特許 7580129 基板重ね合わせ装置及び基板重ね合わせ方法

(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】

(24)【登録日】2024-10-31

(45)【発行日】2024-11-11

(54)【発明の名称】基板重ね合わせ装置及び基板重ね合わせ方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20241101BHJP

   H01L 21/02 20060101ALI20241101BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 N

H01L21/02 B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022065854

(22)【出願日】2022-04-12

(65)【公開番号】P2023156160

(43)【公開日】2023-10-24

【審査請求日】2023-10-25

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】316011226

【氏名又は名称】ＡＩメカテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107836

【弁理士】

【氏名又は名称】西 和哉

(72)【発明者】

【氏名】菊地 右文

(72)【発明者】

【氏名】山田 芳裕

(72)【発明者】

【氏名】池田 孝生

【審査官】宮久保 博幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０６８０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０１７３１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１１６５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０１２１２７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０１０４４０５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００４－２０７４３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０６０９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－００８７２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０１３３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２２９４７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

大気圧雰囲気下で２枚の基板を重ね合わせる基板重ね合わせ装置であって、
搬送された前記基板を支持して昇降するリフトピンと、
前記リフトピンが下降した際に、前記基板を位置決めするアライメント機構と、
前記リフトピンで支持する前記基板の上面を吸着して前記基板を前記リフトピンから受け取る吸着部と、
前記リフトピンが下降した際に、前記基板を支持する基板支持部と、を備え、
前記基板支持部は、前記リフトピンが下降した際に前記基板の下面外周部に当接して前記基板を支持する支持部材を備え、
前記アライメント機構は、前記支持部材に支持された前記基板を、前記基板の表面に沿った方向に挟み込むことで前記基板を位置決めする、基板重ね合わせ装置。

【請求項2】

前記吸着部は、上下方向に交差する面に沿って延びる板状であり、下面に前記基板の上面を吸着可能な吸着面を有している、請求項１に記載の基板重ね合わせ装置。

【請求項3】

前記吸着部は、前記吸着面から上方に窪み、前記吸着面に沿って延びる吸着溝を有している、請求項２に記載の基板重ね合わせ装置。

【請求項4】

前記吸着部は、上方から見て、少なくとも前記リフトピンと重なる位置に配置されている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の基板重ね合わせ装置。

【請求項5】

前記吸着部は、前記リフトピンよりも大きな外形寸法を有している、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の基板重ね合わせ装置。

【請求項6】

前記吸着部を所定高さに支持する支持部を備える、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の基板重ね合わせ装置。

【請求項7】

前記吸着部は、前記支持部に揺動可能に設けられている、請求項６に記載の基板重ね合わせ装置。

【請求項8】

前記基板支持部及び前記吸着部を収容するチャンバを備える、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の基板重ね合わせ装置。

【請求項9】

大気圧雰囲気下で２枚の基板を重ね合わせる方法であって、
搬送された前記基板をリフトピンにより支持することと、
前記リフトピンが下降した際に、前記基板を前記基板の下面外周部に当接して支持する支持部材で支持することと、
前記支持部材に支持された前記基板をアライメント機構により位置決めすることと、
位置決めされた前記基板を前記リフトピンで支持することと、
前記リフトピンで支持した前記基板の上面を吸着して前記基板を前記リフトピンから受け取ることと、を含み、
前記アライメント機構は、前記支持部材に支持された前記基板を、前記基板の表面に沿った方向に挟み込むことで前記基板を位置決めする、基板重ね合わせ方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板重ね合わせ装置及び基板重ね合わせ方法に関する。

【背景技術】

【0002】

複数の基板を重ねた状態で貼り合わせる基板貼り合わせ装置が知られている。このような基板貼り合わせ装置として、基板上に他の基板（サポートプレート）を押し付けて貼り合わせる際に、他の基板の周縁部を支持した状態で、他の基板を基板に重ねる構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－１５８１２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示された構成では、基板上に他の上側基板（サポートプレート）を押し付けて貼り合わせる際に、上側基板の周縁部を支持している。この状態で、上側基板を基板に貼り合わせるために上側基板の中央部を押圧すると、外縁部が支持された上側基板が撓むことがある。この上側基板の撓みにより、上側基板に保持された電子部品等が上側基板から剥離してしまうことがある。

【0005】

本発明は、２枚の基板を重ね合わせるに際し、基板が撓むのを抑えつつ、２枚の基板の重ね合わせを円滑に行うことが可能な基板重ね合わせ装置及び基板重ね合わせ方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様では、大気圧雰囲気下で２枚の基板を重ね合わせる基板重ね合わせ装置であって、搬送された基板を支持して昇降するリフトピンと、リフトピンが下降した際に、基板を位置決めするアライメント機構と、リフトピンで支持する基板の上面を吸着して基板をリフトピンから受け取る吸着部と、リフトピンが下降した際に、基板を支持する基板支持部と、を備え、基板支持部は、リフトピンが下降した際に基板の下面外周部に当接して基板を支持する支持部材を備え、アライメント機構は、支持部材に支持された基板を、基板の表面に沿った方向に挟み込むことで基板を位置決めする、基板重ね合わせ装置が提供される。
また、本発明の態様では、大気圧雰囲気下で２枚の基板を重ね合わせる基板重ね合わせ装置であって、搬送された基板を支持して昇降するリフトピンと、リフトピンが下降した際に、基板を位置決めするアライメント機構と、リフトピンで支持する基板の上面を吸着して基板をリフトピンから受け取る吸着部と、を備える、基板重ね合わせ装置が提供される。

【0007】

本発明の態様では、大気圧雰囲気下で２枚の基板を重ね合わせる方法であって、搬送された基板をリフトピンにより支持することと、リフトピンが下降した際に、基板を基板の下面外周部に当接して支持する支持部材で支持することと、支持部材に支持された基板をアライメント機構により位置決めすることと、位置決めされた基板をリフトピンで支持することと、リフトピンで支持した基板の上面を吸着して基板をリフトピンから受け取ることと、を含み、アライメント機構は、支持部材に支持された基板を、基板の表面に沿った方向に挟み込むことで基板を位置決めする、基板重ね合わせ方法が提供される。
また、本発明の態様では、大気圧雰囲気下で２枚の基板を重ね合わせる方法であって、搬送された基板をリフトピンにより支持することと、リフトピンに支持された基板を支持部材で支持することと、支持部材に支持された基板を位置決めすることと、位置決めされた基板を前記リフトピンで支持することと、リフトピンで支持した基板の上面を吸着して基板をリフトピンから受け取ることと、を含む、基板重ね合わせ方法が提供される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、大気圧雰囲気下で２枚の基板を重ね合わせるに際し、リフトピンが搬送された基板を支持して下降し、アライメント機構が基板を位置決めした後、リフトピンで支持する基板の上面を吸着部で吸着し、基板をリフトピンから受け取る。このように、基板の上面を吸着部で吸着することによって、基板が撓むのを抑えることができる。したがって、基板から電子部品が剥離することが抑えられ、２枚の基板の重ね合わせを円滑に行うことが可能となる。したがって、２枚の基板を重ね合わせるに際し、基板が撓むのを抑え、２枚の基板の重ね合わせを円滑に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係る基板重ね合わせ装置の一例を示す図である。

【図2】上側の基板を下方から視た図である。

【図3】上側の基板の断面図である。

【図4】第１プレートを上方から視た平面図である。

【図5】図４のＡ―Ａ矢視断面図である。

【図6】吸着部の吸着面を下方から視た図である。

【図7】実施形態に係る基板重ね合わせ方法の一例を示すフローチャートである。

【図8】図７に続いて、実施形態に係る基板重ね合わせ方法の一例を示すフローチャートである。

【図9】基板重ね合わせ装置の動作の一例を示し、上側の基板をチャンバ内に搬入し、リフトピンで支持した図である。

【図10】基板重ね合わせ装置の動作の一例を示し、上側の基板を支持部材上に載置した図である。

【図11】基板重ね合わせ装置の動作の一例を示し、上側の基板に対してアライメント動作を行った図である。

【図12】基板重ね合わせ装置の動作の一例を示し、上側の基板を吸着部で吸着保持させた図である。

【図13】基板重ね合わせ装置の動作の一例を示し、下側の基板をチャンバ内に搬入し、リフトピンで支持した図である。

【図14】基板重ね合わせ装置の動作の一例を示し、下側の基板にベーク処理を行う図である。

【図15】基板重ね合わせ装置の動作の一例を示し、下側の基板を基板支持部で支持した図である。

【図16】基板重ね合わせ装置の動作の一例を示し、下側の基板に対してアライメント動作を行った図である。

【図17】基板重ね合わせ装置の動作の一例を示し、リフトピンを上昇させて上側基板と下側基板とを貼り合わせた図である。

【図18】基板重ね合わせ装置の動作の一例を示し、リフトピンを上昇させ、重ね合わせた基板を上昇させた図である。

【図19】基板重ね合わせ装置の動作の一例を示し、重ね合わせた基板をリフトピンからアームに渡した図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は、以下の説明に限定されない。また、図面においては実施形態をわかり易く説明するため、一部分を省略して表現している部分がある。さらに、一部分を大きく又は強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現しており、実際の製品とは大きさ、形状が異なっている場合がある。以下の各図において、ＸＹＺ直交座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ直交座標系においては、水平面に平行な平面をＸＹ平面とする。このＸＹ平面において基板Ｓ１と基板Ｓ２との搬送方向に平行な方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向とする。また、ＸＹ平面に垂直な方向をＺ方向（高さ方向）と表記する。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の指す方向が＋方向であり、矢印の指す方向とは反対の方向が－方向であるとして説明する。

【0011】

＜基板重ね合わせ装置＞
実施形態に係る基板重ね合わせ装置１００について説明する。図１は、実施形態に係る基板重ね合わせ装置１００の一例を示す図である。基板重ね合わせ装置１００は、接着層Ｆを形成した基板Ｓ１と、接着層Ｆを形成した基板Ｓ２とを、互いの接着層Ｆを当接させて貼り付ける。なお、接着層Ｆは、基板Ｓ１及び基板Ｓ２の双方に形成されることに限定されず、いずれか一方の基板Ｓ１又は基板Ｓ２に形成される形態であってもよい。接着層Ｆは、基板重ね合わせ装置１００に搬入される前に、例えば塗布装置等により基板Ｓ１、基板Ｓ２に塗布、乾燥されることで形成される。なお、この塗布装置は、基板重ね合わせ装置１００に備える形態であってもよい。

【0012】

本実施形態では、貼り付けられる２枚の基板のうち、上側基板を基板Ｓ１と称し、下側基板を基板Ｓ２と称する。基板Ｓ１及び基板Ｓ２は、例えばガラス基板、半導体基板、樹脂性基板などである。本実施形態では、例えば、上側の基板Ｓ１がガラス基板、下側の基板Ｓ２がシリコン基板である。また、基板Ｓ１と基板Ｓ２とを貼り付けた形態を基板Ｓ（図１８参照）と称する。基板Ｓ１及び基板Ｓ２は、いずれも平面視において（Ｚ方向から見て）円形状の円形基板が使用されるが、円形基板に限定されず、平面視において矩形状（正方形状、長方形状）の角形基板、楕円形状、長円形状等の基板であってもよい。

【0013】

図２は、上側の基板Ｓ１を下方から視た図である。図３は、上側の基板Ｓ１の断面図である。図２、図３に示すように、上側の基板Ｓ１には、チャンバ１０内に搬入された状態で下側を向く下面に、下面外周部Ｆ１と、下面内周部Ｆ２と、が形成されている。下面内周部Ｆ２は、基板Ｓ１の下面の内周側に形成されている。下面外周部Ｆ１は、下面内周部Ｆ２の外周側に形成されている。下面外周部Ｆ１は、下方から見て、基板Ｓ１の下面の外周部に沿って連続する環状の領域に形成されている。基板Ｓ１の機能領域Ａｆが下方を向いている場合、機能領域Ａｆは、下面内周部Ｆ２に形成されている。基板Ｓ１の下面に半導体チップ等の素子が接着剤等によりマウントされている場合、素子がマウントされている領域が機能領域Ａｆを形成する。基板Ｓ１に接着層Ｆが形成されている場合、この接着層Ｆが機能領域Ａｆを形成する。

【0014】

図１に示すように、基板重ね合わせ装置１００は、チャンバ１０と、基板支持部２０と、吸着部３０と、リフト部４０と、昇降機構５０と、アライメント機構６０と、制御部Ｃと、を備える。制御部Ｃは、基板重ね合わせ装置１００における各部の動作を統括して制御する。

【0015】

基板重ね合わせ装置１００において、基板Ｓ１、Ｓ２を貼り合わせるには、まず、基板Ｓ１をチャンバ１０内に搬入し、アライメント機構６０で位置合わせした後、リフト部４０で基板Ｓ１を上昇させ、吸着部３０で保持させる。その後、基板Ｓ２をチャンバ１０内に搬入し、アライメント機構６０で位置合わせした後、リフト部４０で基板Ｓ２を上昇させ、吸着部３０に保持された基板Ｓ１と貼り合わせる。チャンバ１０内に基板Ｓ１が搬入される際、基板Ｓ１は、機能領域Ａｆが下方（－Ｚ方向）を向いた状態で搬送される。また、チャンバ１０内に基板Ｓ２が搬入される際、基板Ｓ２は、接着層Ｆが上方（＋Ｚ方向）を向いた状態で搬入される。

【0016】

チャンバ１０は、基板重ね合わせ装置１００の基台１５上に配置されている。チャンバ１０は、基台１５の外周部から上方に立ち上がる側壁１０ａと、側壁１０ａの上方を覆う天板１０ｂとを有した箱状に形成されている。チャンバ１０は、基板支持部２０と、吸着部３０と、リフト部４０と、昇降機構５０の一部と、アライメント機構６０とが収容されている。チャンバ１０は、箱状に形成されており、側壁１０ａの一部に開口部１１を有している。開口部１１は、チャンバ１０の－Ｘ側の面に形成され、チャンバ１０の内部と外部と、を連通させる。開口部１１は、搬送装置９０に保持された基板Ｓ１、Ｓ２、さらに両者を貼り付けた基板Ｓが通過可能な寸法に形成されている。

【0017】

基板Ｓ１、Ｓ２は、搬送装置９０のアーム９１によって開口部１１を介してチャンバ１０にそれぞれ搬入される。また、基板Ｓは、開口部１１を介してチャンバ１０内から搬出される。本実施形態では、搬送装置９０は、平板状の２本のアーム９１を備えており、チャンバ１０に基板Ｓ１を搬入する際は、基板Ｓ１の上側から吸着して基板Ｓ１を保持する。搬送装置９０は、基板Ｓ２を搬入する際、及び基板Ｓをチャンバ１０から搬出する際は、基板Ｓ２、Ｓの下側から吸着して基板Ｓ２、Ｓを保持する。なお、アーム９１は、基板Ｓ２、Ｓを搬送する際、基板Ｓ２、Ｓを吸着せずにアーム９１の上面側に載置して保持する形態であってもよい。なお、アーム９１は２本とは限らず、３本以上であってもよい。

【0018】

チャンバ１０は、開口部１１を開閉するゲートバルブ１２を備えている。ゲートバルブ１２は、チャンバ１０の－Ｘ側の側面における外側に配置され、図示しない駆動部によって、例えば、上下方向（Ｚ方向）にスライド可能である。ゲートバルブ１２は、スライドすることにより開口部１１を開閉する。なお、ゲートバルブ１２で開口部１１を閉じても、チャンバ１０は、大気圧雰囲気下とされた状態となっている。また、開口部１１を閉じることによりチャンバ１０内を密閉状態にして、チャンバ１０内を真空雰囲気としてもよい。また、チャンバ１０の上面には、後述する支持部の一形態である軸部５１が貫通する貫通部１０ｈが設けられている。貫通部１０ｈには、軸部５１が挿入されている。

【0019】

なお、基板重ね合わせ装置１００は、チャンバ１０を備えるか否かが任意であり、チャンバ１０を備えない形態（大気開放型）であってもよい。また、チャンバ１０内は、図示しないガス供給装置に接続されてもよい。このガス供給装置からチャンバ１０内に所定のガスを供給することでチャンバ１０内の大気圧雰囲気を、所定のガス雰囲気に置換することができる。所定のガスとしては、例えば、窒素ガスなどの基板Ｓ１、Ｓ２に形成されている薄膜等に対して不活性なガス、又はドライエアなどが用いられる。チャンバ１０内を真空雰囲気とする場合には、チャンバ１０内は、図示しない吸引装置に接続される。この吸引装置によりチャンバ１０内を吸引（排気）することにより、チャンバ１０内を真空雰囲気にすることができる。さらに、チャンバ１０は、内部の真空雰囲気を開放するために外部に対して開放可能なバルブを備えていてもよい。

【0020】

基板支持部２０は、チャンバ１０内に搬入される基板Ｓ１、Ｓ２を下方から支持する。基板支持部２０は、リフトピン４１が下降した際に、基板Ｓ１、Ｓ２を支持する。基板支持部２０は、上方から見て円形状であるが、この形態に限定されず、例えば矩形状（正方形状、長方形状）、楕円形状、長円形状等であってもよい。基板支持部２０は、基板Ｓ１、Ｓ２より大きい外径寸法に設定されている。

【0021】

基板支持部２０は、支持プレート２１と、ヒータ（加熱部）２２と、ベースプレート２３とを有する。支持プレート２１、ヒータ２２、及びベースプレート２３は、下側（－Ｚ側）からこの順番で積層されている。基板支持部２０は、支持プレート２１の下面側に設けられた複数の支柱２４により支持されている。支持プレート２１とヒータ２２との間、及びヒータ２２とベースプレート２３との間は、例えばボルト等の締結部材により固定されている。

【0022】

支持プレート２１、ヒータ２２、及びベースプレート２３には、上方から見た際の中央部に、後述するリフト部４０のリフトピン４１を貫通させる貫通孔２０ａを有している。貫通孔２０ａは、上方から見て円形状で、支持プレート２１、ヒータ２２、及びベースプレート２３を上下方向に貫通している。なお、ヒータ（加熱部）２２を設けるか否かは任意であり、基板支持部２０は、ヒータ（加熱部）２２を備えていない形態であってもよい。

【0023】

支持プレート２１は、例えば、金属、樹脂、セラミックス等の材質により形成された板状体である。ヒータ２２は、加熱部の一例であり、例えば、内部に電熱線等の加熱機構（熱源）を有するホットプレートである。ヒータ２２によりベースプレート２３を介して基板Ｓ１、Ｓ２を加熱する。なお、ヒータ２２は、シート状の熱源を挟んで積層された積層構造体であってもよい。ベースプレート２３は、＋Ｚ側の面である上面２３ｆ側に基板Ｓ１、Ｓ２、及び基板Ｓが配置される。ベースプレート２３は、例えば、セラミックスで形成される板状体であるが、金属、樹脂等で形成されてもよい。ベースプレート２３の上面２３ｆは、基板Ｓ２と接触する面であってもよい。従って、上面２３ｆは、平面度が高くかつ面粗さが小さい（又は鏡面である）ことが好ましい。

【0024】

支柱２４は、支持プレート２１の下面に複数設けられている。各支柱２４の下端は、チャンバ１０の底部の基台１５に固定されている。なお、支柱２４の本数及び配置は、上記した形態に限定されず、基板支持部２０の大きさ等によって任意に設定することができる。

【0025】

リフト部４０は、基板支持部２０の下方に設けられている。リフト部４０は、基板支持部２０の上方において基板Ｓ１、Ｓ２、Ｓを支持し、この基板Ｓ１、Ｓ２、Ｓを昇降させる。リフト部４０は、チャンバ１０内に搬入された基板Ｓ１、Ｓ２のそれぞれを、アライメント機構６０で位置合わせするため、支持した基板Ｓ１、Ｓ２を下降させ、基板支持部２０上に載せる。リフト部４０は、アライメント機構６０で位置合わせした基板Ｓ１を、吸着パッド３２に保持させるため、支持した基板Ｓ１を上昇させる。リフト部４０は、アライメント機構６０で位置合わせした基板Ｓ２を、基板Ｓ１に貼り合わせるため、基板Ｓ２を上昇させる。

【0026】

リフト部４０は、リフトピン４１と、リフトピン４１の下端に連結されてＺ方向に昇降する移動部４２と、移動部４２を昇降させるリフトピン駆動部４３と、を有している。リフトピン４１は、基板支持部２０の中央部に配置されている。リフトピン４１は、基板Ｓ１、Ｓ２の中央部に下方から突き当たることで、基板Ｓ１、Ｓ２を支持する。リフトピン４１は、基板Ｓ１の機能領域Ａｆが下方を向いている場合に、機能領域Ａｆに当接して基板Ｓ１を支持する。

【0027】

図４は、基板支持部２０を上方から視た平面図である。図５は、図４のＡ―Ａ矢視断面図である。図４に示すように、リフトピン４１は、上方から見て円形に形成されている。リフトピン４１は、上下方向に所定の厚さを有した板状に形成される。図４、図５に示すように、リフトピン４１は、基板支持部２０に設けられた貫通孔２０ａの内側に配置される。リフトピン４１は、基板Ｓ１、Ｓ２より小さい外径寸法に設定されている。

【0028】

リフトピン４１の外径寸法は、例えば、基板Ｓ１、Ｓ２の外径寸法に対し、１／１５～１／５程度に設定するのが好ましい。本実施形態では、リフトピン４１の外径寸法は、基板Ｓ１、Ｓ２の外径寸法の例えば１／１０とした。リフトピン４１の外径寸法が小さすぎると、リフトピン４１で基板Ｓ２、Ｓ１、Ｓを安定して支持するのが困難となる。リフトピン４１の外径寸法が大きすぎると、リフトピン４１の外周部の基板支持部２０による、基板Ｓ１の加熱効率が低下する。リフトピン４１は、例えば、非導電性を有する材質（例えば樹脂、金属、セラミックスなど）で形成されてもよい。なお、リフトピン４１は、複数本備えるようにしてもよい。例えば、３本備えるようにしてもよい。この際、各リフトピン４１は、例えば、平面視において三角形の頂点となるように配置されてもよい。

【0029】

図１に示すように、移動部４２は、リフトピン駆動部４３を駆動させることにより昇降する。リフトピン駆動部４３は、例えば電動の回転モータ、リニアモータ、エアーシリンダ装置、油圧シリンダ装置などが用いられ、図示しない伝達機構により駆動力が移動部４２に伝達される。

【0030】

吸着部３０は、上側の基板Ｓ１を吸着して保持する。吸着部３０は、吸着パッド３２を備えている。吸着パッド３２は、基板Ｓ１の上面を吸着する。吸着パッド３２は、リフトピン４１で支持する基板Ｓ１の上面を吸着して基板Ｓ１をリフトピン４１から受け取る。吸着パッド３２は、例えば、金属、樹脂、セラミックス等により形成される。

【0031】

吸着パッド３２は、基板Ｓ１と基板Ｓ２とを貼り付ける際に、保持した上側の基板Ｓ１を下側の基板Ｓ２に向かって押し付ける。吸着パッド３２は、上方から見て円形に形成されている。吸着パッド３２は、上下方向に交差する面に沿って延びる板状である。吸着パッド３２は、この形態に限定されず、例えば、矩形状（正方形状、長方形状）、楕円形状、長円形状等であってもよい。吸着パッド３２は、基板Ｓ１より小さい外径寸法に設定されている。吸着パッド３２は、リフトピン４１よりも大きな外形（外径）寸法を有している。

【0032】

吸着パッド３２の外径寸法は、例えば、基板Ｓ１の外径寸法に対し、１/３～１/２程度に設定するのが好ましい。本実施形態では、吸着パッド３２の外径寸法は、基板Ｓ１の外径寸法の例えば２／５程度とした。吸着パッド３２の外径寸法が小さすぎると、吸着パッド３２で吸着した基板Ｓ１の外周部が下方に撓みやすくなる。なお、吸着パッド３２の外径寸法は任意に設定可能である。例えば、吸着パッド３２は、基板Ｓ１とほぼ同じ外径寸法であってもよい。吸着パッド３２は、上方から見て、少なくともリフトピン４１と重なる位置に配置されている。これにより、基板Ｓ１、Ｓ２を重ね合わせる際に、基板Ｓ１，Ｓ２の中央部を、吸着パッド３２とリフトピン４１とで上下から挟み込み、基板Ｓ１、Ｓ２を確実に重ね合わせることができる。

【0033】

吸着パッド３２は、下面に基板Ｓ１の上面を吸着可能な吸着面３２ａを有している。図６に示すように、吸着パッド３２は、いわゆる真空吸着パッドであり、吸着面３２ａに吸着溝３３を有している。吸着溝３３は、吸着面３２ａから上方に窪み、吸着面３２ａに沿って延びている。吸着溝３３は、例えば、環状溝３３ａと、径方向溝３３ｂと、を有している。

【0034】

環状溝３３ａは、下方から見て、周方向に延びる円環状に形成されている。環状溝３３ａは、同心円状に複数形成されている。径方向溝３３ｂは、径方向に延び、複数本の環状溝３３ａ同士を連通している。径方向溝３３ｂは、周方向に間隔をあけて複数形成されている。複数本の径方向溝３３ｂは、放射状に延びている。吸着パッド３２の中央部には、吸着溝３３に連通する吸引孔３３ｈが形成されている。吸引孔３３ｈには、軸部５１を通して、真空ポンプ等の負圧源（図示無し）に接続される吸引流路３５（図１参照）が接続されている。なお、吸着パッド３２は、真空吸着パッドに限らず、静電吸着パッドであってもよい。

【0035】

図１に示すように、吸着パッド３２は、軸部５１の下端に設けられており、上下方向に位置が固定されて所定の高さに支持されている。ただし、軸部５１が昇降可能である場合には、吸着パッド３２は、軸部５１と一体で昇降する形態であってもよい。吸着パッド３２は、下面を吸着面３２ａとして、リフトピン４１に支持された上昇してきた基板Ｓ１の上面を吸着して基板Ｓ１を保持可能である。

【0036】

吸着パッド３２は、軸部５１に対して、ボールジョイント等を介して揺動可能に設けられていてもよい。吸着パッド３２は、軸部５１に対して、例えばボルト等の締結部材により固定されていてもよい。また、吸着部３０は、吸着パッド３２を加熱するヒータ（加熱部）を備える形態であってもよい。また、吸着部３０がヒータを備える形態に代えて、チャンバ１０内を加熱するヒータが設けられる形態であってもよい。

【0037】

昇降機構５０は、吸着部３０を下降させ、基板Ｓ１と基板Ｓ２とを貼り合わせる際に、基板Ｓ１を基板Ｓ２側（基板支持部２０側）に向かって押圧する。昇降機構５０は、軸部５１と、軸部５１を駆動させる駆動部５２と、を備える。軸部５１は、上方から見て吸着パッド３２の中央部に配置され、吸着パッド３２の中央部に荷重（押圧力）を付加する。軸部５１は、貫通部１０ｈを介してチャンバ１０内に挿入されている。軸部５１は、それぞれ円形断面の棒状体であり、付与される荷重によって変形しない、又は変形が押さえられた外径及び材質（例えば金属、樹脂、セラミックス等）により形成される。駆動部５２は、軸部５１を駆動する。駆動部５２は、例えば、エアーシリンダ装置、油圧シリンダ装置、電動回転モータを用いたボールネジ機構等が用いられる。

【0038】

駆動部５２は、制御部Ｃによって制御される。駆動部５２によって軸部５１に付与する荷重、及び荷重を付与する駆動タイミングは、予め設定されたプログラム等に基づいて制御部Ｃによって統括して制御される。また、駆動部５２の動作の一部又は全部は、オペレータによる操作によって行われてもよい。なお、軸部５１は、駆動部５２を備えず、昇降不能な構成としてもよい。

【0039】

アライメント機構６０は、基板支持部２０に対して、基板Ｓ１、Ｓ２の位置決めを行う。図１、図４に示すように、アライメント機構６０は、複数のアライメント駆動部６１と、複数のアライメントブロック６２と、を備える。アライメントブロック６２は、基板Ｓ１、Ｓ２を径方向から挟み込むことで、基板Ｓ１、Ｓ２をアライメント（位置決め）するために用いられる。複数のアライメントブロック６２は、基板支持部２０のベースプレート２３の外周部に、基板支持部２０の中心軸ＡＸ回りの周方向に間隔を開けて配置されている。複数のアライメントブロック６２は、中心軸ＡＸ回りの周方向に間隔を開けて、例えば５個配置されている。複数のアライメントブロック６２のそれぞれは、図示しないガイドによって、基板Ｓ１、Ｓ２の表面に沿った方向に移動可能である。アライメントブロック６２は、基板Ｓ１、Ｓ２が帯電するのを防止するため、導電性を有する材料で形成されるのが好ましい。

【0040】

アライメント駆動部６１は、複数のアライメントブロック６２のそれぞれを、ベースプレート２３の径方向に移動させる。アライメント駆動部６１は、例えば、シリンダ装置又は電動モータの駆動源と、駆動源で生じた駆動力をアライメントブロック６２のそれぞれに伝達する伝達機構とを有する。

【0041】

アライメント機構６０は、アライメント駆動部６１を駆動することでアライメントブロック６２をベースプレート２３の径方向に進出させ、基板Ｓ１、Ｓ２の外周縁を、ベースプレート２３の上面２３ｆに平行な方向に押すことで、基板Ｓ１、Ｓ２を挟み込む。アライメント機構６０は、アライメント駆動部６１を駆動することでアライメントブロック６２をベースプレート２３の径方向に進退させることで、基板Ｓ１、Ｓ２を基板支持部２０及び吸着部３０に対して位置決めする。

【0042】

アライメント機構６０の動作は、制御部Ｃによって制御される。アライメントブロック６２が用いられる場合、制御部Ｃは、例えば、図示しない他のユニットで取得した基板Ｓ１、Ｓ２の形状を読み込み、基板Ｓ１、Ｓ２に対してそれぞれのアライメント位置を決めてから、アライメントブロック６２を動作させる。なお、アライメント機構６０は、所要の機能を果たすことができるのであれば、その具体的な構成を何ら限定するものではなく、適宜他の構成に変更可能である。

【0043】

例えば、図４において、５つ設けられているアライメント機構６０のうち、上側２つのアライメント機構６０を固定式とし、下側３つのアライメント機構６０を進退可能な可動式として構成してもよい。この場合、可動式の３つのアライメント機構６０は、アライメント駆動部６１を駆動させてアライメントブロック６２を進出させ、基板Ｓ１、Ｓ２の外周縁を、固定式の２つのアライメント機構６０の方向に向かって押すことによりアライメントを実行する。なお、アライメント機構６０において、複数のアライメントブロック６２のうち、可動式とする個数、又は固定式とする個数は適宜設定可能である。

【0044】

図４，図５に示すように、基板支持部２０は、支持部材８０を備えている。支持部材８０は、アライメント機構６０により基板Ｓ１の位置決めを行う際に、基板Ｓ１の下面外周部Ｆ１を下方から支持する。図５に示すように、リフトピン４１から、機能領域Ａｆを下方に向けた基板Ｓ１を受け取る場合、複数のピン８１は、機能領域Ａｆよりも外側である下面外周部Ｆ１に当接して基板Ｓ１を支持する。支持部材８０は、基板支持部２０のベースプレート２３に設けられる。

【0045】

支持部材８０は、基板Ｓ１、Ｓ２を支持したリフトピン４１が下降した際に、基板Ｓ１の下面外周部Ｆ１に当接して基板Ｓ１を支持する。支持部材８０は、基板支持部２０の周方向に間隔をあけて３個所以上設けられている。支持部材８０は、例えば、基板支持部２０の周方向に間隔を開けて、例えば４箇所に設けられている。支持部材８０は、例えば、基板支持部２０の上面から突出するピン８１である。ピン８１を、基板Ｓ１、Ｓ２の下面外周部Ｆ１に当接させることで、簡易な構成で基板Ｓ１、Ｓ２を安定して支持することができる。

【0046】

ピン８１の先端は、上方に向かって外径寸法が漸次縮小する半球状である。ピン８１の先端が半球状であることで、ピン８１の先端と基板Ｓ１の下面外周部Ｆ１とを点接触により当接させることができる。従って、位置決めのために基板Ｓ１を、基板Ｓ１の表面に沿った方向に移動させるときに、基板Ｓ１とピン８１の先端との間に生じる摩擦を小さく抑えることができる。また、ピン８１の先端は下面外周部Ｆ１と接触しているので、機能領域Ａｆを損傷することがなく、さらにチップ飛びの発生を回避できる。なお、ピン８１の先端の形状は、半球状に限らず、適宜他の形状としてもよい。

【0047】

図４に示すように、複数のアライメントブロック６２のそれぞれは、複数のピン８１に対し、基板支持部２０の周方向にずれた状態で配置される。この構成により、アライメント機構６０で基板Ｓ１、Ｓ２の位置決めを行う際に、複数のアライメントブロック６２を基板Ｓ１、Ｓ２の表面に沿った方向に進退して基板Ｓ１、Ｓ２を挟み込むときに、アライメントブロック６２とピン８１との干渉が生じるのを抑えることができる。

【0048】

＜基板重ね合わせ方法＞
次に、本実施形態に係る基板重ね合わせ方法について説明する。図７は、本実施形態に係る基板重ね合わせ方法の一例を示すフローチャートである。図８は、図７に続いて、本実施形態に係る基板重ね合わせ方法の一例を示すフローチャートである。この基板重ね合わせ方法は、例えば、制御部Ｃからの指示により実行される。図９から図１８は、基板重ね合わせ装置１００の動作の一例を示す工程図である。なお、これらの工程図では、各部の動きが分かり易くなるように、記載を簡略化している。以下、図７、図８のフローチャートに沿って説明する。

【0049】

まず、チャンバ１０のゲートバルブ１２を開き、基板を搬入する（ステップＳ０１）。図９に示すように、制御部Ｃは、図示しない駆動部を駆動させてゲートバルブ１２を上昇させ、開口部１１を開放させる。続いて、基板Ｓ１（上側基板）をチャンバ１０内に搬入する。このとき、制御部Ｃは、リフトピン４１を基板Ｓ１の受け渡し高さまで、上昇させておく。

【0050】

搬送装置９０のアーム９１は、下面側に基板Ｓ１を保持した状態で開口部１１からチャンバ１０の内部に進入し、基板Ｓ１をリフトピン４１の上方に配置させる。アーム９１は、下面に設けられた図示しない吸着パッド等により基板Ｓ１を吸着保持している。その後、制御部Ｃは、アーム９１を下降させて、基板Ｓ１をアーム９１からリフトピン４１に渡す（ステップＳ０２）。リフトピン４１は、基板Ｓ１の下面内周部Ｆ２の中央部に下方から突き当たる。その後、アーム９１は、チャンバ１０から退出する。なお、基板Ｓ１が接着層Ｆを備えている場合、基板Ｓ１は、チャンバ１０内への搬入時に、接着層Ｆが下側になっている。

【0051】

続いて、制御部Ｃは、図１０に示すように、基板Ｓ１を支持しているリフトピン４１を下降させ、基板Ｓ１を基板支持部２０の複数の支持部材８０（ピン８１）上に載置する（ステップＳ０３）。このとき、リフトピン４１は、複数の支持部材８０（すなわち基板Ｓ１の下面）よりも下方位置まで下降させ、基板Ｓ１を複数の支持部材８０で支持させる。この構成により、基板Ｓ１は、下面外周部Ｆ１に下方から接する複数の支持部材８０のみによって支持された状態となる。また、ヒータ２２により基板Ｓ１を加熱してもよい。

【0052】

続いて、基板Ｓ１に対してアライメント動作を行う（ステップＳ０４）。図１１に示すように、制御部Ｃは、アライメント駆動部６１を駆動して各アライメントブロック６２を径方向内側に向かって進出させ、複数のアライメントブロック６２で基板を挟むことにより基板Ｓ１を位置決めする。このとき、基板Ｓ１は、複数の支持部材８０によって下面外周部Ｆ１で支持されている。このため、複数のアライメントブロック６２で基板Ｓ１を位置決めするため、基板Ｓ１を基板Ｓ１の下面に沿った面内で移動させると、複数の支持部材８０と基板Ｓ１の下面外周部Ｆ１との間で擦れが生じる。アライメント動作の後、制御部Ｃは、各アライメントブロック６２を径方向外側に退避させる。

【0053】

続いて、基板Ｓ１を吸着パッド３２で保持させる（ステップＳ０５）。図１２に示すように、制御部Ｃは、リフトピン４１を上昇させ、支持部材８０から基板Ｓ１を受けとる。制御部Ｃは、リフトピン４１をさらに上昇させて基板Ｓ１を上昇させ、吸着部３０の吸着パッド３２の吸着面３２ａに基板Ｓ１を当接させる。制御部Ｃは、基板Ｓ１の当接に際して、吸着パッド３２を予め吸着可能な状態に駆動させている。その結果、基板Ｓ１は、吸着パッド３２に保持された状態となる。その後、リフトピン４１を下降させることにより、リフトピン４１は、基板Ｓ１から離れた状態となる。

【0054】

続いて、基板Ｓ２（下側基板）を、チャンバ１０内に搬入する（ステップＳ０６）。図１３に示すように、制御部Ｃは、リフトピン４１を基板Ｓ２の受け渡し高さまで下降させる。その後、アーム９１によって基板Ｓ２をチャンバ１０内に搬入してリフトピン４１の上方に配置させる。アーム９１は、下面側に基板Ｓ２を吸着して保持している。その後、制御部Ｃは、リフトピン４１を上昇させて、基板Ｓ２をアーム９１からリフトピン４１に渡す。その後、アーム９１は、チャンバ１０から退出する。なお、基板Ｓ２は、チャンバ１０内への搬入時に、接着層Ｆが上側になっている。

【0055】

続いて、ゲートバルブ１２を閉じて、基板Ｓ２にベーク処理を行う（ステップＳ０７）。図１４に示すように、ゲートバルブ１２を閉じた後、例えば、ヒータ２２により基板Ｓ２を加熱してベーク処理を行う。基板Ｓ２をベーク処理することにより、基板Ｓ２が加熱され、接着層Ｆが軟化するため、基板Ｓ１と基板Ｓ２とを安定して重ね合わせることができる。このベーク処理は、チャンバ１０内の温度を例えば１５０℃から２５０℃に保持して行う。なお、上記したステップＳ０２からステップＳ０７までは、ゲートバルブ１２を閉じたとしても、チャンバ１０内が大気開放された状態で行っている。ただし、例えば、ステップＳ０３、Ｓ０４、Ｓ０７などにおいては、チャンバ１０内を真空雰囲気として行われてもよい。

【0056】

続いて、図１５に示すように、リフトピン４１を下降させて基板Ｓ２を基板支持部２０に載置させる。リフトピン４１は、複数の支持部材８０よりも下方位置まで下降させ、基板Ｓ２を複数の支持部材８０のみで支持させる。この構成により、基板Ｓ２は、リフトピン４１と非接触となり、下面外周部Ｆ１に下方から接する複数の支持部材８０によって支持された状態となる。その後、ヒータ２２により基板Ｓ２を加熱して、大気開放された状態でベーク処理を行ってもよいし、チャンバ１０内を真空雰囲気下とした状態でベーク処理を行ってもよい。このベーク処理は、ヒータ２２の温度を例えば１５０℃から２５０℃にして行う。

【0057】

続いて、基板Ｓ２に対してアライメント動作を行う（ステップＳ０８）。図１６に示すように、制御部Ｃは、アライメント駆動部６１を駆動して各アライメントブロック６２を径方向内側に向かって進出させ、複数のアライメントブロック６２で基板Ｓ２を挟むことにより基板Ｓ２を位置決めする。このとき、基板Ｓ２は、複数の支持部材８０によって下面外周部Ｆ１で支持されている。このため、複数のアライメントブロック６２で基板Ｓ２を位置決めするため、基板Ｓ２を基板Ｓ２の下面に沿った面内で移動させると、複数の支持部材８０と基板Ｓ１の下面外周部Ｆ１との間でのみ、擦れが生じる。

【0058】

ステップＳ０８のアライメント動作は、ステップＳ０４のアライメント動作と同様である。従って、基板Ｓ１と基板Ｓ２とは、平面視でほぼ同じ位置に位置決めされる。ここで、ステップＳ０４、Ｓ０８では、支持部材８０が、基板Ｓ１、Ｓ２の下面外周部Ｆ１に当接して基板Ｓ１を支持するので、基板Ｓ１を位置決めする際に、基板Ｓ１の下面内周部Ｆ２に支持部材８０が擦れることを抑えることができる。従って、アライメントを行う際に基板Ｓ１の機能面の損傷、異物の発生、チップ飛び等を抑え、基板Ｓ１，Ｓ２同士を良好な品質で貼り合わせることが可能となる。

【0059】

続いて、制御部Ｃは、図１７に示すように、リフトピン４１を上昇させることで基板Ｓ２を上昇させ、基板Ｓ１と基板Ｓ２とを重ね合わせる（ステップＳ０９）。このとき、吸着部３０の吸着パッド３２が基板Ｓ１の上面側を押さえており、リフトピン４１により基板Ｓ２が上昇して基板Ｓ１に重ね合わされることで基板Ｓ１と基板Ｓ２とが貼り合わされる。つまり、吸着パッド３２は、基板Ｓ１を保持する保持部として機能するとともに、基板Ｓ１の上面に当接して基板Ｓ１の上面を押さえる機能の双方を有する。ステップＳ０９では、基板Ｓ１の接着層Ｆと基板Ｓ２の接着層Ｆとが当接することで、基板Ｓ１と基板Ｓ２とが貼り合わされる。なお、基板Ｓ１と基板Ｓ２とが貼り合わされる力は、リフトピン４１が上昇する力によって制御される。なお、リフトピン４１の上昇に代えて、基板Ｓ１を保持する吸着部３０を下降させてもよいし、リフトピン４１を上昇させかつ吸着部３０を下降させてもよい。

【0060】

続いて、基板Ｓ１に対する吸着パッド３２の吸着を解除する（ステップＳ１０）。制御部Ｃは、基板Ｓ１と基板Ｓ２とを貼り合わせた後、吸着パッド３２による基板Ｓ１への吸着を解除させる。続いて、図１８に示すように、リフトピン４１を下降させて、貼り付けが終了した基板Ｓを搬出用の高さに配置させる。この工程により、基板Ｓは、基板支持部２０及び吸着部３０の双方から離れる。

【0061】

続いて、ゲートバルブ１２を開いて基板Ｓをチャンバ１０から搬出する（ステップＳ１１）。図１９に示すように、ゲートバルブ１２を上昇させて開口部１１を開放した後、搬送装置９０のアーム９１を開口部１１からチャンバ１０の内部に進入させ、リフトピン４１で支持する基板Ｓの下方にアーム９１を配置させる。その後、制御部Ｃは、アーム９１を上昇させて、アーム９１の上面に基板Ｓを吸着保持させることにより、基板Ｓをリフトピン４１からアーム９１に渡す。なお、アーム９１は、基板Ｓを吸着保持せず、アーム９１の上面に基板Ｓを載置させて保持する形態であってもよい。その後、アーム９１がチャンバ１０から退出することで、基板Ｓがチャンバ１０の外部に搬出される。その後、制御部Ｃは、ゲートバルブ１２を閉じて、一連の処理を終了させる。

【0062】

以上のように、本実施形態に係る基板重ね合わせ装置１００は、大気圧雰囲気下で２枚の基板Ｓ１、Ｓ２を重ね合わせるに際し、基板Ｓ１の上面を吸着部３０で吸着し、基板Ｓ１をリフトピン４１から受け取る。このように、基板Ｓ１の上面を吸着部３０で吸着することによって、基板Ｓ１が撓むのを抑えることができる。したがって、２枚の基板Ｓ１、Ｓ２を重ね合わせるに際し、基板Ｓ１、Ｓ２が撓むのを抑え、２枚の基板Ｓ１、Ｓ２の重ね合わせを円滑に行うことが可能となる。

【0063】

以上、実施形態について説明したが、本発明は、上記した説明に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。上記した実施形態では、２枚の基板Ｓ１と基板Ｓ２とを貼り付ける形態を例に挙げて説明しているがこの形態に限定されない。例えば、基板Ｓ１と基板Ｓ２とを貼り付けた基板Ｓに、さらに他の基板を貼り付ける形態であってもよい。

【0064】

上記した実施形態では、基板Ｓ２をアライメントブロック６２で位置決めする際、基板Ｓ２を複数の支持部材８０で支持するようにしたが、基板Ｓ２の場合、基板Ｓ２は、リフトピン４１に支持された状態のまま、アライメントブロック６２で挟んで位置決めしてもよい。

【0065】

また、上記実施形態では、基板Ｓ１、Ｓ２の重ね合わせの際に、リフトピン４１を上昇させることで、基板Ｓ１、Ｓ２を吸着部３０に押し付けてもよいし、リフトピン４１の上昇位置を保持したまま、吸着部３０を下降させて、基板Ｓ１、Ｓ２を貼り合わせしてもよい。

【符号の説明】

【0066】

１０・・・チャンバ
２０・・・基板支持部
３０・・・吸着部
３２ａ・・・吸着面
３３・・・吸着溝
４１・・・リフトピン
５１・・・軸部（支持部）
６０・・・アライメント機構
８０・・・支持部材
１００・・・基板重ね合わせ装置
Ｆ１・・・下面外周部
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２・・・基板

【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】