JP2025040605A - Substrate thickness measuring device, substrate bonding system, and substrate thickness measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板厚み測定装置、基板貼り合わせシステムおよび基板厚み測定方法に関する。 The present invention relates to a substrate thickness measuring device, a substrate bonding system, and a substrate thickness measuring method.
従来、第1基板と、第1基板に対向して配置される第2基板とを貼り合わせる貼り合わせ装置が知られている。このような装置として、例えば、第1基板を保持する第1部材と、第2基板を保持する第2部材と、第2部材を移動させる移動アクチュエータとを備える基板貼り合わせ装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there is known a bonding apparatus that bonds a first substrate to a second substrate disposed opposite the first substrate. One such apparatus is, for example, a substrate bonding apparatus that includes a first member that holds the first substrate, a second member that holds the second substrate, and a moving actuator that moves the second member (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1には、上ウエハを吸着する上チャックと、下ウエハを吸着する下チャックと、下チャックを移動させる下チャック移動部とを備えた接合装置が記載されている。特許文献1に記載の接合装置では、上ウエハのアライメントマークを下部撮像部によって撮像し、下ウエハのアライメントマークを上部撮像部によって撮像する。そして、2つの画像データに基づいて、下チャックの水平方向位置を調節することによって、上ウエハのアライメントマークと下ウエハのアライメントマークとを重ならせる。このようにして、上ウエハと下ウエハとを位置合わせする。その後、下チャックを上方に移動させることによって、上ウエハと下ウエハとを接合する。
ところで、基板貼り合わせ装置では、2枚の基板の表面に形成された微細な電極同士を電気的に接続するので、2枚の基板を高精度に位置合わせすることが求められる。近年では、配線パターンの微細化に伴い、数百nmから数十nm程度の位置合わせ精度が求められている。 By the way, in a substrate bonding device, fine electrodes formed on the surfaces of two substrates are electrically connected to each other, so it is necessary to align the two substrates with high precision. In recent years, with the miniaturization of wiring patterns, there is a demand for alignment precision of the order of several hundred to several tens of nanometers.
ここで、2枚の基板を貼り合わせる場合、2枚の基板を水平方向に位置合わせした後に、一方の基板を他方の基板に対して上下方向に移動させることによって2枚の基板を貼り合わせるが、上下方向の移動に起因して2枚の基板の水平方向の位置精度が低下してしまう。これを改善する方法として、2枚の基板を位置合わせした後の上下方向の移動距離を短くすることが考えられる。この場合、2枚の基板を位置合わせした後の上下方向の移動距離を例えば数μmから十数μmにする必要がある。つまり、2枚の基板を位置合わせする際における2枚の基板の間の距離を例えば数μmから十数μmにする必要がある。 Here, when bonding two substrates together, the two substrates are aligned horizontally and then one substrate is moved vertically relative to the other substrate to bond the two substrates together. However, the vertical movement reduces the horizontal positional accuracy of the two substrates. One way to improve this is to shorten the vertical movement distance after aligning the two substrates. In this case, the vertical movement distance after aligning the two substrates needs to be set to, for example, several μm to several tens of μm. In other words, the distance between the two substrates when aligning them needs to be set to, for example, several μm to several tens of μm.
通常、2枚の基板を近づける場合、例えば、一方の基板を保持する第1部材と他方の基板を保持する第2部材との間の距離が、2枚の基板の間の目標距離と2枚の基板の厚みとの合計に等しくなるように、第2部材を第1部材に近づける。しかしながら、基板の厚みは、基板間でばらつきがあるとともに、1枚の基板内においてもばらつきがある。このため、2枚の基板の間の距離が数μmから十数μmになるように2枚の基板を近づけた場合、基板の厚みのばらつきに起因して、2枚の基板が互いに接触するおそれがある。これを回避するためには、基板の厚みを精度良く測定することが求められる。 Normally, when two substrates are brought closer together, for example, the second member is brought closer to the first member so that the distance between the first member holding one substrate and the second member holding the other substrate is equal to the sum of the target distance between the two substrates and the thickness of the two substrates. However, the thickness of the substrate varies not only between substrates but also within a single substrate. For this reason, when the two substrates are brought closer together so that the distance between them is several μm to several tens of μm, there is a risk that the two substrates will come into contact with each other due to the variation in substrate thickness. To avoid this, it is necessary to measure the thickness of the substrate with high accuracy.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板の厚みを精度良く測定することが可能な基板厚み測定装置、基板貼り合わせシステムおよび基板厚み測定方法を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and its purpose is to provide a substrate thickness measurement device, a substrate bonding system, and a substrate thickness measurement method that are capable of measuring the thickness of a substrate with high accuracy.
本発明の第1の局面による基板厚み測定装置は、ステージと、検出センサーと、ズレ算出部と、ズレ補正アクチュエータと、回転アクチュエータと、第1距離測定センサーと、第2距離測定センサーと、厚み算出部とを備える。前記ステージは、基板を水平に保持する。前記検出センサーは、前記ステージに保持された前記基板の位置を検出する。前記ズレ算出部は、前記検出センサーの検出結果に基づいて、前記ステージに対する前記基板の位置ズレ量を算出する。前記ズレ補正アクチュエータは、前記ステージに対する前記基板の位置ズレを補正する。前記回転アクチュエータは、前記基板を保持した状態の前記ステージを回転させる。前記第1距離測定センサーは、前記ステージに保持された前記基板の上方に配置され、前記基板の上面までの距離を測定する。前記第2距離測定センサーは、前記ステージに保持された前記基板の下方に配置され、前記基板の下面までの距離を測定する。前記厚み算出部は、前記第1距離測定センサーの測定結果、および、前記第2距離測定センサーの測定結果に基づいて、前記基板の厚みを算出する。前記ズレ補正アクチュエータは、前記ズレ算出部の算出結果に基づいて、前記基板および前記ステージの一方を前記基板および前記ステージの他方に対して水平方向に移動させることにより、前記ステージに対する前記基板の位置ズレを補正する。前記厚み算出部は、位置ズレ補正された前記基板を保持する前記ステージを前記回転アクチュエータが回転させる間に、前記第1距離測定センサーが前記基板の前記上面までの距離を測定した測定結果と、前記第2距離測定センサーが前記基板の下面までの距離を測定した測定結果とに基づいて、前記基板の厚みを周方向に沿って算出する。前記厚み算出部は、位置ズレ補正された前記基板を搬送アクチュエータが前記ステージに対して水平方向である搬送方向に搬送する間に、前記第1距離測定センサーが前記基板の上面までの距離を測定した測定結果と、前記第2距離測定センサーが前記基板の下面までの距離を測定した測定結果とに基づいて、前記基板の厚みを前記搬送方向に沿って算出する。 A substrate thickness measuring device according to a first aspect of the present invention includes a stage, a detection sensor, a deviation calculation unit, a deviation correction actuator, a rotation actuator, a first distance measurement sensor, a second distance measurement sensor, and a thickness calculation unit. The stage holds the substrate horizontally. The detection sensor detects the position of the substrate held on the stage. The deviation calculation unit calculates the amount of positional deviation of the substrate relative to the stage based on the detection result of the detection sensor. The deviation correction actuator corrects the positional deviation of the substrate relative to the stage. The rotation actuator rotates the stage while holding the substrate. The first distance measurement sensor is disposed above the substrate held on the stage and measures the distance to the upper surface of the substrate. The second distance measurement sensor is disposed below the substrate held on the stage and measures the distance to the lower surface of the substrate. The thickness calculation unit calculates the thickness of the substrate based on the measurement result of the first distance measurement sensor and the measurement result of the second distance measurement sensor. The misalignment correction actuator corrects the misalignment of the substrate relative to the stage by moving one of the substrate and the stage in a horizontal direction relative to the other of the substrate and the stage based on the calculation result of the misalignment calculation unit. The thickness calculation unit calculates the thickness of the substrate along the circumferential direction based on the measurement result of the first distance measurement sensor measuring the distance to the top surface of the substrate and the measurement result of the second distance measurement sensor measuring the distance to the bottom surface of the substrate while the rotation actuator rotates the stage holding the substrate whose misalignment has been corrected. The thickness calculation unit calculates the thickness of the substrate along the transport direction based on the measurement result of the first distance measurement sensor measuring the distance to the top surface of the substrate and the measurement result of the second distance measurement sensor measuring the distance to the bottom surface of the substrate while the transport actuator transports the substrate whose misalignment has been corrected in a transport direction that is horizontal to the stage.
ある実施形態では、前記搬送アクチュエータは、前記第1距離測定センサーおよび前記第2距離測定センサーが前記基板の中心部を通過する直線に沿って前記距離を測定するように、前記基板を前記搬送方向に搬送する。前記厚み算出部は、前記搬送アクチュエータが前記基板を前記搬送方向に搬送する間に、前記第1距離測定センサーが前記基板の上面までの距離を前記基板の中心部を通過する直線に沿って測定した測定結果と、前記第2距離測定センサーが前記基板の下面までの距離を前記基板の中心部を通過する直線に沿って測定した測定結果とに基づいて、前記基板の厚みを前記搬送方向に沿って算出する。 In one embodiment, the transport actuator transports the substrate in the transport direction such that the first distance measuring sensor and the second distance measuring sensor measure the distance along a straight line passing through the center of the substrate. The thickness calculation unit calculates the thickness of the substrate along the transport direction based on a measurement result of the first distance measuring sensor measuring the distance to the top surface of the substrate along a straight line passing through the center of the substrate and a measurement result of the second distance measuring sensor measuring the distance to the bottom surface of the substrate along a straight line passing through the center of the substrate while the transport actuator transports the substrate in the transport direction.
ある実施形態では、前記ズレ補正アクチュエータは、ホルダーと、ホルダー移動アクチュエータと、水平移動アクチュエータとを有する。前記ホルダーは、前記ステージに対して上下方向に移動することにより前記ステージとの間で前記基板を受け渡しする。前記ホルダー移動アクチュエータは、前記ホルダーを前記ステージに対して上下方向に移動させる。前記水平移動アクチュエータは、前記ホルダーおよび前記ステージの一方を、前記ホルダーおよび前記ステージの他方に対して水平方向に移動させる。前記ホルダー移動アクチュエータが前記ホルダーを前記ステージに対して上方に移動させることにより前記ホルダーが前記基板を保持した状態において、前記水平移動アクチュエータが、前記ズレ算出部の算出結果に基づいて、前記ホルダーおよび前記ステージの一方を前記ホルダーおよび前記ステージの他方に対して水平方向に移動させることにより、前記ステージに対する前記基板の位置ズレを補正する。 In one embodiment, the misalignment correction actuator has a holder, a holder movement actuator, and a horizontal movement actuator. The holder transfers the substrate between the stage by moving up and down relative to the stage. The holder movement actuator moves the holder up and down relative to the stage. The horizontal movement actuator moves one of the holder and the stage horizontally relative to the other of the holder and the stage. In a state in which the holder holds the substrate by the holder movement actuator moving the holder upward relative to the stage, the horizontal movement actuator corrects the positional misalignment of the substrate relative to the stage by moving one of the holder and the stage horizontally relative to the other of the holder and the stage based on the calculation result of the misalignment calculation unit.
ある実施形態において、基板厚み測定装置は、前記第1距離測定センサーおよび前記第2距離測定センサーを収容し、前記第1距離測定センサーおよび前記第2距離測定センサーが固定された筐体をさらに備える。 In one embodiment, the substrate thickness measuring device further includes a housing that houses the first distance measuring sensor and the second distance measuring sensor and to which the first distance measuring sensor and the second distance measuring sensor are fixed.
ある実施形態では、前記搬送アクチュエータは、前記筐体の外部に配置される。前記筐体は、前記搬送アクチュエータの搬送アームが通過する窓を有する。 In one embodiment, the transport actuator is disposed outside the housing. The housing has a window through which the transport arm of the transport actuator passes.
ある実施形態では、前記第1距離測定センサーは、前記基板の上面に向けて第1出射光を出射する第1光学ヘッドを含む。前記第2距離測定センサーは、前記基板の下面に向けて第2出射光を出射する第2光学ヘッドを含む。 In one embodiment, the first distance measuring sensor includes a first optical head that emits a first emitted light toward the upper surface of the substrate. The second distance measuring sensor includes a second optical head that emits a second emitted light toward the lower surface of the substrate.
ある実施形態では、前記第2光学ヘッドから出射された前記第2出射光の光軸は、前記第1光学ヘッドから出射された前記第1出射光の光軸と同一軸上に位置する。 In one embodiment, the optical axis of the second emitted light from the second optical head is coaxial with the optical axis of the first emitted light from the first optical head.
ある実施形態では、前記第1光学ヘッドは、前記第1出射光を出射する第1発光素子と、前記第1発光素子から出射された前記第1出射光のうち前記基板の上面で反射された光を受光する第1受光素子とを有する。前記第2光学ヘッドは、前記第2出射光を出射する第2発光素子と、前記第2発光素子から出射された前記第2出射光のうち前記基板の下面で反射された光を受光する第2受光素子とを有する。 In one embodiment, the first optical head has a first light-emitting element that emits the first emitted light, and a first light-receiving element that receives light of the first emitted light emitted from the first light-emitting element that is reflected by the upper surface of the substrate. The second optical head has a second light-emitting element that emits the second emitted light, and a second light-receiving element that receives light of the second emitted light emitted from the second light-emitting element that is reflected by the lower surface of the substrate.
本発明の第2の局面による基板貼り合わせシステムは、上記の基板厚み測定装置と、前記基板厚み測定装置により厚みを測定された第1基板と第2基板とを貼り合わせる基板貼り合わせ装置とを備える。 A substrate bonding system according to a second aspect of the present invention includes the above-mentioned substrate thickness measuring device and a substrate bonding device that bonds a first substrate and a second substrate whose thicknesses have been measured by the substrate thickness measuring device.
ある実施形態では、前記基板貼り合わせ装置は、第1基板ホルダーと、第2基板ホルダーと、基板ホルダーアクチュエータと、取得部とを含む。前記第1基板ホルダーは、前記第1基板を水平に保持する。前記第2基板ホルダーは、前記第2基板を水平に保持する。前記基板ホルダーアクチュエータは、前記第1基板ホルダーおよび前記第2基板ホルダーの一方を前記第1基板ホルダーおよび前記第2基板ホルダーの他方に対して、上下方向に移動させる。取得部は、前記基板厚み測定装置の前記厚み算出部の算出結果を取得する。前記基板ホルダーアクチュエータは、前記厚み算出部の算出結果に基づいて、前記第1基板と前記第2基板との間の距離が所定範囲内になるように、前記第1基板ホルダーおよび前記第2基板ホルダーの一方を前記第1基板ホルダーおよび前記第2基板ホルダーの他方に対して移動させる。 In one embodiment, the substrate bonding apparatus includes a first substrate holder, a second substrate holder, a substrate holder actuator, and an acquisition unit. The first substrate holder holds the first substrate horizontally. The second substrate holder holds the second substrate horizontally. The substrate holder actuator moves one of the first substrate holder and the second substrate holder in the vertical direction relative to the other of the first substrate holder and the second substrate holder. The acquisition unit acquires the calculation result of the thickness calculation unit of the substrate thickness measuring apparatus. The substrate holder actuator moves one of the first substrate holder and the second substrate holder relative to the other of the first substrate holder and the second substrate holder based on the calculation result of the thickness calculation unit so that the distance between the first substrate and the second substrate is within a predetermined range.
本発明の第3の局面による基板厚み測定方法は、ステージに水平に保持された基板の位置を検出する工程と、前記基板の位置を検出した検出結果に基づいて、前記ステージに対する前記基板の位置ズレ量を算出する工程と、前記位置ズレ量を算出した算出結果に基づいて、前記基板および前記ステージの一方を前記基板および前記ステージの他方に対して水平方向に移動させることにより、前記ステージに対する前記基板の位置ズレを補正する工程と、位置ズレ補正された前記基板を保持する前記ステージが回転する間に、第1距離測定センサーが前記基板の上面までの距離を測定した測定結果と、第2距離測定センサーが前記基板の下面までの距離を測定した測定結果とに基づいて、前記基板の厚みを周方向に沿って算出する工程と、位置ズレ補正された前記基板が前記ステージに対して水平方向である搬送方向に搬送される間に、前記第1距離測定センサーが前記基板の上面までの距離を測定した測定結果と、前記第2距離測定センサーが前記基板の下面までの距離を測定した測定結果とに基づいて、前記基板の厚みを前記搬送方向に沿って算出する工程とを含む。 The substrate thickness measurement method according to the third aspect of the present invention includes the steps of: detecting the position of a substrate held horizontally on a stage; calculating the amount of positional deviation of the substrate relative to the stage based on the detection result of the position of the substrate; correcting the positional deviation of the substrate relative to the stage by moving one of the substrate and the stage in a horizontal direction relative to the other of the substrate and the stage based on the calculation result of the amount of positional deviation; calculating the thickness of the substrate along the circumferential direction based on the measurement result of the first distance measuring sensor measuring the distance to the upper surface of the substrate and the measurement result of the second distance measuring sensor measuring the distance to the lower surface of the substrate while the stage holding the substrate whose positional deviation has been corrected rotates; and calculating the thickness of the substrate along the transport direction based on the measurement result of the first distance measuring sensor measuring the distance to the upper surface of the substrate and the measurement result of the second distance measuring sensor measuring the distance to the lower surface of the substrate while the substrate whose positional deviation has been corrected is transported in a transport direction that is horizontal to the stage.
本発明によれば、基板の厚みを精度良く測定することが可能な基板厚み測定装置、基板貼り合わせシステムおよび基板厚み測定方法を提供できる。 The present invention provides a substrate thickness measuring device, a substrate bonding system, and a substrate thickness measuring method that can measure the thickness of a substrate with high accuracy.
以下、図面を参照して、本発明による基板厚み測定装置を備えた基板貼り合わせシステムの実施形態を説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。本願明細書では、発明の理解を容易にするため、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を記載することがある。本実施形態では、X軸およびY軸は水平方向に平行であり、Z軸は鉛直方向に平行である。 Below, an embodiment of a substrate bonding system equipped with a substrate thickness measuring device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that in the drawings, the same or corresponding parts are given the same reference symbols and the description will not be repeated. In this specification, to facilitate understanding of the invention, mutually orthogonal X-axis, Y-axis, and Z-axis may be described. In this embodiment, the X-axis and Y-axis are parallel to the horizontal direction, and the Z-axis is parallel to the vertical direction.
図1~図30を参照して、本実施形態による基板貼り合わせシステム1について説明する。まず、図1を参照して、基板貼り合わせシステム1の全体構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態による基板貼り合わせシステム1の概略構成を示す平面図である。
The
図1に示すように、基板貼り合わせシステム1は、第1基板W1と第2基板W2とを積層して貼り合わせる。本実施形態では、基板貼り合わせシステム1は、第1基板W1および第2基板W2に対して、例えば、活性化処理、洗浄処理、および、貼り合わせ処理を行う。
As shown in FIG. 1, the
第1基板W1および第2基板W2は、例えば、半導体基板を含む。第1基板W1および第2基板W2は、例えば、半導体ウエハを含む。第1基板W1および第2基板W2は、例えば、略円板状である。 The first substrate W1 and the second substrate W2 include, for example, a semiconductor substrate. The first substrate W1 and the second substrate W2 include, for example, a semiconductor wafer. The first substrate W1 and the second substrate W2 are, for example, substantially disk-shaped.
第1基板W1は、複数(例えば、数10個~数100個)の第1半導体チップ(図示せず)を有する。各第1半導体チップは、例えば、CPUおよび/またはDRAMなどの集積回路を構成する。各第1半導体チップは、例えば、トランジスタ等の半導体素子が複数形成された半導体素子層(図示せず)と、複数の電極(図示せず)とを有する。電極は、銅、金またはアルミニウム等の金属材料によって形成されている。本実施形態では、電極は、例えば、銅によって形成されている。 The first substrate W1 has a plurality (e.g., several tens to several hundreds) of first semiconductor chips (not shown). Each first semiconductor chip constitutes an integrated circuit such as a CPU and/or DRAM. Each first semiconductor chip has, for example, a semiconductor element layer (not shown) in which a plurality of semiconductor elements such as transistors are formed, and a plurality of electrodes (not shown). The electrodes are formed of a metal material such as copper, gold, or aluminum. In this embodiment, the electrodes are formed of, for example, copper.
第2基板W2は、複数(例えば、数10個~数100個)の第2半導体チップ(図示せず)を有する。各第2半導体チップは、例えば、CPUおよび/またはDRAMなどの集積回路を構成する。各第2半導体チップは、例えば、トランジスタ等の半導体素子が複数形成された半導体素子層(図示せず)と、複数の電極(図示せず)とを有する。電極は、銅、金またはアルミニウム等の金属材料によって形成されている。本実施形態では、電極は、例えば、銅によって形成されている。 The second substrate W2 has a plurality (e.g., several tens to several hundreds) of second semiconductor chips (not shown). Each second semiconductor chip constitutes an integrated circuit such as a CPU and/or DRAM. Each second semiconductor chip has, for example, a semiconductor element layer (not shown) in which a plurality of semiconductor elements such as transistors are formed, and a plurality of electrodes (not shown). The electrodes are formed of a metal material such as copper, gold, or aluminum. In this embodiment, the electrodes are formed of, for example, copper.
第1基板W1の電極と第2基板W2の電極とは、接合され、電気的に接続される。具体的には、第1基板W1の電極の数と、第2基板W2の電極の数とは、同じである。第2基板W2の電極は、第1基板W1の電極に対応する位置に配置される。 The electrodes of the first substrate W1 and the electrodes of the second substrate W2 are joined and electrically connected. Specifically, the number of electrodes of the first substrate W1 is the same as the number of electrodes of the second substrate W2. The electrodes of the second substrate W2 are disposed at positions corresponding to the electrodes of the first substrate W1.
第1基板W1の電極および第2基板W2の電極は、例えば、バンプおよび/または電極パッドとして形成されている。接合の容易性の観点から、第1基板W1の電極および第2基板W2の電極の少なくとも一方は、バンプとして形成されていることが好ましい。本実施形態では、第1基板W1の電極および第2基板W2の電極の両方が、バンプとして形成されている。 The electrodes of the first substrate W1 and the second substrate W2 are formed, for example, as bumps and/or electrode pads. From the viewpoint of ease of joining, it is preferable that at least one of the electrodes of the first substrate W1 and the electrodes of the second substrate W2 is formed as a bump. In this embodiment, both the electrodes of the first substrate W1 and the electrodes of the second substrate W2 are formed as bumps.
基板貼り合わせシステム1は、搬送路CPと、第1ロードポートLP1と、第2ロードポートLP2と、第3ロードポートLP3と、活性化ユニットAUと、洗浄ユニットCUと、プリアライメントユニットPUと、搬送ユニットTUと、接合ユニットJUと、センターロボットCRと、搬送ロボットTRと、制御装置90とを備える。なお、プリアライメントユニットPUは、本発明の「基板厚み測定装置」の一例である。接合ユニットJUは、本発明の「基板貼り合わせ装置」の一例である。搬送ロボットTRは、本発明の「搬送アクチュエータ」の一例である。
The
搬送路CPは、第1基板W1および第2基板W2が搬送される。搬送路CPは、例えば、直線形状を有する。センターロボットCRと、第1ロードポートLP1と、第2ロードポートLP2と、第3ロードポートLP3と、活性化ユニットAUと、洗浄ユニットCUと、プリアライメントユニットPUと、搬送ユニットTUと、接合ユニットJUとは、搬送路CPに面するように配置される。 The transport path CP transports the first substrate W1 and the second substrate W2. The transport path CP has, for example, a linear shape. The center robot CR, the first load port LP1, the second load port LP2, the third load port LP3, the activation unit AU, the cleaning unit CU, the pre-alignment unit PU, the transport unit TU, and the bonding unit JU are arranged to face the transport path CP.
センターロボットCRは、第1基板W1および第2基板W2を保持して搬送する。センターロボットCRは、搬送路CP内を移動する。センターロボットCRは、第1ロードポートLP1と、第2ロードポートLP2と、第3ロードポートLP3と、活性化ユニットAUと、洗浄ユニットCUと、搬送ユニットTUとの間で、第1基板W1および第2基板W2を搬送する。 The center robot CR holds and transports the first substrate W1 and the second substrate W2. The center robot CR moves within the transport path CP. The center robot CR transports the first substrate W1 and the second substrate W2 between the first load port LP1, the second load port LP2, the third load port LP3, the activation unit AU, the cleaning unit CU, and the transport unit TU.
第1ロードポートLP1は、複数(例えば、25枚)の第1基板W1を収容する。具体的には、複数の第1基板W1は、積層された状態で図示しないフープ(キャリッジともいう)に収容される。第1基板W1を収容するフープは、第1ロードポートLP1に収容される。 The first load port LP1 accommodates multiple (e.g., 25) first substrates W1. Specifically, the multiple first substrates W1 are accommodated in a stacked state in a FOUP (also called a carriage) (not shown). The FOUP accommodating the first substrates W1 is accommodated in the first load port LP1.
第2ロードポートLP2は、複数(例えば、25枚)の第2基板W2を収容する。具体的には、複数の第2基板W2は、積層された状態で図示しないフープに収容される。第2基板W2を収容するフープは、第2ロードポートLP2に収容される。 The second load port LP2 accommodates multiple (e.g., 25) second substrates W2. Specifically, the multiple second substrates W2 are accommodated in a stacked state in a FOUP (not shown). The FOUP accommodating the second substrates W2 is accommodated in the second load port LP2.
第3ロードポートLP3は、複数(例えば、25枚)の積層基板WLを収容する。具体的には、複数の積層基板WLは、積層された状態で図示しないフープに収容される。積層基板WLを収容するフープは、第3ロードポートLP3に収容される。 The third load port LP3 accommodates multiple (e.g., 25) laminated substrates WL. Specifically, the multiple laminated substrates WL are accommodated in a hoop (not shown) in a stacked state. The hoop that accommodates the laminated substrates WL is accommodated in the third load port LP3.
積層基板WLは、第1基板W1と第2基板W2とが積層されて貼り合わされた基板である。本実施形態では、積層基板WLは、第1基板W1と第2基板W2とが積層されて接合されることによって、構成されている。 The laminated substrate WL is a substrate in which a first substrate W1 and a second substrate W2 are laminated and bonded together. In this embodiment, the laminated substrate WL is formed by laminating and bonding a first substrate W1 and a second substrate W2.
活性化ユニットAUは、第1基板W1および第2基板W2の表面を活性化させる。活性化ユニットAUは、第1基板W1および第2基板W2の少なくとも電極の表面を活性化させる。具体的には、活性化ユニットAUは、第1基板W1および第2基板W2に対してプラズマ処理を行う。プラズマ処理に用いるガスの種類は、特に限定されるものではないが、例えば、酸素または窒素である。 The activation unit AU activates the surfaces of the first substrate W1 and the second substrate W2. The activation unit AU activates at least the surfaces of the electrodes of the first substrate W1 and the second substrate W2. Specifically, the activation unit AU performs plasma processing on the first substrate W1 and the second substrate W2. The type of gas used in the plasma processing is not particularly limited, but is, for example, oxygen or nitrogen.
活性化ユニットAUは、例えば、高周波電源と、高周波電圧が印加される一対の電極とを有する。一対の電極間に高周波電圧を印加することによって、処理ガスがプラズマ化される。例えば、処理ガスとして酸素ガスを用いる場合、酸素ガスはプラズマ化して酸素イオンになる。酸素イオンが第1基板W1または第2基板W2の表面に照射されると、電極の表面にダングリングボンド(未結合手)が生じる。つまり、電極の表面が活性化される。 The activation unit AU has, for example, a high-frequency power supply and a pair of electrodes to which a high-frequency voltage is applied. By applying a high-frequency voltage between the pair of electrodes, the processing gas is turned into plasma. For example, when oxygen gas is used as the processing gas, the oxygen gas is turned into plasma and becomes oxygen ions. When the oxygen ions are irradiated onto the surface of the first substrate W1 or the second substrate W2, dangling bonds are generated on the surface of the electrodes. In other words, the surface of the electrodes is activated.
洗浄ユニットCUは、第1基板W1および第2基板W2を洗浄する。洗浄ユニットCUは、第1基板W1および第2基板W2に洗浄液を供給する。具体的には、洗浄ユニットCUは、洗浄液を吐出する洗浄ノズル(図示せず)を有する。洗浄液は、例えば、脱イオン水(Deionized Water:DIW)、炭酸水、電解イオン水、オゾン水、アンモニア水、希釈濃度(例えば、10ppm~100ppm程度)の塩酸水、または、還元水(水素水)が挙げられる。本実施形態では、洗浄液は、DIW等の純水である。 The cleaning unit CU cleans the first substrate W1 and the second substrate W2. The cleaning unit CU supplies a cleaning liquid to the first substrate W1 and the second substrate W2. Specifically, the cleaning unit CU has a cleaning nozzle (not shown) that ejects the cleaning liquid. Examples of the cleaning liquid include deionized water (DIW), carbonated water, electrolytic ionized water, ozone water, ammonia water, hydrochloric acid water with a diluted concentration (e.g., about 10 ppm to 100 ppm), or reduced water (hydrogen water). In this embodiment, the cleaning liquid is pure water such as DIW.
洗浄ユニットCUにより第1基板W1および第2基板W2を洗浄することによって、第1基板W1および第2基板W2の電極が洗浄される。このとき、電極の表面に水酸基が形成される。 By cleaning the first substrate W1 and the second substrate W2 using the cleaning unit CU, the electrodes of the first substrate W1 and the second substrate W2 are cleaned. At this time, hydroxyl groups are formed on the surfaces of the electrodes.
搬送ユニットTUは、搬送路CP、プリアライメントユニットPUおよび接合ユニットJUに面するように配置されている。搬送ユニットTUには、搬送ロボットTRが収容されている。 The transport unit TU is arranged to face the transport path CP, the pre-alignment unit PU, and the joining unit JU. The transport unit TU houses the transport robot TR.
搬送ロボットTRは、第1基板W1および第2基板W2を保持して搬送する。搬送ロボットTRは、センターロボットCRと、プリアライメントユニットPUと、接合ユニットJUとの間で、第1基板W1および第2基板W2を受け渡しする。搬送ロボットTRは、搬送ユニットTUの床に固定されており、搬送ユニットTU内を移動しない。このため、搬送ロボットTRの搬送精度は、搬送路CP内を移動するセンターロボットCRの搬送精度に比べて高い。 The transport robot TR holds and transports the first substrate W1 and the second substrate W2. The transport robot TR delivers the first substrate W1 and the second substrate W2 between the center robot CR, the pre-alignment unit PU, and the bonding unit JU. The transport robot TR is fixed to the floor of the transport unit TU and does not move within the transport unit TU. For this reason, the transport accuracy of the transport robot TR is higher than that of the center robot CR, which moves within the transport path CP.
プリアライメントユニットPUは、第1基板W1および第2基板W2を1枚ずつアライメントする。本実施形態では、プリアライメントユニットPUは、接合ユニットJUにおけるアライメントの前に、第1基板W1および第2基板W2を1枚ずつアライメントする。なお、プリアライメントユニットPUによるアライメントをプリアライメントと記載することがある。 The pre-alignment unit PU aligns the first substrate W1 and the second substrate W2 one by one. In this embodiment, the pre-alignment unit PU aligns the first substrate W1 and the second substrate W2 one by one before alignment in the joining unit JU. Note that alignment by the pre-alignment unit PU may be referred to as pre-alignment.
また、本実施形態では、プリアライメントユニットPUは、第1基板W1および第2基板W2の厚みを測定する厚み測定装置としての機能を有する。プリアライメントユニットPUの詳細構造については、後述する。 In addition, in this embodiment, the pre-alignment unit PU functions as a thickness measuring device that measures the thicknesses of the first substrate W1 and the second substrate W2. The detailed structure of the pre-alignment unit PU will be described later.
接合ユニットJUは、第1基板W1と第2基板W2とを接合する。具体的には、接合ユニットJUは、プリアライメントユニットPUから搬送されたプリアライメント後の第1基板W1および第2基板W2に対して、より高精度のアライメントを行う。その後、接合ユニットJUは、第1基板W1の電極と第2基板W2の電極とを接合する。接合ユニットJUの詳細構造については、後述する。 The joining unit JU joins the first substrate W1 and the second substrate W2. Specifically, the joining unit JU performs highly accurate alignment on the pre-aligned first substrate W1 and second substrate W2 transported from the pre-alignment unit PU. The joining unit JU then joins the electrodes of the first substrate W1 and the electrodes of the second substrate W2. The detailed structure of the joining unit JU will be described later.
図2は、基板貼り合わせシステム1の構成を示すブロック図である。図2に示すように、制御装置90は、基板貼り合わせシステム1の各種動作を制御する。制御装置90は、制御部91および記憶部93を含む。制御部91は、プロセッサを有する。制御部91は、例えば、中央処理演算機(Central Processing Unit:CPU)を有する。または、制御部91は、汎用演算機を有していてもよい。
Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the
記憶部93は、データおよびコンピュータプログラムを記憶する。データは、例えば、貼り合わせのための処理内容および処理手順を規定する。
The
記憶部93は、主記憶装置と、補助記憶装置とを含む。主記憶装置は、例えば、半導体メモリである。補助記憶装置は、例えば、半導体メモリおよび/またはハードディスクドライブである。記憶部93はリムーバブルメディアを含んでいてもよい。制御部91は、記憶部93の記憶しているコンピュータプログラムを実行して、貼り合わせ動作を実行する。
The
制御部91は、センターロボットCR、活性化ユニットAU、洗浄ユニットCU、搬送ロボットTR、プリアライメントユニットPU、および、接合ユニットJUを制御する。具体的には、制御部91は、センターロボットCR、活性化ユニットAU、洗浄ユニットCU、搬送ロボットTR、プリアライメントユニットPU、および、接合ユニットJUに制御信号を送信することによって、センターロボットCR、活性化ユニットAU、洗浄ユニットCU、搬送ロボットTR、プリアライメントユニットPU、および、接合ユニットJUを制御する。
The
さらに具体的には、制御部91は、センターロボットCRを制御して、センターロボットCRによって基板Wを受け渡しする。基板Wは、第1基板W1および第2基板W2を含む。なお、以下の説明において、第1基板W1と第2基板W2とを区別して記載する必要が無い場合、第1基板W1または第2基板W2を基板Wと記載することがある。センターロボットCRは、例えば、未処理の基板Wを受け取って、活性化ユニットAUに基板Wを搬入する。また、センターロボットCRは、活性化処理された基板Wを活性化ユニットAUから受け取って、洗浄ユニットCUに搬送する。また、センターロボットCRは、洗浄処理された基板Wを洗浄ユニットCUから受け取って、接合ユニットJUに搬送する。
More specifically, the
制御部91は、活性化ユニットAUを制御して、基板Wに対するプラズマ処理を制御する。例えば、制御部91は、活性化ユニットAUの出力電圧および処理時間を制御する。
The
制御部91は、洗浄ユニットCUを制御して、基板Wに対する洗浄処理を制御する。例えば、制御部91は、洗浄ユニットCUのバルブ(図示せず)を開状態または閉状態にすることによって、基板Wに対して洗浄液を供給したり、洗浄液の供給を停止したりする。
The
制御部91は、搬送ロボットTRを制御して、搬送ロボットTRによって基板Wを受け渡しする。例えば、搬送ロボットTRは、センターロボットCRから基板Wを受け取って、プリアライメントユニットPUに基板Wを渡す。また、搬送ロボットTRは、プリアライメントユニットPUから基板Wを受け取って、接合ユニットJUに基板Wを渡す。また、搬送ロボットTRは、接合ユニットJUから積層基板WLを受け取って、センターロボットCRに積層基板WLを渡す。
The
制御部91は、プリアライメントユニットPUを制御する。具体的には、制御部91は、プリアライメントユニットPUを制御して、基板Wをプリアライメントする。また、制御部91は、プリアライメントユニットPUを制御して、プリアライメントされた基板Wの厚みを測定する。
The
制御部91は、接合ユニットJUを制御する。具体的には、制御部91は、接合ユニットJUを制御して、第1基板W1と第2基板W2とを貼り合わせる。
The
次に、図3を参照して、搬送ユニットTU、搬送ロボットTR、プリアライメントユニットPUおよび接合ユニットJUについて説明する。図3は、搬送ユニットTU、搬送ロボットTR、プリアライメントユニットPUおよび接合ユニットJUを概略的に示す断面図である。 Next, the transport unit TU, the transport robot TR, the pre-alignment unit PU, and the joining unit JU will be described with reference to FIG. 3. FIG. 3 is a cross-sectional view that shows a schematic diagram of the transport unit TU, the transport robot TR, the pre-alignment unit PU, and the joining unit JU.
図3に示すように、搬送ユニットTUは、搬送筐体3010と、送風ユニット3020とを有する。搬送筐体3010は、複数(ここでは、4つ)の側壁3011と、床3012と、天井3013とによって構成されている。搬送筐体3010は、搬送ユニットTUの内部と外部とを仕切っている。
As shown in FIG. 3, the transport unit TU has a
側壁3011は、プリアライメントユニットPUに隣接して配置される側壁3011aと、接合ユニットJUに隣接して配置される側壁3011bとを有する。側壁3011aには、側壁3011aを厚み方向に貫通する開口窓3011cが形成されている。側壁3011bには、側壁3011bを厚み方向に貫通する開口窓3011dが形成されている。開口窓3011cおよび開口窓3011dは、基板Wが通過可能な大きさに形成されている。
The
送風ユニット3020は、搬送筐体3010の上部または上方に配置される。例えば、送風ユニット3020は、搬送筐体3010の天井3013上に配置される。送風ユニット3020は、搬送筐体3010内に空気を送る。送風ユニット3020は、例えば、ファン・フィルタ・ユニット(FFU)を含む。送風ユニット3020および排気装置(図示しない)により、搬送筐体3010内にダウンフロー(下降流)が形成される。
The
搬送筐体3010内には、搬送ロボットTRが配置されている。搬送ロボットTRは、搬送筐体3010の床3012に固定されている。搬送ロボットTRは、搬送アーム3510と、搬送駆動部3520とを有する。搬送アーム3510は、基板Wの下面を支持する上面3510aを有する。搬送アーム3510は、基板Wを支持して、基板Wを水平方向に搬送する。
A transport robot TR is disposed within the
搬送駆動部3520は、搬送アーム3510を水平方向に移動させる。搬送駆動部3520は、搬送アーム3510を水平方向に直線状に移動させる。本実施形態では、搬送駆動部3520は、鉛直方向に延びる中心軸線(図示せず)を中心として、搬送アーム3510を回転させる。搬送駆動部3520は、例えば、ステッピングモータと、ステッピングモータの回転駆動を水平方向の直線駆動に変換するラックアンドピニオンとを有する。
The
搬送アーム3510は、開口窓3011cおよび開口窓3011dを通過可能な大きさに形成されている。搬送アーム3510は、開口窓3011cを介して、プリアライメントユニットPUとの間で、基板Wを受け渡しする。また、搬送アーム3510は、開口窓3011dを介して、接合ユニットJUとの間で、基板Wを受け渡しする。
The
なお、図示しないが、搬送路CPに面して配置される側壁3011にも、基板Wが通過可能な開口窓が形成されており、搬送アーム3510は、図示しない開口窓を介して、センターロボットCRとの間で基板Wを受け渡しする。
Although not shown, the
プリアライメントユニットPUは、アライメント筐体1010と、送風ユニット1020とを有する。なお、アライメント筐体1010は、本発明の「筐体」の一例である。アライメント筐体1010は、複数(ここでは、4つ)の側壁1011と、床1012と、天井1013とを有する。アライメント筐体1010は、プリアライメントユニットPUの内部と外部とを仕切っている。
The pre-alignment unit PU has an
側壁1011は、搬送ユニットTUに隣接して配置される側壁1011aを有する。側壁1011aには、側壁1011aを厚み方向に貫通する開口窓1011cが形成されている。なお、開口窓1011cは、本発明の「窓」の一例である。開口窓1011cは、基板Wが通過可能な大きさに形成されている。
The
なお、側壁1011aと側壁3011aとは、別々に設けられていてもよいし、1枚の側壁であってもよい。つまり、プリアライメントユニットPUと搬送ユニットTUとが1枚の側壁を共用していてもよい。以下の説明では、説明を簡単にするために、プリアライメントユニットPUの側壁1011aが搬送ユニットTUの側壁3011aとして共用されている例について説明する。
Note that the
送風ユニット1020は、アライメント筐体1010の上部または上方に配置される。例えば、送風ユニット1020は、アライメント筐体1010の天井1013上に配置される。送風ユニット1020は、アライメント筐体1010内に空気を送る。送風ユニット1020は、例えば、ファン・フィルタ・ユニットを含む。送風ユニット1020および排気装置(図示しない)により、アライメント筐体1010内にダウンフロー(下降流)が形成される。
The
アライメント筐体1010内には、アライメント装置1001が配置されている。アライメント装置1001は、アライメント筐体1010の床1012に固定されている。アライメント装置1001は、搬送ロボットTRとの間で、基板Wを受け渡しする。
An
接合ユニットJUは、接合筐体4010と、送風ユニット4020とを有する。接合筐体4010は、複数(ここでは、4つ)の側壁4011と、床4012と、天井4013とを有する。接合筐体4010は、接合ユニットJUの内部と外部とを仕切っている。
The joining unit JU has a joining
側壁4011は、搬送ユニットTUに隣接して配置される側壁4011aを有する。側壁4011aには、側壁4011aを厚み方向に貫通する開口窓4011cが形成されている。開口窓4011cは、基板Wが通過可能な大きさに形成されている。
The
なお、側壁4011aと側壁3011aとは、別々に設けられていてもよいし、1枚の側壁であってもよい。つまり、接合ユニットJUと搬送ユニットTUとが1枚の側壁を共用していてもよい。以下の説明では、説明を簡単にするために、接合ユニットJUの側壁4011aが搬送ユニットTUの側壁3011aとして共用されている例について説明する。
The
送風ユニット4020は、接合筐体4010の上部または上方に配置される。例えば、送風ユニット4020は、接合筐体4010の天井4013上に配置される。送風ユニット4020は、接合筐体4010内に空気を送る。送風ユニット4020は、例えば、ファン・フィルタ・ユニットを含む。送風ユニット4020および排気装置(図示しない)により、接合筐体4010内にダウンフロー(下降流)が形成される。
The
次に、図4を参照して、プリアライメントユニットPUの詳細構造について説明する。図4は、プリアライメントユニットPUの構造を示す斜視図である。 Next, the detailed structure of the pre-alignment unit PU will be described with reference to Figure 4. Figure 4 is a perspective view showing the structure of the pre-alignment unit PU.
図4に示すように、プリアライメントユニットPUは、アライメント装置1001と、アライメント筐体1010とを備える。アライメント装置1001は、ステージ1100と、回転アクチュエータ1200と、ズレ補正アクチュエータ1300と、検出センサー1600と、距離測定装置1700と、制御装置1900(図6参照)とを有する。ステージ1100と、回転アクチュエータ1200と、ズレ補正アクチュエータ1300と、検出センサー1600と、距離測定装置1700と、制御装置1900は、アライメント筐体1010に収容されている。なお、検出センサー1600は、本発明の「検出センサー」の一例である。
As shown in FIG. 4, the pre-alignment unit PU includes an
アライメント筐体1010は、複数(ここでは、4つ)の筐体フレーム1030をさらに有する。筐体フレーム1030は、例えば、断面視L字状の金属フレームである。筐体フレーム1030は、例えば、プリアライメントユニットPUの4つの隅に上下方向の延びるように配置されている。具体的には、筐体フレーム1030は、隣接する側壁1011同士の境界部分に配置されており、側壁1011が固定されている。上下方向に延びる筐体フレーム1030同士を接続するように、水平方向に延びる図示しない筐体フレームがさらに設けられていてもよい。なお、図4では、理解を容易にするために、アライメント筐体1010の天井1013、および、一部の側壁1011を2点鎖線で示している。
The
ステージ1100は、基板Wを水平に保持する。本実施形態では、ステージ1100は、支持プレート1110と、複数の支持ピン1120とを有する。支持プレート1110は、例えば、板金製である。支持プレート1110は、水平に配置されている。なお、支持プレート1110の形状は、特に限定されるものではないが、例えば、矩形形状である。
The
複数(ここでは、4つ)の支持ピン1120は、支持プレート1110の4つの隅に取り付けられている。支持ピン1120は、支持プレート1110から上方に向かって突出するように、支持プレート1110に固定されている。支持ピン1120の先端(上端)は、基板Wの下面を支持する。なお、支持ピン1120は、基板Wの下面を吸着してもよいが、本実施形態では、基板Wの下面を吸着しない。
Multiple (four in this embodiment) support pins 1120 are attached to the four corners of the
また、ステージ1100は、基板Wよりも小さい外形を有する。具体的には、ステージ1100が基板Wを保持した状態で、平面視において、ステージ1100全体は、基板Wの周縁よりも径方向内側に配置される。なお、本実施形態では、ステージ1100は、上下方向には移動しない。つまり、ステージ1100の高さ位置は、一定である。
The
回転アクチュエータ1200は、ステージ1100を回転可能に支持している。具体的には、回転アクチュエータ1200は、回転シャフト1210と、本体1220と、モータ1230とを有する。回転シャフト1210は、回転軸線L1210が上下方向に延びるように配置されている。なお、回転アクチュエータ1200の回転軸線L1210は、ステージ1100の中心軸線(図示せず)と一致している。
The
回転シャフト1210の上端は、ステージ1100の下面に固定されている。回転シャフト1210の下端は、本体1220の内部に挿入されている。
The upper end of the
本体1220は、例えば、略直方体形状を有する。本体1220のY方向の側面には、モータ1230が取り付けられている。
The
モータ1230は、特に限定されるものではないが、例えば、ステッピングモータを含む。モータ1230は、回転軸線(図示せず)が例えば水平方向(ここでは、Y方向)に延びるように、配置されている。
The
本体1220の内部には、モータ1230の駆動力を回転シャフト1210に伝達する伝達部材(図示せず)が設けられている。本実施形態では、伝達部材は、水平方向に延びる回転軸線回りのモータ1230の回転駆動力を、上下方向に延びる回転軸線L1210回りの回転駆動力に変換する。伝達部材は、例えば、はすば歯車またはかさ歯車を有する。
A transmission member (not shown) is provided inside the
回転アクチュエータ1200のモータ1230が駆動(回転)すると、モータ1230の回転駆動力は、図示しない伝達部材を介して回転シャフト1210に伝達される。これにより、回転シャフト1210が上下方向に延びる回転軸線L1210を中心として回転するため、ステージ1100が回転軸線L1210を中心として回転する。よって、ステージ1100に保持されている基板Wも回転軸線L1210を中心として回転する。
When the
ズレ補正アクチュエータ1300は、ステージ1100に対する基板Wの位置ズレを補正する。本実施形態では、ズレ補正アクチュエータ1300は、ステージ1100の中心に対する基板Wの中心の水平方向の位置ズレを補正する。
The
具体的には、ズレ補正アクチュエータ1300は、ホルダー1310と、ホルダー移動アクチュエータ1330と、第1水平移動アクチュエータ1400と、第2水平移動アクチュエータ1500とを有する。なお、第1水平移動アクチュエータ1400および第2水平移動アクチュエータ1500は、本発明の「水平移動アクチュエータ」の一例である。
Specifically, the
ホルダー1310は、基板Wを水平に保持する。ホルダー1310は、ステージ1100との間で基板Wを受け渡し可能である。ホルダー1310は、支持リング1311と、複数の支持ピン1312とを有する。支持リング1311は、例えば、板金製である。支持リング1311は、水平に配置されている。支持リング1311の形状は、特に限定されるものではないが、例えば、円環形状である。
The
複数(ここでは、8つ)の支持ピン1312は、支持リング1311の中心軸線(図示せず)を中心として略90度の角度間隔で、支持リング1311に2つずつ取り付けられている。支持ピン1312は、支持リング1311から上方に向かって突出するように、支持リング1311に固定されている。支持ピン1312の先端(上端)は、基板Wの下面を支持する。なお、支持ピン1312は、基板Wの下面を吸着してもよいが、本実施形態では、基板Wの下面を吸着しない。
Multiple (eight in this embodiment) support pins 1312 are attached to the
支持リング1311は、外周縁1311aと、内周縁1311bとを有する。外周縁1311aは、支持リング1311の外形を形成している。内周縁1311bは、支持リング1311の貫通孔1311cを形成している。
The
支持リング1311の貫通孔1311cは、支持プレート1110が通過可能な大きさに形成されている。具体的には、平面視において、支持プレート1110全体は、支持リング1311の内周縁1311bよりも径方向内側に配置されている。
The through
また、ホルダー1310は、基板Wよりも小さい外形を有する。具体的には、ホルダー1310が基板Wを保持した状態で、平面視において、ホルダー1310全体は、基板Wの周縁よりも径方向内側に配置される。言い換えると、ホルダー1310が基板Wを保持した状態で、平面視において、支持リング1311の外周縁1311aは、基板Wの周縁よりも径方向内側に配置される。
The
ホルダー移動アクチュエータ1330は、ホルダー1310を支持するとともに、ホルダー1310をステージ1100に対して上下方向に移動させる。なお、図4では、理解を容易にするために、ホルダー移動アクチュエータ1330の一部のみを描いている。ホルダー移動アクチュエータ1330の構造については、後述する。
The
第1水平移動アクチュエータ1400は、ホルダー1310を例えばY方向に移動させる。本実施形態では、第1水平移動アクチュエータ1400は、回転アクチュエータ1200をY方向に移動させることにより、ホルダー1310をY方向に移動させる。具体的には、第1水平移動アクチュエータ1400は、本体1410と、モータ1420と、移動台1430とを有する。
The first
本体1410は、例えば、略直方体形状を有する。本体1410は、Y方向に延びる細長形状を有する。本体1410のY方向の端面には、モータ1420が取り付けられている。モータ1420は、特に限定されるものではないが、例えば、ステッピングモータを含む。モータ1420は、回転軸線(図示せず)がY方向に延びるように、配置されている。
The
本体1410のX方向の側面には、移動台1430の一部が挿入される凹部1411が形成されている。凹部1411は、Y方向に延びる。また、本体1410の内部には、モータ1420の駆動力を移動台1430に伝達する伝達部材(図示せず)が設けられている。本実施形態では、伝達部材は、Y方向に延びる回転軸線回りのモータ1420の回転駆動力を、Y方向に沿った駆動力に変換する。例えば、伝達部材は、ウォームギアを有し、移動台1430は、ウォームギアに係合するラック歯を有する。
A
移動台1430は、例えば、金属製である。移動台1430は、例えば、断面視コの字形状を有する。移動台1430の下部は、凹部1411内に挿入されている。移動台1430は、凹部1411から上方に向かって延びており、本体1410の上面よりも上方に突出している。移動台1430の上端部には、回転アクチュエータ1200が載置されて固定されている。
The moving
モータ1420が駆動(回転)すると、モータ1420の回転駆動力は、図示しない伝達部材を介して移動台1430に伝達される。これにより、移動台1430が凹部1411に沿ってY方向に移動するため、移動台1430に固定された回転アクチュエータ1200がY方向に移動する。よって、回転アクチュエータ1200に固定されたステージ1100がY方向に移動する。
When the
第2水平移動アクチュエータ1500は、床1012に固定されている。第2水平移動アクチュエータ1500は、ホルダー1310を例えばX方向に移動させる。本実施形態では、第2水平移動アクチュエータ1500は、第1水平移動アクチュエータ1400および回転アクチュエータ1200をX方向に移動させることにより、ホルダー1310をX方向に移動させる。具体的には、第2水平移動アクチュエータ1500は、本体1510と、モータ1520と、移動台1530とを有する。
The second
本体1510は、例えば、略直方体形状を有する。本体1510は、X方向に延びる細長形状を有する。本体1510のX方向の端面には、モータ1520が取り付けられている。モータ1520は、特に限定されるものではないが、例えば、ステッピングモータを含む。モータ1520は、回転軸線(図示せず)がX方向に延びるように、配置されている。
The
本体1510のY方向の側面には、移動台1530の一部が挿入される凹部1511が形成されている。凹部1511は、X方向に延びる。また、本体1510の内部には、モータ1520の駆動力を移動台1530に伝達する伝達部材(図示せず)が設けられている。本実施形態では、伝達部材は、X方向に延びる回転軸線回りのモータ1520の回転駆動力を、X方向に沿った駆動力に変換する。例えば、伝達部材は、ウォームギアを有し、移動台1530は、ウォームギアに係合するラック歯を有する。
A
移動台1530は、例えば、金属製である。移動台1530は、例えば、断面視コの字形状を有する。移動台1530の下部は、凹部1511内に挿入されている。移動台1530は、凹部1511から上方に向かって延びており、本体1510の上面よりも上方に突出している。移動台1530の上端部には、第1水平移動アクチュエータ1400の本体1410が載置されて固定されている。
The moving
モータ1520が駆動(回転)すると、モータ1520の回転駆動力は、図示しない伝達部材を介して移動台1530に伝達される。これにより、移動台1530が凹部1511に沿ってX方向に移動するため、移動台1530に固定された第1水平移動アクチュエータ1400がX方向に移動する。よって、第1水平移動アクチュエータ1400に固定された回転アクチュエータ1200がX方向に移動するため、回転アクチュエータ1200に固定されたステージ1100がX方向に移動する。
When the
なお、ズレ補正アクチュエータ1300によって、ステージ1100に対する基板Wの位置ズレを補正する方法については、後述する。
The method for correcting the positional misalignment of the substrate W relative to the
検出センサー1600は、ステージ1100に保持された基板Wの位置を検出する。具体的には、検出センサー1600は、光出射ヘッド1610と、受光ヘッド1620と、支持フレーム1630とを有する。
The
支持フレーム1630は、例えば、断面視L字状の金属フレームである。支持フレーム1630は、支持リング1311に対して径方向外側に配置されている。支持フレーム1630は、上下方向に延びるように床1012に固定されている。
The
支持フレーム1630の上部には、光出射ヘッド1610が固定されており、支持フレーム1630の下部には、受光ヘッド1620が固定されている。光出射ヘッド1610は、基板Wの縁部の上方に位置し、受光ヘッド1620は、基板Wの縁部の下方に位置する。
A light-emitting
光出射ヘッド1610は、所定の幅(例えば、5mm以上20mm以下の幅)を有する帯状の光を下方に向かって出射する。光出射ヘッド1610は、帯状の光の一部が基板Wの上面を照射し、帯状の光の残りが基板Wの側方を通過する位置に配置されている。
The
受光ヘッド1620は、光出射ヘッド1610から出射し、基板Wの側方を通過した光を受光する。
The
なお、検出センサー1600を用いた基板Wの位置検出方法については、後述する。
The method for detecting the position of the substrate W using the
距離測定装置1700は、ステージ1100に保持された基板Wまでの距離を測定する。具体的には、距離測定装置1700は、第1光学ヘッド1710と、第2光学ヘッド1720と、固定部材1730とを有する。なお、第1光学ヘッド1710は、本発明の「第1距離測定センサー」の一例である。第2光学ヘッド1720は、本発明の「第2距離測定センサー」の一例である。
The
固定部材1730は、例えば、板金製である。固定部材1730は、例えば、第1光学ヘッド1710を所定位置に保持する。なお、距離測定装置1700は、第2光学ヘッド1720を所定位置に保持する固定部材をさらに有していてもよい。
The fixing
本実施形態では、固定部材1730は、第1プレート1731と、第2プレート1732とを有する。第1プレート1731は、Y方向に延びており、搬送ユニットTUに隣接する2つの筐体フレーム1030に跨って固定されている。第2プレート1732は、第1プレート1731のY方向の中央からアライメント筐体1010の中心に向かって延びるように第1プレート1731に固定されている。第2プレート1732の先端部の下面には、第1光学ヘッド1710が固定されている。
In this embodiment, the fixing
第1光学ヘッド1710は、ステージ1100に保持された基板Wの上方に位置する。第1光学ヘッド1710は、基板Wの上面に向けて第1出射光を出射する。また、第1光学ヘッド1710は、出射した第1出射光のうち基板Wの上面で反射された光を受光することによって、ステージ1100に保持された基板Wの上面までの距離を測定する。
The first
第2光学ヘッド1720は、ステージ1100に保持された基板Wの下方に位置する。第2光学ヘッド1720は、基板Wの下面に向けて第2出射光を出射する。また、第2光学ヘッド1720は、出射した第2出射光のうち基板Wの下面で反射された光を受光することによって、ステージ1100に保持された基板Wの下面までの距離を測定する。
The second
なお、距離測定装置1700を用いた基板Wの厚み測定方法については、後述する。
The method for measuring the thickness of the substrate W using the
また、本実施形態では、移動または動作可能な構成部材(ここでは、ステージ1100、回転アクチュエータ1200およびズレ補正アクチュエータ1300)の全てが、基板Wよりも下方に位置している。このため、構成部材の移動または動作に起因して生じるパーティクルが基板Wに付着することを抑制できる。
In addition, in this embodiment, all of the movable or operable components (here, the
次に、図5を参照して、ホルダー移動アクチュエータ1330について説明する。図5は、ホルダー移動アクチュエータ1330の構造を示す斜視図である。図5に示すように、ホルダー移動アクチュエータ1330は、支持フレーム1331と、固定片1332と、駆動部1333とを有する。
Next, the
支持フレーム1331は、例えば、断面視L字形状の金属フレームである。支持フレーム1331は、例えば、2つのフレーム1331aと、フレーム1331bとを有し、平面視コの字形状に形成されている。2つのフレーム1331aとフレーム1331bとは、例えば、水平方向に延びるように配置されている。2つのフレーム1331aは、Y方向に延びるとともに、互いにX方向に離隔して平行に配置されている。フレーム1331bは、X方向に延びるとともに、2つのフレーム1331aの端部同士を連結している。
The
支持フレーム1331は、支持リング1311の下面に固定されており、支持リング1311を下方から支持する。これにより、支持リング1311が自重および/または基板Wの重さで撓むことを抑制できる。
The
固定片1332は、例えば、上下方向に延びる金属プレートである。固定片1332の上端は、フレーム1331bに固定されている。固定片1332の下端は、駆動部1333内に挿入されている。
The fixed
駆動部1333は、例えば、ステッピングモータと、ラックアンドピニオンとを有する。駆動部1333は、固定片1332を上下方向に移動させる。駆動部1333が固定片1332を上下方向に移動させることによって、固定片1332に固定された支持フレーム1331が上下方向に移動する。これにより、支持フレーム1331に固定されたホルダー1310が上下方向に移動する。
The
次に、図6を参照して、プリアライメントユニットPUについてさらに説明する。図6は、プリアライメントユニットPUの構成を示すブロック図である。 Next, the pre-alignment unit PU will be further described with reference to FIG. 6. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the pre-alignment unit PU.
図6に示すように、距離測定装置1700の第1光学ヘッド1710は、第1出射光を出射する第1発光素子1711と、第1発光素子1711から出射された第1出射光のうち基板Wの上面で反射された光を受光する第1受光素子1712とを有する。第1発光素子1711は、特に限定されるものではないが、例えば、半導体素子である。本実施形態では、第1発光素子1711は、例えば、半導体レーザである。第1受光素子1712は、特に限定されるものではないが、例えば、半導体素子である。本実施形態では、第1受光素子1712は、例えば、フォトダイオードである。このように、第1光学ヘッド1710が、第1出射光を出射する第1発光素子1711と、第1発光素子1711から出射された第1出射光のうち基板Wの上面で反射された光を受光する第1受光素子1712とを有することによって、ステージ1100に保持された基板Wの上面までの距離を容易に測定できる。
As shown in FIG. 6, the first
距離測定装置1700の第2光学ヘッド1720は、第2出射光を出射する第2発光素子1721と、第2発光素子1721から出射された第2出射光のうち基板Wの下面で反射された光を受光する第2受光素子1722とを有する。第2発光素子1721は、特に限定されるものではないが、例えば、半導体素子である。本実施形態では、第2発光素子1721は、例えば、半導体レーザである。第2受光素子1722は、特に限定されるものではないが、例えば、半導体素子である。本実施形態では、第2受光素子1722は、例えば、フォトダイオードである。このように、第2光学ヘッド1720が、第2出射光を出射する第2発光素子1721と、第2発光素子1721から出射された第2出射光のうち基板Wの下面で反射された光を受光する第2受光素子1722とを有することによって、ステージ1100に保持された基板Wの下面までの距離を容易に測定できる。
The second
制御装置1900は、プリアライメントユニットPUの各種動作を制御する。制御装置1900により、プリアライメントユニットPUは、ステージ1100に対する基板Wの位置ズレを補正する。また、制御装置1900により、プリアライメントユニットPUは、基板Wの厚みを測定する。
The
制御装置1900は、制御部1910および記憶部1920を含む。制御部1910は、プロセッサを有する。制御部1910は、例えば、中央処理演算機(Central Processing Unit:CPU)を有する。または、制御部1910は、汎用演算機を有していてもよい。
The
本実施形態では、制御部1910は、ズレ算出部1911と、厚み算出部1912とを有する。ズレ算出部1911は、検出センサー1600の検出結果に基づいて、ステージ1100に対する基板Wの位置ズレ量を算出する。制御部1910は、算出した位置ズレ量に基づいて、ズレ補正アクチュエータ1300によりステージ1100に対する基板Wの位置を補正する。
In this embodiment, the
厚み算出部1912は、第1光学ヘッド1710の測定結果、および、第2光学ヘッド1720の測定結果に基づいて、基板Wの厚みを算出する。具体的には、第1光学ヘッド1710と第2光学ヘッド1720との間の距離は一定であるため、厚み算出部1912は、第1光学ヘッド1710と第2光学ヘッド1720との間の距離から、第1光学ヘッド1710の測定結果(第1光学ヘッド1710から基板Wの上面までの距離)と第2光学ヘッド1720の測定結果(第2光学ヘッド1720から基板Wの下面までの距離)とを減じることにより、基板Wの厚みを算出する。
The
記憶部1920は、データおよびコンピュータプログラムを記憶する。データは、例えば、位置ズレを補正するための処理内容および処理手順を規定する。また、データは、例えば、基板Wの厚みを測定するための処理内容および処理手順を規定する。
The
記憶部1920は、主記憶装置と、補助記憶装置とを含む。主記憶装置は、例えば、半導体メモリである。補助記憶装置は、例えば、半導体メモリおよび/またはハードディスクドライブである。記憶部1920はリムーバブルメディアを含んでいてもよい。制御部1910は、記憶部1920の記憶しているコンピュータプログラムを実行して、位置ズレ補正動作および基板Wの厚み測定動作を実行する。
The
次に、図7および図8を参照して、検出センサー1600による基板Wの位置検出方法について説明する。図7は、検出センサー1600による基板Wの位置検出方法を説明するための模式図である。図8は、基板Wの構造を示す平面図である。なお、図7、後述する図17および図21では、理解を容易にするために、光出射ヘッド1610から出射された帯状の光にハッチングを施している。
Next, a method for detecting the position of the substrate W using the
図7に示すように、光出射ヘッド1610は、帯状の光が基板Wの径方向に延びるように、基板Wの縁部の上方に配置されている。これにより、上述したように、帯状の光の一部が基板Wの上面を照射し、帯状の光の残りが基板Wの側方を通過する。
As shown in FIG. 7, the
ここで、ステージ1100に対して基板Wが位置ズレしている場合、ステージ1100の中心軸線(図示せず)は回転アクチュエータ1200の回転軸線L1210と一致しているため、基板Wの中心軸線LWは、回転アクチュエータ1200の回転軸線L1210と一致しない。このため、回転アクチュエータ1200の回転軸線L1210を中心としてステージ1100を回転させると、基板Wの中心軸線LWは、回転軸線L1210回りに回転する。つまり、基板Wは、偏心回転する。このとき、光出射ヘッド1610から出射された光(帯状の光)のうち、基板Wによって遮光される光の量が、基板Wの回転周期に同期して変化する。言い換えると、受光ヘッド1620で受光される光の量が、基板Wの回転周期に同期して変化する。これにより、ズレ算出部1911は、受光ヘッド1620で受光される光の量の変化量に基づいて、ステージ1100に対する基板Wの位置ズレ量を算出できる。
Here, if the substrate W is misaligned with respect to the
また、図8に示すように、基板Wの周縁部には、ノッチWNが形成されている。ノッチWNは、V字形状の切欠きである。基板Wが回転軸線L1210回りに回転した場合において、ノッチWNが光出射ヘッド1610と受光ヘッド1620との間を通過する際に基板Wによって遮光される光の量が急激に変化する。具体的には、ノッチWNが光出射ヘッド1610と受光ヘッド1620との間を通過する際に基板Wによって遮光される光の量が急激に少なくなった後に急激に多くなる。このため、ズレ算出部1911は、ノッチWNが光出射ヘッド1610と受光ヘッド1620との間を通過したタイミングを検出できる。よって、ズレ算出部1911は、基板Wの回転角度位置を算出できる。
Also, as shown in FIG. 8, a notch WN is formed on the periphery of the substrate W. The notch WN is a V-shaped cutout. When the substrate W rotates around the rotation axis L1210, the amount of light blocked by the substrate W changes suddenly when the notch WN passes between the
次に、図9~図11を参照して、距離測定装置1700を用いた基板Wの厚み測定方法について説明する。図9は、距離測定装置1700を用いた基板Wの厚み測定方法を説明するための模式図である。図10は、距離測定装置1700による基板Wまでの距離を周方向に測定する方法を説明するための模式図である。図11は、距離測定装置1700による基板Wまでの距離を搬送方向Aに沿って測定する方法を説明するための模式図である。
Next, a method for measuring the thickness of a substrate W using the
図9に示すように、第1光学ヘッド1710は、ステージ1100に保持された基板Wの上方に位置している。言い換えると、第1光学ヘッド1710は、ステージ1100に保持された基板Wの上面Waに対向配置されている。また、第1光学ヘッド1710は、第1光学ヘッド1710から出射された第1出射光の光軸L1710が基板Wの上面Waの周縁から所定距離(例えば、1mm以上10mm以下)だけ径方向内側に位置するように、配置されている。以下、第1光学ヘッド1710から出射された第1出射光の光軸L1710を、第1光学ヘッド1710の光軸L1710と記載することがある。
As shown in FIG. 9, the first
第2光学ヘッド1720は、ステージ1100に保持された基板Wの下方に位置している。言い換えると、第2光学ヘッド1720は、ステージ1100に保持された基板Wの下面Wbに対向配置されている。また、第2光学ヘッド1720は、第2光学ヘッド1720から出射された第2出射光の光軸L1720が基板Wの下面Wbの周縁から所定距離(例えば、1mm以上10mm以下)だけ径方向内側に位置するように、配置されている。以下、第2光学ヘッド1720から出射された第2出射光の光軸L1720を、第2光学ヘッド1720の光軸L1720と記載することがある。
The second
本実施形態では、第2光学ヘッド1720から出射された第2出射光の光軸L1720は、第1光学ヘッド1710から出射された第1出射光の光軸L1710と同一軸線上に位置する。従って、第1光学ヘッド1710および第2光学ヘッド1720によって、基板Wの同一位置における上面Waまでの距離と下面Wbまでの距離とを同時に測定することができる。
In this embodiment, the optical axis L1720 of the second emitted light emitted from the second
ここで、本実施形態では、距離測定装置1700により基板Wまでの距離を測定する場合、ステージ1100に対する基板Wの位置ズレが補正された状態で、基板Wまでの距離を測定する。つまり、基板Wの中心軸線LWが回転アクチュエータ1200の回転軸線L1210と一致した状態で、距離測定装置1700により基板Wまでの距離を測定する。
In this embodiment, when the
図10に示すように、ステージ1100に対する基板Wの位置ズレが補正された状態において、第1光学ヘッド1710から出射された第1出射光は、基板Wの上面Waの周縁から所定距離(例えば、1mm以上10mm以下)だけ径方向内側の位置を照射する。図10では、理解を容易にするために、第1光学ヘッド1710による照射位置P1710を、小さな円で示している。
As shown in FIG. 10, when the positional misalignment of the substrate W relative to the
本実施形態では、距離測定装置1700により基板Wまでの距離を周方向に測定する場合、回転アクチュエータ1200の回転軸線L1210を中心としてステージ1100を回転させる。これにより、回転アクチュエータ1200の回転軸線L1210を中心として基板Wが回転する。このとき、基板Wの中心軸線LWは回転軸線L1210と一致しているので、第1光学ヘッド1710による照射位置P1710は、基板Wの上面Waの周縁から所定距離だけ径方向内側の位置を円周状に移動する。図10では、照射位置P1710の軌跡P1710aを太線で示している。なお、第2光学ヘッド1720についても第1光学ヘッド1710と同様、第2光学ヘッド1720による照射位置は、基板Wの下面Wbの周縁から所定距離だけ径方向内側の位置を円周状に移動する。
In this embodiment, when the distance to the substrate W is measured in the circumferential direction by the
また、本実施形態では、基板Wを保持したステージ1100を回転アクチュエータ1200が回転させる間に、第1光学ヘッド1710は、基板Wの上面Waまでの距離を測定し、第2光学ヘッド1720は、基板Wの下面Wbまでの距離を測定する。
In addition, in this embodiment, while the
そして、厚み算出部1912は、基板Wを保持したステージ1100を回転アクチュエータ1200が回転させる間に、第1光学ヘッド1710が基板Wの上面Waまでの距離を測定した測定結果と、第2光学ヘッド1720が基板Wの下面Wbまでの距離を測定した測定結果とに基づいて、基板Wの厚みを周方向に沿って算出する。
Then, while the
また、図11に示すように、本実施形態では、距離測定装置1700は、搬送ロボットTRが基板Wをステージ1100に対して水平方向である搬送方向Aに搬送している間に、基板Wまでの距離を測定する。具体的には、後述するように、距離測定装置1700が基板Wまでの距離を周方向に測定した後、基板Wを接合ユニットJUに搬送するために、搬送ロボットTRの搬送アーム3510が基板Wを保持し、ステージ1100に対して搬送方向Aに基板Wを搬送する。これにより、第1光学ヘッド1710による照射位置P1710は、基板Wの上面Waの中心部(ここでは、中心)を通過するように直線状に移動する。つまり、照射位置P1710は、基板Wのセンターライン上を移動する。図11では、照射位置P1710の軌跡P1710bを太線で示している。なお、第2光学ヘッド1720についても第1光学ヘッド1710と同様、第2光学ヘッド1720による照射位置は、基板Wの下面Wbの中心部(ここでは、中心)を通過するように直線状に移動する。
11, in this embodiment, the
搬送ロボットTRが基板Wをステージ1100に対して搬送方向Aに搬送する間に、第1光学ヘッド1710は、基板Wの上面Waまでの距離を測定し、第2光学ヘッド1720は、基板Wの下面Wbまでの距離を測定する。
While the transport robot TR transports the substrate W in the transport direction A relative to the
そして、厚み算出部1912は、基板Wを保持したステージ1100を搬送ロボットTRがステージ1100に対して搬送方向Aに搬送する間に、第1光学ヘッド1710が基板Wの上面Waまでの距離を測定した測定結果と、第2光学ヘッド1720が基板Wの下面Wbまでの距離を測定した測定結果とに基づいて、基板Wの厚みを搬送方向Aに沿って算出する。
Then, while the transport robot TR transports the
以上、図1~図11を用いて説明したように、本実施形態では、ズレ補正アクチュエータ1300は、ズレ算出部1911の算出結果に基づいて、ステージ1100に対する基板Wの位置ズレを補正する。厚み算出部1912は、位置ズレ補正された基板Wを保持するステージ1100を回転アクチュエータ1200が回転させる間に、第1光学ヘッド1710が基板Wの上面Waまでの距離を測定した測定結果と、第2光学ヘッド1720が基板Wの下面Wbまでの距離を測定した測定結果とに基づいて、基板Wの厚みを周方向に沿って算出する。また、厚み算出部1912は、位置ズレ補正された基板Wを搬送ロボットTRがステージ1100に対して水平方向である搬送方向Aに搬送する間に、第1光学ヘッド1710が基板Wの上面Waまでの距離を測定した測定結果と、第2光学ヘッド1720が基板Wの下面Wbまでの距離を測定した測定結果とに基づいて、基板Wの厚みを搬送方向Aに沿って算出する。従って、ステージ1100に対する基板Wの位置ズレを補正した状態で第1光学ヘッド1710および第2光学ヘッド1720が基板Wまでの距離を測定した測定結果に基づいて、基板Wの厚みを算出するので、基板Wの厚みを精度良く測定することができる。
As described above with reference to Figures 1 to 11, in this embodiment, the
また、第1光学ヘッド1710および第2光学ヘッド1720を用いて、基板Wの上方および下方から距離を測定することによって、基板Wに反りが生じている場合であっても基板Wの厚みを精度良く測定することができる。
In addition, by using the first
また、第1光学ヘッド1710および第2光学ヘッド1720は、回転アクチュエータ1200が基板Wを回転させる間に基板Wまでの距離を測定する。従って、例えば基板Wまでの距離を測定するために第1光学ヘッド1710および第2光学ヘッド1720を周方向に移動させる場合、または、基板Wを水平方向に平行移動させる場合とは異なり、第1光学ヘッド1710および第2光学ヘッド1720が移動する空間、または、基板Wが移動する空間を確保しなくてもよい。よって、プリアライメントユニットPUが大型化することを抑制できる。
The first
また、厚み算出部1912は、基板Wの厚みを周方向に沿って算出するとともに、基板Wの厚みを搬送方向Aに沿って算出する。従って、基板Wの厚みを周方向に沿ってのみ算出する場合、または、基板Wの厚みを搬送方向Aに沿ってのみ算出する場合に比べて、基板Wの厚みを精度良く測定することができる。
In addition, the
また、上記のように、厚み算出部1912は、搬送ロボットTRが基板Wを搬送方向Aに搬送する間に、第1光学ヘッド1710が基板Wの上面Waまでの距離を基板Wの中心部を通過する直線に沿って測定した測定結果と、第2光学ヘッド1720が基板Wの下面Wbまでの距離を基板Wの中心部を通過する直線に沿って測定した測定結果とに基づいて、基板Wの厚みを搬送方向Aに沿って算出する。従って、基板Wの中心部を通過する直線に沿って基板Wの厚みを算出できるので、基板Wの厚みを容易に精度良く測定することができる。
As described above, while the transport robot TR transports the substrate W in the transport direction A, the
また、上記のように、ホルダー1310が基板Wを保持した状態において、第1水平移動アクチュエータ1400および第2水平移動アクチュエータ1500がズレ算出部1911の算出結果に基づいて、ホルダー1310をステージ1100に対して水平方向に移動させることにより、ステージ1100に対する基板Wの位置ズレを補正する。従って、ステージ1100に対する基板Wの位置ズレを容易に補正できる。
As described above, when the
また、上記のように、プリアライメントユニットPUは、第1光学ヘッド1710および第2光学ヘッド1720が固定されたアライメント筐体1010を有する。従って、第1光学ヘッド1710および第2光学ヘッド1720を移動させる移動機構を設ける場合とは異なり、移動機構の駆動に起因してパーティクルが生じることを防止できる。
As described above, the pre-alignment unit PU has an
また、上記のように、搬送ロボットTRは、アライメント筐体1010の外部に配置されている。従って、搬送ロボットTRがアライメント筐体1010内に配置される場合に比べて、搬送ロボットTRの駆動に起因して生じるパーティクルがアライメント筐体1010内を汚染することを抑制できる。
In addition, as described above, the transport robot TR is disposed outside the
また、上記のように、第1光学ヘッド1710は、基板Wの上面Waに向けて第1出射光を出射し、第2光学ヘッド1720は、基板Wの下面Wbに向けて第2出射光を出射する。従って、第1光学ヘッド1710により基板Wの上面Waまでの距離を容易に測定できるとともに、第2光学ヘッド1720により基板Wの下面Wbまでの距離を容易に測定できる。
As described above, the first
次に、図12~図23を参照して、本実施形態によるプリアライメントユニットPUおよび搬送ユニットTUの動作フローの一例を説明する。図12は、プリアライメントユニットPUおよび搬送ユニットTUの動作の一例を示すフローチャートである。図13~図23は、プリアライメントユニットPUおよび搬送ユニットTUの動作の一例を説明するための模式図である。なお、図13~図23では、図面簡略化のため、ステージ1100の支持ピン1120、および、ホルダー1310の支持ピン1312の数を少なく描いている。
Next, an example of the operation flow of the pre-alignment unit PU and the transport unit TU according to this embodiment will be described with reference to Figures 12 to 23. Figure 12 is a flowchart showing an example of the operation of the pre-alignment unit PU and the transport unit TU. Figures 13 to 23 are schematic diagrams for explaining an example of the operation of the pre-alignment unit PU and the transport unit TU. Note that in Figures 13 to 23, the number of
本実施形態では、プリアライメントユニットPUおよび搬送ユニットTUの動作は、ステップS1~ステップS19を含む。ステップS1、ステップS3、ステップS16およびステップS18は、搬送ユニットTUの制御部(図示せず)によって実行される。ステップS2、ステップS4~ステップS15、ステップS17およびステップS19は、プリアライメントユニットPUの制御部1910によって実行される。なお、ステップS5は、本発明の「基板の位置を検出する工程」の一例である。ステップS6は、本発明の「基板の位置ズレを算出する工程」の一例である。ステップS7~ステップS11は、本発明の「基板の位置ズレを補正する工程」の一例である。ステップS13は、本発明の「基板の厚みを周方向に沿って算出する工程」の一例である。ステップS19は、本発明の「基板の厚みを搬送方向に沿って算出する工程」の一例である。
In this embodiment, the operation of the pre-alignment unit PU and the transport unit TU includes steps S1 to S19. Steps S1, S3, S16, and S18 are executed by a control unit (not shown) of the transport unit TU. Steps S2, S4 to S15, S17, and S19 are executed by a
図12に示すように、ステップS1において、プリアライメントユニットPU内に基板Wが搬入される。具体的には、搬送ロボットTRは、センターロボットCRから基板Wを受け取った後、プリアライメントユニットPU内に基板Wを搬入する。このとき、図13に示すように、搬送ロボットTRは、基板Wを保持している搬送アーム3510を、側壁1011aの開口窓1011cを介してプリアライメントユニットPU内に挿入する。これにより、搬送アーム3510に保持されている基板Wがステージ1100およびホルダー1310の上方に位置する。
As shown in FIG. 12, in step S1, a substrate W is loaded into the pre-alignment unit PU. Specifically, after receiving the substrate W from the center robot CR, the transport robot TR loads the substrate W into the pre-alignment unit PU. At this time, as shown in FIG. 13, the transport robot TR inserts the
次に、ステップS2において、ホルダー1310が上昇位置に上昇される。具体的には、図14に示すように、ホルダー移動アクチュエータ1330は、ホルダー1310を下降位置から上昇位置に上昇させる。下降位置は、図13に示したホルダー1310の高さ位置であり、ホルダー1310の支持ピン1312がステージ1100の支持ピン1120に比べて低くなる高さ位置である。上昇位置は、図14に示した高さ位置であり、ホルダー1310の支持ピン1312がステージ1100の支持ピン1120に比べて高くなる高さ位置である。また、上昇位置は、ホルダー1310の支持ピン1312が搬送アーム3510の上面3510aよりも上方に突出する高さ位置である。
Next, in step S2, the
ステップS2でホルダー1310が上昇位置に上昇されることによって、ホルダー1310の支持ピン1312は、搬送アーム3510の上面3510aよりも上方に突出する。これにより、基板Wは、ホルダー1310によって支持され、搬送アーム3510から離隔する。つまり、基板Wは、搬送アーム3510からホルダー1310に渡される。
In step S2, the
次に、ステップS3において、搬送アーム3510が退避される。具体的には、搬送ロボットTRの搬送駆動部3520は、搬送アーム3510を側壁1011aの開口窓1011cを介して搬送ユニットTU内に退避させる(図15参照)。
Next, in step S3, the
次に、ステップS4において、ホルダー1310が下降位置に下降される。具体的には、図16に示すように、ホルダー移動アクチュエータ1330は、ホルダー1310を上昇位置から下降位置に下降させる。これにより、基板Wは、ステージ1100の上方の位置から下降される。ステップS4でホルダー1310が下降位置に下降されることによって、ホルダー1310の支持ピン1312は、ステージ1100の支持ピン1120よりも下方に移動し、基板Wの下面Wbは、ステージ1100の支持ピン1120に接触する。これにより、基板Wは、支持ピン1120よって支持され、基板Wの下面Wbは、ホルダー1310の支持ピン1312から離隔する。つまり、基板Wは、ホルダー1310からステージ1100に渡される。
Next, in step S4, the
なお、ステップS4で基板Wがホルダー1310からステージ1100に渡された状態では、基板Wの中心軸線LWは、回転アクチュエータ1200の回転軸線L1210およびステージ1100の中心軸線(図示せず)と一致していない。つまり、基板Wの中心は、ステージ1100の中心に対して位置ズレしている。
When the substrate W is transferred from the
次に、ステップS5において、検出センサー1600は、ステージ1100に保持された基板Wの位置を検出する。具体的には、図17に示すように、回転アクチュエータ1200は、回転軸線L1210を中心としてステージ1100を回転させる。これにより、基板Wは、回転軸線L1210を中心として回転する。なお、ステップS5では、ステージ1100は、基準位置に配置された状態で回転される。以下、ステージ1100が基準位置に配置された状態において、ステージ1100の中心軸線(図示せず)および回転アクチュエータ1200の回転軸線L1210が一致する軸線を基準軸線LBと記載する。基準位置および基準軸線LBの位置は、例えば、平面視でアライメント筐体1010の中心位置と一致し、移動しない。ステージ1100および基板Wの回転速度は、特に限定されるものではないが、検出センサー1600による検出精度を確保するために、例えば、60rpm(rotations per minute)以下である。
Next, in step S5, the
そして、基板Wが回転されている間に、検出センサー1600は、基板Wの位置を検出する。具体的には、上述したように、光出射ヘッド1610は、帯状の光を基板Wの周縁部に向かって出射し、受光ヘッド1620は、光出射ヘッド1610から出射された光(帯状の光)のうち、基板Wの側方を通過した光を受光する。検出センサー1600は、受光した光の量を示す信号を制御部1910に送信する。
Then, while the substrate W is being rotated, the
次に、ステップS6において、制御部1910のズレ算出部1911は、検出センサー1600の検出結果に基づいて、ステージ1100に対する基板Wの位置ズレ量を算出する。本実施形態では、ステージ1100の中心軸線(図示せず)および回転アクチュエータ1200の回転軸線L1210に対する基板Wの位置ズレ量を算出する。
Next, in step S6, the
また、本実施形態では、ズレ算出部1911は、検出センサー1600の検出結果に基づいて、基板WのノッチWNが光出射ヘッド1610と受光ヘッド1620との間を通過したタイミングを検出する。その後、ズレ算出部1911は、ステージ1100に対する基板Wの回転角度位置を算出する。回転角度位置は、基板Wのステージ1100のステージ1100に対する回転方向の位置である。
In addition, in this embodiment, the
次に、ステップS7において、ステージ1100が水平方向に移動される。具体的には、図18に示すように、第1水平移動アクチュエータ1400および第2水平移動アクチュエータ1500は、ズレ算出部1911が算出した位置ズレ量に基づいて、基板Wの中心軸線LWが基準軸線LBと一致するように、ステージ1100および基板Wを水平方向に移動させる。なお、ステップS7で、基板Wの中心軸線LWが基準軸線LBと一致した状態では、回転アクチュエータ1200の回転軸線L1210は、基準軸線LBからズレた位置に位置する。
Next, in step S7, the
次に、ステップS8において、ホルダー1310が上昇位置に上昇される。具体的には、図19に示すように、ホルダー移動アクチュエータ1330は、ホルダー1310を下降位置から上昇位置に上昇させる。ホルダー1310が上昇位置に上昇されることによって、ホルダー1310の支持ピン1312は、ステージ1100の支持ピン1120よりも上方に突出する。これにより、基板Wは、ホルダー1310によって支持され、ステージ1100の支持ピン1120から離隔する。つまり、基板Wは、ステージ1100からホルダー1310に渡される。
Next, in step S8, the
次に、ステップS9において、ステージ1100が水平方向に移動される。具体的には、図20に示すように、第1水平移動アクチュエータ1400および第2水平移動アクチュエータ1500は、ステップS7とは逆方向に同じ距離だけ、ステージ1100を水平方向に移動させる。これにより、ステージ1100の中心軸線(図示せず)および回転アクチュエータ1200の回転軸線L1210は、基板Wの中心軸線LWおよび基準軸線LBと一致する。
Next, in step S9, the
次に、ステップS10において、ステージ1100が回転される。具体的には、回転アクチュエータ1200は、ズレ算出部1911が算出したステージ1100に対する基板Wの回転角度位置に基づいて、ステージ1100を回転させる。これにより、基板Wがステージ1100に対して所定の回転角度位置になる。つまり、基板WのノッチWNがステージ1100の特定の位置の真上に位置する。
Next, in step S10, the
次に、ステップS11において、ホルダー1310が下降位置に下降される。具体的には、図16に示すように、ステップS4と同様にして、ホルダー移動アクチュエータ1330は、ホルダー1310を上昇位置から下降位置に下降させる。これにより、基板Wは、ホルダー1310からステージ1100に渡される。
Next, in step S11, the
なお、ステップS11で基板Wがホルダー1310からステージ1100に渡された状態では、ステップS4とは異なり、基板Wの中心軸線LWは、回転アクチュエータ1200の回転軸線L1210、ステージ1100の中心軸線(図示せず)および基準軸線LBと略一致している。回転アクチュエータ1200の回転軸線L1210、ステージ1100の中心軸線(図示せず)および基準軸線LBに対する基板Wの中心軸線LWの位置ズレ量は、例えば、0.1mm以下である。
Note that, in the state where the substrate W is transferred from the
次に、ステップS12において、距離測定装置1700から基板Wまでの距離が周方向に測定される。具体的には、図21に示すように、回転アクチュエータ1200は、回転軸線L1210および基準軸線LBを中心としてステージ1100を回転させる。これにより、基板Wは、中心軸線LW、回転軸線L1210および基準軸線LBを中心として回転する。
Next, in step S12, the distance from the
そして、基板Wが回転されている間に、距離測定装置1700は、基板Wまでの距離を周方向に測定する。具体的には、第1光学ヘッド1710は、基板Wの上面Waに向けて第1出射光を出射するとともに、第1出射光のうち基板Wの上面Waで反射された光を第1受光素子1712で受光する。これにより、第1光学ヘッド1710は、ステージ1100に保持された基板Wの上面Waまでの距離を測定する。第2光学ヘッド1720は、基板Wの下面Wbに向けて第2出射光を出射するとともに、第2出射光のうち基板Wの下面Wbで反射された光を第2受光素子1722で受光する。これにより、第2光学ヘッド1720は、ステージ1100に保持された基板Wの下面Wbまでの距離を測定する。距離測定装置1700は、測定した距離を示す信号を制御部1910に送信する。なお、図21では、理解を容易にするために、第1出射光および第2出射光にハッチングを施している。
Then, while the substrate W is being rotated, the
また、本実施形態では、ステップS12において、ステップS5と同様、基板Wが回転されている間に、検出センサー1600は、基板Wの位置を検出する。検出センサー1600は、受光した光の量を示す信号を制御部1910に送信する。
In addition, in this embodiment, in step S12, similar to step S5, while the substrate W is being rotated, the
次に、ステップS13において、制御部1910の厚み算出部1912は、距離測定装置1700の測定結果に基づいて、基板Wの厚みを周方向に沿って算出する。また、本実施形態では、距離測定装置1700の測定と同時に、検出センサー1600が基板WのノッチWNの位置を検出しているので、厚み算出部1912は、検出センサー1600の検出結果に基づいて、基板Wの厚みと基板Wの周方向の位置とを関連付けた状態で、基板Wの厚みを算出する。
Next, in step S13, the
次に、ステップS14において、基板WのノッチWNの位置が調整される。具体的には、回転アクチュエータ1200は、検出センサー1600の検出結果に基づいて、ステージ1100および基板Wを所定角度回転させる。このとき、回転アクチュエータ1200は、基板WのノッチWNが所定の位置に位置するように、ステージ1100および基板Wを回転させる。本実施形態では、回転アクチュエータ1200は、X方向に平行で基準軸線LBを通過する直線上にノッチWNが位置するように、ステージ1100を回転させる。ここでは、回転アクチュエータ1200は、X方向に平行で基準軸線LBを通過する直線上で、且つ、搬送ユニットTUに近い位置にノッチWNが位置するように、ステージ1100および基板Wを回転させる。
Next, in step S14, the position of the notch WN of the substrate W is adjusted. Specifically, the
次に、ステップS15において、ホルダー1310が上昇位置に上昇される。具体的には、図19に示すように、ホルダー移動アクチュエータ1330は、ホルダー1310を下降位置から上昇位置に上昇させる。ホルダー1310が上昇位置に上昇されることによって、ホルダー1310の支持ピン1312は、ステージ1100の支持ピン1120よりも上方に突出する。これにより、基板Wは、ホルダー1310によって支持され、ステージ1100の支持ピン1120から離隔する。つまり、基板Wは、ステージ1100からホルダー1310に渡される。
Next, in step S15, the
次に、ステップS16において、搬送ロボットTRの搬送アーム3510がプリアライメントユニットPU内に挿入される。具体的には、図22に示すように、搬送ロボットTRは、搬送アーム3510を、側壁1011aの開口窓1011cを介してプリアライメントユニットPU内に挿入する。これにより、搬送アーム3510は、ホルダー1310と基板Wとの間に位置する。
Next, in step S16, the
次に、ステップS17において、ホルダー1310が下降位置に下降される。具体的には、図23に示すように、ホルダー移動アクチュエータ1330は、ホルダー1310を上昇位置から下降位置に下降させる。これにより、基板Wは、搬送アーム3510の上方の位置から下降される。ホルダー1310が下降位置に下降されることによって、ホルダー1310の支持ピン1312は、搬送アーム3510の上面3510aよりも下方に移動する。これにより、基板Wの下面Wbは、搬送アーム3510の上面3510aに接触し、基板Wは、搬送アーム3510よって支持される。そして、基板Wの下面Wbは、ホルダー1310の支持ピン1312から離隔する。つまり、基板Wは、ホルダー1310から搬送アーム3510に渡される。
Next, in step S17, the
次に、ステップS18において、基板WがプリアライメントユニットPUから搬出されるとともに、距離測定装置1700から基板Wまでの距離が搬送方向Aに沿って測定される。具体的には、搬送ロボットTRの搬送駆動部3520は、基板Wを保持している搬送アーム3510を側壁1011aの開口窓1011cを介して搬送ユニットTU内に収容する。つまり、搬送ロボットTRは、基板Wを搬送方向A(図11参照)に搬送し、搬送ユニットTU内に収容する。これにより、基板Wは、プリアライメントユニットPUから搬送ユニットTUに搬出される。このとき、図11を用いて説明したように、距離測定装置1700は、搬送ロボットTRが基板Wをステージ1100に対して搬送方向Aに搬送している間に、基板Wまでの距離を測定する。これにより、距離測定装置1700は、基板Wの中心部を通過する直線(センターライン)に沿って基板Wまでの距離を測定する。
Next, in step S18, the substrate W is unloaded from the pre-alignment unit PU, and the distance from the
次に、ステップS19において、制御部1910の厚み算出部1912は、距離測定装置1700の測定結果に基づいて、基板Wの厚みを搬送方向Aに沿って算出する。そして、制御部1910は、ステップS13における算出結果と、ステップS19における算出結果とを制御部91に送信する。
Next, in step S19, the
以上のようにして、プリアライメントユニットPUを用いた基板Wのプリアライメント動作、および、基板Wの厚み測定動作が終了する。 In this manner, the pre-alignment operation of the substrate W using the pre-alignment unit PU and the thickness measurement operation of the substrate W are completed.
次に、図24~図30を参照して、本実施形態の接合ユニットJUについて説明する。図24は、接合ユニットJUの構造を概略的に示す斜視図である。図24に示すように、接合ユニットJUは、基台2と、第1基板ホルダー10と、第2基板ホルダー20と、第1移動アクチュエータ100と、第2移動アクチュエータ200とを備える。なお、第1移動アクチュエータ100は、本発明の「基板ホルダーアクチュエータ」の一例である。
Next, the joining unit JU of this embodiment will be described with reference to Figures 24 to 30. Figure 24 is a perspective view that shows a schematic structure of the joining unit JU. As shown in Figure 24, the joining unit JU comprises a
基台2は、第1基板ホルダー10、第2基板ホルダー20、第1移動アクチュエータ100および第2移動アクチュエータ200等を支持する。基台2は、第1移動アクチュエータ100および第2移動アクチュエータ200等の重さおよび熱によって変形しにくい材料によって形成されている。基台2は、例えば、石材によって形成されている。これにより、基台2の真直度および平面度を高めることが可能である。なお、基台2の下方には、除振台(図示せず)が配置されている。これにより、床4012(図3参照)からの振動が第1基板ホルダー10、第2基板ホルダー20、第1移動アクチュエータ100および第2移動アクチュエータ200等に伝達されることを抑制できる。除振台は、特に限定されるものではないが、例えば、アクティブ除振台であってもよい。アクティブ除振台は、例えば、振動を検出するセンサー、および、振動の伝達を抑えるアクチュエータを有する。
The
本実施形態では、第1基板ホルダー10は、第1基板W1の裏面(第2基板W2に貼り合わせる面とは反対側の面)を保持する。本実施形態では、第1基板ホルダー10は、後述するように、第1基板W1を上下反転させたり、第1基板W1を上下に移動させたりする。
In this embodiment, the
第1基板ホルダー10は、第1ステージ11と、第1ステージ11に固定される第1保持部12とを有する。第1ステージ11は、第1保持部12が取り付けられる一方面11aを有する。第1ステージ11は、例えば、直方体形状を有するプレートである。第1ステージ11は、例えば、線膨張係数の小さいセラミックまたは金属等によって形成されている。
The
第1保持部12は、第1基板W1の裏面を保持する。第1保持部12による保持方法は、特に限定されるものではないが、例えば、バキューム式である。つまり、第1保持部12は、第1基板W1の裏面を吸着する。なお、第1保持部12による保持方法は、第1基板W1の端部を挟持する挟持式であってもよい。ただし、第1基板W1と第2基板W2とを貼り合わせる際に、第1保持部12が第2基板ホルダー20および/または第2基板W2に接触することを避けるために、第1保持部12による保持方法は、バキューム式であることが好ましい。第1保持部12は、例えば、円柱形状または円板形状を有するプレートである。第1保持部12は、例えば、線膨張係数の小さいセラミックまたは金属等によって形成されている。
The first holding
本実施形態では、第2基板ホルダー20は、第2基板W2の裏面(第1基板W1に貼り合わせる面とは反対側の面)を保持する。本実施形態では、第2基板ホルダー20は、後述するように、第2基板W2を基台2の上面に沿って水平方向に移動させる。また、第2基板ホルダー20は、後述するように、第2基板W2を周方向に回転させる。
In this embodiment, the
第2基板ホルダー20は、第2ステージ21と、第2ステージ21に固定される第2保持部22とを有する。第2ステージ21は、第2保持部22を保持する。第2ステージ21は、例えば、直方体形状を有するプレートである。第2ステージ21は、例えば、線膨張係数の小さいセラミックまたは金属等によって形成されている。
The
第2保持部22は、第2基板W2の裏面を保持する。第2保持部22による保持方法は、特に限定されるものではないが、例えば、バキューム式である。つまり、第2保持部22は、第2基板W2の裏面を吸着する。なお、第2保持部22による保持方法は、第2基板W2の端部を挟持する挟持式であってもよい。ただし、第2基板W2と第2基板W2とを貼り合わせる際に、第2保持部22が第1基板ホルダー10および/または第1基板W1に接触することを避けるために、第2保持部22による保持方法は、バキューム式であることが好ましい。第2保持部22は、例えば、円柱形状または円板形状を有するプレートである。第2保持部22は、例えば、線膨張係数の小さいセラミックまたは金属等によって形成されている。
The
また、第2保持部22は、周方向に回転可能に構成されている。具体的には、第2保持部22は、第2保持部22の中心回りに回転可能に構成されている。言い換えると、第2保持部22は、第2基板W2を周方向に回転させる。また、第2保持部22は、第2基板W2を水平面内で回転させる。
The
第1移動アクチュエータ100は、第1基板ホルダー10を移動させる。本実施形態では、第1移動アクチュエータ100は、第1基板ホルダー10を上下反転させたり、第1基板ホルダー10を上下に移動させたりする。これにより、第1基板W1が上下反転されたり、上下に移動されたりする。
The
具体的には、第1移動アクチュエータ100は、反転アクチュエータ110と、昇降アクチュエータ120と、第1ガントリー130とを有する。図24では、第1ガントリー130を2点鎖線で描いている。
Specifically, the
反転アクチュエータ110は、第1基板ホルダー10を上下反転させる。反転アクチュエータ110は、第1基板ホルダー10に固定される回転シャフト111と、回転シャフト111を回転させる第1回転駆動部(図示せず)とを有する。回転シャフト111は、第1基板ホルダー10を貫通する1つのシャフトによって構成されていてもよいし、第1基板ホルダー10を挟んで配置される一対のシャフトによって構成されていてもよい。第1回転駆動部は、例えば、ステッピングモータを有する。第1回転駆動部が回転シャフト111を180°回転させることによって、第1基板ホルダー10が上下反転する。
The inversion actuator 110 inverts the
本実施形態では、接合ユニットJUは、角度検出センサー150を備える。角度検出センサー150は、第2基板ホルダー20に対する第1基板ホルダー10の角度を検出する。角度検出センサー150は、例えば、3つ以上の距離測定センサー151を含む。距離測定センサー151は、例えば、第1基板ホルダー10の一方面11aに取り付けられており、第2基板ホルダー20までの距離を測定する。距離測定センサー151の検出結果に基づいて回転シャフト111を回転させることによって、第1基板ホルダー10を第2基板ホルダー20に対して平行に配置できる。これにより、第1基板W1を第2基板W2に対して平行に配置できる。なお、距離測定センサー151は、第2基板ホルダー20に取り付けられ、第1基板ホルダー10までの距離を測定してもよい。角度検出センサー150は、第2基板ホルダー20に対する第1基板ホルダー10の角度を検出できれば、距離測定センサー151以外のセンサーまたは装置を含んでもよい。
In this embodiment, the joining unit JU includes an
昇降アクチュエータ120は、第1基板ホルダー10を上下に移動させる。昇降アクチュエータ120は、一対の支持部材121と、一対の昇降機構122とを有する。支持部材121は、反転アクチュエータ110を支持している。支持部材121は、反転アクチュエータ110の回転シャフト111を回転可能に支持する。また、昇降アクチュエータ120は、距離測定センサー151の検出結果に基づいて、第1基板ホルダー10を上下方向に移動させることによって、第1基板W1と第2基板W2との間の距離を所定範囲内にする。
The lifting
昇降機構122は、複数の可動子122aと、複数のレール(図示せず)とを有する。可動子122aは、支持部材121に固定されている。1つの支持部材121に対して2つの可動子122aが固定されている。可動子122aは、レールに沿って移動する。可動子122aは、例えば、コイルを有する。また、可動子122aは、レール(図示せず)に沿って移動した距離を検出するエンコーダを有する。なお、全ての可動子122aがコイルおよびエンコーダを有していなくてもよく、1つ以上の可動子122aがコイルおよびエンコーダを有していてもよい。
The
レール(図示せず)は、鉛直方向に延びるように、第1ガントリー130に固定されている。レールは、複数の磁石を有する。複数の磁石は、N極とS極とが鉛直方向に沿って交互に並ぶように配置されている。可動子122aのコイルに電流を通電することによって、可動子122aがレールに沿って移動する。可動子122aがレールに沿って上下に移動することによって、第1基板ホルダー10が上下に移動する。
A rail (not shown) is fixed to the
第2移動アクチュエータ200は、第2基板ホルダー20を移動させる。本実施形態では、第2移動アクチュエータ200は、第2基板ホルダー20を基台2の上面に沿って水平方向に移動させる。また、本実施形態では、第2移動アクチュエータ200は、第2基板ホルダー20の第2保持部22を周方向に回転させる。言い換えると、第2移動アクチュエータ200は、第2基板ホルダー20の第2保持部22を水平面内で回転させる。
The
具体的には、第2移動アクチュエータ200は、平行移動部210と、第2回転駆動部230(図25参照)とを有する。平行移動部210は、第2基板ホルダー20を基台2の上面に沿って平行移動させる。平行移動部210は、第2基板ホルダー20をX方向に移動させる移動部211と、第2基板ホルダー20をY方向に移動させる移動部212と、移動部211および移動部212の間に配置される支持台213とを有する。
Specifically, the
図25は、接合ユニットJUの第2基板ホルダー20周辺の構造をX方向から示す概略図である。図24および図25に示すように、移動部211は、支持台213上に配置されている。移動部211は、リニアモータ2111と、リニアガイド2112とを有する。本実施形態では、移動部211は、一対のリニアモータ2111と、一対のリニアガイド2112とを有する。
Figure 25 is a schematic diagram showing the structure around the
一対のリニアモータ2111は、第2基板ホルダー20の第2ステージ21のY方向外側に配置されている。一対のリニアモータ2111は、Y方向に互いに所定距離を隔てて配置されている。
The pair of
各リニアモータ2111は、可動子2111aと、レール2111bとを有する。可動子2111aは、第2ステージ21の側面に固定されている。可動子2111aは、レール2111bに沿って移動する。可動子2111aは、例えば、コイルを有する。また、可動子2111aは、レール2111bに沿って移動した距離を検出するエンコーダを有する。なお、一対の可動子2111aの両方がコイルおよびエンコーダを有していなくてもよく、一方の可動子2111aがコイルおよびエンコーダを有していてもよい。
Each
レール2111bは、X方向に延びるように、支持台213に固定されている。レール2111bは、複数の磁石を有する。複数の磁石は、N極とS極とがX方向に沿って交互に並ぶように配置されている。可動子2111aのコイルに電流を通電することによって、可動子2111aがレール2111bに沿って移動する。可動子2111aがレール2111bに沿って移動することによって、第2基板ホルダー20がX方向に移動する。
The
一対のリニアガイド2112は、第2基板ホルダー20の第2ステージ21と支持台213との間に配置されている。一対のリニアガイド2112は、Y方向に所定距離を隔てて配置されている。一対のリニアガイド2112は、一対のリニアモータ2111に沿ってそれぞれ配置されている。
The pair of
各リニアガイド2112は、可動子2112aと、レール2112bとを有する。可動子2112aは、第2ステージ21の下面(支持台213に対向する面)に固定されている。可動子2112aは、レール2112bに沿って移動する。可動子2112aは、例えば、コの字形状の断面を有し、レール2112bをY方向の両側から挟んでいる。レール2112bは、X方向に延びるように、支持台213に固定されている。リニアガイド2112は、第2基板ホルダー20を高精度に直線状に移動させる。
Each
図26は、接合ユニットJUの第2基板ホルダー20周辺の構造をY方向から示す概略図である。図24および図26に示すように、移動部212は、基台2上に配置されている。移動部212は、リニアモータ2121と、リニアガイド2122とを有する。本実施形態では、移動部212は、一対のリニアモータ2121と、一対のリニアガイド2122とを有する。
Figure 26 is a schematic diagram showing the structure around the
一対のリニアモータ2121は、支持台213と基台2との間に配置されている。一対のリニアモータ2121は、X方向に互いに所定距離を隔てて配置されている。
The pair of
各リニアモータ2121は、可動子2121aと、レール2121bとを有する。可動子2121aは、支持台213の下面(基台2に対向する面)に固定されている。可動子2121aは、レール2121bに沿って移動する。可動子2121aは、例えば、コイルを有する。また、可動子2121aは、レール2121bに沿って移動した距離を検出するエンコーダを有する。なお、一対の可動子2121aの両方がコイルおよびエンコーダを有していなくてもよく、一方の可動子2121aがコイルおよびエンコーダを有していてもよい。
Each
レール2121bは、Y方向に延びるように、基台2に固定されている。レール2121bは、複数の磁石を有する。複数の磁石は、N極とS極とがY方向に沿って交互に並ぶように配置されている。可動子2121aのコイルに電流を通電することによって、可動子2121aがレール2121bに沿って移動する。可動子2121aがレール2121bに沿って移動することによって、支持台213および第2基板ホルダー20がY方向に移動する。
The
一対のリニアガイド2122は、支持台213と基台2との間に配置されている。一対のリニアガイド2122は、X方向に所定距離を隔てて配置されている。一対のリニアガイド2122は、一対のリニアモータ2121に沿ってそれぞれ配置されている。
The pair of
各リニアガイド2122は、可動子2122aと、レール2122bとを有する。可動子2122aは、支持台213の下面(基台2に対向する面)に固定されている。可動子2122aは、レール2122bに沿って移動する。可動子2122aは、例えば、コの字形状の断面を有し、レール2122bをX方向の両側から挟んでいる。レール2122bは、Y方向に延びるように、基台2に固定されている。リニアガイド2122は、支持台213および第2基板ホルダー20を高精度に直線状に移動させる。
Each
第2回転駆動部230は、第2基板ホルダー20の第2保持部22の下部に取り付けられている。第2回転駆動部230は、第2保持部22を周方向に回転させる。つまり、第2回転駆動部230は、第2基板W2を水平面内で周方向に回転させる。第2回転駆動部230は、例えば、モータを含む。本実施形態では、第2回転駆動部230は、ダイレクトドライブモータを含む。これにより、第2基板W2の回転角度を高精度に制御できる。
The second
図27は、支持台213周辺の構造を下方から示す概略図である。図25および図27に示すように、接合ユニットJUは、検出アクチュエータ300を備える。検出アクチュエータ300は、第1基板ホルダー10および第2基板ホルダー20の一方のXY平面内の移動を検出する。本実施形態では、検出アクチュエータ300は、第2基板ホルダー20のXY平面内の移動を検出する。
Figure 27 is a schematic diagram showing the structure around the
具体的には、検出アクチュエータ300は、例えば、2次元スケール301(以下、2Dスケール301と記載する)と、検出センサー302とを有する。2Dスケール301は、第2基板ホルダー20の第2ステージ21の下面に取り付けられている。2Dスケール301は、XY方向に拡がる矩形形状を有する。2Dスケール301は、例えば、反射型の回折格子スケールである。2Dスケール301は、格子間隔がX方向およびY方向に沿って変化するように、構成されている。
Specifically, the
支持台213には、開口部213aが設けられている。開口部213aは、2Dスケール301の下方に位置している。また、開口部213aは、2Dスケール301よりも大きい開口を有する。
The
検出センサー302は、基台2の上面に取り付けられている。検出センサー302は、支持台213の開口部213aから上方に突出している。なお、検出センサー302は、支持台213よりも下方に位置していてもよい。検出センサー302は、2Dスケール301に向けてレーザ光を出射し、2Dスケール301で反射された光を受光する。第2基板ホルダー20の移動に伴い、検出センサー302の受光信号が変化する。これにより、第2基板ホルダー20のX方向およびY方向の移動量が検出される。
The
図24に戻り、接合ユニットJUについてさらに説明する。図24に示すように、接合ユニットJUは、第1基板検出センサー310と、第1基準マスク410とを備えている。第1基板検出センサー310は、第1基板W1を検出する。具体的には、第1基板W1は、1つ以上のアライメントマークを有する。第1基板検出センサー310は、第1基板W1のアライメントマークを検出する。
Returning to FIG. 24, the joining unit JU will be further described. As shown in FIG. 24, the joining unit JU includes a first
第1基板検出センサー310は、第2ステージ21に固定されている。第1基板検出センサー310は、例えば、カメラを含む。第1基板検出センサー310は、撮像素子を含む。例えば、撮像素子は、CCDイメージセンサーまたはCMOSイメージセンサーである。第1基板検出センサー310は、撮像した撮像データを制御装置90に送信する。撮像データは、画像データを含む。本実施形態では、第1基板検出センサー310は、カメラ311を有する。なお、第1基板検出センサー310は、後述する第2基板検出アクチュエータ320と同様、拡大倍率の異なる複数のカメラを有してもよい。
The first
また、第1基板検出センサー310は、第1基準マスク410を検出する。具体的には、第1基準マスク410は、アライメントマークを有する。第1基板検出センサー310は、第1基準マスク410のアライメントマークを検出する。なお、第1基板検出センサー310は、第1ステージ11の一方面11aが下方を向いた状態で、第1基準マスク410を検出する。
The first
第1基準マスク410は、第1ステージ11に固定されている。第1基準マスク410は、アライメントマークが形成されたマーク部材411と、マーク部材411を支持する一対の支柱412とを有する。
The
マーク部材411は、高精度に形成されたアライメントマークを有する。例えば、アライメントマークは、マーク部材411に対してエッチング等を施すことによって形成されている。マーク部材411は、例えば、線膨張係数の小さい部材によって形成されている。また、マーク部材411は、例えば、透光性を有する部材によって形成されてもよい。本実施形態では、マーク部材411は、例えば、可視光を透過するガラスによって形成されている。
The
ここで、第1基板検出センサー310により、第1基板W1のアライメントマークと、第1基準マスク410のアライメントマークとを検出することによって、第1基準マスク410のアライメントマークに対する第1基板W1のアライメントマークの相対位置を検出できる。具体的には、第1ステージ11の一方面11aが下方を向いた状態で、第1基板検出センサー310を水平方向に移動させることによって、第1基板W1のアライメントマークと、第1基準マスク410のアライメントマークとを検出する。このとき、第1基板検出センサー310によって第1基板W1のアライメントマークを検出した後、第1基準マスク410のアライメントマークを検出するまでの間に、第1基板検出センサー310および第2基板ホルダー20が移動した方向および距離を検出アクチュエータ300によって検出する。これにより、第1基準マスク410のアライメントマークに対する第1基板W1のアライメントマークの相対位置を検出できる。
Here, the first
接合ユニットJUは、第2基板検出アクチュエータ320と、第2基準マスク420とを備えている。第2基板検出アクチュエータ320は、第2基板W2を検出する。具体的には、第2基板W2は、1つ以上のアライメントマークを有する。第2基板検出アクチュエータ320は、第2基板W2のアライメントマークを検出する。
The joining unit JU includes a second
接合ユニットJUは、第2ガントリー350を備え、第2基板検出アクチュエータ320は、第2ガントリー350に固定されている。なお、図24では、第2ガントリー350の一部を2点鎖線で描いている。第2基板検出アクチュエータ320は、例えば、カメラを含む。第2基板検出アクチュエータ320は、撮像素子を含む。例えば、撮像素子は、CCDイメージセンサーまたはCMOSイメージセンサーである。第2基板検出アクチュエータ320は、撮像した撮像データを制御装置90に送信する。撮像データは、画像データを含む。
The joining unit JU includes a
本実施形態では、第2基板検出アクチュエータ320は、拡大倍率の異なるカメラ321およびカメラ322を有する。カメラ321は、比較的低倍率のカメラである。カメラ322は、比較的高倍率のカメラである。カメラ322は、カメラ321よりも拡大倍率が大きい。カメラ321は、比較的画角が大きいため、第2基板W2のアライメントマークを検出しやすい。その一方、カメラ322は、比較的画角が小さく高倍率であるため、アライメントマークの検出精度が高い。
In this embodiment, the second
なお、第2基板検出アクチュエータ320によって第2基板W2のアライメントマークを検出する場合、カメラ321でアライメントマークを検出した後に、カメラ322でアライメントマークを検出する。このため、カメラ321による検出とカメラ322による検出との間に、第2基板検出アクチュエータ320(カメラ321およびカメラ322)を移動させる動作が必要である。しかしながら、説明を簡略化するために、以下では、カメラ321による検出、および、カメラ322による検出の両方を、第2基板検出アクチュエータ320による検出として記載する。また、カメラ321による検出とカメラ322による検出との間の、第2基板検出アクチュエータ320を移動させる動作を、省略して記載する。
When detecting the alignment mark of the second substrate W2 by the second
また、第2基板検出アクチュエータ320は、第2基準マスク420を検出する。具体的には、第2基準マスク420は、アライメントマークを有する。第2基板検出アクチュエータ320は、第2基準マスク420のアライメントマークを検出する。
The second
第2基準マスク420は、第2ステージ21に固定されている。第2基準マスク420は、アライメントマークが形成されたマーク部材421と、マーク部材421を支持する支柱422とを有する。
The
マーク部材421は、高精度に形成されたアライメントマークを有する。例えば、アライメントマークは、マーク部材421に対してエッチング等を施すことによって形成されている。マーク部材421は、例えば、線膨張係数の小さい部材によって形成されている。また、マーク部材421は、例えば、透光性を有する部材によって形成されていてもよい。本実施形態では、マーク部材421は、例えば、可視光を透過するガラスによって形成されている。なお、マーク部材421は、可視光を透過しない部材によって形成されていてもよい。
The
ここで、第2基板検出アクチュエータ320により、第2基板W2のアライメントマークと、第2基準マスク420のアライメントマークとを検出することによって、第2基準マスク420のアライメントマークに対する第2基板W2のアライメントマークの相対位置を検出できる。具体的には、第2基板ホルダー20および第2基板W2を水平方向に移動させることによって、第2基板W2のアライメントマークと、第2基準マスク420のアライメントマークとを検出する。このとき、第2基板検出アクチュエータ320によって第2基板W2のアライメントマークを検出した後、第2基準マスク420のアライメントマークを検出するまでの間に、第2基板ホルダー20および第2基板W2が移動した方向および距離を検出アクチュエータ300によって検出する。これにより、第2基準マスク420のアライメントマークに対する第2基板W2のアライメントマークの相対位置を検出可能である。
Here, the second
図28は、接合ユニットJUの構造を下方から概略的に示す斜視図である。図28に示すように、接合ユニットJUは、撮像部50を備えている。なお、本実施形態では、撮像部50は、撮像した撮像データを制御装置90に送信する。
Figure 28 is a perspective view showing the structure of the joining unit JU from below. As shown in Figure 28, the joining unit JU is equipped with an
本実施形態では、撮像部50は、第1基板ホルダー10に固定されている。また、本実施形態では、撮像部50は、第1基準マスク410および第2基準マスク420を撮像する。具体的には、撮像部50は、第1基準マスク410のアライメントマーク、および、第2基準マスク420のアライメントマークを撮像する。本実施形態では、撮像部50は、第1基準マスク410のアライメントマーク、および、第2基準マスク420のアライメントマークを同時に撮像する。つまり、撮像部50は、第1基準マスク410のアライメントマーク、および、第2基準マスク420のアライメントマークを一画面内で撮像する。
In this embodiment, the
本実施形態では、撮像部50は、第1ステージ11に取り付けられる。撮像部50は、例えば、第1ステージ11の一方面11a(図24参照)に取り付けられていてもよい。また、撮像部50は、例えば、第1ステージ11を貫通するように第1ステージ11に取り付けられていてもよい。本実施形態では、撮像部50は、第1ステージ11を厚み方向に貫通するように第1ステージ11に取り付けられている。
In this embodiment, the
第1基板ホルダー10に保持された第1基板W1と第2基板ホルダー20に保持された第2基板W2とを貼り合わせる際には、第1基準マスク410と第2基準マスク420とは上下方向に対向して配置されている。このとき、第1基準マスク410のアライメントマークと第2基準マスク420のアライメントマークとは、上下方向に対向して配置されている。ただし、XY平面において、第1基準マスク410のアライメントマークの位置と、第2基準マスク420のアライメントマークの位置とは、完全に一致してもよいし、一致しなくてもよい。第1基準マスク410のアライメントマークと第2基準マスク420のアライメントマークとは、撮像部50によって同時に撮像される位置に配置されていればよい。
When bonding the first substrate W1 held by the
制御部91(図1参照)は、接合ユニットJUを制御する。具体的には、制御部91は、第1移動アクチュエータ100および第2移動アクチュエータ200を制御する。
The control unit 91 (see FIG. 1) controls the joining unit JU. Specifically, the
制御部91は、例えば、第1移動アクチュエータ100を制御して、搬送ロボットTRから第1基板ホルダー10に渡され、第1基板ホルダー10に保持された第1基板W1を上下反転する。制御部91は、例えば、第1移動アクチュエータ100を制御して、反転された第1基板W1を下方に移動させ、第1基板W1と第2基板W2とを貼り合わせる。
The
制御部91は、例えば、検出アクチュエータ300および第1基板検出センサー310の検出結果に基づいて、第1基準マスク410のアライメントマークに対する第1基板W1のアライメントマークの相対的な位置を算出する。また、制御部91は、例えば、検出アクチュエータ300および第2基板検出アクチュエータ320の検出結果に基づいて、第2基準マスク420のアライメントマークに対する第2基板W2のアライメントマークの相対的な位置を算出する。また、制御部91は、例えば、撮像部50の検出結果に基づいて、第1基準マスク410のアライメントマークと第2基準マスク420のアライメントマークとの相対的な位置関係を算出する。従って、制御部91は、例えば、検出アクチュエータ300、第1基板検出センサー310、第2基板検出アクチュエータ320、および、撮像部50の検出結果に基づいて、第1基板W1のアライメントマークと第2基板W2のアライメントマークとの相対的な位置関係を算出することができる。
The
なお、例えば、第1基準マスク410と第2基準マスク420との相対的な位置を算出すること、第1基板ホルダー10と第2基板ホルダー20との相対的な位置を算出すること、および、第1基板W1と第2基板W2との相対的な位置を算出することは、撮像部50に対する第2基準マスク420の相対位置を算出することと実質的に同じである。
Note that, for example, calculating the relative position between the
制御部91は、プリアライメントユニットPUの厚み算出部1912の算出結果を取得する。なお、制御部91は、本発明の「取得部」の一例である。
The
制御部91は、プリアライメントユニットPUで算出された第1基板W1および第2基板W2の厚みに基づいて、第1基板W1のマッピングデータと、第2基板W2のマッピングデータとを生成する。マッピングデータは、基板Wをグリッド状に複数の領域に区画したときの各領域における基板Wの厚み情報を示す。本実施形態では、制御部91は、周方向に沿った基板Wの厚み算出結果と、搬送方向Aに沿った基板Wの厚み算出結果とに基づいて、基板Wの一部(算出していない領域)の厚みを予測することによって、基板Wの全領域についてのマッピングデータを生成する。
The
本実施形態では、制御部91は、昇降アクチュエータ120を制御して、厚み算出部1912の算出結果に基づいて、第1基板W1と第2基板W2との間の距離が所定範囲内になるように、第1基板ホルダー10を第2基板ホルダー20に対して移動させる。従って、精度良く測定された基板Wの厚みに基づいて、第1基板ホルダー10を第2基板ホルダー20に対して移動させることができるので、第1基板W1と第2基板W2との間の距離を容易に所定範囲内にすることができる。
In this embodiment, the
次に、図29および図30を参照して、本実施形態の接合ユニットJUの貼り合わせ方法について説明する。図29は、接合ユニットJUの貼り合わせ方法を示すフローチャートである。図30は、第1基板W1と第2基板W2とを対向配置させた状態を概略的に示す側面図である。なお、図30では、理解を容易にするために、基板Wの厚みの変化量を極端に大きく示している。本実施形態では、接合ユニットJUの貼り合わせ方法は、ステップS101~ステップS111を含む。 Next, the bonding method of the bonding unit JU of this embodiment will be described with reference to Figures 29 and 30. Figure 29 is a flowchart showing the bonding method of the bonding unit JU. Figure 30 is a side view that shows a schematic state in which the first substrate W1 and the second substrate W2 are arranged opposite each other. Note that in Figure 30, the amount of change in thickness of the substrates W is shown to be extremely large for ease of understanding. In this embodiment, the bonding method of the bonding unit JU includes steps S101 to S111.
図29に示すように、ステップS101において、制御部91は、プリアライメントユニットPUから搬送ロボットTRに渡された第1基板W1を、接合ユニットJUに搬入する。具体的には、制御部91は、搬送ロボットTRを制御して、開口窓4011c(図3参照)を介して、第1基板W1を接合ユニットJUに搬入する。このとき、第1基板W1のうちの第2基板W2に貼り合わせる面(以下、貼り合わせ面と記載することがある)が上方を向いた状態で、搬送ロボットTRは、第1基板W1を搬送する。そして、搬送ロボットTRは、第1基板ホルダー10に第1基板W1を渡す。このとき、搬送ロボットTRは、第1基板ホルダー10に直接的に第1基板W1を渡してもよいし、吸着チャックピン等の他の装置を介して第1基板ホルダー10に第1基板W1を渡してもよい。なお、第1基板W1は、貼り合わせ面が上方を向いた状態で、第1基板ホルダー10によって保持される。
29, in step S101, the
次に、ステップS102において、制御部91は、プリアライメントユニットPUから搬送ロボットTRに渡された第2基板W2を、接合ユニットJUに搬入する。具体的には、制御部91は、搬送ロボットTRを制御して、開口窓4011c(図3参照)を介して、第2基板W2を接合ユニットJUに搬入する。このとき、第2基板W2のうちの第1基板W1に貼り合わせる面(以下、貼り合わせ面と記載することがある)が上方を向いた状態で、搬送ロボットTRは、第2基板W2を搬送する。そして、搬送ロボットTRは、第2基板ホルダー20に第2基板W2を渡す。このとき、搬送ロボットTRは、第2基板ホルダー20に直接的に第2基板W2を渡してもよいし、吸着チャックピン等の他の装置を介して第2基板ホルダー20に第2基板W2を渡してもよい。なお、第2基板W2は、貼り合わせ面が上方を向いた状態で、第2基板ホルダー20によって保持される。
Next, in step S102, the
次に、ステップS103において、制御部91は、第1基板W1を上下反転させる。具体的には、制御部91は、第1移動アクチュエータ100を制御して、第1基板ホルダー10を上下反転させる。これにより、第1基板W1の貼り合わせ面は、下方を向く。
Next, in step S103, the
次に、ステップS104において、制御部91は、第2基板ホルダー20を基準位置に移動させる。具体的には、制御部91は、第2移動アクチュエータ200を制御して、第2基板ホルダー20を基準位置に移動させる。基準位置は、例えば、第2基板ホルダー20の第2保持部22の中心が、第1基板ホルダー10の第1保持部12の中心の真下に位置するときの第2基板ホルダー20の位置である。なお、この状態において、第1基板W1と第2基板W2との間の距離は、例えば、数mm~数十mm以上である。
Next, in step S104, the
次に、ステップS105において、制御部91は、第1基板W1のマッピングデータと第2基板W2のマッピングデータとに基づいて、第1基板W1の下降量を決定する。具体的には、制御部91は、第1基板W1のマッピングデータと第2基板W2のマッピングデータとに基づいて、第1基板W1と第2基板W2との間の距離が最も小さい領域RW(図30参照)を特定する。
Next, in step S105, the
そして、図30に示すように、制御部91は、領域RWにおける第1基板W1と第2基板W2との間の距離Lminが所定範囲内になるように、第1基板W1および第1基板ホルダー10の下降量を算出する。所定範囲は、例えば、数μm以上十数μm以下である。
Then, as shown in FIG. 30, the
次に、ステップS106において、制御部91は、第1基板W1を下降させる。具体的には、制御部91は、昇降アクチュエータ120を制御して、ステップS105で算出した下降量だけ第1基板ホルダー10を下降させる。これにより、第1基板W1と第2基板W2との間の距離が所定範囲内になる。
Next, in step S106, the
次に、ステップS107において、制御部91は、撮像データを取得する。具体的には、制御部91は、撮像部50が撮像した画像データを取得する。画像データには、第1基準マスク410のアライメントマークと第2基準マスク420のアライメントマークとの相対的な位置関係を示す情報が含まれている。
Next, in step S107, the
次に、ステップS108において、制御部91は、取得した撮像データに基づいて、第1基準マスク410のアライメントマークと第2基準マスク420のアライメントマークとの間の相対的な位置を検出する。ここで、撮像部50および第1基準マスク410の両方は、第1基板ホルダー10に固定されているため、撮像部50と第1基準マスク410との間の相対的な位置関係は、変化しない。従って、第1基準マスク410のアライメントマークと第2基準マスク420のアライメントマークとの間の相対的な位置を検出することは、撮像部50に対する第2基準マスク420のアライメントマークの相対的な位置を示す相対位置を検出することと実質的に同じである。つまり、ステップS108において、制御部91は、取得した撮像データに基づいて、撮像部50に対する第2基準マスク420のアライメントマークの相対位置を検出する。そして、制御部91は、撮像部50に対する第2基準マスク420の相対位置に基づいて、第1基板ホルダー10に対する第2基板ホルダー20の相対的な位置、および、第1基板W1に対する第2基板W2の相対的な位置を算出する。
Next, in step S108, the
次に、ステップS109において、制御部91は、ステップS108で算出した第1基板W1に対する第2基板W2の相対的な位置に基づいて、第2基板W2の中心軸線が第1基板W1の中心軸線と一致するように第2基板ホルダー20を水平方向に移動させる補正量を算出する。
Next, in step S109, the
次に、ステップS110において、制御部91は、第1基板ホルダー10と第2基板ホルダー20とを位置合わせする。具体的には、制御部91は、ステップS109で算出した補正量に基づいて、第2移動アクチュエータ200を駆動する。これにより、第1基板ホルダー10と第2基板ホルダー20とが位置合わせされる。これにより、第1基板W1と第2基板W2との間の位置ズレ量は、例えば、数十nm以下になる。
Next, in step S110, the
次に、ステップS111において、制御部91は、第1基板W1と第2基板W2とを貼り合わせる。具体的には、制御部91は、第1移動アクチュエータ100を制御して、第1基板ホルダー10および第1基板W1を下方に移動させる。これにより、第1基板W1と第2基板W2とが、貼り合わされて接合される。
Next, in step S111, the
以上のようにして、接合ユニットJUによる第1基板W1と第2基板W2との貼り合わせが終了する。 In this manner, the bonding of the first substrate W1 and the second substrate W2 by the bonding unit JU is completed.
以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The above describes the embodiments of the present invention with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various aspects without departing from the gist of the present invention. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining multiple components disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all components shown in the embodiments. Furthermore, components from different embodiments may be appropriately combined. The drawings are mainly shown schematically for ease of understanding, and the thickness, length, number, spacing, etc. of each component shown in the drawings may differ from the actual ones due to the convenience of drawing. In addition, the material, shape, dimensions, etc. of each component shown in the above embodiments are only examples and are not particularly limited, and various changes are possible within a range that does not substantially deviate from the effects of the present invention.
例えば、上記実施形態では、プリアライメントユニットPU(基板厚み測定装置)で厚みを測定された2枚の基板Wを接合ユニットJUで貼り合わせる例について説明したが、本発明はこれに限らない。基板厚み測定装置で厚みを測定された基板Wを貼り合わせとは別の目的で使用してもよい。 For example, in the above embodiment, an example was described in which two substrates W whose thicknesses have been measured by a pre-alignment unit PU (substrate thickness measuring device) are bonded together in a bonding unit JU, but the present invention is not limited to this. Substrates W whose thicknesses have been measured by a substrate thickness measuring device may be used for a purpose other than bonding.
また、上記実施形態では、プリアライメントユニットPU、搬送ユニットTUおよび接合ユニットJUを並んで配置する例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、プリアライメントユニットPUを接合ユニットJUに隣接して配置してもよいし、接合ユニットJUから離れた位置に配置してもよい。また、例えば、プリアライメントユニットPUを接合ユニットJUの真上の位置に配置してもよい。 In addition, in the above embodiment, an example has been shown in which the pre-alignment unit PU, the transport unit TU, and the joining unit JU are arranged side by side, but the present invention is not limited to this. For example, the pre-alignment unit PU may be arranged adjacent to the joining unit JU, or may be arranged at a position away from the joining unit JU. Also, for example, the pre-alignment unit PU may be arranged directly above the joining unit JU.
また、上記実施形態では、プリアライメントユニットPUに対して基板Wを受け渡しする搬送ロボットTRを設ける例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、センターロボットCRがプリアライメントユニットPUに対して基板Wを受け渡ししてもよい。 In the above embodiment, an example is shown in which a transport robot TR is provided to transfer the substrate W to the pre-alignment unit PU, but the present invention is not limited to this. For example, a center robot CR may transfer the substrate W to the pre-alignment unit PU.
また、上記実施形態では、プリアライメントユニットPUと接合ユニットJUとの間に、搬送ロボットTRが収容される搬送ユニットTUを設ける例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、プリアライメントユニットPUを接合ユニットJUに隣接して配置し、プリアライメントユニットPUまたは接合ユニットJUが搬送ロボットTRを備えてもよい。 In the above embodiment, an example has been shown in which a transport unit TU housing a transport robot TR is provided between the pre-alignment unit PU and the joining unit JU, but the present invention is not limited to this. For example, the pre-alignment unit PU may be disposed adjacent to the joining unit JU, and the pre-alignment unit PU or the joining unit JU may be equipped with the transport robot TR.
また、上記実施形態では、検出センサー1600が光出射ヘッド1610と受光ヘッド1620とを有する例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、検出センサー1600は、CCDイメージセンサーまたはCMOSイメージセンサーを有してもよい。そして、CCDイメージセンサーまたはCMOSイメージセンサーが撮像した画像に基づいて、ステージ1100に保持された基板Wの位置が検出されてもよい。
In addition, in the above embodiment, an example has been shown in which the
また、上記実施形態では、プリアライメントユニットPUが制御部1910を有する例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、基板貼り合わせシステム1の制御部91が制御部1910を兼ねてもよい。つまり、制御部91が、例えば、ズレ算出部および厚み算出部を有してもよい。
In addition, in the above embodiment, an example has been shown in which the pre-alignment unit PU has the
また、上記実施形態では、プリアライメントユニットPUおよび搬送ユニットTUの動作フローの一例のとして、プリアライメントユニットPU内に基板Wが搬入された後(図12のステップS1)、ホルダー1310が上昇される(図12のステップS2)例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、ホルダー1310が上昇された後に、プリアライメントユニットPU内に基板Wが搬入されてもよい。このように構成すれば、タクト時間を短縮することが可能である。
In addition, in the above embodiment, an example of an operational flow of the pre-alignment unit PU and the transport unit TU is shown in which the substrate W is loaded into the pre-alignment unit PU (step S1 in FIG. 12) and then the
本発明は、基板厚み測定装置、基板貼り合わせシステムおよび基板厚み測定方法に好適に用いられる。 The present invention is suitable for use in substrate thickness measurement devices, substrate bonding systems, and substrate thickness measurement methods.
1 :基板貼り合わせシステム
10 :第1基板ホルダー
20 :第2基板ホルダー
91 :制御部(取得部)
100 :第1移動アクチュエータ(基板ホルダーアクチュエータ)
1010 :アライメント筐体(筐体)
1011c :開口窓(窓)
1100 :ステージ
1200 :回転アクチュエータ
1300 :ズレ補正アクチュエータ
1310 :ホルダー
1330 :ホルダー移動アクチュエータ
1400 :第1水平移動アクチュエータ(水平移動アクチュエータ)
1500 :第2水平移動アクチュエータ(水平移動アクチュエータ)
1600 :検出センサー
1710 :第1光学ヘッド(第1距離測定センサー)
1711 :第1発光素子
1712 :第1受光素子
1720 :第2光学ヘッド(第2距離測定センサー)
1721 :第2発光素子
1722 :第2受光素子
1911 :ズレ算出部
1912 :厚み算出部
3510 :搬送アーム
JU :接合ユニット(基板貼り合わせ装置)
L1710 :光軸
L1720 :光軸
PU :プリアライメントユニット(基板厚み測定装置)
S5 :ステップ(基板の位置を検出する工程)
S6 :ステップ(基板の位置ズレを算出する工程)
S7~S11 :ステップ(基板の位置ズレを補正する工程)
S13 :ステップ(基板の厚みを周方向に沿って算出する工程)
S19 :ステップ(基板の厚みを搬送方向に沿って算出する工程)
TR :搬送ロボット(搬送アクチュエータ)
W :基板
W1 :第1基板
W2 :第2基板
Wa :上面
Wb :下面
1: Substrate bonding system 10: First substrate holder 20: Second substrate holder 91: Control unit (acquisition unit)
100: First moving actuator (substrate holder actuator)
1010: Alignment housing (housing)
1011c: Opening window (window)
1100: stage 1200: rotation actuator 1300: displacement correction actuator 1310: holder 1330: holder movement actuator 1400: first horizontal movement actuator (horizontal movement actuator)
1500: Second horizontal movement actuator (horizontal movement actuator)
1600: Detection sensor 1710: First optical head (first distance measuring sensor)
1711: First light emitting element 1712: First light receiving element 1720: Second optical head (second distance measuring sensor)
1721: second light emitting element 1722: second light receiving element 1911: displacement calculation unit 1912: thickness calculation unit 3510: transport arm JU: bonding unit (substrate bonding apparatus)
L1710: Optical axis L1720: Optical axis PU: Pre-alignment unit (substrate thickness measuring device)
S5: Step (process of detecting the position of the substrate)
S6: Step (process of calculating positional deviation of substrate)
S7 to S11: Steps (processes for correcting positional deviation of the substrate)
S13: Step (process of calculating the thickness of the substrate along the circumferential direction)
S19: Step (process of calculating the thickness of the substrate along the transport direction)
TR: Transport robot (transport actuator)
W: Substrate W1: First substrate W2: Second substrate Wa: Upper surface Wb: Lower surface
Claims (11)
前記ステージに保持された前記基板の位置を検出する検出センサーと、
前記検出センサーの検出結果に基づいて、前記ステージに対する前記基板の位置ズレ量を算出するズレ算出部と、
前記ステージに対する前記基板の位置ズレを補正するズレ補正アクチュエータと、
前記基板を保持した状態の前記ステージを回転させる回転アクチュエータと、
前記ステージに保持された前記基板の上方に配置され、前記基板の上面までの距離を測定する第1距離測定センサーと、
前記ステージに保持された前記基板の下方に配置され、前記基板の下面までの距離を測定する第2距離測定センサーと、
前記第1距離測定センサーの測定結果、および、前記第2距離測定センサーの測定結果に基づいて、前記基板の厚みを算出する厚み算出部と
を備え、
前記ズレ補正アクチュエータは、前記ズレ算出部の算出結果に基づいて、前記基板および前記ステージの一方を前記基板および前記ステージの他方に対して水平方向に移動させることにより、前記ステージに対する前記基板の位置ズレを補正し、
前記厚み算出部は、
位置ズレ補正された前記基板を保持する前記ステージを前記回転アクチュエータが回転させる間に、前記第1距離測定センサーが前記基板の前記上面までの距離を測定した測定結果と、前記第2距離測定センサーが前記基板の下面までの距離を測定した測定結果とに基づいて、前記基板の厚みを周方向に沿って算出し、
位置ズレ補正された前記基板を搬送アクチュエータが前記ステージに対して水平方向である搬送方向に搬送する間に、前記第1距離測定センサーが前記基板の上面までの距離を測定した測定結果と、前記第2距離測定センサーが前記基板の下面までの距離を測定した測定結果とに基づいて、前記基板の厚みを前記搬送方向に沿って算出する、基板厚み測定装置。 a stage for holding the substrate horizontally;
a detection sensor for detecting a position of the substrate held by the stage;
a displacement calculation unit that calculates a positional displacement amount of the substrate with respect to the stage based on a detection result of the detection sensor;
a misalignment correction actuator that corrects a positional misalignment of the substrate with respect to the stage;
a rotation actuator that rotates the stage while holding the substrate;
a first distance measuring sensor disposed above the substrate held by the stage and configured to measure a distance to an upper surface of the substrate;
a second distance measuring sensor disposed below the substrate held by the stage and configured to measure a distance to a lower surface of the substrate;
a thickness calculation unit that calculates a thickness of the substrate based on a measurement result of the first distance measuring sensor and a measurement result of the second distance measuring sensor,
the misalignment correction actuator corrects a positional misalignment of the substrate with respect to the stage by moving one of the substrate and the stage in a horizontal direction relative to the other of the substrate and the stage based on a calculation result of the misalignment calculation unit;
The thickness calculation unit is
calculating a thickness of the substrate along a circumferential direction based on a measurement result of the first distance measuring sensor measuring a distance to the upper surface of the substrate and a measurement result of the second distance measuring sensor measuring a distance to a lower surface of the substrate while the rotary actuator rotates the stage holding the substrate whose positional deviation has been corrected;
A substrate thickness measuring device that calculates a thickness of the substrate along a transport direction that is horizontal to the stage while a transport actuator transports the substrate after position misalignment has been corrected, based on a measurement result obtained by the first distance measuring sensor measuring the distance to the top surface of the substrate and a measurement result obtained by the second distance measuring sensor measuring the distance to the bottom surface of the substrate.
前記厚み算出部は、前記搬送アクチュエータが前記基板を前記搬送方向に搬送する間に、前記第1距離測定センサーが前記基板の上面までの距離を前記基板の中心部を通過する直線に沿って測定した測定結果と、前記第2距離測定センサーが前記基板の下面までの距離を前記基板の中心部を通過する直線に沿って測定した測定結果とに基づいて、前記基板の厚みを前記搬送方向に沿って算出する、請求項1に記載の基板厚み測定装置。 the transport actuator transports the substrate in the transport direction such that the first distance measuring sensor and the second distance measuring sensor measure the distance along a straight line passing through a center of the substrate;
2. The substrate thickness measuring device of claim 1, wherein the thickness calculation unit calculates the thickness of the substrate along the transport direction based on a measurement result obtained by the first distance measuring sensor measuring the distance to the top surface of the substrate along a straight line passing through the center of the substrate and a measurement result obtained by the second distance measuring sensor measuring the distance to the bottom surface of the substrate along a straight line passing through the center of the substrate while the transport actuator transports the substrate in the transport direction.
前記ステージに対して上下方向に移動することにより前記ステージとの間で前記基板を受け渡しするホルダーと、
前記ホルダーを前記ステージに対して上下方向に移動させるホルダー移動アクチュエータと、
前記ホルダーおよび前記ステージの一方を、前記ホルダーおよび前記ステージの他方に対して水平方向に移動させる水平移動アクチュエータと
を有し、
前記ホルダー移動アクチュエータが前記ホルダーを前記ステージに対して上方に移動させることにより前記ホルダーが前記基板を保持した状態において、前記水平移動アクチュエータが、前記ズレ算出部の算出結果に基づいて、前記ホルダーおよび前記ステージの一方を前記ホルダーおよび前記ステージの他方に対して水平方向に移動させることにより、前記ステージに対する前記基板の位置ズレを補正する、請求項1に記載の基板厚み測定装置。 The deviation correction actuator includes:
a holder that moves in a vertical direction relative to the stage to transfer the substrate between the stage and the holder;
a holder movement actuator that moves the holder in a vertical direction relative to the stage;
a horizontal movement actuator that moves one of the holder and the stage in a horizontal direction relative to the other of the holder and the stage;
2. The substrate thickness measuring device of claim 1, wherein when the holder holds the substrate by the holder movement actuator moving the holder upward relative to the stage, the horizontal movement actuator corrects positional misalignment of the substrate relative to the stage by moving one of the holder and the stage horizontally relative to the other of the holder and the stage based on the calculation result of the misalignment calculation unit.
前記筐体は、前記搬送アクチュエータの搬送アームが通過する窓を有する、請求項4に記載の基板厚み測定装置。 the transport actuator is disposed outside the housing,
The substrate thickness measuring device according to claim 4 , wherein the housing has a window through which a transfer arm of the transfer actuator passes.
前記第2距離測定センサーは、前記基板の下面に向けて第2出射光を出射する第2光学ヘッドを含む、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の基板厚み測定装置。 the first distance measuring sensor includes a first optical head that emits a first emission light toward an upper surface of the substrate;
The substrate thickness measuring device according to claim 1 , wherein the second distance measuring sensor includes a second optical head that emits a second emission light toward a lower surface of the substrate.
前記第1出射光を出射する第1発光素子と、
前記第1発光素子から出射された前記第1出射光のうち前記基板の上面で反射された光を受光する第1受光素子と
を有し、
前記第2光学ヘッドは、
前記第2出射光を出射する第2発光素子と、
前記第2発光素子から出射された前記第2出射光のうち前記基板の下面で反射された光を受光する第2受光素子と
を有する、請求項6に記載の基板厚み測定装置。 The first optical head includes:
A first light emitting element that emits the first emitted light;
a first light receiving element that receives light reflected by an upper surface of the substrate out of the first emitted light emitted from the first light emitting element,
The second optical head is
A second light emitting element that emits the second emitted light;
The substrate thickness measuring device according to claim 6 , further comprising: a second light receiving element that receives light reflected by a lower surface of the substrate, out of the second emitted light emitted from the second light emitting element.
前記基板厚み測定装置により厚みを測定された第1基板と第2基板とを貼り合わせる基板貼り合わせ装置と
を備える、基板貼り合わせシステム。 The substrate thickness measuring device according to claim 1 ,
a substrate bonding apparatus that bonds a first substrate and a second substrate whose thicknesses have been measured by the substrate thickness measuring apparatus.
前記第1基板を水平に保持する第1基板ホルダーと、
前記第2基板を水平に保持する第2基板ホルダーと、
前記第1基板ホルダーおよび前記第2基板ホルダーの一方を前記第1基板ホルダーおよび前記第2基板ホルダーの他方に対して、上下方向に移動させる基板ホルダーアクチュエータと、
前記基板厚み測定装置の前記厚み算出部の算出結果を取得する取得部と
を含み、
前記基板ホルダーアクチュエータは、前記厚み算出部の算出結果に基づいて、前記第1基板と前記第2基板との間の距離が所定範囲内になるように、前記第1基板ホルダーおよび前記第2基板ホルダーの一方を前記第1基板ホルダーおよび前記第2基板ホルダーの他方に対して移動させる、請求項9に記載の基板貼り合わせシステム。 The substrate bonding apparatus includes:
a first substrate holder that horizontally holds the first substrate;
a second substrate holder that horizontally holds the second substrate;
a substrate holder actuator that moves one of the first substrate holder and the second substrate holder in a vertical direction relative to the other of the first substrate holder and the second substrate holder;
an acquisition unit that acquires a calculation result of the thickness calculation unit of the substrate thickness measuring device,
10. The substrate bonding system of claim 9, wherein the substrate holder actuator moves one of the first substrate holder and the second substrate holder relative to the other of the first substrate holder and the second substrate holder so that the distance between the first substrate and the second substrate is within a predetermined range based on a calculation result of the thickness calculation unit.
前記基板の位置を検出した検出結果に基づいて、前記ステージに対する前記基板の位置ズレ量を算出する工程と、
前記位置ズレ量を算出した算出結果に基づいて、前記基板および前記ステージの一方を前記基板および前記ステージの他方に対して水平方向に移動させることにより、前記ステージに対する前記基板の位置ズレを補正する工程と、
位置ズレ補正された前記基板を保持する前記ステージが回転する間に、第1距離測定センサーが前記基板の上面までの距離を測定した測定結果と、第2距離測定センサーが前記基板の下面までの距離を測定した測定結果とに基づいて、前記基板の厚みを周方向に沿って算出する工程と、
位置ズレ補正された前記基板が前記ステージに対して水平方向である搬送方向に搬送される間に、前記第1距離測定センサーが前記基板の上面までの距離を測定した測定結果と、前記第2距離測定センサーが前記基板の下面までの距離を測定した測定結果とに基づいて、前記基板の厚みを前記搬送方向に沿って算出する工程と
を含む、基板厚み測定方法。 detecting a position of a substrate held horizontally on a stage;
calculating a positional deviation of the substrate relative to the stage based on a detection result of the position of the substrate;
correcting a positional deviation of the substrate relative to the stage by moving one of the substrate and the stage in a horizontal direction relative to the other of the substrate and the stage based on a result of calculating the positional deviation;
calculating a thickness of the substrate along a circumferential direction based on a measurement result of a first distance measuring sensor measuring a distance to an upper surface of the substrate and a measurement result of a second distance measuring sensor measuring a distance to a lower surface of the substrate while the stage holding the substrate whose positional deviation has been corrected is rotating;
and calculating a thickness of the substrate along a transport direction based on a measurement result of the first distance measuring sensor measuring the distance to the top surface of the substrate and a measurement result of the second distance measuring sensor measuring the distance to the bottom surface of the substrate while the substrate after position misalignment correction is transported in the transport direction that is horizontal to the stage.
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