませることにより、前記二つの基板のずれに応じて前記一方の基板を変形する変形部と、
前記変形部での変形に基づいて前記ずれが補正された前記一方の基板と他方の前記基板とを互いに貼り合わせる貼り合わせ部とを備える基板貼り合わせ装置。

【請求項2】

前記一方の基板が保持される保持部を備え、
前記変形部は、前記一方の基板が前記保持部に保持されていない状態で前記保持部を第一状態から前記第一状態よりも変形量が大きい第二状態に変形させ、前記一方の基板を前記保持部に保持した状態で前記保持部の変形量を前記第二状態における変形量よりも小さくすることにより前記一方の基板を変形させる請求項１に記載の基板貼り合わせ装置。

【請求項3】

前記保持部は、前記一方の基板の保持後、前記変形部により前記第一状態に戻される請求項２に記載の基板貼り合わせ装置。

【請求項4】

前記第一状態は、前記保持部の保持面が平坦な状態である請求項２又は３に記載の基板貼り合わせ装置。

【請求項5】

前記保持部は予め定められた曲率で湾曲した湾曲部を有する保持面を有し、
前記一方の基板は、前記保持面に保持されることにより補正量に応じた変形量で変形する請求項２から４のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。

【請求項6】

前記変形部は、前記一方の基板が前記保持面に保持された状態で前記湾曲部の曲率が変化するように前記保持部を変形させることにより前記一方の基板を変形させる請求項５に記載の基板貼り合わせ装置。

【請求項7】

前記変形部は、前記保持部を複数の領域に分割した分割領域毎に独立して変形する請求項２から６のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。

【請求項8】

前記保持部の曲げ剛性は前記一方の基板の曲げ剛性よりも大きい請求項２から７のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。

【請求項9】

前記保持部は、前記一方の基板と共に移動する基板ホルダである請求項２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】

前記基板ホルダは、静電吸着で前記一方の基板を保持する請求項９に記載の基板貼り合わせ装置。

【請求項11】

前記基板ホルダを支持する支持部を備え、
前記支持部は、前記変形部により変形され、前記基板ホルダは、前記支持部の変形により変形する請求項９または１０に記載の基板貼り合わせ装置。

【請求項12】

前記支持部の曲げ剛性は、前記一方の基板の曲げ剛性と前記基板ホルダの曲げ剛性とを足した大きさよりも大きい請求項１１に記載の基板貼り合わせ装置。

【請求項13】

前記変形部は、前記支持部に変形力を与えるべく駆動する複数のアクチュエータと、前記複数のアクチュエータのそれぞれと前記支持部とを連結する複数の弾性部材とを有し、
複数の弾性部材のそれぞれは、前記アクチュエータの駆動方向に駆動力を伝えつつ、駆動方向に直交する方向に弾性的に変形する請求項１１または１２に記載の基板貼り合わせ装置。

【請求項14】

前記変形部は、前記支持部に変形力を与えるべく駆動する複数のアクチュエータと、前記複数のアクチュエータのそれぞれと前記支持部とを連結する複数の連結部材とを有し、
複数の連結部材のそれぞれは、前記アクチュエータの駆動方向に直交する方向について前記アクチュエータおよび前記支持部の少なくとも一方に対し摺動可能に連結される請求項１１または１２に記載の基板貼り合わせ装置。

【請求項15】

前記変形部は、前記保持部に変形力を与えるべく駆動する複数のアクチュエータを有する請求項２から９のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。

【請求項16】

前記二つの基板を位置合わせする位置合わせ部をさらに備え、
前記位置合わせ部による位置合わせをした場合に前記二つの間に閾値以上の位置ずれが残る場合に、前記変形部が前記保持部を変形する請求項２から１５のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。

【請求項17】

前記変形部で変形された前記一方の基板を保持した前記保持部を前記貼り合わせ部に前記一方の基板が変形された状態で搬送する搬送部を備える請求項２から１６のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。

【請求項18】

前記変形部による変形量とずれの補正量とが予め対応付けられており、前記変形部は、ずれの補正量に対応した変形量で変形する請求項１から１７のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。

【請求項19】

前記変形部は、前記一方の基板を撓ませて変形させ、前記他方の基板を前記一方の基板と相補的に撓ませて変形させ、
前記貼り合わせ部は、前記一方の基板及び前記他方の基板を撓ませた状態で貼り合わせる請求項１に記載の基板貼り合わせ装置。

【請求項20】

前記変形部は、前記一方の基板の貼り合わせ面の中央部を凹状に変形し、前記他方の基板の貼り合わせ面の中央部を凸状に変形させる請求項１９に記載の基板貼り合わせ装置。

【請求項21】

互いに重ね合わされる二つの基板のずれに応じて少なくとも一方の基板を変形する変形部と、
前記変形部での変形に基づいて前記ずれが補正された状態で前記一方の基板を保持する保持部と、
前記一方の基板が前記保持部に保持される位置から、前記ずれが補正された状態で前記一方の基板を保持した前記保持部を搬出する搬送部と、
前記搬送部により搬送された前記一方の基板と他方の基板とを互いに貼り合わせる貼り合わせ部と、
を備える基板貼り合わせ装置。

【請求項22】

他の基板に接合される基板を保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記基板を撓ませて変形させることにより前記基板と前記他の基板とのずれを補正する変形部と、
を備える基板保持装置。

【請求項23】

互いに重ね合わされる二つの基板の少なくとも一方の基板を撓ませることにより、前記二つの基板のずれに応じて前記一方の基板を変形する変形段階と、
前記変形段階での変形に基づいて前記ずれが補正された前記一方の基板と他方の前記基板とを互いに貼り合わせる貼り合わせ段階と、
を含む基板貼り合わせ方法。

【請求項24】

前記一方の基板を保持部に保持する保持段階を含み、
前記変形段階は、前記保持部を前記一方の基板が保持されていない状態で第一状態から前記第一状態よりも変形量が大きい第二状態に変形する第一の変形段階を有し、
前記保持段階は、前記第一の変形段階において前記変形した状態で前記一方の基板を保持し、
前記変形段階はさらに、前記保持部に前記一方の基板を保持した状態で、前記保持部の変形量を前記第二状態における変形量よりも小さくする第二の変形段階を有する請求項２３に記載の基板貼り合わせ方法。

【請求項25】

前記保持部は、予め定められた曲率で湾曲した湾曲部を有する保持面を有し、
前記変形段階において、前記一方の基板が前記保持面に保持された状態で前記湾曲部の曲率が変化するように前記保持部を変形させることにより前記一方の基板を変形させる請求項２４に記載の基板貼り合わせ方法。

【請求項26】

前記一方の基板を撓ませて変形させる第１変形段階と、
前記他方の基板を前記一方の基板と相補的に撓ませて変形させる第２変形段階と
を備え、
前記貼り合わせ段階において、前記一方の基板及び前記他方の基板を撓ませた状態で貼り合わせる請求項２３から２５のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ方法。

【請求項27】

前記第１変形段階では、前記一方の基板の貼り合わせ面は、中央部が凹状に変形され、
前記第２変形段階では、前記他方の基板の貼り合わせ面は、中央部が凸状に変形される
請求項２６に記載の基板貼り合わせ方法。

【請求項28】

前記第１変形段階及び前記第２変形段階において、
前記一方の基板及び前記他方の基板を、互いに平行な曲面に変形させる
請求項２６または２７に記載の基板貼り合わせ方法。

【請求項29】

前記第１変形段階では、
前記一方の基板は、基板を保持する保持面が凹状である第１基板ホルダが保持することにより変形され、
前記第２変形段階では、
前記他方の基板は、基板を保持する保持面が凸状である第２基板ホルダが保持することにより変形される
請求項２６から２８のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ方法。

【請求項30】

前記一方の基板と前記他方の基板とをアライナによって位置合わせする位置合わせ段階と、
前記第１変形段階及び前記第２変形段階を前記アライナで行った後、前記二つの基板を加圧する加圧部に前記一方の基板と前記他方の基板とを搬送する搬送段階と、
を更に備える請求項２６から２９のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ方法。

【請求項31】

前記搬送段階では、前記一方の基板と前記他方の基板とを離間させた状態で前記加圧部に搬送する請求項３０に記載の基板貼り合わせ方法。

【請求項32】

前記ずれが補正された状態で前記一方の基板を保持した前記保持部を前記貼り合わせ部に搬送する搬送段階を含む請求項２４または２５に記載の基板貼り合わせ方法。

【請求項33】

互いに重ね合わされる二つの基板のずれに応じて少なくとも一方の基板を変形する変形段階と、
前記変形段階での変形に基づいて前記ずれが補正された状態で前記一方の基板を保持部に保持する保持段階と、
前記一方の基板が前記保持部に保持される第１の位置から前記二つの基板を貼り合わせる第２の位置まで、前記ずれが補正された状態で前記一方の基板を保持した前記保持部を搬送する搬送段階と、
前記一方の基板と他方の基板とを第２の位置で互いに貼り合わせる貼り合わせ段階と、
を含む基板貼り合わせ方法。

【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、基板保持装置、基板貼り合わせ方法、基板保持方法、積層半導体装置および重ね合わせ基板に関する。

【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。
［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】

半導体装置の製造過程において、マスクから転写するパターンの倍率、基板の平坦性等が全体にあるいは部分的に変化する場合がある。このため、貼り合わせる基板を相互に移動させても位置を合わせることができない場合がある。

【0004】

本発明の第一態様として、他の基板に接合される基板を保持する保持部と、保持部に保持された基板をその面と交差する方向に変形させることにより基板と他の基板とのずれを補正する変形部とを備える基板保持装置が提供される。

【0005】

また、本発明の第二態様として、基板と他の基板とを貼り合せる基板貼り合せ装置であって、上記基板保持装置を備える基板貼り合わせ装置が提供される。

【0006】

更に、本発明の第三態様として、保持部に保持された基板をその面と交差する方向に変形させることにより基板と接合される他の基板とのずれを補正する補正段階を有する基板保持方法が提供される。

【0007】

また更に、本発明の第四態様として、上記の基板保持方法を用いて保持した基板を他の基板に貼り合せる基板貼り合わせ方法が提供される。

【0008】

また更に、本発明の第五態様として、上記基板貼り合わせ方法を用いて製造された積層半導体装置が提供される。

【0009】

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】積層基板製造装置１００の模式的平面図である。

【図2】基板ホルダ１５０の斜視図である。

【図3】基板ホルダ１５０の斜視図である。

【図4】アライナ１７０の模式的断面図である。

【図5】アライナ１７０の模式的断面図である。

【図6】基板１２１の模式的斜視図である。

【図7】加圧装置の模式的断面図である。

【図8】基板１２１の状態遷移を示す断面図である。

【図9】基板１２１の状態遷移を示す断面図である。

【図10】基板１２１の状態遷移を示す断面図である。

【図11】基板１２１の状態遷移を示す断面図である。

【図12】ベンダ１８０の模式的断面図である。

【図13】ベンダ１８０による基板１２１の保持手順を示す流れ図である。

【図14】基板１２１および基板ホルダ１５０の状態遷移を示す断面図である。

【図15】基板１２１および基板ホルダ１５０の状態遷移を示す断面図である。

【図16】基板１２１および基板ホルダ１５０の状態遷移を示す断面図である。

【図17】基板１２１および基板ホルダ１５０の状態遷移を示す断面図である。

【図18】印加電圧と保持力の関係を示すグラフである。

【図19】基板１２１および基板ホルダ１５０の状態遷移を示す断面図である。

【図20】基板１２１および基板ホルダ１５０の状態遷移を示す断面図である。

【図21】基板１２１および基板ホルダ１５０の状態遷移を示す断面図である。

【図22】保持部２２０の模式的断面図である。

【図23】微動ステージ２３０の平面図である。

【図24】保持部２２０による基板１２１の保持手順を示す流れ図である。

【図25】基板１２１および基板ホルダ１５０の状態遷移を示す断面図である。

【図26】基板１２１および基板ホルダ１５０の状態遷移を示す断面図である。

【図27】基板１２１および基板ホルダ１５０の状態遷移を示す断面図である。

【図28】基板１２１および基板ホルダ１５０の状態遷移を示す断面図である。

【図29】ベンダ２８０の模式的断面図である。

【図30】ベンダ２８０の模式的断面図である。

【図31】ベンダ２８０の模式的断面図である。

【図32】他のベンダ２８２の断面図を示す。

【図33】ベンダ２８２の上面図を示す。

【図34】ベンダ２８２における可動連結部２７１の拡大図である。

【図35】ベンダ２８２における固定連結部２８４の拡大図である。

【図36】他の可動連結部２９０の拡大図である。

【図37】他の固定連結部２８５の拡大図である。

【図38】さらに他の固定連結部２８６の拡大図である。

【図39】支持プレート２６１の平面図である。

【図40】支持プレート２６３の平面図である。

【図41】支持プレート２６５の平面図である。

【図42】支持プレート２６７の平面図である。

【図43】基板貼り合わせ装置４１０の全体構成図である。

【図44】加熱加圧装置４５６の全体構造を示す正面図である。

【図45】基板４９０ａ、４９０ｂの電極パッド４９６ａ、４９６ｂの位置ずれを説明する図である。

【図46】基板４９０ａ、４９０ｂの電極パッド４９６ａ、４９６ｂの位置ずれの補正を説明する図である。

【図47】補正後の基板４９０ａ、４９０ｂの電極パッド４９６ａ、４９６ｂの貼り合わ合わせを説明する図である。

【図48】下基板ホルダ５０２の縦断面図である。

【図49】上基板ホルダ５０４の縦断面図である。

【図50】基板貼り合わせ装置４１０による重ね合わせ基板４９２の製造工程を説明する図である。

【図51】基板貼り合わせ装置４１０による重ね合わせ基板４９２の製造工程を説明する図である。

【図52】基板貼り合わせ装置４１０による重ね合わせ基板４９２の製造工程を説明する図である。

【図53】基板貼り合わせ装置４１０による重ね合わせ基板４９２の製造工程を説明する図である。

【図54】基板貼り合わせ装置４１０による重ね合わせ基板４９２の製造工程を説明する図である。

【図55】基板貼り合わせ装置４１０による重ね合わせ基板４９２の製造工程を説明する図である。

【図56】基板４９０、４９０が変形する前の状態を説明する図である。

【図57】下部圧力制御モジュール４６８によって撓ませた基板４９０、４９０を説明する図である。

【図58】、基板４９０、４９０を保持する下基板ホルダ７０２及び上基板ホルダ７０４の図である。

【図59】下基板ホルダ７０２及び上基板ホルダ７０４によって撓ませた基板４９０、４９０を説明する図である。

【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、積層基板製造装置１００の模式的平面図である。積層基板製造装置１００は、一対の基板１２１を重ね合わせて積層基板１２３を製造する。

【0013】

積層基板製造装置１００は、筐体１１０と、筐体１１０に収容されたローダ１３０、ホルダストッカ１４０、プリアライナ１６０、アライナ１７０、ベンダ１８０、および加圧装置１９０を備える。また、筐体１１０の外面には、制御部１１２と複数のＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）１２０が配される。

【0014】

積層基板製造装置１００は、制御部１１２を更に備える。制御部１１２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、積層基板製造装置１００全体の動作を制御する。ＦＯＵＰ１２０は複数の基板１２１を収容して、筐体１１０に対して個別に装着または取り外しができる。

【0015】

ＦＯＵＰ１２０を用いることにより、複数の基板１２１を一括して積層基板製造装置１００に装填できる。また、基板１２１を重ね合わせて作製した複数の積層基板１２３をＦＯＵＰ１２０に回収して一括して搬出できる。

【0016】

ここでいう基板１２１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、重ね合わせに供される基板１２１の少なくとも一方は、複数の素子を含む場合がある。更に、重ね合わせに供される基板１２１の一方または両方は、それ自体が既に基板１２１を重ね合わせて製造された積層基板１２３である場合もある。

【0017】

筐体１１０は、ローダ１３０、ホルダストッカ１４０、プリアライナ１６０、アライナ１７０、ベンダ１８０および加圧装置１９０を気密に包囲する。これにより、積層基板製造装置１００における基板１２１の通過経路を清浄に保つことができる。なお、筐体１１０の内部雰囲気を、窒素等のパージガスと置換してもよい。更に、筐体１１０の内部全体またはその一部を排気して、ローダ１３０、ホルダストッカ１４０、プリアライナ１６０、アライナ１７０、ベンダ１８０および加圧装置１９０の一部を真空環境下で動作させてもよい。

【0018】

ローダ１３０は、フォーク１３２、落下防止爪１３４およびフォールディングアーム１３６を有する。フォールディングアーム１３６の一端は、筐体１１０に対して回転自在に支持される。フォールディングアーム１３６の他端は、フォーク１３２および落下防止爪１３４を、垂直軸および水平軸の回りに回転自在に支持する。

【0019】

基板１２１は、フォーク１３２に搭載される。ローダ１３０は、フォールディングアーム１３６の屈曲とフォーク１３２の回転とを組み合わせて、フォーク１３２に保持された基板１２１を任意の位置に搬送できる。

【0020】

落下防止爪１３４は、フォーク１３２が水平軸の周りに反転して基板１２１を下側に保持した場合に、フォーク１３２の下方に差し出される。これにより、基板１２１が落下することを防止する。フォーク１３２が反転しない場合、落下防止爪１３４は、フォーク１３２上の基板１２１と干渉しない位置まで退避する。

【0021】

ローダ１３０は、ＦＯＵＰ１２０からプリアライナ１６０へと基板１２１を搬送する。また、ローダ１３０は、加圧装置１９０から搬出した積層基板１２３をＦＯＵＰ１２０に搬送する。ローダ１３０は搬送部の一例である。

【0022】

更に、ローダ１３０は、ホルダストッカ１４０からプリアライナ１６０、プリアライナからアライナ１７０、アライナ１７０から加圧装置１９０への基板ホルダ１５０を搬送する。基板ホルダストッカ１４０は、複数の基板ホルダ１５０を収容している。また、使用後の基板ホルダ１５０は、ホルダストッカ１４０に戻される。

【0023】

プリアライナ１６０は、基板１２１の各々を、基板ホルダ１５０に保持させ、基板１２１を基板ホルダ１５０と共に移動できる状態にする。即ち、薄くて脆い基板１２１を、剛性および強度の高い基板ホルダ１５０に保持させて一体的に取り扱うことにより、積層基板製造装置１００における基板１２１の取り扱いを容易にしている。

【0024】

また、プリアライナ１６０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し、基板ホルダ１５０に対する基板１２１の搭載位置のばらつきを、予め定められた範囲に収まるように調整する。これにより、後述するアライナ１７０における位置合わせに要する時間を短縮できる。

【0025】

アライナ１７０は、一対の基板１２１を相互に位置合わせした後に重ね合わせる。アライナ１７０に求められ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重ね合わせる場合には、素子の配線間隔に相当するサブミクロンレベルの精度が求められる。アライナ１７０については他の図面を参照して後述する。なお、アライナ１７０は一対の基板１２１を位置合わせした後に、接触させて重ね合せるのに代えて、一対の基板ホルダ１５０同士の結合によって一対の基板１２１に間隙を有した状態で保持させてもよい。

【0026】

加圧装置１９０は、アライナ１７０において位置合わせして重ね合わされた一対の基板１２１を強く加圧して、基板１２１どうしを恒久的に接合させる。これにより重ね合わされた基板１２１は一体の積層基板１２３となる。加圧装置１９０は、基板１２１を加圧する場合に、併せて加熱する場合もある。

【0027】

図２は、下向きの基板ホルダ１５０を見上げた様子を示す斜視図である。基板ホルダ１５０は、保持する基板１２１に接する円形の載置面１５６を有する円板状の部材であり、アルミナセラミックス等の硬い材料で形成される。また、基板ホルダ１５０は、埋設された電極に電圧を印加した場合に載置面１５６に基板１２１を静電吸着する静電チャック１５８を有する。

【0028】

更に、基板ホルダ１５０は、側周に沿って配された複数の永久磁石１５２を備える。永久磁石１５２は、それぞれ載置面１５６の外側において、基板ホルダ１５０の縁部に対して固定される。

【0029】

図３は、上向きの他の基板ホルダ１５０を見下ろした様子を示す斜視図である。この基板ホルダ１５０も、載置面１５６および静電チャック１５８を有する点では、図２に示した基板ホルダ１５０と同じ形状および構造を有する。

【0030】

図３に示した基板ホルダ１５０は、永久磁石１５２に換えて、磁性体板１５４を有する。磁性体板１５４は、永久磁石１５２に対応して配される。また、磁性体板１５４の各々は、載置面１５６の法線方向に変位可能に、基板ホルダ１５０に対して弾性的に取り付けられる。これにより、図２に示した基板ホルダ１５０と図３に示した基板ホルダ１５０とを向かい合わせて重ねた場合、永久磁石１５２が磁性体板１５４を吸着して、両者は重なった状態を自律的に維持する。

【0031】

図４は、アライナ１７０の模式的縦断面図である。アライナ１７０は、枠体２１０と、枠体２１０の内側に配された移動ステージ部２４０および固定ステージ２５０を有する。

【0032】

固定ステージ２５０は、枠体２１０の天井面から、複数のロードセル２５４を介して下向きに懸架される。固定ステージ２５０は、静電チャック２５２を備える。これにより、固定ステージ２５０は、貼り合わせに供する基板１２１の一方を保持した基板ホルダ１５０を下面に吸着して保持する。

【0033】

図示の例では、図２に示した、永久磁石１５２を装着された基板ホルダ１５０が固定ステージ２５０に保持される。ロードセル２５４は、固定ステージ２５０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。

【0034】

枠体２１０の天井面には、固定ステージ２５０の側方に、下向きの顕微鏡２５１が配される。顕微鏡２５１は、後述する微動ステージ２３０に保持された基板１２１の表面を観察する。なお、顕微鏡２５１は枠体２１０に固定されているので、顕微鏡２５１と固定ステージ２５０の相対位置は変化しない。

【0035】

移動ステージ部２４０は、移動定盤２４２、粗動ステージ２４４、重力打ち消し部２４６、球面座２４８および微動ステージ２３０を含む。移動定盤２４２は、粗動ステージ２４４、重力打ち消し部２４６および微動ステージ２３０を搭載して、枠体２１０の内部底面に固定されたガイドレール２４１に沿って移動する。移動定盤２４２の移動により、移動ステージ部２４０は、固定ステージ２５０の直下と、固定ステージ２５０の直下からはずれた位置との間を移動する。

【0036】

粗動ステージ２４４は、図中に矢印で示すＸ方向成分およびＹ方向成分を含む水平方向に、移動定盤２４２に対して移動する。移動定盤２４２に対して相対移動する場合、微動ステージ２３０も粗動ステージ２４４につれ従って移動する。

【0037】

重力打ち消し部２４６は、微動ステージ２３０の微細な変位を検知しつつ伸縮して、微動ステージ２３０の見かけの重量を小さくする。これにより、微動ステージ２３０を変位させるアクチュエータの負荷を軽減して位置の制御精度を向上させる。

【0038】

微動ステージ２３０は、保持部２２０を有し、貼り合わせに供する基板１２１を保持した基板ホルダ１５０を保持する。基板１２１の位置合わせ動作において、微動ステージ２３０は、当初、粗動ステージ２４４の移動に連れ従って移動する。次の段階で、微動ステージ２３０は粗動ステージ２４４に対して変位する。微動ステージ２３０の粗動ステージ２４４に対する変位は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の全てに対する並進および回転を含む。

【0039】

また、微動ステージ２３０は、側方に固定された顕微鏡２３１を有する。顕微鏡２３１は微動ステージ２３０に対して固定されているので、微動ステージ２３０および顕微鏡２３１の相対位置は変化しない。顕微鏡２３１は、固定ステージ２５０に保持された基板１２１の表面を観察する。

【0040】

微動ステージ２３０の保持部２２０は基板１２１の素子領域の形成倍率を部分領域毎に独立して補正する、基板１２１の変形部としての機能も有する。保持部２２０の構成および機能については、後述する。
図５は、アライナ１７０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。

【0041】

図示のアライナ１７０においては、移動ステージ部２４０がガイドレール２４１に沿って移動し、それぞれが基板ホルダ１５０および基板１２１を保持した微動ステージ２３０および固定ステージ２５０が互いに対向した状態になる。更に、保持した一対の基板を位置合わせした上で微動ステージ２３０を上昇させ、一対の基板１２１は互いに重ねあわされて密着する。ここで、アライナ１７０において基板１２１を密着させる前に、パッド、パンプ等の位置が一致するように、基板１２１相互の位置合わせが実行される。

【0042】

図６は、互いに対向して接合に供される一対の基板１２１の概念的な斜視図である。基板１２１は、ノッチ１２４により一部が欠けた円板型の形状を有して、表面にそれぞれ複数の素子領域１２６およびアライメントマーク１２８を有する。

【0043】

ノッチ１２４は、基板１２１の結晶配向性等に対応して形成される。よって、基板１２１を取り扱う場合には、ノッチ１２４を指標として基板１２１の方向が判る。

【0044】

基板１２１の表面には、複数の素子領域１２６が周期的に配される。素子領域１２６の各々には、フォトリソグラフィ技術等により基板１２１を加工して形成された半導体装置が実装される。また、素子領域１２６の各々には、基板１２１を他の基板１２１に貼り合わせた場合に接続端子となるパッド等も含まれる。

【0045】

なお、複数の素子領域１２６相互の間には、素子、回路等の機能的要素が配されていないブランク領域がある。ブランク領域には、基板１２１を素子領域１２６毎に切り分ける場合に切断するスクライブライン１２２が配される。

【0046】

更に、スクライブライン１２２上には、基板１２１を位置合わせする場合の指標となるアライメントマーク１２８が配される。スクライブライン１２２は、基板１２１を切断してダイにする過程で鋸代となって消滅するので、アライメントマーク１２８を設けることにより、基板１２１の実効的な面積が圧迫されることはない。

【0047】

なお、図中では素子領域１２６およびアライメントマーク１２８を大きく描いているが、例えば直径３００ｍｍの基板１２１に形成される素子領域１２６の数は数百以上にも及ぶ場合がある。また、素子領域１２６に形成された配線パターン等をアライメントマーク１２８として利用する場合もある。

【0048】

図７は、加圧装置１９０の模式的断面図である。加圧装置１９０は、筐体１９２の底部から順次積層された定盤１９８およびヒートプレート１９６と、筐体１９２の天井面から垂下された圧下部１９４およびヒートプレート１９６とを有する。ヒートプレート１９６の各々はヒータを内蔵する。また、筐体１９２の側面のひとつには装入口１９１が設けられる。

【0049】

加圧装置１９０には、既に位置合わせして重ね合わされた一対の基板１２１と、当該一対の基板１２１を挟む一対の基板ホルダ１５０が搬入される。搬入された基板ホルダ１５０および基板１２１は、定盤１９８のヒートプレート１９６上面に載置される。

【0050】

加圧装置１９０は、まず、ヒートプレート１９６を昇温させると共に、圧下部１９４を降下させて上側のヒートプレート１９６を押し下げる。これにより、ヒートプレート１９６の間に挟まれた基板ホルダ１５０および基板１２１が加熱および加圧されて接合され、一対の基板１２１は積層基板１２３となる。積層基板１２３においては、少なくとも一方の基板１２１に形成されたはんだバンプ等を介して、基板１２１上のパッドが相互に電気的に結合される。このように、一対の基板１２１上の素子を相互に結合して、積層基板１２３を形成できる。製造された積層基板１２３は、ローダ１３０によりＦＯＵＰ１２０に順次格納される。

【0051】

なお、上記のような用途に鑑みて、基板ホルダ１５０には、加圧装置１９０における加熱および加圧を繰り返し受けても劣化しない強度と耐熱性が求められる。また、ヒートプレート１９６による加熱温度が高い場合は、基板１２１の表面が雰囲気と化学的に反応する場合がある。そこで、基板１２１を加熱加圧する場合は、筐体１９２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１９１を気密に閉鎖する開閉可能な扉を設けてもよい。

【0052】

更に、加圧装置１９０には、加熱、加圧した後の積層基板１２３を冷却する冷却部を設けてもよい。これにより、室温までに至らなくても、ある程度冷却した積層基板１２３を搬出して、迅速にＦＯＵＰ１２０に戻すことができる。

【0053】

図８、図９、図１０および図１１は、積層基板製造装置１００における基板１２１の状態の変遷を示す図である。これらの図面を参照しつつ、積層基板製造装置１００の動作を説明する。

【0054】

貼り合わせに供される基板１２１は、ＦＯＵＰ１２０に収容された状態で積層基板製造装置１００に装填される。積層基板製造装置１００においては、まず、ローダ１３０が、ホルダストッカ１４０から搬出した基板ホルダ１５０をプリアライナ１６０に載置する。

【0055】

ここで、基板ホルダ１５０は、プリアライナ１６０に対する載置位置を調整される。これにより、基板ホルダ１５０は、予め定められた一定以上の精度で、プリアライナ１６０上に位置決めされる。

【0056】

次に、ローダ１３０は、ＦＯＵＰ１２０から１枚ずつ搬出した基板１２１を、プリアライナ１６０に搬送する。プリアライナ１６０において、基板１２１は、基板ホルダ１５０に対して、予め定められた一定以上の位置精度で基板ホルダ１５０に搭載される。

【0057】

こうして、図８に示すように、基板１２１を保部持した基板ホルダ１５０が用意される。基板１２１を搭載された基板ホルダ１５０は、ローダ１３０によりアライナ１７０に順次搬送される。これにより、例えば、最初に搬送された基板１２１および基板ホルダ１５０は、ローダ１３０により反転されて固定ステージ２５０に保持される。

【0058】

次に搬入された基板１２１および基板ホルダ１５０は、そのままの向きで微動ステージ２３０に保持される。こうして、図９に示すように、一対の基板１２１は、互いに対向した状態でアライナ１７０に保持される。

【0059】

次に、アライナ１７０は、基板１２１を相互に位置合わせして密着させる。この段階では、一対の基板１２１はまだ恒久的には接合されていない。しかしながら、一方の基板ホルダ１５０の永久磁石１５２が、他方の基板ホルダ１５０の磁性体板１５４を吸着するので、図１０に示すように、密着する一対の基板１２１を一対の基板ホルダ１５０が挟んだ状態が自律的に維持される。よって、ローダ１３０は、基板１２１を挟んだ一対の基板ホルダ１５０を一体的に搬送できる。

【0060】

続いて、ローダ１３０は、１対の基板１２１を挟んだ基板ホルダ１５０を加圧装置１９０に装入する。加圧装置１９０において加熱、加圧された１対の基板１２１は恒久的に接合され、図１１に示すように積層基板１２３となる。その後、ローダ１３０は、基板ホルダ１５０および積層基板１２３を分離して、基板ホルダ１５０はホルダストッカ１４０に、積層基板１２３は、ＦＯＵＰ１２０に、それぞれ搬送する。こうして、積層基板１２３を製造する一連の工程が完了する。その後、積層基板１２３が積層半導体装置毎に個片化される。

【0061】

上記一連の工程においてアライナ１７０で一対の基板１２１を位置合わせする場合、図４および図５に示したアライナ１７０において、顕微鏡２３１、２５１により対向する基板１２１のアライメントマーク１２８を観察して、基板１２１相互の相対位置を計測する。更に、計測した相対位置のずれを解消すべく微動ステージ２３０を移動させることにより、基板１２１は位置を合わせることができる。

【0062】

しかしながら、たとえ同じ装置で同じマスクを用いて作製された基板１２１であっても、フォトリソグラフィ過程における温度等の環境条件の相違等により、基板１２１上に形成された素子領域１２６の形成倍率が異なる場合がある。素子領域１２６の形成倍率が互いに異なる基板１２１は、基板の相対位置を変化させても位置合わせすることができない。これに対し、本実施形態の積層基板製造装置１００は、ベンダ１８０を用いて、基板１２１を撓ませることにより素子領域１２６の形成倍率を補正する。

【0063】

図１２は、ベンダ１８０の模式的断面図である。ベンダ１８０は、素子領域１２６の形成倍率を基板１２１全体で補正する場合に用いられる。

【0064】

ベンダ１８０は、支持部１８２および把持部１８６を有する。支持部１８２は、上端が開放された円筒状の形状を有する。支持部１８２の上端面は、縁部において基板ホルダ１５０の下面に接して基板ホルダ１５０を支持する。また、支持部１８２の上端面には給電供給端子１８７を設けられる。当該給電供給端子１８７を介して、基板ホルダ１５０の静電チャック１５８を駆動させる電圧が印加される。

【0065】

ここで、支持部１８２の上端面は環状なので、基板ホルダ１５０の載置面１５６の下面には当接しない。よって、支持部１８２に基板ホルダ１５０を載置した場合、支持部１８２の内側には、支持部１８２の内面と基板ホルダ１５０の下面により画成された気室１８８が形成される。

【0066】

気室１８８は、バルブ１８１を介して圧力源に接続される。また、バルブ１８１は、制御部１１２の制御の下に、気室１８８を、正圧源または負圧源に連通させる。気室１８８、バルブ１８１、圧力源がアクチュエータを形成する。

【0067】

支持部１８２の上面には、複数の位置決めピン１８４が配される。位置決めピン１８４は、支持部１８２の環状の上端面に少なくとも２箇所設けられる。これにより、支持部１８２の上面に基板ホルダ１５０を載置する場合に、位置決めピン１８４に側方から押し当てることにより、基板ホルダ１５０を、支持部１８２と同軸になる位置に位置決めできる。

【0068】

把持部１８６は、支持部１８２の上に載置された基板ホルダ１５０の縁部を上方から押し下げる。これにより、基板ホルダ１５０は、支持部１８２および把持部１８６の間に把持される。

【0069】

図１３は、上記ベンダ１８０の動作手順を示す流れ図である。また、図１４から図２１までは、ベンダ１８０の動作に伴う基板ホルダ１５０および基板１２１の状態を模式的に示す図であり、下記の説明において随時参照する。

【0070】

図１３に示すように、ベンダ１８０を用いる場合は、まず、それぞれが基板１２１を保持した一対の基板ホルダ１５０をローダ１３０がアライナ１７０に装入して、当該アライナ１７０が基板１２１の位置合わせを実行する（ステップＳ１０１）。これにより、基板１２１が許容範囲の精度で位置合わせできた場合、基板１２１および基板ホルダ１５０は、加圧装置１９０に搬送される。よって、制御部１１２は、ベンダ１８０に係る制御を終了する（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）。

【0071】

一方、微動ステージ２３０を移動させても基板１２１を許容範囲の精度で位置合わせできなかった場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、制御部１１２は、一方の基板１２１における素子領域１２６の形成倍率を変更することにより、位置合わせ精度が、予め定められた許容範囲に到達できるか否かを計算する（ステップＳ１０３）。

【0072】

一方の基板１２１の形成倍率を変更して求められた位置合わせ精度を達成できる解が算出された場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、制御部１１２は、基板１２１の倍率変更を実行する。即ち、制御部１１２は、微動ステージ２３０に保持されていた基板１２１および基板ホルダ１５０を、ローダ１３０によりベンダ１８０に搬送させる（ステップＳ１０４）。

【0073】

即ち、制御部１１２は、ローダ１３０を制御して、ベンダ１８０に搬送された基板１２１および基板ホルダ１５０を、位置決めピン１８４で位置合わせさせた上で支持部１８２の上に載置させる。次に、制御部１１２は、把持部１８６を降下させ、基板ホルダ１５０をベンダ１８０に対して固定させる（ステップＳ１０５）。更に、制御部１１２は、基板ホルダ１５０の静電チャック１５８を解除して（ステップＳ１０６）、基板１２１が基板ホルダ１５０の上に載っている状態にする。

【0074】

図１４に示すように、支持部１８２の間で、基板ホルダ１５０は水平に固定される。また、基板１２１は、基板ホルダ１５０の上面に載っているに過ぎない。次に、制御部１１２は、バルブ１８１を制御して、支持部１８２の気室１８８を負圧源に連通させる（ステップＳ１０７）。

【0075】

これにより、図１５に示すように、基板ホルダ１５０の下面は負圧により吸引され、基板ホルダ１５０の中央付近が、載置面１５６に対して交差する方向に降下する。こうして、基板ホルダ１５０は全体に変形する。このとき、基板ホルダ１５０による基板１２１の吸引は解除されている（ステップＳ１０６）ので、基板１２１は変形することなく基板ホルダ１５０に載っている。よって、基板１２１の中央付近は基板ホルダ１５０から離れて浮いている。

【0076】

次に、制御部１１２は、基板ホルダ１５０の静電チャック１５８に電圧を印加して、基板１２１を吸着させる（ステップＳ１０８）。これにより、図１６に示すように、基板１２１は基板ホルダ１５０に倣って変形し、基板１２１の下面が基板ホルダ１５０の載置面１５６に密着する。

【0077】

その後、制御部１１２は、バルブ１８１を制御して、気室１８８を大気圧に連通させる。これにより、基板ホルダ１５０に対する負圧による吸引は解除され、図１７に示すように、基板ホルダ１５０は、自身の弾性により復元力を生じ、平坦な状態に戻る方向に、いわば逆変形する（ステップＳ１０９）。

【0078】

ここで、基板１２１よりも遥かに厚い基板ホルダ１５０は、基板１２１よりも高い曲げ剛性を有する。更に、基板１２１は、下面全体で基板ホルダ１５０の載置面１５６に接している。基板ホルダ１５０の復元力による変形は、基板１２１を撓ませる。よって、図中に矢印Ｔで示すように、基板１２１には、基板１２１の面方向に水平に拡がる応力が作用し、素子領域１２６の形成倍率が大きくなる。

【0079】

ただし、基板ホルダ１５０は、静電チャック１５８による基板１２１の吸引を継続して、基板１２１を吸着したまま共に逆変形する。よって、逆変形する基板ホルダ１５０が生じる復元力は、基板ホルダ１５０自体の曲げ剛性に基板１２１の曲げ剛性を加味したものに対して作用する。

【0080】

このため、支持部１８２による基板ホルダ１５０の変形が解除された場合の基板１２１の平坦度は、基板ホルダ１５０単独の平坦度とは異なる。よって、予め基板１２１の曲げ剛性を考慮に入れて、目的とする形成倍率が得られる変形量を基板ホルダ１５０に与えることが好ましい。

【0081】

図１７に示した状態から、制御部１１２は、静電チャック１５８による基板１２１の保持を維持したまま、ローダ１３０により、基板１２１および基板ホルダ１５０を再びアライナ１７０に装入させる（ステップＳ１１０）。こうして、形成倍率の差が補正されるので、アライナ１７０は、基板１２１をベンダ１８０で変形する前の位置合わせ精度よりも高い位置合わせ精度で基板１２１を位置合わせできる。

【0082】

なお、基板ホルダ１５０は、基板１２１の下面全体に張力を作用させる。よって、基板１２１に応力集中が生じることなく、基板１２１全体を延伸させて、素子領域１２６の形成倍率を拡大できる。

【0083】

また、ステップＳ１１０において基板１２１を再吸着させる場合に、基板ホルダ１５０が大きく変形している場合には、吸着する基板１２１と基板ホルダ１５０の間隔がより大きく開く。また、基板ホルダ１５０の変形が大きい場合は、ステップＳ１０９において基板の変形を解除した場合に基板１２１に作用する応力も大きくなる。よって、基板ホルダ１５０の変形量がより大きい場合には、基板ホルダ１５０が発生する吸引力をより強くすることが望ましい。

【0084】

図１８は、基板ホルダ１５０の静電チャック１５８に対する印加電圧と、静電チャック１５８による基板１２１を保持する保持力の関係を示すグラフである。図示のように、静電チャック１５８に対する印加電圧を上昇させるほど、静電チャック１５８による保持力も高くなる。

【0085】

一例として、直径３００ｍｍのシリコン単結晶基板１２１を、載置面１５６の摩擦係数が０．３程度の基板ホルダ１５０に保持させる場合を示す。このような場合、基板ホルダ１５０中央における変形が５ｐｐｍ程度になっても、吸着力が１６９．９ｋＰａ以上あれば、基板ホルダ１５０は基板１２１を保持し続けることができる。この吸着力は、平坦な基板１２１を平坦な基板ホルダ１５０で保持する場合の２．５倍程度の電圧を静電チャック１５８に印加することで発生させることができる。例えば平坦な基板１２１を保持する場合の印加電圧が２００Ｖである場合、変形した基板１２１を保持し続ける上記吸着力を発生させるには５００Ｖ程度、好ましくは１０００Ｖ程度の電圧を静電チャック１５８に印加すればよい。

【0086】

なお、印加電圧が絶たれた場合、静電チャック１５８の吸引力は徐々に低下する。よって、基板ホルダ１５０をローダに受け渡す場合に、印加電圧が短時間絶たれたとしても、基板ホルダ１５０による基板１２１の吸着は概ね維持される。

【0087】

図１９、図２０および図２１は、制御部１１２が、バルブ１８１を介して気室１８８を正圧に連通させた場合の基板１２１および基板ホルダ１５０の状態遷移を示す図である。図１３に示した手順を適宜参照しつつ説明する。

【0088】

ステップＳ１０６において、制御部１１２は、基板ホルダ１５０の静電チャック１５８を解除して、基板１２１が基板ホルダ１５０の上に載っている状態にする。次いで、制御部１１２は、バルブ１８１を制御して、支持部１８２の気室１８８を正圧源に連通させる（ステップＳ１０７）。

【0089】

これにより、図１９に示すように、基板ホルダ１５０の下面は正圧により押し上げられる。よって、基板ホルダ１５０の中央付近は、載置面１５６に対して交差する方向に上昇して、基板ホルダ１５０全体が変形する。このとき、基板ホルダ１５０による基板１２１の吸引は解除されている（ステップＳ１０６）ので、基板１２１は変形することなく基板ホルダ１５０に載っている。よって、基板１２１の周縁付近は基板ホルダ１５０から離れて浮いている。

【0090】

次に、制御部１１２は、基板ホルダ１５０の静電チャック１５８に電圧を印加して、基板１２１を吸着させる（ステップＳ１０８）。これにより、図２０に示すように、基板１２１は基板ホルダ１５０に倣って変形する。よって、基板１２１の下面は、基板ホルダ１５０の載置面１５６に密着する。

【0091】

その後、制御部１１２は、バルブ１８１を制御して、気室１８８を大気圧に連通させる。これにより、基板ホルダ１５０に対する負圧による吸引は解除され、図２１に示すように、基板ホルダ１５０は自身の弾性により復元力を生じ、平坦に戻る方向に、いわば逆変形しようとする（ステップＳ１０９）。

【0092】

ただし、基板ホルダ１５０は、静電チャック１５８による基板１２１の吸引を継続して、基板１２１を吸着したまま共に逆変形する。よって、逆変形する基板ホルダ１５０が生じる復元力は、基板ホルダ１５０の曲げ剛性に基板１２１の曲げ剛性を加味したものに作用する。

【0093】

また、基板１２１よりも遥かに厚い基板ホルダ１５０は、基板１２１よりも高い曲げ剛性を有する。更に、基板１２１は、下面全体で基板ホルダ１５０の載置面１５６に接している。基板ホルダ１５０の復元力による変形は、基板１２１を撓ませる。よって、図中に矢印Ｐで示すように、基板１２１には、基板１２１を面方向に水平に縮める応力が作用し、素子領域１２６の形成倍率が小さくなる。

【0094】

そこで、制御部１１２は、静電チャック１５８による基板１２１の保持を維持したまま、ローダ１３０により、基板１２１および基板ホルダ１５０を再びアライナ１７０に装入させる（ステップＳ１１０）。こうして、素子領域１２６の形成倍率の差が補正されるので、アライナ１７０は、予め定められた位置精度以下まで基板１２１を位置合わせできる。

【0095】

なお、ステップＳ１１０において基板１２１を再吸着させる場合に、基板ホルダ１５０の周縁付近では、載置面１５６と基板１２１の間隔が大きい。よって、この領域では、静電チャック１５８に印加する電圧を、他の領域よりも高くすることが好ましい。これにより、基板１２１を全面にわたって載置面１５６に吸着できる。

【0096】

こうして、アライナ１７０は、素子領域１２６の形成倍率に相違のある基板１２１をも位置合わせして積層することができる。なお、制御部１１２はベンダ１８０のアクチュエータの駆動量と基板１２１のずれの補正量との関係を予め対応付けたテーブルを記憶している。より具体的には当該テーブルには、負圧または正圧の圧力値と基板１２１のずれの補正量とが対応付けられている。制御部１１２は、テーブルを参照して、位置合わせ精度を達成できる解による基板１２１の補正量に対応づけられた駆動量を特定し、アクチュエータ、具体的にはバルブ１８１を当該駆動量で駆動する。

【0097】

なお、上記ステップＳ１０３において、一方の基板１２１における素子領域１２６の形成倍率を変更して、求められた許容範囲の位置合わせ精度を達成できる解が得られない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）がある。即ち、基板１２１の製造過程において、素子領域１２６の形成にフォトリソグラフィを繰り返した場合に、基板１２１に部分的な歪みが生じる場合がある。このような部分的な歪みを有する基板１２１に更にフォトリソグラフィを繰り返すと、一枚の基板１２１の中で素子領域１２６の形成倍率に相違が生じる場合がある。

【0098】

このような場合は、アライメントマーク１２８に基づいて基板１２１を位置合わせしようとしても、位置ずれを解消する微動ステージ２３０の移動量を算出できない。また、素子領域１２６の形成倍率を基板１２１全体にわたって補正しても、依然として定められた位置合わせ精度を達成できない。このような場合、制御部１１２は、保持部２２０を用いた部分的な倍率変更を実行する。

【0099】

図２２は、微動ステージ２３０に組み込まれた保持部２２０の模式的断面図である。保持部２２０は、微動ステージ２３０上に基板ホルダ１５０を保持する機能を有する。また、保持部２２０は、素子領域１２６の形成倍率を基板１２１の一部で補正する場合にも用いられる。

【0100】

保持部２２０は、真空チャック２２９および複数の気室２２２、２２４、２２６を含む。真空チャック２２９は、微動ステージ２３０の上表面の開口に連通したバルブ２２７を含む。バルブ２２７は、当該開口と負圧源とを連通または遮断する。

【0101】

また、気室２２２、２２４、２２６の各々は、個別に開閉できるバルブ２２１、２２３、２２５に連通する。バルブ２２１、２２３、２２５は、制御部１１２の制御の下に、気室２２２、２２４、２２６を、正圧源または負圧源に個別に連通させる。各気室２２２等、対応する各バルブ２２１等および圧力源がそれぞれアクチュエータを形成する。

【0102】

図２３は、保持部２２０を有する微動ステージ２３０の平面図である。図２２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。

【0103】

図示のように、気室２２２、２２４、２２６のそれぞれは、微動ステージ２３０の上面に個別に開口する。よって、微動ステージ２３０に基板ホルダ１５０が載置された場合、気室２２２、２２４、２２６の各々は、基板ホルダ１５０のうちの互いに異なる一部領域により封止される。

【0104】

図２４は、保持部２２０の動作手順を示す流れ図である。図２４に示す動作手順は、図１３における「ステップＳ１０３：ＮＯ」に続く動作手順でもある。また、図２５から図２８は、保持部２２０の動作に伴う基板ホルダ１５０および基板１２１の状態を模式的に示す図であり、下記の説明において随時参照する。

【0105】

図２４に示すように、制御部１１２は、保持部２２０の真空チャック２２９により基板ホルダ１５０を微動ステージ２３０に保持させる（ステップＳ２０１）。次に、制御部１１２は、基板１２１の一部領域における素子領域１２６の形成倍率を修正することにより、予め定められた許容範囲の位置合わせ精度を達成すべく、補正の対象となる領域の特定と、当該領域における補正量を算出する（ステップＳ２０２）。

【0106】

ここで、補正量の解が得られない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、制御部１１２は、当該基板に対する貼り合わせを見合わせる。この場合、微動ステージ２３０に載置された基板１２１を交換してもよいし、固定ステージ２５０に保持された基板１２１まで交換してもよい。

【0107】

しかしながら、いずれの場合も、制御部１１２は、微動ステージ２３０に現在搭載されている基板１２１に対する処理をいったん終了する。また、新しい基板１２１がアライナ１７０に装入された場合、制御部１１２は、図１３に示した動作手順を始めから実行し直す。

【0108】

一方、基板１２１における素子領域１２６の形成倍率を部分的に変更して位置合わせ精度を達成できる解が算出された場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、制御部１１２は、基板１２１の修正を開始する。即ち、制御部１１２は、まず、基板ホルダ１５０の静電チャック１５８を解除（ステップＳ２０３）する。

【0109】

これにより、図２５に示すように、微動ステージ２３０上の基板ホルダ１５０は、真空チャック２２９に水平に固定される。これに対して、基板１２１は、基板ホルダ１５０の上にただ載っている状態になる。

【0110】

次に、図２６に示すように、制御部１１２は、バルブ２２１、２２５を制御して、気室２２２を負圧に、気室２２６を正圧に連通させる。これにより、気室２２２、２２６に面した領域で、基板ホルダ１５０は個別に変形する（ステップＳ２０４）。

【0111】

なお、基板ホルダ１５０の静電チャック１５８による基板１２１の吸引は解除されているので、基板１２１は変形することなく平坦なまま基板ホルダ１５０に載っている。よって、基板１２１は、部分的に基板ホルダ１５０から離れて浮いている。

【0112】

次に、制御部１１２は、基板ホルダ１５０の静電チャック１５８に電圧を印加して、基板１２１を吸着させる（ステップＳ２０５）。これにより、図２７に示すように、基板１２１は変形した基板ホルダ１５０の形状に倣って変形する。よって、基板１２１の下面は、基板ホルダ１５０の載置面１５６に密着する。

【0113】

その後、制御部１１２は、基板ホルダ１５０の静電チャック１５８を有効にしたまま、バルブ２２１、２２５を制御して、減圧または加圧していた気室２２２、２２６を大気圧に連通させる。これにより、基板ホルダ１５０の変形は解かれ、図２８に示すように、自身の弾性により復元力を生じ、平坦に戻る方向に、いわば逆変形しようとする（ステップＳ２０６）。

【0114】

また、基板１２１よりも遥かに厚い基板ホルダ１５０は、基板１２１よりも高い曲げ剛性を有する。更に、基板１２１は、下面全体で基板ホルダ１５０の載置面１５６に接している。基板ホルダ１５０の復元力による変形は、基板１２１を撓ませる。よって、図中に矢印Ｔ、Ｐで示すように、基板１２１には、基板１２１を面方向に水平に拡げる応力または縮める応力が作用し、素子領域１２６の形成倍率が部分的に変化する。

【0115】

ただし、基板ホルダ１５０は、静電チャック１５８による基板１２１の吸引を継続して、基板１２１を吸着したまま共に逆変形する。よって、逆変形する基板ホルダ１５０が生じる復元力は、基板ホルダ１５０の曲げ剛性に基板１２１の曲げ剛性を加味したものに作用する。

【0116】

続いて、制御部１１２は、静電チャック１５８による基板１２１の補正を維持したまま、再び、固定ステージ２５０に保持された基板１２１に対する位置合わせを実行する（ステップＳ２０７）。こうして、アライナ１７０は、基板１２１の補正前よりも高い位置合わせ精度を達成できる。なお、制御部１１２が、保持部２２０のアクチュエータの駆動量と基板１２１のずれの補正量との関係を予め対応付けたテーブルを記憶し、駆動時に参照することは、ベンダ１８０の場合と同様である。

【0117】

ステップＳ１１０において基板１２１を再吸着させる場合には、既に説明した通り、基板ホルダ１５０に対する間隔が大きい領域では、静電チャック１５８に印加する電圧を、他の領域よりも高くすることが好ましい。よって、静電チャック１５８を形成する電極を、気室２２２、２２４、２２６の配置に応じて分割してもよい。

【0118】

このように、保持部２２０は、基板１２１を、基板ホルダ１５０を複数の領域に分割した分割領域毎に独立して変形させて、当該基板ホルダ１５０に保持された基板１２１における素子領域の形成倍率を部分的に修正できる。よって、微動ステージ２３０の単純な移動では位置合わせできなかった基板１２１に対しても、目標とする位置合わせ精度を達成できる。

【0119】

上記一連の動作手順が実行される間、制御部１１２は、真空チャック２２９により基板ホルダ１５０を吸着し続けている。よって、一連の動作の間に、基板ホルダ１５０が微動ステージ２３０から脱落することはない。また、基板１２１の部分的な形成倍率補正が他の領域に影響を及ぼすことも防止される。

【0120】

なお、上記の例では、基板１２１全体における素子領域１２６の形成倍率を一括して変更するベンダ１８０をアライナ１７０の外部に配置し、基板１２１の部分的な形成倍率を変化させる保持部２２０をアライナ１７０の微動ステージ２３０に設けた。しかしながら、ベンダ１８０と保持部２２０の配置を入れ換えてもよいし、両方をアライナ１７０の外に配置してもよい。また、ベンダ１８０および保持部２２０を、積層基板製造装置１００の外部に配置してもよい。更に、ベンダ１８０および保持部２２０のいずれか一方を省いてもよい。

【0121】

また、上記ステップＳ１０６およびＳ２０３において静電チャック１５８を解除した場合に、基板１２１と基板ホルダ１５０との位置がプリアライナで決められた位置からずれるおそれがある。そこで、ステップＳ１１０で補正後の基板１２１がアライナ１７０に搬送されたとき、および、ステップＳ２０７で補正後の基板１２１がアライナ１７０で位置合わせされる場合に、補正後の基板１２１のアライメントマークを再計測してもよい、再計測により、上記ずれに基づくＸＹ面内のシフト量およびＺ軸周りの回転量がアライナ１７０で修正できる範囲内である場合には、補正後の基板１２１の位置合わせ時に上記ずれ量をアライナ１７０で修正することが好ましい。一方、上記ずれに基づくＸＹ面内のシフト量およびＺ軸周りの回転量がアライナ１７０で修正できる範囲を超えている場合は、基板１２１および基板ホルダ１５０をプリアライナ１６０に戻してプリアライメントをやり直すことが好ましい。

【0122】

上記に代えて、または、上記に加えて、上記ステップＳ２０３の静電チャック１５８の解除直後に、アライナ１７０の顕微鏡２５１等を用いて、静電チャック１５８を解除する前後の基板１２１のずれを測定しても良い。さらに、制御部１１２は、位置合わせ精度を達成できる上記解に、当該ずれ量分の位置補正をして、基板１２１を補正するアクチュエータを駆動してもよい。

【0123】

更に、貼り合わせる一対の基板１２１の一方を補正する貼り合わせ方法において基板１２１の厚さに相違がある場合、即ち、一方が積層基板１２３である場合、両方とも積層基板１２３であって積層数が異なる場合等は、より厚い方の基板１２１または積層基板１２３を固定ステージ２５０に保持させ、より薄い方の基板１２１または積層基板１２３を微動ステージ２３０に保持させて修正することが好ましい。これにより、より変形し易い基板１２１または積層基板１２３を修正して貼り合わせることができる。

【0124】

また更に、基板ホルダ１５０が載置された基板１２１を保持する仕組みは、静電チャック１５８には限られない。積層基板製造装置１００に接続されている負圧源を利用した真空チャック等、他の方法も用いることができる。

【0125】

更に、ベンダ１８０および保持部２２０において基板ホルダ１５０を変形させる機構は、流体により圧力を加える方式の他に、圧電材料または各種アクチュエータにより機械的に発生した変位を基板ホルダ１５０に伝える構造としてもよい。また、複数種類のアクチュエータを組み合わせて使用してもよい。

【0126】

図２９は、他の構造を有するベンダ２８０の模式的断面図である。ベンダ２８０は、制御部１１２、ベースプレート１８３および支持プレート２６０を備える。ベースプレート１８３は、可動連結部２７０およびアクチュエータ２７２並びに固定連結部２７４により、支持プレート２６０と複数箇所で結合される。

【0127】

アクチュエータ２７２は、個別に伸縮して、可動連結部２７０を昇降させる。アクチュエータ２７２としては、熱を生じることなく動作する圧電アクチュエータ、エアアクチュエータ等を用いることができる。固定連結部２７４は、ベースプレート１８３および支持プレート２６０の中央にそれぞれ直結され、ベースプレート１８３および支持プレート２６０の間隔を一定に維持する。

【0128】

なお、可動連結部２７０および固定連結部２７４のそれぞれは、アクチュエータ２７２の伸縮方向、即ち、鉛直方向の変位は効率よく支持プレート２６０に伝達する。これにより、アクチュエータ２７２のいずれかが動作した場合、支持プレート２６０の該当個所は昇降方向に変位する。

【0129】

ただし、ベースプレート１８３に対する支持プレート２６０の傾きが変化する変位については、可動連結部２７０および固定連結部２７４の首振り動作によりアクチュエータ２７２に伝達されない。よって、アクチュエータ２７２が動作して伸縮した場合、支持プレート２６０の各部は、ベースプレート１８３に対して専ら直交する方向に変位して変形する。

【0130】

また、支持プレート２６０は、吸引孔２６２、枠部２６４および支持突起２６６を含むピンチャック部２６８を有する。吸引孔２６２は、支持プレート２６０の上面において、枠部２６４の内側全体に多数分布し、支持突起２６６の間にそれぞれが開口する。吸引孔２６２のそれぞれは、固定連結部２７４、ベースプレート１８３およびバルブ１８１を通じて負圧源に結合される。

【0131】

支持プレート２６０の枠部２６４は、支持プレート２６０が支持する基板ホルダ１５０の周縁部に沿って環状に形成される。よって、支持プレート２６０上に基板ホルダ１５０を載置した状態でバルブ１８１が解放された場合、基板ホルダ１５０および支持プレート２６０の間が減圧され、基板ホルダ１５０は支持プレート２６０に吸着される。

【0132】

支持突起２６６は、支持プレート２６０の上面において、枠部２６４に包囲された領域の内側に配される。支持突起２６６の各々の頂面の高さは、枠部２６４の高さと等しい。よって、支持プレート２６０が平坦な状態で枠部２６４および支持突起２６６の上に載置された基板ホルダ１５０は平坦になる。

【0133】

制御部１１２は、バルブ１８１の開閉およびアクチュエータ２７２の個々の動作を制御する。即ち、制御部１１２は、バルブ１８１を開閉することにより、基板ホルダ１５０を支持プレート２６０に吸着または解放させることができる。また、制御部１１２は、アクチュエータ２７２を個々に伸縮させることにより、支持プレート２６０を部分的に昇降させることができる。

【0134】

また、基板ホルダ１５０は、基板１２１を載置する載置面１５６から支持プレート２６０の側へ貫通する貫通穴１５３を有する。さらに支持プレート２６０は、一方が貫通穴１５３と連通し、他方が吸引孔２６２と共通して負圧源と接続された負圧路２７６を有する。貫通穴１５３が負圧路２７６を介して負圧源に接続されているので、ベンダ２８０において基板１２１が基板ホルダ１５０に吸着される場合に、貫通穴１５３を負圧にして基板１２１と基板ホルダ１５０の間が脱気される。

【0135】

基板ホルダ１５０は、既に説明した通り、静電チャック１５８を有して、基板１２１を吸着する。基板１２１を吸着した基板ホルダ１５０が支持プレート２６０の上面に載置された場合、制御部１１２は、基板ホルダ１５０の静電チャック１５８への給電をいったん停止する。これにより、基板１２１は、基板ホルダ１５０の上に吸着されることなく載せられた状態になる。

【0136】

次いで、制御部１１２は、バルブ１８１を解放して負圧源に連通させ、吸引孔２６２に負圧を生じさせる。これにより、基板ホルダ１５０は、平坦な状態の支持プレート２６０に吸着されて、支持プレート２６０と一体になる。

【0137】

図３０は、ベンダ２８０の模式的断面図であり、アクチュエータ２７２の一部が動作した状態を示す。図２９と同じ要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

【0138】

図中に矢印ｄで示すように、図示の例では、左から２本目のアクチュエータ２７２が縮んで可動連結部２７０を引き下げ、支持プレート２６０を部分的に降下させている。また、図中に矢印ｕで示すように、右から２本目のアクチュエータ２７２が伸びて可動連結部２７０を押し上げ、支持プレート２６０を部分的に上昇させている。このような支持プレート２６０の部分的な昇降により、支持プレート２６０は変形する。

【0139】

支持プレート２６０は、吸引孔２６２に生じた負圧により基板ホルダ１５０を吸着して基板ホルダ１５０と一体化している。よって、支持プレート２６０が上記のように変形した場合、基板ホルダ１５０も支持プレート２６０に連れ従って共に変形する。

【0140】

ただし、この段階では、基板ホルダ１５０の静電チャック１５８は作動しておらず、基板ホルダ１５０は基板１２１を吸着していない。よって、変形した基板ホルダ１５０上に載置された基板１２１は、基板ホルダ１５０の上面に載っているに過ぎず、部分的に離間している場合もある。

【0141】

このように、基板１２１の補正におけるひとつの段階においては、基板１２１を吸着していない状態で、支持プレート２６０および基板ホルダ１５０を、初期状態よりも変形量が大きい状態まで変形させる。基板ホルダ１５０の初期状態とは、例えば、基板ホルダ１５０が平坦な状態を指す。なお、制御部１１２が、アクチュエータ２７２の駆動量と基板１２１のずれの補正量との関係を予め対応付けたテーブルを記憶し、駆動時に参照することは、ベンダ１８０の場合と同様である。

【0142】

図３１は、ベンダ２８０の模式的断面図であり、図３０に示した状態の次の段階を示す。図２９および図３０と同じ要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

【0143】

図示の状態では、制御部１１２が静電チャック１５８に電圧を印加させる。これにより、基板１２１は、既に支持プレート２６０と共に変形している基板ホルダ１５０に吸着され、基板１２１、基板ホルダ１５０および支持プレート２６０が一体化する。

【0144】

この状態でアクチュエータ２７２を動作させることにより、支持プレート２６０および基板ホルダ１５０を通じて、基板１２１の変形を解消または減少させることができる。即ち、図３０に示した段階で、一体化した支持プレート２６０および基板ホルダ１５０を、基板１２１の変形に倣うように変形させる。次に、その状態でアクチュエータ２７２を動作させて支持プレート２６０を平坦な状態に戻すことにより、基板ホルダ１５０および基板１２１も平坦な状態になる。

【0145】

このように、基板１２１の補正における他のひとつの段階においては、基板１２１を吸着した状態で、基板ホルダ１５０の変形量を初期状態に近づけるべく支持プレート２６０を変形させる。よって、支持プレート２６０の変形は、基板１２１を保持した後に、いわば初期状態に向かって戻される。これにより、基板１２１は、基板ホルダ１５０の変形状態から初期状態への変形に従って変形することにより補正される。

【0146】

このように、支持プレート２６０は、基板１２１を吸着保持する基板ホルダ１５０を変形させることにより、基板１２１の様々な変形を修正する場合に用いることができる。このような支持プレート２６０は、プリアライナ１６０、アライナ１７０等において、基板１２１または基板ホルダ１５０を載置する部材の一部として使用できる。

【0147】

また、上記の例では、支持プレート２６０が、基板ホルダ１５０を吸着支持し、基板ホルダ１５０と共に基板１２１を変形させる場合について例示した。しかしながら、支持プレート２６０は、基板１２１を直接に吸着支持して変形させることもできる。よって、基板ホルダ１５０を用いない場合でも、支持プレート２６０を用いることができる。

【0148】

このように、ベンダ２８０を用いることにより、基板１２１の各部に個別に力を作用させて部分的に変形させることができる。これにより、基板１２１における形成倍率を部分的に変化させること、基板１２１の変形を部分的に修正すること等ができる。よって、例えば、処理の対象となる基板１２１の変形に倣った変形を基板ホルダ１５０に与えた上で基板１２１を吸着させてから基板ホルダ１５０の変形を解放すると、基板１２１を平坦化できる。

【0149】

なお、上記の例では、アクチュエータ２７２により支持プレート２６０を平坦な状態に戻したが、ピンチャック部２６８による基板ホルダ１５０の保持を解除しても、基板１２１を平坦な状態に近づけることができる。即ち、図３１に示した段階で一体化した基板１２１、基板ホルダ１５０および支持プレート２６０において、ピンチャック部２６８による基板ホルダ１５０の吸着を解放すると、基板ホルダ１５０は、それ自体の弾性により、いわば逆変形して当初の平坦な状態に近づく。

【0150】

基板１２１よりも遥かに厚い基板ホルダ１５０は、基板１２１よりも高い曲げ剛性を有する。また、基板ホルダ１５０は、基板１２１の下面全体を載置面１５６に吸着している。よって、基板ホルダ１５０が逆変形する場合、基板１２１も基板ホルダ１５０の逆変形に連れ従って変形する。

【0151】

この場合、基板ホルダ１５０が変形を解放される段階では、静電チャック１５８による基板１２１の吸着が継続しており、基板ホルダ１５０は、基板１２１を吸着したまま共に逆変形する。逆変形する基板ホルダ１５０が生じる復元力は、基板ホルダ１５０の曲げ剛性に基板１２１の曲げ剛性を加味したものに対して作用する。よって、支持プレート２６０の曲げ剛性は、基板１２１および基板ホルダ１５０のそれぞれの曲げ剛性よりも大きく、且つ、基板１２１の曲げ剛性と基板ホルダ１５０の曲げ剛性とを合わせた曲げ剛性よりも大きい曲げ剛性を有することが望ましい。

【0152】

このため、支持プレート２６０による基板ホルダ１５０の変形が解除されたからといって、基板ホルダ１５０が変形前と同じように平坦に戻るわけではない。しかしながら、基板ホルダ１５０から基板１２１に対しては平坦に戻そうとする力が不断に作用するので、基板１２１を平坦化する場合にかける力を軽減できる。

【0153】

ピンチャック部２６８による基板ホルダ１５０の保持を解除しても基板ホルダ１５０が平坦に戻らない場合、アクチュエータ２７２を用いて、再度、基板ホルダ１５０を変形させて強制的に平坦に戻しても良い。上記方法に代えて、基板ホルダ１５０が平坦に戻らない状態で基板１２１の補正量が上記解に基づく補正量となるように、基板ホルダ１５０の変形量を変えても良い。

【0154】

このように、ベンダ２８０は、他の基板１２１に接合される基板１２１を基板ホルダ１５０と共に保持する支持プレート２６０と、保持した基板１２１の面方向と交差する方向に支持プレート２６０を変形させることにより基板１２１を変形させて、保持した基板１２１と他の基板１２１とのずれを補正するアクチュエータ２７２とを備える。

【0155】

アクチュエータ２７２の個数は下記の通り設定することが好ましい。支持プレート２６０の中央が固定連結部２７４で連結されているので、基板１２１を一次元で補正すると仮定すると、少なくとも二個、二次成分までの補正に対して計四個、三次成分までの補正に対して計六個あることが好ましい。また、基板１２１を二次元で補正する場合は、一次元の場合の二乗分個数を用いることが好ましい。特に、当該アクチュエータ２７２を正方格子上に配する場合に、一次成分の補正であれば四個、二次成分までの補正であれば計十六個、三次成分までの補正であれば三十六個あることが好ましい。

【0156】

よって、保持した基板１２１を上記のように面方向に交差する方向に変形させることにより、当該基板１２１と接合される他の基板１２１とのずれを補正する補正段階を実行できる。即ち、一対の基板１２１を位置合わせした場合に、位置合わせ後に閾値以上の位置ずれが残る場合に、上記ベンダ２８０を用いて支持プレート２６０、基板ホルダ１５０および基板１２１を変形させて、残ったずれを打ち消すことができる。

【0157】

図３２はさらに他のベンダ２８２の断面図を示し、図３３は当該ベンダ２８２の上面図を示す。ベンダ２８２において上記ベンダ２８０と同じ構成に対して同じ参照番号を付して説明を省略する。

【0158】

ベンダ２８２において、ベースプレート１８３の周囲の壁部１８５が４箇所設けられる。４箇所の壁部１８５と支持プレート２６０とは、ＸＹ平面に面方向を有する板バネ２７３が架け渡されている。これにより板バネ２７３は、支持プレート２６０との連結部分についてＺ方向の移動を許容しつつ、ＸＹ方向の移動およびＺ軸まわりの回転方向の移動を規制する。

【0159】

図３４は、ベンダ２８２における可動連結部２７１の拡大図である。可動連結部２７１は、支持プレート２６０の下面に固定された板状部材２７５と、当該板状部材２７５に対向してアクチュエータ２７２の上面に固定された板状部材２７７と、これら一対の板状部材２７５、２７７に連結された弾性部材２７８とを有する。弾性部材２７８は例えば柱状の弾性体であって、アクチュエータ２７２の駆動方向に駆動力を伝えつつ、駆動方向に直交する方向に弾性的に変形する。これにより、アクチュエータ２７２のＺ方向の移動に伴う支持プレート２６０のＸＹ方向への移動によるひずみを解消することができる。

【0160】

図３５は、ベンダ２８２における固定連結部２８４の拡大図である。固定連結部２８４は大径の本体部分と当該本体部分の上面に配された小径部分とを有する。小径部分の高さは０．２ｍｍから０．５ｍｍ程度である。当該小径部分において支持プレート２６０の下面に連結している。

【0161】

小径部分において支持プレート２６０と連結することにより、支持プレート２６０において変形できる領域を大きくすることができる。一方、大径の本体部分により、支持プレート２６０を強固に支えて支持プレート２６０のねじれ力等に対抗することができる。

【0162】

ここで、ベンダ２８２には板バネ２７３が設けられている。よって、可動連結部２７１が支持プレート２６０をＸＹ方向について可動自在となっていても、当該支持プレート２６０のＺ方向の変形を許容しつつ、ＸＹ方向およびＺ軸周りの回転方向についてふらつくことを防ぐことができる。

【0163】

図３６は、他の可動連結部２９０の拡大図である。可動連結部２９０は、上端を支持プレート２６０に連結された連結部材２８９と、アクチュエータ２７２から上方に伸びた規制壁２９２と、連結部材２８９の他端が接する摺動面２８７とを有する。連結部材２８９は規制壁２９２に囲まれた可動領域２７９を摺動できる。

【0164】

規制壁２９２と連結部材２８９との間は当該連結部材２８９がＸＹ方向に移動できる可動領域を形成する。これにより、アクチュエータ２７２のＺ方向の移動に伴う支持プレート２６０のＸＹ方向への移動に対し、連結部材２８９の他端が可動領域内で摺動面２８７上を摺動することにより、ひずみを解消することができる。

【0165】

図３７は、他の固定連結部２８５の拡大図である。固定連結部２８５においてベースプレート１８３側から支持プレート２６０側へ向けて徐々に径が細くなる円錐形を有している。これにより、図３５の固定連結部２８４と同様の効果を有することができる。

【0166】

図３８は、さらに他の固定連結部２８６の拡大図である。固定連結部２８６は大径の円柱形状を有する。一方、支持プレート２６０における固定連結部２８６との連結部分には当該固定連結部２８６からの逃げである凹部２６９が配され、当該凹部の中心に固定連結部２８６と連結する、当該固定連結部２８６よりも小径の突起が設けられる。これにより、図３５の固定連結部２８４と同様の効果を有することができる。

【0167】

なお、支持プレート２６０は、予め定められた曲率で湾曲した湾曲部を有してもよい。この場合、アクチュエータ２７２は、支持プレート２６０の曲率が変化するように支持プレート２６０を変形させる。また、複数のアクチュエータ２７２により領域毎に変形させるベンダ２８０の機能を、基板ホルダ１５０に設けてもよい。これにより、既存の設備において基板１２１の補正を実行することもできる。

【0168】

図３９は、ベンダ２８０の支持プレート２６１における可動連結部２７０および固定連結部２７４の配置の一例を示す平面図である。支持プレート２６１の表面において、枠部２６４の内側には、多数の支持突起２６６が配される。支持突起２６６の間には、図示の縮尺では見えない微細な吸引孔２６２が多数配される。よって、支持プレート２６１上に載置した基板ホルダ１５０には、全体に均一な吸引力を作用させることができる。

【0169】

固定連結部２７４は、支持プレート２６１の中央に配される。既に説明した通り、固定連結部２７４は、ベースプレート１８３および支持プレート２６１の双方に対して固定される。よって、支持プレート２６１の中央は、面方向についても、面方向と直交する方向についても、ベースプレート１８３に対して固定される。

【0170】

可動連結部２７０は、上記固定連結部２７４を始点として、隣接する可動連結部２７０に対して互いに等間隔に、二次元的に配される。図示の例では、可動連結部２７０は、支持プレート２６１表面を平面充填する正三角形の頂点に配される。換言すれば、可動連結部２７０は、支持プレート２６１表面を平面充填してハニカム構造を形成する正六角形の頂点と中心に配される。

【0171】

これにより、アクチュエータ２７２により昇降された可動連結部２７０は、支持プレート２６０の各領域を個別に昇降させることができる。よって、支持プレート２６０に吸着させた基板ホルダ１５０の各領域も個別に変形させることができる。更に、可動連結部２７０の一部を、支持プレート２６０上の基板ホルダ１５０において基板１２１が保持される領域の外側まで配することにより、基板ホルダ１５０を外縁部まで変形させることができる。

【0172】

なお、支持プレート２６０内周側の円Ａ上に配された可動連結部２７０が全周にわたって等間隔に配されているのに対して、外周側の円Ｂ上に配された可動連結部２７０およびアクチュエータ２７２では間隔が開いている箇所が周期的に存在する。しかしながら、このような配列の可動連結部２７０を有する支持プレート２６０でも、基板ホルダ１５０および基板１２１を変形させる場合の制御性は殆ど低下しなかった。

【0173】

具体的には、図中に示すように、隣接する可動連結部２７０とのピッチが６５．５ｍｍになるように、１本の固定連結部２７４と３０本の可動連結部２７０を配置した支持プレート２６０を作成し、直径３００ｍｍの基板１２１を試料として修正を試みた。その結果、下記の表１に示すように、高い精度でアライメントマークの位置を修正できた。

【表1】

【0174】

図４０は、ベンダ２８０の支持プレート２６３における可動連結部２７０の他の配置を示す平面図である。図示の支持プレート２６３に配置された可動連結部２７０は、図３９に示した支持プレート２６１における可動連結部２７０の一部と同じ位置に配されている。ただし、支持プレート２６１内周側の円Ａ上に配された可動連結部２７０が省略されている。吸引孔２６２、支持突起２６６および固定連結部２７４の配置は、図３９に示した支持プレート２６１の場合と変わらない。

【0175】

このような配列であっても、基板ホルダ１５０および基板１２１を変形させる場合の制御性の低下は殆ど生じなかった。具体的には、図３９に示した支持プレート２６１の内周側６本の可動連結部２７０を省略した支持プレート２６３を作成し、直径３００ｍｍの基板１２１を試料として修正を試みた。その結果、下記の表２に示すように、精度の低下は僅かであった。

【表2】

【0176】

図４１は、ベンダ２８０の支持プレート２６５における可動連結部２７０の配置を示す平面図である。支持プレート２６５は、図４０に示した支持プレート２６３と同じ数の可動連結部２７０を有する。吸引孔２６２、支持突起２６６および固定連結部２７４の配置は、図３２に示した支持プレート２６１、２６３の場合と変わらない。

【0177】

ただし、支持プレート２６５において、可動連結部２７０の半分は、支持プレート２６５上に載置された基板１２１の外側において、基板１２１の外径よりも大きな径を有する円Ｄの上に等間隔に配される。また、可動連結部２７０の残り半分は、支持プレート２６５上に載置された基板１２１の内側において、基板１２１の外径よりも小さな径を有する円Ｃの上に等間隔に配される。円Ｃおよび円Ｄは互いに同心円をなす。

【0178】

更に、基板１２１の外側に配された可動連結部２７０の配置周期と、基板１２１の内側に配された可動連結部２７０の配置周期は、互いに半周期ずつずれている。よって、基板１２１の周方向にみた場合、可動連結部２７０は互いに隣接する可動連結部２７０と等間隔に配される。このような配列により、比較的少ない可動連結部２７０で、基板ホルダ１５０および基板１２１を変形させる場合の高い制御性が得られた。

【0179】

具体的には、図中に示すように、半径１３０ｍｍの円Ｂと、半径１７０ｍｍの円Ｃの上に、それぞれ等間隔に１２個の可動連結部２７０を配置した支持プレート２６５を作成し、直径３００ｍｍの基板１２１を試料として修正を試みた。その結果、下記の表３に示すように、高い精度で基板１２１を修正できた。

【表3】

【0180】

上記の結果から、二次元的に配列した可動連結部２７０の最外周および最内周の数を減らしても、修正の精度は低下しないことが判った。これにより、アクチュエータ２７２の数を削減した廉価な支持プレート２６５により、基板１２１を高精度に修正できることが判った。

【0181】

図４２は、ベンダ２８０の支持プレート２６７における可動連結部２７０の配置を示す平面図である。支持プレート２６７は、図４１に示した支持プレート２６５と同じ数の可動連結部２７０を有する。

【0182】

支持プレート２６７においては、支持プレート２６５と同様に、可動連結部２７０の半分は、支持プレート２６５上に載置された基板１２１の外側において、基板１２１の外径よりも大きな径を有する円Ｄの上に等間隔に配される。また、可動連結部２７０の残り半分は、支持プレート２６５上に載置された基板１２１の内側において、基板１２１の外径よりも小さな径を有する円Ｃの上に等間隔に配される。

【0183】

また、円Ｃ上の可動連結部２７０の配置周期は、円Ｄ上の可動連結部２７０の配置周期と同期している。よって、円Ｃ上に配される可動連結部２７０は、他の円Ｄ上の可動連結部２７０と、周方向について同じ位置に配される。このような配置を有するベンダ２８０は、下記の表４に示すように、より高い精度で基板１２１を修正できた。

【表4】

【0184】

なお、ベンダ２８０の支持プレート２６７を変位させる可動連結部２７０の配置は、上記の例に限られない。例えば、可動連結部を複数の同心円上に配置する場合に、当該複数の同心円がいずれも基板１２１の径の内側あるいは外側になる配置としてもよい。また、可動連結部２７０の数を増加または低減してもよい。

【0185】

図４３は、基板貼り合わせ装置の全体構成図である。基板貼り合わせ装置４１０は、２枚の基板４９０、４９０を貼り合わせて、重ね合わせ基板４９２を製造する。尚、基板貼り合わせ装置４１０が、３枚以上の基板４９０を貼り合わせて、重ね合わせ基板４９２を製造するように構成してもよい。

【0186】

図４３に示すように、基板貼り合わせ装置４１０は、筐体４１２と、常温部４１４と、高温部４１６と、制御部４１８とを備える。筐体４１２は、常温部４１４及び高温部４１６を囲むように形成されている。

【0187】

常温部４１４は、複数の基板カセット４２０、４２０、４２０と、基板ホルダラック４２２と、ロボットアーム４２４と、プリアライナ４２６と、アライナ４２８と、ロボットアーム４３０とを有する。ロボットアーム４２４、４３０は、搬送部の一例である。

【0188】

基板カセット４２０は、基板貼り合わせ装置４１０において結合されて貼り合わされる基板４９０を収容する。また、基板カセット４２０は、基板貼り合わせ装置４１０において結合されて貼り合わされた重ね合わせ基板４９２を収容する。基板カセット４２０は、筐体４１２の外面に脱着可能に装着されている。これにより、複数の基板４９０を基板貼り合わせ装置４１０に一括して装填できる。また、複数組の重ね合わせ基板４９２を一括して回収できる。基板貼り合わせ装置４１０によって貼り合わされる基板４９０は、単体のシリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、ガラス基板等の他、それらに素子、回路、端子等が形成されていてもよい。また、装填された基板４９０が、既に複数のウエハが積層された重ね合わせ基板４９２であってもよい。

【0189】

基板ホルダラック４２２は、一対の基板４９０が重ね合わされた重ね合わせ基板４９２を上下方向から保持する下基板ホルダ５０２及び上基板ホルダ５０４を収容する。

【0190】

ロボットアーム４２４は、筐体４１２の内部であって、基板カセット４２０の近傍に配置されている。ロボットアーム４２４は、基板カセット４２０に装填されている基板４９０をプリアライナ４２６に搬送する。ロボットアーム４２４は、プリアライナ４２６に搬送した基板４９０を、後述するアライナ４２８の移動ステージ４３８に載置された下基板ホルダ５０２及び上基板ホルダ５０４へと搬送する。ロボットアーム４２４は、結合されて移動ステージ４３８まで搬送された重ね合わせ基板４９２を基板カセット４２０の何れかに搬送する。

【0191】

プリアライナ４２６は、筐体４１２の内部であって、ロボットアーム４２４の近傍に配置されている。プリアライナ４２６は、アライナ４２８に基板４９０を装填する場合に、高精度であるがゆえに、狭いアライナ４２８の調整範囲に基板４９０が装填されるように、基板４９０の位置を仮合わせする。これにより、アライナ４２８における基板４９０の位置決めが、迅速且つ正確にできる。

【0192】

アライナ４２８は、ロボットアーム４２４とロボットアーム４３０との間に配置されている。アライナ４２８は、枠体４３４と、固定ステージ４３６と、移動ステージ４３８と、一対のシャッタ４４０及びシャッタ４４２とを有する。

【0193】

枠体４３４は、固定ステージ４３６及び移動ステージ４３８を囲むように形成されている。枠体４３４の基板カセット、４２０側の面と、高温部４１６側の面は、基板４９０等を搬入及び搬出可能に、開口されている。

【0194】

固定ステージ４３６は、枠体４３４の内側であって、基板カセット４２０の近傍に固定されている。固定ステージ４３６の下面は、基板４９０を保持した状態で、ロボットアーム４３０により移動ステージ４３８から搬送される上基板ホルダ５０４を真空吸着する。

【0195】

移動ステージ４３８は、枠体４３４の内側であって、高温部４１６側に配置されている。移動ステージ４３８の上面は、下基板ホルダ５０２及び上基板ホルダ５０４を真空吸着する。移動ステージ４３８は、枠体４３４の内部を水平方向及び鉛直方向に移動する。これにより、移動ステージ４３８が移動することによって、上基板ホルダ５０４を介して固定ステージ４３６に保持された基板４９０と、下基板ホルダ５０２を介して移動ステージ４３８に保持された基板４９０とが位置合わせされ、重ね合わされる。尚、基板４９０と基板４９０は、接着剤、または、プラズマ等によって仮接合してもよい。

【0196】

シャッタ４４０は、枠体４３４の基板カセット４２０側の開口を開閉する。シャッタ４４２は、枠体４３４の高温部４１６側の開口を開閉する。枠体４３４及びシャッタ４４０、４４２に囲まれた領域は、空気調整機等に連通されて、温度管理される。これにより、基板４９０と基板４９０との位置合わせの精度が向上する。

【0197】

ロボットアーム４３０は、筐体４１２の内部であって、高温部４１６とアライナ４２８との間に配置されている。ロボットアーム４３０は、基板ホルダラック４２２に収容されている下基板ホルダ５０２及び上基板ホルダ５０４を移動ステージ４３８へと搬送する。移動ステージ４３８に載置された下基板ホルダ５０２及び上基板ホルダ５０４は、ロボットアーム４２４によってプリアライナ４２６から搬送された基板４９０を静電吸着により保持する。ロボットアーム４３０は、移動ステージ４３８上に載置され、基板４９０を保持する上基板ホルダ５０４を、裏返して固定ステージ４３６へと搬送する。固定ステージ４３６の下面は、ロボットアーム４３０によって搬送された上基板ホルダ５０４を真空吸着する。

【0198】

ロボットアーム４３０は、移動ステージ４３８によって位置合わせされた一対の基板４９０を保持する下基板ホルダ５０２及び上基板ホルダ５０４を真空吸着して、高温部４１６へと搬送する。ロボットアーム４３０は、高温部４１６において、結合されて貼り合わされた重ね合わせ基板４９２を高温部４１６から移動ステージ４３８へと搬送する。

【0199】

高温部４１６は、基板貼り合わせ装置４１０の貼り合わせ工程において、高温且つ真空状態に設定される。高温部４１６は、断熱壁４４６と、エアロック室４４８と、一対のシャッタ４５０及びシャッタ４５２と、ロボットアーム４５４と、５個の収容室４５５と、５個の加熱加圧装置４５６とを備える。ロボットアーム４５４は、搬送部の一例である。尚、加熱加圧装置４５６の個数は、５個に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。

【0200】

断熱壁４４６は、高温部４１６を包囲する。これにより、断熱壁４４６は、高温部４１６の高い内部温度を維持するとともに、高温部４１６から外部への熱輻射を遮断する。この結果、断熱壁４４６は、高温部４１６の熱が常温部４１４に及ぼす影響を低減する。また、断熱壁４４６は、高温部４１６と外部との気体の流れを遮断する。これにより、断熱壁４４６は、高温部４１６の真空状態を維持する。

【0201】

エアロック室４４８は、常温部４１４と高温部４１６とを連結する。エアロック室４４８の常温部４１４側及び高温部４１６側は、下基板ホルダ５０２及び上基板ホルダ５０４に保持された一対の基板４９０を含む重ね合わせ基板４９２を搬送可能に開口されている。

【0202】

シャッタ４５０は、エアロック室４４８の常温部４１４側の開口を開閉する。シャッタ４５０が開状態になると、エアロック室４４８が常温部４１４と連通される。これにより、エアロック室４４８は、常温部４１４と略同じ気圧となる。この状態で、ロボットアーム４３０は、エアロック室４４８とアライナ４２８との間で、重ね合わせ基板４９２を搬送する。

【0203】

シャッタ４５２は、エアロック室４４８の高温部４１６側の開口を開閉する。シャッタ４５２が開状態になると、エアロック室４４８は、高温部４１６と連通される。これにより、エアロック室４４８は、高温部４１６と略同じ気圧となる。尚、貼り合わせ工程において、シャッタ４５０及びシャッタ４５２の両方が開状態になることはない。

【0204】

ロボットアーム４５４は、シャッタ４５２が開状態において、ロボットアーム４３０によりエアロック室４４８に搬入された重ね合わせ基板４９２を、下基板ホルダ５０２及び上基板ホルダ５０４とともに、何れかの加熱加圧装置４５６へと搬入する。

【0205】

収容室４５５は、中空状に形成されている。収容室４５５は、加熱加圧装置４５６の主要部を収容して包囲する。収容室４５５は、重ね合わせ基板４９２を搬入及び搬出するために、開閉可能な開口部を有する。収容室４５５は、重ね合わせ基板４９２が搬入された後、真空状態にするために密閉される。

【0206】

加熱加圧装置４５６は、加熱装置の一例である。加熱加圧装置４５６は、断熱壁４４６の内部に配置されている。５個の加熱加圧装置４５６は、断熱壁４４６の中心の周りに略等角度間隔で配置されている。加熱加圧装置４５６は、ロボットアーム４５４によってエアロック室４４８から搬入された重ね合わせ基板４９２を保持する。加熱加圧装置４５６は、結合温度状態の重ね合わせ基板４９２を加圧する。そして、加熱加圧装置４５６は、重ね合わせ基板４９２の基板４９０が結合可能な結合温度まで、搬入された重ね合わせ基板４９２を昇温させる。これにより、加熱加圧装置４５６は、重ね合わせ基板４９２を結合して貼り合わせる。

【0207】

ロボットアーム４５４は、結合されて貼り合わされた重ね合わせ基板４９２を加熱加圧装置４５６からエアロック室４４８へと搬送する。

【0208】

制御部４１８は、基板貼り合わせ装置４１０の全体の動作を制御する。制御部４１８は、基板貼り合わせ装置４１０の電源投入、各種設定等をする場合に、ユーザが外部から操作する操作部を有する。更に、制御部４１８は、配備された他の機器と基板貼り合わせ装置４１０とを接続する接続部を有する。

【0209】

図４４は、加熱加圧装置４５６の全体構造を示す正面図である。図４４に示すように、加熱加圧装置４５６は、床面側に配置される下部モジュール４６０と、天井側に配置される上部モジュール４６２とを有する。

【0210】

下部モジュール４６０は、昇降部４６６と、下部圧力制御モジュール４６８と、下部加熱モジュール４７０と、下部トッププレート４７２とを有する。

【0211】

昇降部４６６は、重ね合わせ基板４９２とともに、下部圧力制御モジュール４６８、下部加熱モジュール４７０及び下部トッププレート４７２を昇降させる。また、昇降部４６６は、上部モジュール４６２の下面に上基板ホルダ５０４が接触した後も、下基板ホルダ５０２及び上基板ホルダ５０４に保持された重ね合わせ基板４９２を上昇させる。これにより、昇降部４６６は、重ね合わせ基板４９２を加圧する。

【0212】

下部圧力制御モジュール４６８は、昇降部４６６の上面に配置されている。下部圧力制御モジュール４６８は、中空加圧部４６９を有する。中空加圧部４６９は、ゴムシート等によって形成される袋状の圧力制御部である。中空加圧部４６９の内部には、外部から供給される流体が充填されている。中空加圧部４６９は、流体の供給量によって、自己の形状を変形させる。これにより、下部圧力制御モジュール４６８は、昇降部４６６が重ね合わせ基板４９２に作用させる圧力を水平面内で制御する。例えば、中空加圧部４６９は、上面を平面にしたり、上面の中央部を凸状に変形させたり、上面の周縁部を凸状に変形させることにより、水平面内での圧力を制御する。昇降部４６６及び下部圧力制御モジュール４６８が加圧部の一例である。

【0213】

下部加熱モジュール４７０は、下部圧力制御モジュール４６８の上部に配置されている。下部加熱モジュール４７０は、複数の電熱ヒータを有する。複数電熱ヒータは、それぞれ独立して温度を制御可能に構成されている。

【0214】

下部トッププレート４７２は、下部加熱モジュール４７０の上面に配置されている。下部トッププレート４７２は、下基板ホルダ５０２及び上基板ホルダ５０４よりも直径の大きい円板状に形成されている。下部トッププレート４７２の上面には、下基板ホルダ５０２及び上基板ホルダ５０４に保持された重ね合わせ基板４９２が載置される。

【0215】

上部モジュール４６２は、複数の電熱ヒータを含む上部加熱モジュール４８０と、上部トッププレート４８２とを有する。上部加熱モジュール４８０は下部加熱モジュール４７０と上下が逆である以外、略同様の構成であり、上部トッププレート４８２は下部トッププレート４７２と略同様の構成である。

【0216】

図４５は、基板４９０ａ、４９０ｂの電極パッド４９６ａ、４９６ｂの位置ずれを説明する図である。図４６は、基板４９０ａ、４９０ｂの電極パッド４９６ａ、４９６ｂの位置ずれの補正を説明する図である。図４７は、補正後の基板４９０ａ、４９０ｂの電極パッド４９６ａ、４９６ｂの貼り合わ合わせを説明する図である。尚、図４５から図４７において、下側の基板の符号を「４９０ａ」とし、上側の基板の符号を「４９０ｂ」とする。

【0217】

図４５に示すように、基板４９０ａの貼り合わせ面４９４ａには、電極パッド４９６ａが形成されるとともに、基板４９０ｂの貼り合わせ面４９４ｂには、電極パッド４９６ｂが形成されている。基板４９０ａと基板４９０ｂとが貼り合わされると、電極パッド４９６ａは、いずれかの電極パッド４９６ｂに接続されるように、電極パッド４９６ａ、４９６ｂの位置は設定されている。尚、図４５の点線で示す電極パッド４９６ａ、４９６ｂがその設定された位置である。しかしながら、基板４９０ａが収縮すると、図４５に実線で示すように、電極パッド４９６ａの位置が基板４９０ａの中心に接近して、例えば設定位置から距離Ｄ１または距離Ｄ２ずれる。逆に基板４９０ｂが膨張すると、図４５に実線で示すように、電極パッド４９６ｂの位置が基板４９０ｂの中心から離れて、例えば設定位置から距離Ｄ３または距離Ｄ４ずれる。従って、この状態の基板４９０ａ、４９０ｂを平坦のまま貼り合わせると、電極パッド４９６ａは、電極パッド４９６ｂと接続されない、または、電極パッド４９６ｂと部分的に接続されて、接続不良等が生じる。

【0218】

本実施形態では、図４６に示すように、収縮した基板４９０ａを、中央部が凸状の中凸面４９８によって押圧して、基板４９０ａをその面と交差する方向に変形させるととともに、膨張した基板４９０ｂを、中央部が凹状の中凹面４９９によって押圧して、基板４９０ｂをその面と交差する方向に変形させる。

【0219】

中凸面４９８によって撓む基板４９０ａの貼り合わせ面４９４ａは、上側に凸状となる。これにより、基板４９０ａの貼り合わせ面４９４ａに形成された電極パッド４９６ａは、水平方向において、基板４９０ａの中心から離れる。この結果、平面視において、電極パッド４９６ａは、設定位置に接近する。一方、中凹面４９９は上側に凹状の面なので、基板４９０ｂの貼り合わせ面４９４ｂは、上側に凹状の面となる。これにより、基板４９０ｂの貼り合わせ面４９４ｂに形成された電極パッド４９６ｂは、水平方向において、基板４９０ｂの中心に近づく。このため、平面視において、電極パッド４９６ｂは、設定位置に接近する。

【0220】

この結果、位置のずれた電極パッド４９６ａ及び電極パッド４９６ｂが、水平方向において、互いに近づいて補正されることになる。ここで、電極パッド４９６ａの位置ずれとその電極パッド４９６ａに接続される電極パッド４９６ｂの位置ずれは、方向が逆で、大きさが等しいことが好ましい。しかし、当該位置ずれの大きさは、電極パッド４９６ａ及び電極パッド４９６ｂの接触面の大きさ程度の誤差は許容される。

【0221】

この状態で、基板４９０ａ及び基板４９０ｂを貼り合せることによって、図４７に示すように、電極パッド４９６ａ及び電極パッド４９６ｂが、略全面的に接続される。尚、膨張及び収縮は、変形の起因の一例であって、他の要因を起因とする位置ずれにも同様に対応できる。

【0222】

図４８は、下基板ホルダ５０２の縦断面図である。図４８に示すように、下基板ホルダ５０２は、下ホルダ本体５１０と、６個の吸着子５１２とを備える。

【0223】

下ホルダ本体５１０は、セラミックス、金属等の高剛性材料により形成されている。下ホルダ本体５１０は、平面視において、円形状に形成されている。下ホルダ本体５１０の上面は、下側の基板４９０を保持する下保持面５１４として機能する。下保持面５１４は、中央部が上側に凸状の曲面に形成されている。これにより、下保持面５１４は、上述の中凸面４９８として機能して、下保持面５１４に保持されて押圧される基板４９０は、中央部が上側に凸状の曲面に変形される。尚、曲面の一例は、部分球面または部分楕円面である。下保持面５１４は、平面視において、基板４９０よりも大きい。

【0224】

下ホルダ本体５１０の下面は、平坦な下被押圧面５１６が形成されている。下被押圧面５１６は、移動ステージ４３８の上面及び下部トッププレート４７２の上面等に面接触して、下基板ホルダ５０２を水平に支持する。下保持面５１４の近傍には、複数の電極プレートが埋設されている。電極プレートは、基板４９０を静電吸着により保持する。電極プレートには、下被押圧面５１６に埋設された電力供給端子を介して供給される。

【0225】

吸着子５１２は、電磁石を有する。電磁石には、下被押圧面５１６に埋設された電力供給端子を介して、電力が供給される。６個の吸着子５１２は、２個を１組として、下ホルダ本体５１０の中心の周りに５２０°間隔で配置されている。基板４９０を保持した状態において、６個の吸着子５１２は、基板４９０の外側に位置する。尚、吸着子５１２の個数は、６個に限定されない。

【0226】

図４９は、上基板ホルダ５０４の縦断面図である。図４９に示すように、上基板ホルダ５０４は、上ホルダ本体５２０と、６個の被吸着子５２２とを有する。

【0227】

上ホルダ本体５２０は、セラミックス、金属等の高剛性材料により形成されている。上ホルダ本体５２０は、円板状に形成されている。上ホルダ本体５２０の下面の中央部は、上側の基板４９０を保持する上保持面５２６として機能する。上保持面５２６は、平面視において、基板４９０よりも大きい。上保持面５２６は、中央部が上側に凹状の曲面に形成されている。これにより、上保持面５２６は、上述の中凹面４９９として機能して、上保持面５２６に保持されて押圧される基板４９０は、中央部が上側に凸状の曲面に変形される。尚、曲面の一例は、部分球面または部分楕円面である。上保持面５２６は、下保持面５１４と略平行である。これにより、上保持面５２６と下保持面５１４は、互いに相補的な関係となる。上保持面５２６の外周部は、平坦に形成されている。

【0228】

上ホルダ本体５２０の上面には、上被押圧面５２８が形成されている。上被押圧面５２８は、平坦に形成されている。上被押圧面５２８は、固定ステージ４３６の下面及び上部トッププレート４８２の下面と面接触して、上基板ホルダ５０４を水平に支持する。尚、上基板ホルダ５０４は、基板ホルダラック４２２及び移動ステージ４３８では、上被押圧面５２８を下にして載置される。上保持面５２６の近傍には、基板４９０を静電吸着により保持する複数の電極プレートが埋設されている。

【0229】

被吸着子５２２は、永久磁石を有する。被吸着子５２２は、上ホルダ本体５２０の下面であって、上保持面５２６の外側に配置されている。６個の被吸着子５２２は、上基板ホルダ５０４の吸着子５１２と対向する位置に配置されている。被吸着子５２２が吸着子５１２によって吸着された吸着状態では、下基板ホルダ５０２及び上基板ホルダ５０４が互いに固定される。

【0230】

図５０〜図５５は、基板貼り合わせ装置４１０による重ね合わせ基板４９２の製造工程を説明する図である。貼り合わせ工程では、まず、ロボットアーム４２４が、基板カセット４２０の何れかから基板４９０をプリアライナ４２６へと搬送する。次に、図５０に示すように、ロボットアーム４３０が、基板ホルダラック４２２から上基板ホルダ５０４を移動ステージ４３８へと搬送する。移動ステージ４３８は、上基板ホルダ５０４を真空吸着する。ロボットアーム４３０は、プリアライナ４２６によって位置が調整された基板４９０を、移動ステージ４３８に載置された上基板ホルダ５０４の上保持面５２６へと搬送して載置する。尚、この基板４９０は、上側の基板となる。上基板ホルダ５０４は、載置された基板４９０を静電吸着する。ここで、上側の基板４９０を保持する上保持面５２６は中央部が凹状の曲面に形成されている。従って、下保持面５１４は、凹状の曲面に倣って、中央部が下側に凸状の曲面に上側の基板４９０を撓ませて変形させる。更に、この結果、図５０の状態では、上側の基板４９０上面の貼り合わせ面は、中央部が凹状に変形される。

【0231】

この後、ロボットアーム４３０は、基板４９０を保持する上基板ホルダ５０４を移動ステージ４３８から固定ステージ４３６へと裏返して搬送する。固定ステージ４３６は、図５１に示すように、基板４９０とともに上基板ホルダ５０４をロボットアーム４３０から受け取った後、上基板ホルダ５０４を真空吸着により保持する。これにより、上側の基板４９０は、上側に凸状の曲面となる。

【0232】

次に、同様の動作によって、ロボットアーム４３０が移動ステージ４３８に下基板ホルダ５０２を搬送した後、ロボットアーム４２４が移動ステージ４３８上の下基板ホルダ５０２に基板４９０を搬送する。ここで、下基板ホルダ５０２に搬送される下側の基板４９０は、上基板ホルダ５０４が保持する上側の基板４９０の位置ずれを考慮して選択される。例えば、電極パッドの位置ずれが、上側の基板４９０の電極パッドの位置ずれに対して、方向が逆で、大きさが等しい基板が下側の基板４９０として選択される。図５２に示すように、移動ステージ４３８は、基板４９０を上側にして、基板４９０及び下基板ホルダ５０２を保持する。ここで、下側の基板４９０を保持する下保持面５１４は上側に凸状の曲面に形成されている。従って、下保持面５１４は、凸状の曲面に倣って、中央部が上側に凸状であって、上側の基板４９０と相補的且つ平行な曲面に下側の基板４９０を撓ませて変形させる。これにより、下側の基板４９０の上面の貼り合わせ面は、中央部が凸状に変形される。この後、シャッタ４４０、４４２が閉状態となった後、移動ステージ４３８は、基板４９０及び下基板ホルダ５０２を保持しつつ、基板４９０及び上基板ホルダ５０４を保持する固定ステージ４３６の下方へと移動する。これにより、移動ステージ４３８の基板４９０と、固定ステージ４３６の基板４９０とが位置合わせされる。

【0233】

次に、図５３に示すように、移動ステージ４３８が、上方へと移動する。これにより、下基板ホルダ５０２の吸着子５１２が、上基板ホルダ５０４の被吸着子５２２を吸着する。固定ステージ４３６が上基板ホルダ５０４の真空吸着を解除した後、移動ステージ４３８が下基板ホルダ５０２を真空吸着した状態で、ロボットアーム４３０の方向へと移動する。

【0234】

次に、シャッタ４５０が開状態となり、エアロック室４４８と常温部４１４とが連通される。尚、シャッタ４５２は閉状態である。この状態で、ロボットアーム４３０が、移動ステージ４３８上の下基板ホルダ５０２及び上基板ホルダ５０４に、変形された状態で保持された重ね合わせ基板４９２をエアロック室４４８へと搬送する。この後、シャッタ４５０が閉状態となるとともに、シャッタ４５２が開状態となり、エアロック室４４８が常温部４１４から遮断されるとともに、高温部４１６と連通される。この状態で、ロボットアーム４５４が、下基板ホルダ５０２及び上基板ホルダ５０４とともに重ね合わせ基板４９２をエアロック室４４８から加熱加圧装置４５６へと搬入する。

【0235】

次に、加熱加圧装置４５６では、昇降部４６６が、下基板ホルダ５０２及び上基板ホルダ５０４に保持された重ね合わせ基板４９２を上昇させる。これにより、上基板ホルダ５０４の上被押圧面５２８が、上部トッププレート４８２の下面に面接触する。この状態で、下部加熱モジュール４７０及び上部加熱モジュール４８０が、重ね合わせ基板４９２を結合温度まで加熱した後、その結合温度を維持する。また、昇降部４６６は、更に、下部トッププレート４７２を上昇させて、重ね合わせ基板４９２の一対の基板４９０、４９０を撓ませた状態で加圧する。ここで、下保持面５１４及び上保持面５２６によって、基板４９０と基板４９０とを撓ませることによって、図４６及び図４７で示したように、電極パッド４９６ａ、４９６ｂ等の位置ずれが補正された状態で基板４９０、４９０が貼り合わされる。また、基板４９０と基板４９０とを互いに平行な曲面に変形させているので、図５４に示すように、基板４９０と基板４９０とが密着した状態で貼り合わされて、重ね合わせ基板４９２となる。

【0236】

次に、シャッタ４５２が開状態になるとともに、シャッタ４５０が閉状態となる。これにより、エアロック室４４８が常温部４１４から遮断され、高温部４１６と連通される。この後、ロボットアーム４５４が、貼り合わされた重ね合わせ基板４９２を下基板ホルダ５０２及び上基板ホルダ５０４とともに、エアロック室４４８へと搬送する。

【0237】

次に、シャッタ４５２が閉状態となるとともに、シャッタ４５０が開状態になる。これにより、エアロック室４４８が高温部４１６から遮断されるとともに、常温部４１４と連通される。この状態で、ロボットアーム４３０が、重ね合わせ基板４９２を下基板ホルダ５０２及び上基板ホルダ５０４とともに、エアロック室４４８から移動ステージ４３８へと搬送する。図５５に示すように、重ね合わせ基板４９２が、移動ステージ４３８上で、下基板ホルダ５０２及び上基板ホルダ５０４から分離される。この後、ロボットアーム４２４が、重ね合わせ基板４９２を基板カセット４２０の何れかに搬出する。これにより、基板貼り合わせ装置４１０による重ね合わせ基板４９２の貼り合わせ工程が終了して、重ね合わせ基板４９２が完成する。

【0238】

上述したように、本実施形態による基板貼り合わせ方法では、基板４９０と基板４９０とを相補的に撓ませた状態で、貼り合わせて重ね合わせ基板４９２を製造している。これにより、基板４９０、４９０が、膨張または収縮等によって、電極パッド４９６ａ、４９６ｂ等が位置ずれを生じていても、電極パッド４９６ａ、４９６ｂ同士を接続することができる。

【0239】

本実施形態では、基板４９０と基板４９０とを互いに平行な曲面に変形された後、貼り合わせている。これにより、貼り合わされた基板４９０と基板４９０との密着性を向上させることができる。

【0240】

本実施形態では、下基板ホルダ５０２の下保持面５１４及び上基板ホルダ５０４の上保持面５２６が、基板４９０、４９０を撓ませて変形させている。これにより、基板４９０、４９０の変形後の形状を容易に予測できるので、位置ずれの補正精度を向上させることができる。

【0241】

次に、上述した実施形態の一部を変更した実施形態について説明する。

【0242】

下部圧力制御モジュール４６８によって基板４９０、４９０を撓ませる基板貼り合わせ方法について説明する。図５６は、基板４９０、４９０が変形する前の状態を説明する図である。図５７は、下部圧力制御モジュール４６８によって撓ませた基板４９０、４９０を説明する図である。

【0243】

本実施形態では、下基板ホルダ６０２及び上基板ホルダ６０４が平坦な円板状に形成されている。また、下基板ホルダ６０２の下ホルダ本体６１０の下保持面６１４及び上基板ホルダ６０４の上ホルダ本体６２０の上保持面６２６は、ともに平坦に形成されている。従って、加熱加圧装置４５６への搬送中、基板４９０、４９０は、平坦な状態である。

【0244】

上基板ホルダ６０４は、弾性部材６２４を有する。弾性部材６２４は、金属製のバネを有する。弾性部材６２４は、被吸着子６２２の下面に配置されている。これにより、被吸着子６２２が吸着子６１２に吸着された吸着状態では、弾性部材６２４は、被吸着子６２２と吸着子６１２との間に配置される。また、弾性部材６２４の弾性力は、吸着子６１２と被吸着子６２２との間に作用する吸着力よりも大きい。

【0245】

これにより、吸着状態において、他の外力が作用していない場合、弾性部材６２４は、下基板ホルダ６０２に保持される基板４９０と上基板ホルダ６０４に保持される基板４９０とを離間させる。この状態で、図５６に示すように、基板４９０、４９０は、互いに離間した状態で、加熱加圧装置４５６の下部トッププレート４７２に搬送される。

【0246】

次に、昇降部４６６が基板４９０、４９０とともに下部トッププレート４７２を上昇させることによって、図５７に示すように、上基板ホルダ６０４の被押圧面６１８が上部トッププレート４８２の下面に接触する。この状態で、下部圧力制御モジュール４６８の中空加圧部４６９に流体を供給する。これにより、中空加圧部４６９の上面が、上側に凸状の曲面に変形する。昇降部４６６が下部トッププレート４７２を更に上昇させることによって、弾性部材６２４が収縮して、基板４９０と基板４９０とが接する。また、下部トッププレート４７２が、中空加圧部４６９の上面に倣って上側に凸状の曲面に変形する。更に、下基板ホルダ６０２、基板４９０、４９０、上基板ホルダ６０４及び上部トッププレート４８２が、下部トッププレート４７２に倣って、上側に凸状の曲面に撓んで変形する。ここで、加圧面となる下部トッププレート４７２の上面が中凸面４９８として機能するとともに、加圧面となる上部トッププレート４８２の下面が中凹面４９９として機能する。これにより、下部トッププレート４７２の上面と上部トッププレート４８２の下面とを互いに相補的に変形させた状態で、基板４９０、４９０が加圧される。

【0247】

この結果、基板４９０、４９０が相補的に変形されるので、基板４９０、４９０の電極パッド等の位置ずれが補正されて、基板４９０、４９０が貼り合わされる。そして、重ね合わせ基板４９２が完成する。

【0248】

図５８は、基板４９０、４９０を保持する下基板ホルダ７０２及び上基板ホルダ７０４の図である。図５９は、下基板ホルダ７０２及び上基板ホルダ７０４によって撓ませた基板４９０、４９０を説明する図である。下基板ホルダ７０２及び上基板ホルダ７０４が、水平面内の分割された領域で加圧を制御する基板貼り合わせ方法について説明する。

【0249】

図５８に示すように、本実施形態では、下基板ホルダ７０２は、下ホルダ本体７１０と、複数の下分割加圧部材７１１と、電磁石を有する吸着子７１２とを備える。

【0250】

下ホルダ本体７１０は、略平坦な下円板部７１３と、複数の下脚部７１５とを有する。下円板部７１３は、基板４９０を静電吸着する電極プレートを有する。下脚部７１５は、下円板部７１３の下面に設けられている。下脚部７１５は、水平面内おいて、単位面積当たりの個数が略均一になるように配置されている。下脚部７１５の下端部は、回動可能に下分割加圧部材７１１に連結されている。

【0251】

複数の下分割加圧部材７１１は、いずれかの下脚部７１５の下端部に設けられている。従って、下分割加圧部材７１１は、水平面内において、単位面積当たりの個数が略均一となるように配置されている。下分割加圧部材７１１は、圧電体を含む。各下分割加圧部材７１１には、下部トッププレート４７２から異なる電圧が印加される。これにより、下分割加圧部材７１１は、それぞれ異なる形状に変形して、異なる圧力によって、独立して基板４９０を加圧する。また、独立して下分割加圧部材７１１が変形することにより、連結された下ホルダ本体７１０の下円板部７１３は平坦な形状から異なる形状に変形する。

【0252】

上基板ホルダ７０４は、上ホルダ本体７２０と、複数の上分割加圧部材７２１と、永久磁石を有する被吸着子７２２と、バネを有する弾性部材７２４とを備える。尚、上基板ホルダ７０４に関しては、下基板ホルダ７０２と略同様の構成なので、異なる構成について説明する。上ホルダ本体７２０は、略平坦な上円板部７２３と、複数の上脚部７２５とを有する。上脚部７２５は、上円板部７２３の上面に設けられている。複数の上分割加圧部材７２１は、いずれかの上脚部７２５の上端部に連結されている。各上分割加圧部材７２１は、異なる電圧が印加されることにより、異なるか圧力によって独立して基板４９０を加圧する。

【0253】

下基板ホルダ７０２及び上基板ホルダ７０４は、それぞれ電極プレートによって基板４９０、４９０を吸着する。この状態で、基板４９０と基板４９０とが位置合わせされた後、吸着子７１２が被吸着子７２２を吸着する。これにより、図５８に示すように、基板４９０と基板４９０との間に間隔が形成された状態で、下基板ホルダ７０２及び上基板ホルダ７０４によって基板４９０と基板４９０とが保持される。この状態で、基板４９０、４９０が、加熱加圧装置４５６の下部トッププレート４７２へと搬送される。

【0254】

次に、昇降部４６６が、下基板ホルダ７０２及び上基板ホルダ７０４とともに、基板４９０、４９０を上昇させる。これにより、上基板ホルダ７０４の上分割加圧部材７２１が、上部トッププレート４８２に接する。この後、昇降部４６６が更に基板４９０、４９０を上昇させることにより、基板４９０と基板４９０とが接する。この状態で、下分割加圧部材７１１及び上分割加圧部材７２１に電圧が印加される。これにより、下ホルダ本体７１０の下円板部７１３の上面が、上側に凸状の曲面に変形するとともに、上ホルダ本体７２０の上円板部７２３の下面が、上側に凹状の曲面であって、下円板部７１３の上面と相補的な形状に変形する。下円板部７１３の上面が、中凸面４９８として機能して、上円板部７２３の下面が中凹面４９９として機能する。この結果、下側の基板４９０及び上側の基板４９０が、下円板部７１３及び上円板部７２３を介して、下分割加圧部材７１１及び上分割加圧部材７２１に加圧されつつ、ともに上側に凸状の曲面状に変形される。この後、基板４９０、４９０を加熱及び加圧することにより、基板４９０、４９０が貼り合わされて重ね合わせ基板４９２となる。

【0255】

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、請求の範囲の記載から明らかである。

【0256】

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。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】

【0257】

１００ 積層基板製造装置、１１０、１９２ 筐体、１１２ 制御部、１２０ ＦＯＵＰ、１２１ 基板、１２２ スクライブライン、１２３ 積層基板、１２４ ノッチ、１２６ 素子領域、１２８ アライメントマーク、１３０ ローダ、１３２ フォーク、１３４ 落下防止爪、１３６ フォールディングアーム、１４０ ホルダストッカ、１５０ 基板ホルダ、１５２ 永久磁石、１５３ 貫通穴、１５４ 磁性体板、１５６ 載置面、１５８ 静電チャック、１６０ プリアライナ、１７０ アライナ、１８０、２８０ ベンダ、１８１、２２１、２２３、２２５、２２７ バルブ、１８２ 支持部、１８３ ベースプレート、１８４ 位置決めピン、１８５ 壁部、１８６ 把持部、１８７ 給電供給端子、１８８、２２２、２２４、２２６ 気室、１９０ 加圧装置、１９１ 装入口、１９４ 圧下部、１９６ ヒートプレート、１９８ 定盤、２１０ 枠体、２２０ 保持部、２２９ 真空チャック、２３０ 微動ステージ、２３１、２５１ 顕微鏡、２４０ 移動ステージ部、２４１ ガイドレール、２４２ 移動定盤、２４４ 粗動ステージ、２４６ 重力打ち消し部、２４８ 球面座、２５０ 固定ステージ、２５２ 静電チャック、２５４ ロードセル、２６０、２６１、２６３、２６５、２６７ 支持プレート、２６２ 吸引孔、２６４ 枠部、２６６ 支持突起、２６８ ピンチャック部、２６９ 凹部、２７０ 可動連結部、２７１ 可動連結部、２７２ アクチュエータ、２７３ 板バネ、２７４ 固定連結部、２７５ 板状部材、２７６ 負圧路、２７７ 板状部材、２７８ 弾性部材、２７９ 可動領域、２８２ ベンダ、２８４ 固定連結部、２８５ 固定連結部、２８６ 固定連結部、２８７ 摺動面、２９０ 可動連結部、２９２ 規制壁、４１０ 基板貼り合わせ装置、４１２ 筐体、４１４ 常温部、４１６ 高温部、４１８ 制御部、４２０ 基板カセット、４２２ 基板ホルダラック、４２４ ロボットアーム、４２６ プリアライナ、４２８ アライナ、４３０ ロボットアーム、４３４ 枠体、４３６ 固定ステージ、４３８ 移動ステージ、４４０ シャッタ、４４２ シャッタ、４４６ 断熱壁、４４８ エアロック室、４５０ シャッタ、４５２ シャッタ、４５４ ロボットアーム、４５５ 収容室、４５６ 加熱加圧装置、４６０ 下部モジュール、４６２ 上部モジュール、４６６ 昇降部、４６８ 下部圧力制御モジュール、４６９ 中空加圧部、４７０ 下部加熱モジュール、４７２ 下部トッププレート、４８０ 上部加熱モジュール、４８２ 上部トッププレート、４９０ 基板、４９２ 重ね合わせ基板、４９４ 貼り合わせ面、４９６ 電極パッド、４９８ 中凸面、４９９ 中凹面、５０２ 下基板ホルダ、５０４ 上基板ホルダ、５１０ 下ホルダ本体、５１２ 吸着子、５１４ 下保持面、５１６ 下被押圧面、５２０ 上ホルダ本体、５２２ 被吸着子、５２６ 上保持面、５２８ 上被押圧面、６０２ 下基板ホルダ、６０４ 上基板ホルダ、６１０ 下ホルダ本体、６１２ 吸着子、６１４ 下保持面、６１８ 被押圧面、６２０ 上ホルダ本体、６２２ 被吸着子、６２４ 弾性部材、６２６ 上保持面、７０２ 下基板ホルダ、７０４ 上基板ホルダ、７１０ 下ホルダ本体、７１１ 下分割加圧部材、７１２ 吸着子、７１３ 下円板部、７１５ 下脚部、７２０ 上ホルダ本体、７２１ 上分割加圧部材、７２２ 被吸着子、７２３ 上円板部、７２４ 弾性部材、７２５ 上脚部

【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】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】

【図48】

【図49】

【図50】

【図51】

【図52】

【図53】

【図54】

【図55】

【図56】

【図57】

【図58】

【図59】