JP2004296907A - Substrate laminating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減圧雰囲気下で2枚の基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置に関するものであり、特に、貼り合わせに際して基板を保持する構成に改良を加えたものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、チップサイズパッケージの半導体デバイスや光ディスクの分野では2枚の基板を貼り合わせる工程が取り入れられている。例えば、半導体デバイスでは三次元実装技術の進歩により50μmの極薄チップが登場しているが、その製造工程においてデバイスのない裏面を研削して、Si又はGaAs又はアルミナなどの絶縁物からなるウェハを薄化することが不可欠である。この研削作業ではウェハを非常に薄くするので、ウェハが損傷し易い。そこで、前工程での配線完成後、ウェハに対し、ガラス、ベアウェハあるいはセラミックなどの補強用剛体を、両面テープなどの接着層によって貼り合わせた上で、ウェハを50μmの薄さにまで研削している。また、光ディスクの分野でもDVDや次世代規格である「Blu−rayDisc」など、光ディスク同士を貼り合わせるタイプが登場している。このような状況を背景として、2枚の基板を貼り合わせる技術には高い関心が寄せられている。
【0003】
ところで、基板の貼り合わせに際して、加熱しながら所定の圧力を加えて基板同士を貼り合わせていくので、基板間や接着層にボイド(気泡)が発生したり、基板が変形したりするおそれがある。ボイドの発生や基板の変形は、基板が光ディスクの場合には記録情報が再生不能となる原因となる。また、基板が半導体デバイスの場合には研削後の基板厚さが不均一になったり、研削時の破損を招くといった不具合が生じる。そのため、基板を貼り合わせる時、ボイドの発生や基板変形量を抑え、基板同士の貼り合わせ精度を高めることが望まれている。
【0004】
例えば、図8に示した基板貼り合わせ装置は、減圧雰囲気下で同径の2枚の基板4a(下側),基板4b(上側)を貼り合わせる装置である。ここでは、真空容器22が配置されており、その開口部22aをバルブ体20,23が上下方向から閉鎖するように構成されている。このうち、下側のバルブ体23上面には下側の基板4aを保持する下側基板ホルダ33が載置されている。また、バルブ体23下面には下側基板ホルダ33及びバルブ体23を一体的に駆動する下側駆動機構25が連結されている。上側のバルブ体20下方には上側の基板4bを保持する上側基板ホルダ21が配置されている。上側基板ホルダ21にはホルダ駆動機構18が連結され、バルブ体20上方にはバルブ駆動機構17が連結されている。なお、基板4a,4bの対向面には両面テープなどからなる接着剤5が取り付けられている。
【0005】
このような構成を有する基板貼り合わせ装置では、ホルダ駆動機構18及び下側駆動機構25が駆動することで、上側基板ホルダ21が下降動作を行い、下側基板ホルダ33が上昇動作を行って、基板4a,4bを保持したまま各ホルダ21,33を真空容器22の開口部22a内に収容する。この時、下側基板ホルダ33と同期してバルブ体23も上昇するため、開口部22aの下部をバルブ体23が閉じる。続いて、バルブ駆動機構17の動作によりバルブ体20が下降し、開口部22aの上部をバルブ体20が閉じる。こうして真空容器22の開口部22aをバルブ体20,23が閉塞した後、図示されない排気機構によって真空容器22内を所定の減圧雰囲気下に減圧する。このような状態で、ホルダ駆動機構18により上側基板ホルダ21をさらに下降させ、基板4a,4b同士を接触させて加圧し、接着剤5により両者を貼り合わせている。以上のような基板貼り合わせ装置によれば、減圧雰囲気下となった真空容器22の開口部22a内部で2枚の基板4a,4bを貼り合わせることができるため、接着剤5や、接着剤5と基板4a,4bとの間に気泡が混入するおそれがない。したがって、基板4a,4b間でボイドの発生を防ぐことができ、優れた貼り合わせ精度を得ることができる。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−315338号
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、基板の貼り合わせ精度を高めるためには、ボイドをなくすだけではなく、貼り合わせに際して基板の位置合わせを正確に行うことも重要である。しかし、上記の従来技術では、上下の基板ホルダ21,33と、それに保持される基板4a,4bとの位置合わせをそれぞれ行い、その上で基板ホルダ21,33同士の位置合わせ作業が行う必要であった。このため、作業数が多く、位置ずれが起きる可能性が大きかった。したがって、慎重な作業が要求され、作業時間が増大していた。また、上記従来例ではバルブ体20,23と一体的に移動するためホルダ21,33の移動ストロークは大きく、基板ホルダ21,33から基板4a,4bがずれ易いといった問題点もあった。
【0008】
本発明は、このような課題を解決するために提案されたものであり、その目的は、2枚の基板を正確に位置決めしつつこれを保持し、位置ずれを起こすことなく迅速に貼り合わせが可能な、生産性・信頼性に優れた基板貼り合わせ装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、減圧雰囲気を維持可能な真空容器を備え、この真空容器内に受圧プレートと、該受圧プレートに対し接離する方向に移動自在な貼り付けプレートとを対向して配置し、これら両プレートの間に2枚の基板を所定の間隔を持って保持し、基板同士の対向面のうち少なくとも一方に接着層を設け、前記貼り付けプレートが移動して前記受圧プレートに対し前記基板を押圧することにより2枚の基板を貼り合わせるよう構成した基板貼り合わせ装置において、次のような技術的な構成を有している。
【0010】
請求項1の発明は、前記貼り付けプレート及び前記受圧プレートの間に、前記基板が通過可能な開口部を有するリング状あるいは枠状の基板ホルダを設け、前記基板ホルダの開口部には前記貼り付けプレートに近い側の基板外周を接触支持する第1の支持部と、前記受圧プレートに近い側の基板外周を接触支持する第2の支持部とを設置し、前記基板ホルダには各基板の外周に接触して該基板の中心を出すセンター合わせガイドを設けたことを特徴としている。
【0011】
以上のような本発明では、1つの基板ホルダが2枚の基板を同時に保持するので、基板ホルダを2つ準備する必要がなく、基板ホルダに基板を取り付ける作業を簡略化できる。また、基板ホルダ同士の位置合わせ作業を省略することができる。このため、基板の位置ずれが起き難く、2枚の基板を正確且つ迅速に貼り合わせることができる。これにより、基板の貼り合わせ装置における生産性及び信頼性が大幅に向上する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態(以下、「実施形態」と呼ぶ)の一例について、図面を参照して具体的に説明する。
〔代表的な実施形態の構成〕
請求項1〜5記載の発明に対応する実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。図1は本実施形態の全体構成を示す正面図、図2は本実施形態の要部平面図、図3は本実施形態の要部斜視図、図4は図2のA−A断面図、図5は本実施形態における第1の支持部の側面図、図6は本実施形態における第2の支持部の側面図、図7は本実施形態の要部拡大正面図である。なお、本実施形態は図8に示した従来例と同様、減圧雰囲気下で基板4a,4bを貼り合わせる装置に適用した例である。ここでは、下側の基板4aがウェハであり、上側の基板4bがガラスやセラミックなどの補強用剛体である。
【0013】
図1に示すように、本実施形態では、減圧雰囲気を維持可能な真空容器1が設けられている。この真空容器1内には受圧プレート2(上側)及び貼り付けプレート3(下側)が対向して配置されている。これら両プレート2,3間にはホルダ取付部13が形成され、ここに2枚の基板4a,4bを所定の間隔を持って保持する基板ホルダ6が着脱自在に配置されている。なお、図7に示すように基板4a,4b同士の対向面のうち、基板4aには両面テープなどからなる接着剤5が設けられている。受圧プレート2は補強用剛体を覆うフラットな面を有しており、押し付け荷重に合わせた材料強度を持つ部材からなる。貼り付けプレート3は受圧プレート2に対し接離する方向、すなわち上下方向に移動自在であり、下方から基板4a,4bを押し上げて受圧プレート2に押しつけ、ヒータなどにより接着剤5を加熱しつつ2枚の基板4a,4bを貼り合わせるようになっている。
【0014】
図2及び図3に示すように、基板ホルダ6は、基板4a,4b及び貼り付けプレート3が通過可能な円形の開口部7を有するリング状部材からなり、開口部7の内周縁に沿って、第1の支持部8が4つ、第2の支持部9が6つ、取り付けられている。これら支持部8,9は略長方形の爪状部材から構成され、第1の支持部8は、90度づつ均等な間隔を持って配置されている。
【0015】
また、第2の支持部9は、後述する位相合わせ用ガイド11(図2中、開口部7の上側に位置する)を挟むようにして2つ、位相合わせ用ガイド11とは離れた位置にある2つの第1の支持部8(図2中、開口部7の下側に位置する)を挟むように2つずつ配置されている。なお、第1の支持部8は開口部7の上面と水平に取り付けられているのに対し、第2の支持部9は、開口部7の上面よりも3mm高い位置に水平に取り付けられている。これら支持部8,9の先端部には基板4a,4bの外周が1mm程度係合され、第1の支持部8により下側の基板4aが接触支持され(図5参照)、第2の支持部により上側の基板4bが接触支持される(図6参照)。さらに、第1及び第2の支持部8,9はヒンジ構造をしており、その先端部が貼り付けプレート3の移動方向と同じく上下方向に回動するようになっている。
【0016】
ところで、2枚の基板4a,4bはノッチを有しており、基板ホルダ6にはノッチと対応した位相合わせ用ガイド11が設けられている。また、基板ホルダ6には基板4a,4bの外周に接触して基板4a,4bの中心を出すセンター合わせガイド10が3つ、均等な間隔で設けられている。より詳しくは、位相合わせ用ガイド11と対向した位置に1つ配置され、これを起点として120度の角度を持って他の2つが配置されている。これらセンター合わせガイド10は基板4a,4bの外周部に合わせて基板ホルダ6の半径方向に移動可能となっている。さらに、基板ホルダ6の両端部にはホルダ取付部13(図1に図示)に着脱自在な2本のプランジャ12が外方に突出して取り付けられている。
【0017】
〔代表的な実施形態の作用効果〕
以上のような構成を有する本実施形態の作用効果は次の通りである。すなわち、第1の支持部8が下側の基板4aを支持し、第2の支持部が上側の基板4bを支持している時、位相合わせ用ガイド11は基板4a,4bのノッチに対応して位相を合わせ、3つのセンター合わせガイド10が基板4a,4b外周部に同時に接することで、センター合わせを行う。このようにして基板4a,4bの位置を決め、この状態のまま、プランジャ12をホルダ取付部13に差し込んで、基板ホルダ6を貼り付けプレート3と受圧プレート2との間に配置する。そして、貼り付けプレート3は上昇動作を行い、下方から基板4a,4bを押し上げて受圧プレート2に押しつけ、ヒータなどにより接着剤5を加熱して2枚の基板4a,4bを貼り合わせることができる。なお、貼り付けプレート3による加熱温度は通常、120℃程度であり、接着剤5の耐熱温度以下に設定されている。
【0018】
なお、貼り付けプレート3が基板4a,4bを押し上げる時、各基板4a,4bを支持する支持部8,9はヒンジ構造をとっているので、貼り付けプレート3の外縁部により跳ね上げられて外周方向に逃げる。そして、支持部8,9の先端部は貼り付けプレート3の外周部を滑っていき、貼り付けプレート3の上昇動作を妨げることがない。跳ね上げられた支持部8,9は貼り付けプレート3が上昇している間は貼り付けプレート3の外周部に規制されてその状態を保つが、貼り付けプレート3が下降し、プレート3の外周部が支持部8,9の先端部から離れると、元の水平状態に復帰する。
【0019】
以上のような本実施形態では、基板ホルダ6を2枚の基板4a,4bを両方とも保持する一体的なユニットとなっている。そのため、基板4a,4bの取付作業が容易であり、基板ホルダを2つ用意していた従来例に比べて部材数を低減化できる。また、従来例のように基板ホルダ同士の位置合わせも不要である。さらに、基板ホルダ6はセンター合わせガイド10及び位相合わせ用ガイド11を、支持部8,9とは分離独立して設けているため、基板4a,4bを支持すると同時に、そのセンター合わせ及び位相合わせを2枚分まとめて実施可能である。しかも、基板ホルダ6が基板4a,4bの位置決めをした状態のまま、これを貼り付けプレート3と受圧プレート2との間に差し込むことができるので、基板4a,4bがずれる心配がなく、作業を迅速に行うことができ、作業時間の短縮化を図ることができる。このような実施形態に係る基板貼り合わせ装置によれば、減圧雰囲気下で2枚の基板4a,4bを貼り合わせてボイドの発生を抑えることができると同時に、基板4a,4bの貼り合わせを正確且つ効率良く行うことが可能となり、生産性及び信頼性が大幅に向上する。
【0020】
〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、各部材の構成や材質、配置数などは適宜選択可能であり、2枚の基板は違径サイズであっても良い。また、2枚の基板がオリフラを有する場合、基板ホルダにオリフラと対応した位相合わせ用ガイドを設けた実施形態も包含する。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の基板貼り合わせ装置によれば、貼り付けプレート及び受圧プレートの間に、基板ホルダを設け、この基板ホルダに、一方の基板を支持する第1の支持部と、他方の基板を支持する第2の支持部と、さらに基板の中心を出すセンター合わせガイドとを設けることにより、2枚の基板を同時に位置決めし、迅速な貼り合わせが実施可能であり、生産性・信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る代表的な実施形態の正面図。
【図2】本実施形態の要部平面図。
【図3】本実施形態の要部斜視図。
【図4】図2のA−A断面図。
【図5】本実施形態における第1の支持部の側面図。
【図6】本実施形態における第2の支持部の側面図。
【図7】本実施形態の要部拡大正面図。
【図8】従来の基板貼り合わせ装置の基本構成を表す正面図。
【符号の説明】
1,22…真空容器
2…受圧プレート
3…貼り付けプレート
4a…下側の基板
4b…上側の基板
5…接着剤
6…基板ホルダ
7…開口部
8…第1の支持部
9…第2の支持部
10…センター合わせガイド
11…位相合わせ用ガイド
12…プランジャ
13…ホルダ取付部
17…バルブ駆動機構
18…ホルダ駆動機構
20,23…バルブ体
21…上側基板ホルダ
33…下側基板ホルダ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate bonding apparatus for bonding two substrates in a reduced-pressure atmosphere, and in particular, an improvement is made to the configuration for holding a substrate during bonding.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the field of chip size package semiconductor devices and optical discs, a process of bonding two substrates is adopted. For example, in semiconductor devices, an ultra-thin chip of 50 μm has appeared due to advances in three-dimensional mounting technology. In the manufacturing process, the back surface without the device is ground, and a wafer made of an insulator such as Si, GaAs, or alumina is used. Thinning is essential. In this grinding operation, the wafer is very thin, and the wafer is easily damaged. Therefore, after completing the wiring in the previous process, a reinforcing rigid body such as glass, bare wafer, or ceramic is bonded to the wafer with an adhesive layer such as a double-sided tape, and then the wafer is ground to a thickness of 50 μm. Yes. Also, in the field of optical discs, a type of attaching optical discs such as DVD and “Blu-ray Disc” which is the next generation standard has appeared. Against the backdrop of such a situation, there is a great interest in the technique of bonding two substrates.
[0003]
By the way, when the substrates are bonded, the substrates are bonded to each other by applying a predetermined pressure while being heated, so that voids (bubbles) may be generated between the substrates or in the adhesive layer, or the substrates may be deformed. . The generation of voids and the deformation of the substrate cause the recorded information to be unreproducible when the substrate is an optical disk. In addition, when the substrate is a semiconductor device, the substrate thickness after grinding becomes non-uniform or causes problems during grinding. Therefore, when bonding substrates, it is desired to suppress the generation of voids and the amount of substrate deformation, and to increase the bonding accuracy between substrates.
[0004]
For example, the substrate bonding apparatus shown in FIG. 8 is an apparatus for bonding two
[0005]
In the substrate bonding apparatus having such a configuration, when the holder driving mechanism 18 and the
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2000-315338 A
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to increase the bonding accuracy of the substrates, it is important not only to eliminate voids but also to accurately align the substrates during bonding. However, in the above-described prior art, it is necessary to align the upper and
[0008]
The present invention has been proposed in order to solve such a problem. The purpose of the present invention is to hold two substrates while accurately positioning them so that they can be bonded quickly without causing a positional shift. It is an object of the present invention to provide a substrate bonding apparatus that is capable of excellent productivity and reliability.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention includes a vacuum vessel capable of maintaining a reduced pressure atmosphere, and a pressure receiving plate and a sticking plate that is movable in a direction in contact with and away from the pressure receiving plate in the vacuum vessel. Arranged facing each other, holding two substrates between these two plates with a predetermined interval, providing an adhesive layer on at least one of the opposing surfaces of the substrates, and moving the pasting plate A substrate bonding apparatus configured to bond two substrates by pressing the substrate against a pressure receiving plate has the following technical configuration.
[0010]
According to a first aspect of the present invention, a ring-shaped or frame-shaped substrate holder having an opening through which the substrate can pass is provided between the bonding plate and the pressure receiving plate, and the bonding plate is formed in the opening of the substrate holder. A first support portion that contacts and supports the outer periphery of the substrate close to the attachment plate and a second support portion that contacts and supports the outer periphery of the substrate close to the pressure receiving plate; A center alignment guide is provided to contact the outer periphery and bring out the center of the substrate.
[0011]
In the present invention as described above, since one substrate holder holds two substrates simultaneously, it is not necessary to prepare two substrate holders, and the work of attaching the substrate to the substrate holder can be simplified. Further, the alignment work between the substrate holders can be omitted. For this reason, the substrate is not easily displaced, and the two substrates can be bonded together accurately and quickly. Thereby, productivity and reliability in the substrate bonding apparatus are greatly improved.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be specifically described with reference to the drawings.
[Configuration of Representative Embodiment]
Embodiments corresponding to the first to fifth aspects of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a front view showing the overall configuration of the present embodiment, FIG. 2 is a plan view of the main part of the present embodiment, FIG. 3 is a perspective view of the main part of the present embodiment, and FIG. FIG. 5 is a side view of the first support part in the present embodiment, FIG. 6 is a side view of the second support part in the present embodiment, and FIG. 7 is an enlarged front view of the main part of the present embodiment. Note that this embodiment is an example in which the present invention is applied to an apparatus for
[0013]
As shown in FIG. 1, in this embodiment, a vacuum container 1 capable of maintaining a reduced pressure atmosphere is provided. In this vacuum vessel 1, a pressure receiving plate 2 (upper side) and a pasting plate 3 (lower side) are arranged facing each other. A
[0014]
As shown in FIGS. 2 and 3, the
[0015]
In addition, two
[0016]
Incidentally, the two
[0017]
[Effect of representative embodiment]
The operational effects of the present embodiment having the above-described configuration are as follows. That is, when the
[0018]
Note that when the attaching
[0019]
In the present embodiment as described above, the
[0020]
Other Embodiment
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the configuration, material, number of arrangements, and the like of each member can be selected as appropriate, and the two substrates may have different diameter sizes. Further, in the case where the two substrates have orientation flats, an embodiment in which a phase alignment guide corresponding to the orientation flat is provided on the substrate holder is also included.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the substrate bonding apparatus of the present invention, the substrate holder is provided between the bonding plate and the pressure receiving plate, and the first support portion for supporting one substrate on the substrate holder; By providing a second support portion for supporting the other substrate and a center alignment guide for projecting the center of the substrate, the two substrates can be positioned at the same time, and quick bonding can be performed. Reliability is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a representative embodiment according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a main part of the embodiment.
FIG. 3 is a perspective view of a main part of the present embodiment.
4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 5 is a side view of a first support portion in the present embodiment.
FIG. 6 is a side view of a second support portion in the present embodiment.
FIG. 7 is an enlarged front view of a main part of the present embodiment.
FIG. 8 is a front view illustrating a basic configuration of a conventional substrate bonding apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記貼り付けプレート及び前記受圧プレートの間に、前記基板が通過可能な開口部を有するリング状あるいは枠状の基板ホルダを設け、
前記基板ホルダの開口部には前記貼り付けプレートに近い側の基板外周を接触支持する第1の支持部と、前記受圧プレートに近い側の基板外周を接触支持する第2の支持部とを設置し、
さらに前記基板ホルダには各基板の外周に接触して該基板の中心を出すセンター合わせガイドを設けたことを特徴とする基板貼り合わせ装置。A vacuum vessel capable of maintaining a reduced-pressure atmosphere is provided, and a pressure receiving plate and a pasting plate that can move in a direction in contact with and away from the pressure receiving plate are disposed oppositely in the vacuum vessel, and between these plates. The two substrates are held at a predetermined interval, an adhesive layer is provided on at least one of the opposing surfaces of the substrates, and the attachment plate moves to press the substrate against the pressure receiving plate. In a substrate bonding apparatus configured to bond a single substrate,
A ring-shaped or frame-shaped substrate holder having an opening through which the substrate can pass is provided between the attaching plate and the pressure receiving plate,
In the opening of the substrate holder, a first support portion that contacts and supports the outer periphery of the substrate on the side close to the pasting plate and a second support portion that contacts and supports the outer periphery of the substrate on the side close to the pressure receiving plate are installed. And
Further, the substrate holder is provided with a center alignment guide which comes into contact with the outer periphery of each substrate to bring out the center of the substrate.
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