CN104377151A - 加压装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供加压装置及控制方法。在通过加压来接合基板的情况下,基板面内的压力均匀性成为问题。提供一种加压模块,该加压模块具备:工作台,该工作台具有载置被加压体的载置面;压力可变部,该压力可变部使上述载置面的面内的压力分布可变;多个压力检测部,该多个压力检测部对上述压力可变部的压力进行检测。上述压力可变部也可以具备控制部,该控制部基于由上述多个压力检测部检测出的压力,对上述载置面的面内的压力分布进行变更。
Description
本申请是申请日为2010年09月28日、申请号为201080053252.0、发明名称为“加压模块、加压装置以及基板贴合装置”的发明申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及加压模块、加压装置以及基板贴合装置。
背景技术
在专利文献1中记载了利用加热以及加压将形成有电路的两枚晶片接合,来制造三维层叠半导体装置的晶片接合装置。在与芯片相比较接合面积宽广的晶片的情况下,要求在均匀的条件下将晶片整体压接而接合,晶片接合装置使用压力分布控制模块进行压力的控制。
专利文献1:日本特开2009-49066号公报
发明内容
但是,在利用压力分布控制模块的构造及其控制方法来接合的晶片的面内的压力均匀性会产生较大差异。
为了解决上述课题,在本发明的第一方式中,提供一种加压模块,该加压模块具备:工作台,该工作台具有载置被加压体的载置面;压力可变部,该压力可变部使载置面的面内的压力分布可变;以及多个压力检测部,该多个压力检测部对压力可变部的压力进行检测。
在本发明的第二方式中,提供一种加压装置,将上述加压模块对置配置。
在本发明的第三方式中,提供一种基板贴合装置,该基板贴合装置具备上述加压模块、以及与加压模块的工作台对置配置的其他工作台,将载置于工作台以及其他工作台之间的多个基板贴合。
另外,上述的发明的概要并没有列举本发明全部的必要特征。此外,这些特征组的子组合也可以成为发明。
附图说明
图1是模式地示出贴合装置的整体构造的平面图。
图2是从上方朝下观察基板保持器的样子的立体图。
图3是从下方朝上观察基板保持器的样子的立体图。
图4是模式地示出加压装置的整体构造的主视图。
图5是示意性地示出下部加压模块的构造的剖视图。
图6是示出加热板的形状以及配置的下部加热模块的俯视图。
图7是示出加热板、框架以及支柱部的位置关系的下部加热模块的俯视图。
图8是负载传感器的俯视图和主视图。
图9是对电热加热器的配线进行说明的剖视图。
图10是示意性地示出升降模块的构造的剖视图。
图11是示出使下部副室的体积增加而使主活塞上升的样子的剖视图。
图12是模式地示出加压装置840的其他例子的主视图。
图13是示意性地示出下部加压模块的构造的剖视图。
图14是示意性地示出中空加压部膨出的状态的剖视图。
图15是示意性地示出中空加压部凹陷的状态的剖视图。
图16是下部加热模块的俯视图。
图17是示出第一支柱部418以及第二支柱部431的位置关系的下部加热模块的俯视图。
图18是示意性地示出升降模块的构造的剖视图。
图19是示出通过下部活塞的上升使主活塞上升的样子的剖视图。
图20是加压控制系统700的框图。
具体实施方式
以下,通过发明的实施方式对本发明进行说明,但以下的实施方式并不对权利要求的范围所涉及的发明进行限定。此外,在实施方式中说明的特征的全部组合在发明的解决手层中并不是必须的。
图1是模式地示出包括加压装置240的贴合装置100的整体构造的平面图。贴合装置100包括在共通的框体101的内部形成的大气环境部102以及真空环境部202。
大气环境部102具有多个基板盒111、112、113以及控制盘120,这些基板盒111、112、113以及控制盘120面向框体101的外部。贴合装置100所包括的各装置的各要素,是通过掌管贴合装置100整体的控制以及运算的控制盘120或者针对每个要素而设置的控制运算部进行统合控制、协调控制而动作的。此外,控制盘120具有操作部,该操作部在进行贴合装置100的电源投入、各种设定等的情况下供用户从外部操作。进而,也存在控制盘120包括与配备的其他设备连接的连接部的情况。
基板盒111、112、113收纳在贴合装置100中待被接合的基板180、或者在贴合装置100中已被接合的基板180。此外,基板盒111、112、113相对于框体101装卸自如地装配。由此,能够将多个基板180一并装填于贴合装置100。此外,能够一并回收在贴合装置100中已被接合的基板180。
大气环境部102具备在框体101的内侧分别配置的、预对准器130、临时接合装置140、基板保持器架150以及基板移除部160、一对机器人手臂171、172。框体101的内部被温度管理成,维持与设置有贴合装置100的环境的室温大致相同的温度。由此,能够稳定临时接合装置140的精度,因此能够精确地定位。
临时接合装置140是对对置的两枚基板180进行精确地对位而使彼此重合的装置,因此其调整范围非常狭窄。因此,在朝临时接合装置140的搬入之前,为了使基板180的位置落入临时接合装置140的调整范围内,利用预对准器130大致掌握各个基板180的位置。朝向临时接合装置140,一边基于利用预对准器130大致掌握了的位置调整朝向一边向机器人手臂172搬入。由此,能够可靠地进行临时接合装置140的定位。
基板保持器架150收纳多个基板保持器190并使多个基板保持器190待机。另外,基板保持器190通过静电吸附来保持基板180,但对于具体的结构将在后面加以阐述。
临时接合装置140包括固定工作台141、移动工作台142以及干涉仪144。此外,包围临时接合装置140而设置有绝热壁145以及遮板146。绝热壁145以及遮板146所包围的空间与空调机等连通而被温度管理,维持临时接合装置140的对位精度。
在临时接合装置140中,移动工作台142对基板180或者保持基板180的基板保持器190进行搬送。与此相对,固定工作台141在固定的状态下保持基板保持器190以及基板180。
基板移除部160从自后述的加压装置240搬出来的基板保持器190取出由该基板保持器190夹持而接合的基板180。从基板保持器190取出来的基板180,通过机器人手臂172、171以及移动工作台142返回到基板盒113并被收纳。此外,取出了基板180的基板保持器190返回到基板保持器架150而待机。
另外,装填于贴合装置100的基板180是已周期性地形成有多个电路图案的单体的硅晶片、化合物半导体晶片等。此外,也存在所装填的基板180是已层叠多个晶片而形成的层叠基板的情况。
一对机器人手臂171、172中的、在接近基板盒111、112、113的一侧配置的机器人手臂171,在基板盒111、112、113、预对准器130以及临时接合装置140之间搬送基板180。此外,机器人手臂171也具有将待接合的基板180的一方翻面的功能。由此,能够将在基板180中形成有电路、元件、端子等的面对置而接合。
另一方面,在远离基板盒111、112、113的一侧配置的机器人手臂172在临时接合装置140、基板保持器架150、基板移除部160、基板保持器架150以及气锁腔室220之间搬送基板180以及基板保持器190。此外,机器人手臂172也承担基板保持器190相对于基板保持器架150的搬入以及搬出。
真空环境部202具有绝热壁210、气锁腔室220、机器人手臂230以及多个加压装置240。绝热壁210包围真空环境部202,维持真空环境部202的高内部温度,并且遮断真空环境部202朝外部的热辐射。由此,能够抑制真空环境部202的热对大气环境部102造成影响。
机器人手臂230在加压装置240的任一个和气锁腔室220之间搬送基板180以及基板保持器190。气锁腔室220在大气环境部102侧和真空环境部202侧具有交替开闭的遮板222、224。
在基板180以及基板保持器190从大气环境部102朝真空环境部202搬入的情况下,首先,打开大气环境部102侧的遮板222,机器人手臂172将基板180以及基板保持器190搬入气锁腔室220。接着,关闭大气环境部102侧的遮板222,打开真空环境部202侧的遮板224。
在气锁腔室220设置有加热器221,搬入的基板180以及基板保持器190,在利用加压装置240加压加热之前,利用加热器221预备加热。即,利用在气锁腔室220中转换气氛的时间,在搬入加压装置240之前某种程度加热基板180以及基板保持器190,由此能够使加压装置240的处理量提高。另外,优选在基板180以及基板保持器190搬入气锁腔室220之前进行气锁腔室220内的加热。由此,能够缩短使基板180以及基板保持器190滞留于气锁腔室220的时间。
接着,机器人手臂230从气锁腔室220搬出基板180以及基板保持器190,并将其装入加压装置240的任一个。加压装置240将在由基板保持器190夹持的状态下搬入到加压装置240的基板180趁热加压。由此恒久地接合基板180。对于具体的处理以及结构将在后面加以阐述。
加压装置240包括对基板180以及基板保持器190进行加压的主体、以及配置主体的加压腔室。此外,机器人手臂230设置于机器人手臂腔室。即,构成真空环境部202的多个加压腔室、机器人手臂腔室、气锁腔室220分别被单独地隔开,能够独立地调整气氛。此外,如图所示,真空环境部202以机器人手臂腔室为中心在圆周方向上排列配置多个加压腔室和气锁腔室220。
在从真空环境部202朝大气环境部102搬出基板180以及基板保持器190的情况下,是将上述的一系列的动作反过来进行的。通过上述一系列的动作,能够不使真空环境部202的内部气氛朝大气环境部102侧泄露而将基板180以及基板保持器190相对于真空环境部202搬入或者搬出。
另外,也能够将多个加压装置240的一个置换成冷却装置。此时,设置冷却装置的冷却腔室也配置于机器人手臂腔室的周围。冷却装置承担由加压装置240加热后的基板180以及基板保持器190被搬入后将基板180以及基板保持器190冷却至一定的温度的作用。优选冷却装置在加热后的基板180以及基板保持器190被搬入之前预先冷却冷却腔室。
此处,对到两枚基板180重合而一体化为止的流程进行简单说明。如果贴合装置100开始运作,则利用机器人手臂171将基板180一枚一枚地搬入预对准器130,进行预对准。此时,首先,从接合面朝下的基板180开始进行预对准。与预对准同时地,机器人手臂172从基板保持器架150取出将保持基板180的面朝下收纳的基板保持器190,并搬送至载置面朝下的固定工作台141。固定工作台141通过真空吸附来固定搬送而来的基板保持器190。另外,固定工作台141位于比移动工作台142更靠上方的位置。
之后,机器人手臂171从预对准器取出预对准后的基板180,在搬送中途使用反转机构将接合面朝下,并临时放置于从移动工作台142突出的多个上推销上。临时放置于上推销上的基板180通过上推销而朝固定工作台141侧抬起,并抵靠于已固定于固定工作台141的基板保持器190的载置面。从固定工作台141朝基板保持器190供给电力,该基板保持器190通过静电吸附而固定基板180。
接着,对接合面朝上的基板180进行预对准。与此同时,机器人手臂172从基板保持器架150取出保持基板180的面朝上的基板保持器190,并搬送至载置面朝上的移动工作台142。移动工作台142通过真空吸附来固定搬送而来的基板保持器190。另外,当保持基板180的面朝上的基板保持器190被搬送至移动工作台142时,上推销从移动工作台142的工作台面退避。
之后,机器人手臂171从预对准器取出预对准后的基板180,并将该基板180载置于已固定于移动工作台142的基板保持器190的载置面。从移动工作台142朝基板保持器190供给电力,该基板保持器190通过静电吸附而固定基板180。这样,将基板保持器190和基板180以相互的接合面对置的方式固定于各个工作台。
如果以相互的接合面对置的方式固定,则一边利用干涉仪144对移动工作台142的位置进行监视以便使移动工作台142精密地移动,将载置的基板180的接合面相对于保持于固定工作台141的基板180的接合面对位。如果对位结束,则使移动工作台142朝固定工作台141侧移动,使接合面彼此接触而临时接合。临时接合是通过使分别设置于相面对的两个基板保持器190的吸附机构作用而一体化来实现的。
临时接合而一体化了的两个基板180和两个基板保持器190,通过机器人手臂172搬送至气锁腔室220。搬送至气锁腔室220的基板180以及基板保持器190通过机器人手臂230装入加压装置240。
通过在加压装置240中进行加热以及加压,两个基板180相互接合而恒久地成为一体。之后,将基板180以及基板保持器190从真空环境部202搬出,并搬运至基板移除部160,利用基板移除部160将基板180和基板保持器190は相互分离。
将贴合后的基板180搬送至并收纳于基板盒113。在该情况下,移动工作台142也进行从机器人手臂172朝机器人手臂171的搬送。此外,基板保持器190通过机器人手臂172返回到基板保持器架150。
接着,对基板保持器190进行说明。图2是从上方朝下观察基板保持器190的样子的立体图。在附图中,在基板保持器190的上表面保持有基板180。此外,图3是从下方朝上观察基板保持器190的样子的立体图。
基板保持器190具有保持器主体191、吸附子192以及电压施加端子194,整体上形成为直径比基板180还大一圈的圆板状。保持器主体191通过陶瓷、金属等的高刚性材料而一体成形。吸附子192通过强磁性体而形成,在保持基板180的保持面,在比所保持的基板180更靠外侧的外周区域配置有多个吸附子192。在附图的情况下,以2个为一组每隔120度配置合计6个的吸附子192。电压施加端子194埋设于保持基板180的面的背面。
保持器主体191在其保持面具有高的平面性。此外,保持器主体191在对所保持的基板180进行静电吸附的区域的外侧分别具有多个贯通保持器主体191表面和背面而形成定位孔193。进而,保持器主体191在对所保持的基板180进行静电吸附的区域的内侧具有多个贯通保持器主体191表面和背面而形成的插通孔195。在插通孔195中插通上推销,能够使基板180从基板保持器190脱离。
定位孔193与设置于固定工作台141等的定位销嵌合,用于基板保持器190的定位。吸附子192以上表面位于与保持面大致相同的平面内的方式配设于在保持器主体191上形成的凹陷区域。电压施加端子194埋入保持器主体191的背面。通过经由电压施加端子194供给电压,在基板保持器190和基板180之间产生电位差,从而将基板180静电吸附于基板保持器190。在固定工作台141等分别设置有电压供给端子,能够维持基板180和基板保持器190的静电吸附。
载置于移动工作台142的基板保持器190、与载置于固定工作台141的基板保持器190在结构上稍有不同。具体而言,代替吸附子192而以与吸附子192对置的方式配置有多个磁铁。通过吸附子192和磁铁结合,夹持两枚基板180而将两个基板保持器190一体化。有时将一体化了的两枚基板180和两个基板保持器190称作基板保持器对。
接着,对加压装置240的构造进行详细说明。图4是模式地示出加压装置240的整体构造的主视图。加压装置240设置于如上所述那样在真空环境下被调整的加压腔室内。加压装置240由设置于顶部侧的上部顶板31、上部加热模块41以及上部压力控制模块51、设置于地面侧的下部顶板32、下部加热模块42、下部压力控制模块52以及升降模块60构成。上部顶板31、上部加热模块41以及上部压力控制模块51形成上部加压模块,下部顶板32、下部加热模块42以及下部压力控制模块52形成下部加压模块。另外,在本实施方式中,由于具有利用上部加热模块41以及下部加热模块42对上部顶板31以及下部顶板32进行加热的功能,所以上部加压模块以及下部加压模块也能够分别承担作为加热模块的作用。
利用机器人手臂230搬入两个基板保持器190夹持两枚基板180而一体化的基板保持器对并载置于下部顶板32。基板保持器对通过升降模块60上升而与上部顶板31接触,由上部加压模块和下部加压模块而被加压、加热。
对置设置的上部加压模块和下部加压模块是具备相同构造的模块。因此,以下以下部加压模块为代表对其构造进行说明。
图5是示意性地示出下部加压模块的构造的剖视图。另外,在附图中将主要的构造物简化,省略一部分来进行表示。
承担载置基板保持器体的作为工作台部的作用的下部顶板32是由碳化硅形成的圆形状的板,在周缘部螺纹紧固于下部加热模块42。下部加热模块42构成为,在圆筒形状的内部具备与下部顶板32的载置基板保持器体的面相反侧的面接触的多个加热板401、402、403。加热板401、402、403是加热部,例如以铜作为原材料而形成,在各自的内部埋入有电热加热器404。电热加热器404通过导线405被供给电力,但其被覆为了耐受高热,例如使用由陶瓷形成的串珠(beads)406。多个串珠406相连而供导线405贯通,从加热空间朝非加热空间导出。
加热板401、402、403在加热控制时由电热加热器404加热并且将其热朝下部顶板32传递。此外,在加热结束后的冷却控制时,利用作为冷却器发挥功能的冷却管407冷却。加热板401、402、403由从通过下部顶板32的中心的中心轴放射状地形成的框架410支承而被固定。
框架410与多个支柱部411的轴向的一端连结而被多个支柱部411支承。并且,各个支柱部411的另一端分别与负载传感器(10ad cell)412连结。各个负载传感器412设置成,在支柱部411所连结的面相反侧的面,与作为下部压力控制模块52的主要要素的中空加压部501的外侧接触。负载传感器412是压力检测部,夹装在中空加压部501和支柱部411之间,对中空加压部501按压支柱部411的压力进行检测。
下部加热模块42的内部空间通过相对于下部顶板32的基板保持器对的载置面平行设置的遮热板420上下分割成加热空间和非加热空间。遮热板420是间隔板,承担将由加热板401、402、403加热的加热空间的热尽量不朝设置不耐高温的中空加压部501、负载传感器412等的非加热空间传递的功能。在遮热板420设置有供支柱部411贯通的贯通孔。即,支柱部411跨越加热空间和非加热空间而存在。此外,在遮热板420也设置有供导线405贯通的贯通孔,在该贯通孔的周围设置有将导线405朝与从贯通孔引出的方向相反的方向导出的套421。
在遮热板420和中空加压部501之间,与遮热板420平行地设置有相互分离的多个热反射板422。在热反射板422也与遮热板420同样地设置有供支柱部411贯通的贯通孔。这些热反射板422例如由铝等的金属板形成。并且,至少在一个热反射板422的加热空间侧的表面形成有对下部顶板32的目标加热温度附近的辐射线的波长进行反射的多层膜。下部顶板32的目标加热温度例如在将作为晶片的基板180接合的情况下为450℃~500℃。热反射板422也可以构成为根据目标加热温度而更换。由此,能够缓和从加热板401、402、403朝中空加压部501的热的传递。此外,也可以不与遮热板420平行地设置而与支柱部411的轴向平行地设置。由此也能够缓和从下部加热模块42朝外部的热外漏。
中空加压部501是由橡胶片等形成的袋状的压力控制部,其内部由流体填充。作为流体能够使用空气、水、油。例如,能够使用环境特性优异的氢氟醚(Hydrofluoroether)等。并且,通过对设置于中空加压部501和供给管503的阀502进行控制来调整填充于内部的流体量。具体而言,供给管503的另一端与未图示的泵连接,通过与阀502一起对泵进行控制,使中空加压部501的内部的流体量进行增减。中空加压部501根据内部的流体量而膨胀或者收缩。特别是,在与下部压力控制模块52从升降模块60接受的压力之间关系中,如果经由阀502对相对于内部流入流出的流体量进行调整,则能够将与多个负载传感器412接触的面变得平坦平坦,或者将周缘部形成为凸状,或者将中心部控制成凸状。
中空加压部501也可以不通过橡胶片那样的弹性原材料形成袋,而是例如将与多个负载传感器412接触的面侧设为变形板,将升降模块60侧和外周侧作为高刚性板而形成的箱状的方式。在这样的方式中,如果将内部保持为气密的袋状,则控制从外部出入的流体而能够调整内压,对于与负载传感器412接触的面能够控制压力。
接着,对加热板401、402、403的形状以及配置进行说明。图6是示出加热板401、402、403的形状以及配置的下部加热模块42的俯视图。
如图所示,以通过下部顶板32的中心的中心轴作为中心,位于正中央的圆形的加热板401配置有1个,在加热板401的外周部配置有6个扇形的加热板402,进而在加热板402的外周部配置有12个扇形的加热板403。加热板402、403的扇形具有与中心的加热板401同心圆的弧。
由加热板401、402、403覆盖的平面区域,比与载置于下部顶板32的基板保持器190的载置面对应的区域宽广。由此,能够对基板保持器190的背面进行均匀的加热。此外,加热板401、402、403分别相互平行地分离配置。由此,即使加热板401、402、403由埋入各自的电热加热器404加热而膨胀,也能够避免相互接触。相互的间隔根据目标加热温度等而预先设定,例如在加热板401、402、403由铜形成,下部顶板32的直径为约330mm,目标加热温度为450℃的情况下,相互的间隔被设定为1mm左右。
此外,各个加热板401、402、403的加热面具有彼此相同的面积。因而,对圆形以及扇形的形状的直径、中心角等进行设计以成为彼此相同的面积。此外,在图的例子中,将径向设定为三层来来决定各个数,但径向的层数、每一层的个数也能够任意地设定。进而,如果将各个加热板401、402、403的厚度也设为相同,则各自的热容量也变得相同,由此更为优选。
作为冷却器发挥功能的冷却管407以冷却一个以上的加热板401、402、403的方式配管。例如,如图所示,以与加热板402、403的任一个连接的方式布设作为冷却管407的管路,对外部的泵进行控制以使冷却剂在其中循环。作为管路的原材料,优选与加热板401、402、403相同的原材料。即使不是相同的原材料,只要线膨胀率相同,在接触面上就不会产生因温度变化而引起的热滑动,因此能够作为管路的原材料加以应用。
图7是示出加热板401、402、403,框架410以及支柱部411的位置关系的下部加热模块42的俯视图。框架410形成为从设置于中心部分的圆环部放射状地延伸多个腕部的形状。并且,在圆环部利用螺钉408固定加热板401,在腕部同样地利用螺钉408固定加热板402、403。如图所示,优选将螺钉408在各个加热板401、402、403中配置于中心线上、或者配置于旋转对称或者左右对称的位置。
来自中空加压部501的压力经由多个支柱部411以及框架410传递至加热板401、402、403。并且,加热板401、402、403在按压下部顶板32的同时对下部顶板32进行加热。如果将中空加压部501视为沿支柱部411的轴向产生按压力的致动器,则例如着眼于按压一个加热板402的支柱部411,按照支柱部411→加热板402→下部顶板32的顺序传递该按压力。并且,如果言及该按压面的关系,则支柱部411对加热板402进行按压的按压面,比加热板402对下部顶板32进行按压的按压面小。也就是说,按压力朝向传递的方向一边扩展一边传递。换言之,局部存在的压力逐渐分散地传递。通过像这样将由中空加压部501产生的压力朝下部顶板32传递,能够在下部顶板32上产生均匀的按压力,或者以能够对基板180的整体进行均匀的加压方式在下部顶板32上刻意产生平缓的压力分布。另外,在本实施方式中,在加热板401、402、403和支柱部411之间夹装有框架410,但如果着眼于各个支柱部411附近,则局部存在的压力逐渐分散地传递这点不会变化。
此外,在本实施方式中,对使用通过调整内部的流体量来膨胀或者收缩的单一的中空加压部501来按压多个支柱部411的结构进行了说明,但也能够应用于使用分开按压各支柱部411的致动器而构成的情况。即,即使由致动器产生的按压力局部存在,也能够使按压力逐渐地分散,能够以宽广的面按压下部顶板32。
接着,对与中空加压部501的外侧接触且夹装在中空加压部501和支柱部411之间的负载传感器412进行说明。图8是负载传感器412的俯视图和主视图。在负载传感器412的上表面的两处粘贴作为压电元件的应变片413,同样地在下表面的两处也粘贴应变片413。在4处粘贴的应变片的输出线被汇集于侧面的端子部414,经由导线415与外部连接。
在上表面的中心附近设置有连结支柱部411的螺纹孔416。此外,以相对于螺纹孔416呈对称的方式设置有两个螺纹孔417。经由该螺纹孔417将负载传感器412固定于中空加压部501。
通过对这样设置的多个负载传感器412的输出进行监视,能够对施加于各个支柱部411的压力进行检测。并且,根据检测出的压力,能够调整中空加压部501的压力,或者能够调整升降模块60的升降。此外,在检测到超过预想范围的异常压力的情况下,也能够进行停止加压的控制。
此外,如果对压电元件施加压力,则根据所施加的压力的大小而产生电位差,因此能够对所施加的压力进行检测,另一方面,相反地如果施加电力则能够产生物理的变形。因此,当对支柱部411的压力进行检测,并且在特定的区域产生压力分布时,进行控制,朝该区域或者该区域以外的区域的负载传感器412的应变片413供给电力,从而使施加于支柱部411的压力增加。通过像这样将负载传感器412作为辅助致动器发挥作用,能够实现更精密的压力控制。特别在均匀地按压被载置于下部顶板32的基板保持器体的情况下是优选的。在将负载传感器412作为致动器加以使用的情况下,也可以省略中空加压部501。另外,负载传感器412的配置并不限定于上述的位置,例如也可以构成为在升降模块60上设置多个,对施加于下部压力控制模块的压力进行压力调整。
图9是对电热加热器404的配线进行说明的剖视图。此处,虽然以加热板401为代表例进行说明,但加热板402、403的结构也是同样的。
如图所示,从埋入加热板401的电热加热器404引出导线405。在没有那么高温的情况下,导线通常由塑料覆膜保护,但在本实施方式中,由于将加热板401加热至450℃~500℃,所以无法使用塑料覆膜。此外,由于导线周围的加热空间以及非加热空间为真空气氛,所以也无法使用在真空气氛下产生气体的树脂等的原材料。因此,作为导线405的保护材料,使用由具有比加热空间的温度高的融点且在真空气氛下也不产生气体的绝缘原材料形成的串珠406。例如,作为原材料优选陶瓷。保护导线405的串珠406构成为,以导线405能够折弯的方式使导线405贯通从而从加热空间遍及非加热空间多个相连。
加热空间和非加热空间由遮热板420分割,但在遮热板420设置有供导线405插通的贯通孔423。并且,在贯通孔423的周缘部设置有凸缘424。凸缘424是朝导线405的插通方向折弯而形成的立起部。利用贯通孔423和凸缘424构成贯通部。
串珠406以导线405能够折弯的方式相互隔开些许间隙地相连。也就是说,串珠406以能够沿着导线405移动的方式分别具有可动量。此处,如果可动量比贯通部的高度h大,则存在导线405直接与贯通部接触的忧虑。因此,将该可动量设定为比贯通部的高度h小。
接着,对升降模块60的构造进行说明。图10是示意性地示出升降模块60的构造的剖视图。另外,在附图中将主要的构造物简化,省略一部分来进行表示。
升降模块60形成为上下2层的构造,包括下部压力控制模块52侧的主EV部610和地面侧的副EV部620。主EV部610通过基座611紧固于下部压力控制模块52。作为升降模块60的整体,通过该基座611相对于地面进行升降,能够使下部压力控制模块52上下移动,进而对基板保持器体施加压力。
主EV部610由直径大的一个气缸-活塞机构构成,副EV部620通过直径小的三个气缸-活塞机构当从上方观察时在圆周方向隔开120°间隔地配置而构成。但是,主EV部610和副EV部620并不是相互独立地上下堆积,而是设计成一边相互作用一边使基座611升降。以下对各个构造进行说明。
主EV部610具备:将基座611作为其上表面的主活塞612;外嵌于主活塞的主气缸613;以及与主气缸613连接且追随主活塞612的升降的波纹管614。即使主气缸613升降,在主气缸613和主活塞612之间形成的空间亦即主室615也被保持为气密。主阀616与主室615连接,流体从外部流入或流体朝外部流出。主室615充满流体,通过利用主阀616控制该流体的流入流出,能够使主室615的流体量变化。通过使主室615的流体量变化,能够使主活塞612上下移动。
副EV部620在本实施方式中如上所述那样具备三个,但这些副EV部620分别具备副活塞621、以及外嵌于副活塞621的副气缸624。副活塞621从主气缸613的外侧插通至设置于主气缸613的活塞引导件617的内部,并到达主室615内。并且,在位于主室615的内部的副活塞621的前端设置有与主活塞612固定的固定部622。利用固定部622将副活塞621紧固于主活塞612。
副活塞621,在与设置固定部622的端相反的端具备与副气缸624外嵌的活塞盘623。并且,副气缸624内的空间由活塞盘623分割成位于主气缸613侧的上部副室625和位于地面侧的下部副室626。
上部副室625和下部副室626均被保持为气密。并且,上部副阀627与上部副室625连接,流体从外部流入或流体朝外部流出。此外,下部副阀628与下部副室626连接,流体从外部流入或流体朝外部流出。上部副室625和下部副室626充满流体。此外,上部副室625和下部副室626的体积的总和总是恒定的,因此,通过协调控制上部副阀627和下部副阀628,使上部副室625和下部副室626的体积比变化。
如果使上部副室625的体积增加,则下部副室626的体积减少,副活塞621下降。并且,由于副活塞621与主活塞612连接,所以主活塞612也下降。此时,主阀616也被协调控制,朝外部放出伴随着主活塞612的下降而主室615的体积减少的量的流体。
相反地,如果使下部副室626的体积增加,则上部副室625的体积减少,副活塞621上升。并且,主活塞612也上升。此时,主阀616也被协调控制,朝主室615内流入例如伴随着主活塞612的上升而主室615的体积增加的量的流体。图11是示出通过使下部副室626的体积增加而使主活塞612上升的样子的剖视图。
另外,当使用主阀616调整主室615内的流体量使主活塞612升降时,副活塞621会追随。因而,此时,对上部副阀627和下部副阀628进行协调控制,容许伴随着副活塞621的追随而上部副室625和下部副室626的体积变化。
此外,填充于主室615、上部副室625以及下部副室626的流体能够使用空气、水、油。例如,能够使用环境特性优异的氢氟醚等。
通过像这样利用主EV部610和副EV部620的2层构成升降模块60,基于想使基座611如何升降,能够使控制不同。具体而言,当想要以规定的速度以上的速度移动时,对通过小体积的流入流出而能够得到大的位移的副EV部620的流体进行控制,当想要施加规定的压力以上的压力时,对即使进行大体积的流入流出仍限于些许的位移的主EV部610的流体进行控制。此外,当想要以不足规定速度的速度移动时,只要对主EV部610的流体进行控制即可。
根据以上的加压装置240的实施方式,将具备与详细说明的加压模块相同构造的上部加压模块相互对置地配置,利用升降模块60使载置在下部加压模块上的基板保持器体与上部加压模块接触,从而对基板保持器体进行加压加热。但是,实施方式并不限定于此,例如即便是在顶部侧代替设置上部加压模块而设置平面平板,仅从下方朝上方按压的构造,也能够期待一定程度的压力均匀性。
图12是示意性地示出其他的加压装置840的主视图。图12以后,对与图1至图11相同的部件标注相同的参考符号。加压装置840由设置于顶部侧的上部顶板31、上部加热模块41以及上部压力控制模块51;设置于地面侧的下部顶板32、下部加热模块42、下部压力控制模块52以及升降模块60构成。以防止在基板贴合过程中基板22的氧化以及污染为目的,将加压装置840设置在被维持在一定的真空度以及一定的清洁度的真空室的内部。
上部顶板31、上部加热模块41以及上部压力控制模块51形成上部加压模块。下部顶板32、下部加热模块42以及下部压力控制模块52形成下部加压模块。另外,在本实施方式中,由于具有利用上部加热模块41以及下部加热模块42对上部顶板31以及下部顶板32进行加热的功能,所以上部加压模块以及下部加压模块也能够分别同时承担作为加热模块的作用。
利用与加压装置840分开设置的对准器,将应接合的两枚基板22以应接合的电极彼此接触的方式对位而重合。进而,利用两个基板保持器24将该两枚基板22在不引起错位的临时接合的状态下保持。以下,将处于该状态的基板22以及基板保持器24称作“基板保持器对”。
利用机器人手臂将基板保持器对搬入加压装置840,并载置于下部顶板32(图12)。基板保持器对通过升降模块60上升而与上部顶板31接触,由上部加压模块和下部加压模块夹持,在加热加压状态下进行基板贴合。对置地设置的上部加压模块和下部加压模块是具备相同构造的模块。因此,以下以下部加压模块为代表对其构造进行说明。
图13是示意性地示出下部加压模块的构造的剖视图。承担载置基板保持器对的作为工作台部的作用的下部顶板32,是由碳化硅形成的圆形状的板,在周缘部螺纹紧固于下部加热模块42。
下部加热模块42,在圆筒状躯干的内部具备与下部顶板32的载置基板保持器对的面相反侧的面接触的多个加热板401、402、403。加热板401、402以及403对下部顶板32进行加热。加热板401、402以及403由导热性良好的原材料、例如铜等形成。加热板401、402以及403在各自的内部埋入有电热加热器404。电热加热器404通过导线405而被供给电力。导线405通过由耐受高热的材料、例如陶瓷形成的串珠406被覆。
加热板401、402、403在加热控制时由电热加热器404加热,其热朝下部顶板32传递。此外,在加热结束后的冷却控制时,由作为冷却器发挥功能的冷却管407冷却。加热板401、402、403由从通过下部顶板32的中心的中心轴放射状地形成的框架410支承、固定。
框架410与多个第一支柱部418以及第二支柱部431的一端连结而被支承。并且,各个第一支柱部418以及第二支柱部431的另一端分别与第一压力检测部419或者第二压力检测部432连结。各第一压力检测部419设置成,在第一支柱部418所连结的面相反侧的面,与下部压力控制模块52的中空加压部501的外侧接触。第一压力检测部419对中空加压部501按压第一支柱部418的压力进行检测。第一压力检测部419也可以是负载传感器。
各个第二压力检测部432,在第二支柱部431所连结的面相反侧的面,与作为下部压力控制模块52的主体的下部板接触设置。第二压力检测部432对下部压力控制模块52的主体按压第二支柱部431的压力进行检测。第二压力检测部432也可以是负载传感器。
下部加热模块42的内部空间由相对于下部顶板32的基板保持器对的载置面平行地设置的遮热板420上下分割成加热空间和非加热空间。遮热板420是间隔板,承担将由加热板401、402、403加热的加热空间的热尽量不朝设置不耐高温的中空加压部501、第一压力检测部419等的非加热空间传递。在遮热板420设置有供第一支柱部418以及第二支柱部431贯通的贯通孔。即,第一支柱部418以及第二支柱部431遍及加热空间和非加热空间而存在。此外,在遮热板420也设置有供导线405贯通的贯通孔。
中空加压部501是中空的压力控制部,在其内部填充有流体。作为流体能够使用空气、水、油。中空加压部501通过对在中空加压部501和供给管503之间设置的阀502进行控制来调整填充到内部流体量。中空加压部501通过调整填充到内部的流体量而能够对内部流体的压力进行控制。
中空加压部501的内部流体的压力由压力传感器436检测、监视。例如,在检测到超过预想的范围的异常压力的情况下,能够进行停止加压的控制。
中空加压部501也可以是由橡胶片等形成的袋。中空加压部501根据内部的流体量而膨胀或者收缩,相对于与多个第一压力检测部419接触的面,能够控制压力。此外,中空加压部501也可以构成为,将与多个第一压力检测部419接触的面侧设为变形板,将升降模块60侧和外周侧作为高刚性板而形成的箱状。在这种情况下,如果将内部保持为气密的袋状,则能够控制从外部出入的流体来调整内压,能够相对于与第一压力检测部419接触的面来控制压力。特别是在与下部压力控制模块52从升降模块60接受压力的关系中,如果经由阀502调整相对于内部流入流出的流体量,则能够将与多个第一压力检测部419接触的面设为平坦,或者将周缘部设为凸状,或者将中心部控制成凸状。
图14以及图15是示意性地示出中空加压部501的形状的剖视图。中空加压部501具有下部板510、上部板511、以及在下部板510和上部板511之间形成的中空室512。如上所述,在中空室512填充有从供给管503供给的流体。在上部板511的外面周缘部,在以上部板511的中心作为中心的同心圆上设置有槽514。在上部板511发生了变形的情况下,槽514能够缓和上部板511的周缘部的应力集中。
图14是示意性地示出在朝中空室512导入流体而提高流体的压力的情况下的上部板511的变形的附图。如果中空加压部501的内部流体的压力高,则上部板511膨胀而朝向中空室512的外部变形。上部板511的中心部的变形最大,随着朝向周缘部而变形逐渐变小。
图15是示意性地示出在降低中空室512的流体压力的情况下的上部板511的变形的附图。如果中空加压部501的内部流体的压力低,则上部板511凹陷而朝向中空室512的内部变形。在该情况下,上部板511的中心部的变形最大,随着朝向周缘部而变形逐渐变小,但与图14的情况不同,变形的方向相反。
图16是示出加热板401、402、403的形状以及配置的下部加热模块42的俯视图。如图16所示,以通过下部顶板32的中心的中心轴作为中心,位于正中央的圆形的加热板401配置有一个,在加热板401的外周部配置有6个扇形的加热板402,进而在加热板402的外周部配置有12个扇形的加热板403。加热板402、403的扇形具有与中心的加热板401同心圆的弧。
由加热板401、402、403覆盖的平面区域,比与载置于下部顶板32的基板保持器24的载置面对应的区域宽广。由此,能够对基板保持器24的背面进行均匀的加热。此外,加热板401、402、403分别相互平行地分离配置。由此,即使加热板401、402、403被埋入各自的电热加热器404加热而膨胀,也能够避免相互接触。相互的间隔根据目标加热温度等而预先设定,但例如在加热板401、402、403由铜形成,下部顶板32的直径为约350mm,目标加热温度为450℃的情况下,相互的间隔被设定为5mm左右。
此外,各个加热板401、402、403的加热面具有彼此相同的面积。因而,对圆形以及扇形的形状的直径、中心角等进行设计以成为彼此相同的面积。此外,在图的例子中,将径向设定为三层来来决定各个数,但径向的层数、每一层的个数也能够任意地设定。进而,如果将各个加热板401、402、403的厚度也设为相同,则各自的热容量也变得相同,由此更为优选。
作为冷却器发挥功能的冷却管407以冷却一个以上的加热板401、402、403的方式配管。例如,如图所示,以与加热板402、403的任一个连接的方式布设冷却管407,对外部的泵进行控制以使冷却剂在其中循环。作为冷却管的原材料,优选与加热板401、402、403相同的原材料。即使不是相同的原材料,只要线膨胀率相同,在接触面上就不会产生因温度变化而引起的热滑动,因此能够作为冷却管的原材料加以应用。
图17是示出第一支柱部418以及第二支柱部431的位置关系的下部加热模块的俯视图。框架410形成为从设置于中心部分的圆环部放射状地延伸多个腕部的形状。并且,在圆环部利用螺钉408固定加热板401,在腕部同样地利用螺钉408固定加热板402、403。如图所示,优选将螺钉408在各个加热板401、402、403中配置于中心线上、或者配置于旋转对称或者左右对称的位置。
来自中空加压部501的压力经由多个第一支柱部418以及框架410传递至加热板401、402、403。并且,加热板401、402、403在按压下部顶板32的同时对下部顶板32进行加热。如果将中空加压部501视为沿第一支柱部418的轴向产生按压力的致动器,则例如着眼于按压一个加热板402的第一支柱部418,按照第一支柱部418→加热板402→下部顶板32的顺序传递该按压力。
多个第一压力检测部419对施加于各个第一支柱部418的压力进行检测,能够对中空加压部501的输出进行监视。并且,根据检测出的压力,能够调整中空加压部501的压力,或者能够调整升降模块60的升降。此外,在检测到超过预想范围的异常压力的情况下,也能够进行停止加压的控制。
另一方面,如图17所示,第二支柱部431配置于中空加压部501的外周部,经由第二压力检测部设置于作为下部压力控制模块52的主体的下部板上。下部压力控制模块52的主体与能够弹性变形的中空加压部501的上部板511不同,是刚性材料,因此,第二支柱部431能够将来自升降模块60的压力原封不动地朝加热板403传递。加热板403进一步将该压力朝下部顶板32传递。
因此,利用设置于第二支柱部431和下部压力控制模块52的下部板之间的第二压力检测部432,能够对从升降模块60向下部顶板32施加的压力进行检测。并且,根据检测出的压力,能够调整升降模块60的升降,或者能够调整中空加压部501的压力。此外,在检测到超过预想范围的异常压力的情况下,也能够进行停止加压的控制。
如图14所示,在上部板511朝上膨出的情况下,中空加压部501通过第一支柱部418向下部顶板32施加的压力,比升降模块60通过第二支柱部431向下部顶板32施加的压力大。另外,上部板511的中心部的变形最大,随着朝向周缘部而变形逐渐变小,因此,中空加压部501向下部顶板32施加的压力在中心部最大,随着朝向周边部而逐渐变小。
另一方面,如图15所示,在上部板511朝中空室512方向凹陷的情况下,中空加压部501通过第一支柱部418向下部顶板32施加的压力,比升降模块60通过第二支柱部431向下部顶板32施加的压力小。另外,上部板511的中心部的变形最大,随着朝向周缘部而变形逐渐变小,因此,中空加压部501向下部顶板32施加的压力在中心部最小,随着朝向周边部而逐渐变大。
此外,通过对中空加压部501的内部流体的压力进行调整,如果将上部板511设为平坦,则中空加压部501通过第一支柱部418向下部顶板32施加的压力,与升降模块60通过第二支柱部431向下部顶板32施加的压力相同,在下部顶板32的面内变得均匀。即,通过对中空加压部501的内部流体的压力进行调整,能够精细地调整下部顶板32的面内的压力分布。因此,即使在应接合的基板22的表面或者背面的平坦度低的情况下,通过基于中空加压部501的压力的微调整,能够在基板22的面内施加均匀的压力来进行基板接合。
图18是示意性地示出升降模块60的构造的剖视图。升降模块60形成为上下2层的构造,包括下部压力控制模块52侧的主EV部610和地面侧的副EV部620。主EV部610在基座611紧固于下部压力控制模块52。作为升降模块60的整体,通过该基座611相对于地面进行升降,能够使下部压力控制模块52上下移动,进而对基板保持器对施加压力。
主EV部610由直径大的一个气缸-活塞机构构成,副EV部620由直径小的三个气缸-活塞机构当从上方观察时在圆周方向隔开120°间隔配置而构成。但是,主EV部610和副EV部620并不是相互独立地上下堆积,而是设计成一边相互作用一边使基座611升降。以下对各个构造进行说明。
主EV部610具备:将基座611作为其上表面的主活塞612;外嵌于主活塞的主气缸613;以及与主气缸613连接且追随主活塞612的升降的波纹管614。即使主气缸613升降,在主气缸613和主活塞612之间形成的空间亦即主室615也被保持为气密。主阀616与主室615连接,流体从外部流入或流体朝外部流出。主室615充满流体,通过利用主阀616控制该流体的流入流出,能够使主室615的流体量变化。通过使主室615的流体量变化,能够使主活塞612上下移动。
在主气缸613设置有压力传感器632。压力传感器632对主室615的流体的压力进行检测,并对其进行监视。并且,根据检测出的压力,能够调整主室615的压力,调整升降模块60的升降。此外,在检测到超过预想范围的异常压力的情况下,也能够进行停止加压的控制。
副EV部620在本实施方式中如上所述那样具备三个,但这些副EV部620分别具备副活塞621、以及外嵌于副活塞621的副气缸624。副活塞621从主气缸613的外侧插通至设置于主气缸613的活塞引导件617的内部,并到达主室615内。并且,在位于主室615的内部的副活塞621的前端设置有与主活塞612固定的固定部622。利用固定部622将副活塞621紧固于主活塞612。
副活塞621,在与设置固定部622的端相反的端具备与副气缸624外嵌的活塞盘623。并且,副气缸624内的空间由活塞盘623分割成位于主气缸613侧的上部副室625和位于地面侧的下部副室626。
上部副室625和下部副室626均被保持为气密。并且,上部副阀627与上部副室625连接,流体从外部流入或流体朝外部流出。此外,下部副阀628与下部副室626连接,流体从外部流入或流体朝外部流出。上部副室625和下部副室626充满流体。此外,上部副室625和下部副室626的体积的总和总是恒定的,因此,通过协调控制上部副阀627和下部副阀628,使上部副室625和下部副室626的体积比变化。
在下部副室626设置有压力传感器634。压力传感器634对下部副室626的流体的压力进行检测,并对其进行监视。并且,根据检测出的压力,能够调整下部副室626的压力,调整升降模块60的升降。此外,在检测到超过预想范围的异常压力的情况下,也能够进行停止加压的控制。
另外,在上部副室625也可以设置压力传感器。能够利用该压力传感器对上部副室625的流体的压力进行检测,并对其进行监视。
图19是示出通过副活塞的上升使主活塞上升的样子的剖视图。如果使下部副室626的体积增加,则上部副室625的体积减少,副活塞621上升。并且,由于副活塞621与主活塞612连接,所以主活塞612也上升。此时,主阀616也被协调控制,朝主室615内流入伴随着主活塞612的上升而主室615的体积增加的量的流体。
相反地,如果使上部副室625的体积,则下部副室626的体积减少,副活塞621下降。并且,主活塞612也下降。此时,主阀616也被协调控制,朝外部放出伴随着主活塞612的下降而主室615的体积减少的量的流体。
另外,当使用主阀616调整主室615内的流体量使主活塞612升降时,副活塞621会追随。因而,此时,对上部副阀627和下部副阀628进行协调控制,容许伴随着副活塞621的追随而上部副室625和下部副室626的体积变化。
此外,填充于主室615、上部副室625以及下部副室626的流体能够使用空气、水、油。例如,能够使用环境特性优异的氢氟醚等。
通过像这样利用主EV部610和副EV部620的2层构成升降模块60,基于想使基座611如何升降,能够使控制不同。具体而言,当想要以规定的速度以上的速度移动时,对通过小体积的流入流出而能够得到大的位移的副EV部620的流体进行控制,当想要施加规定的压力以上的压力时,对即使进行大体积的流入流出仍限于些许的位移的主EV部610的流体进行控制。此外,当想要以不足规定速度的速度移动时,只要对主EV部610的流体进行控制即可。
加压装置840包括对下部顶板32的位置进行检测的位置传感器。该位置传感器可以是直接对下部顶板32的位置进行检测的传感器,也可以是对主活塞612的位置进行检测的传感器。在是对主活塞612的位置进行检测的传感器的情况下,能够在控制部中将该检测值换算成下部顶板32的位置,用于下部顶板32的位置控制。加压装置840,根据检测出的位置,能够对升降模块60的升降进行调整。此外,在检测到超过预想范围的异常位置的情况下,也能够进行停止升降模块60的升降的控制。
图20是加压装置840的加压控制系统700的框图。该加压控制系统具备:将下部顶板作为整体而一体地控制的部分;以及对下部顶板内周部进行控制的部分。将下部顶板作为整体而一体地控制的部分包括共通的指令设定部710、位置控制器722、压力控制器724以及控制切换部726。对下部顶板内周部进行控制的部分包括共通的指令设定部710、压力控制器742以及控制切换部744。
指令设定部710是对向位置控制器722、压力控制器724以及压力控制器742施加的位置指令、压力指令以及差压指令进行设定的设定部。例如,在指令设定部710中,能够将目标位置设定值、下部顶板32的上升速度等作为输入而设定。此外,能够将目标压力设定值、加压速度等作为输入而设定。
位置控制器722基于位置指令712中的目标位置设定值(Zt)、与位置传感器730检测出的下部顶板32的位置值(Zr)之间的偏差(ΔZ=Zt-Zr),对副EV用电磁阀728以及主EV部的主阀616进行控制。副EV用电磁阀728根据控制信号对注入副气缸624的流体的流量进行调整,使主活塞612升降,从而对下部顶板32的位置进行控制。主阀616根据控制信号对注入主气缸613的流体的流量进行调整,使主活塞612升降,从而对下部顶板32的位置进行控制。
副EV用电磁阀728包括上部副阀627和下部副阀628。在使主活塞612上升的情况下,通过对下部副阀628进行控制,能够一边对注入下部副室的流体的流量进行调整一边使副活塞621上升。在使主活塞612下降的情况下,通过对上部副阀627进行控制,能够一边对注入上部副室的流体的流量进行调整一边使副活塞621下降。
位置控制器722是PDD(比例、微分、微分动作)控制器。通过强化D(微分)动作控制,在定值控制中主活塞612能够敏捷地接近目标位置设定值,在追值控制中主活塞612能够敏捷地追随目标位置设定值。
压力控制器724基于压力指令714中的目标压力设定值(Pt)、与第二压力检测部432检测出的从升降模块60向下部顶板32施加的压力(P2)之间的偏差(AP=Pt-P2),对副EV用电磁阀728以及主EV部的主阀616进行控制,使主活塞612升降,控制下部顶板32的压力、即控制对于基板保持器对的加压力。
压力控制器724是PI(比例、积分动作)控制器。通过PI动作控制,能够对基板保持器对稳定地施加压力。
控制切换部726进行位置控制和压力控制之间的切换控制。即,控制切换部726根据来自位置控制器722以及压力控制器724的控制信号来选择任意一方的信号,对副EV用电磁阀728以及主阀616进行控制。例如,在载置于下部顶板32上的基板保持器对到与上部顶板31接触为止还有足够的距离的情况下,根据来自位置控制器722的信号对升降模块60进行控制,以快速度使下部顶板32上升而接近上部顶板31能够缩短的工序时间。另一方面,当上部顶板31和下部顶板32夹持基板保持器对而进行加压时,根据来自压力控制器724的控制信号对升降模块60进行控制,能够准确地以目标压力值进行加压。
控制切换部726还对设置于副气缸624的压力传感器634检测出的た压力值,或者设置于主气缸613的压力传感器632检测出的压力值进行监视。控制切换部726在压力传感器634或者压力传感器632检测出异常压力的情况下,关闭副EV用电磁阀以及主阀616,停止升降模块60的升降,从而能够防止在异常情况下加压装置840的破坏。
位置传感器730随时检测并反馈下部顶板32的位置。位置指令712中的目标位置设定值(Zt)与位置传感器730反馈的检测值(Zr)之间的偏差(ΔZ=Zt-Zr)成为位置控制器722的输入值。第二压力检测部432随时检测并反馈从升降模块60向下部顶板32施加的压力。压力指令714中的目标压力设定值(Pt)与第二压力检测部432反馈的检测值(P2)之间的偏差(ΔP=Pt-P2)成为压力控制器724的输入值。
压力控制器742基于从差压指令716中的目标差压设定值(Pd)减去第一压力检测部419检测出的压力(P1)和第二压力检测部432检测出的压力(P2)之间的差(P1-P2)所得的偏差(ΔPd=Pd-P1+P2),对中空加压部501的阀502进行控制,对注入中空加压部501的流体的量进行调整。第二压力检测部432检测的压力(P2)是从升降模块60向下部顶板32的周边部施加的压力,第一压力检测部419检测的压力(P1)是从中空加压部501向下部顶板32的中央部施加的压力。因此,该差压的控制是控制下部顶板32的面内的压力分布,即控制对于基板保持器对的加压力的面内均匀性。
对出入中空加压部501的流体进行控制,以使上述差压(P1-P2)成为预先确定的规定值以下、例如0.05MPa以下。也可以对出入中空加压部501的流体进行控制,以使上述差压(P1-P2)成为零。能够配合控制的目的,根据差压指令决定规定的差压范围。
控制切换部744对设置于中空加压部501的压力传感器436检测出的压力值进行监视。在压力传感器436检测出异常压力的情况下,控制切换部744关闭阀502,停止中空加压部501的流体的控制,由此能够防止在异常情况下加压装置840的破坏。
第一压力检测部419随时检测并反馈中空加压部501通过第一支柱部418向下部顶板32施加的压力。从差压指令716中的目标差压设定值(Pd)减去第一压力检测部419检测出的压力(P1)和第二压力检测部432检测出的压力(P2)之间的的差(P1-P2)而得的偏差(ΔPd=Pd-P1+P2)成为压力控制器742的输入值。
以下,对利用图20所示的加压控制系统对加压装置840的下部顶板32进行控制的工序进行说明。首先,如图12所示,升降模块60下降,将基板保持器对载置于下部顶板32。在该状态下,基板保持器对从上部顶板31大幅离开,因此,控制切换部726选择基于位置控制器722的升降模块60的控制。
位置控制器722基于偏差(ΔZ=Zt-Zr),利用PDD动作对下部副阀628进行调节,对通过注入小体积的流体而得到大的位移的副EV部620的流体进行控制,从而以高速使升降模块60上升。如果根据从位置传感器730反馈的位置数据(Zr)检测到接近规定的位置,则位置控制器722利用PDD动作对主阀616进行调节,切换成对即使注入大体积的流体仍限于些许的位移的主EV部610的流体进行控制,使升降模块60上升。
如果规定的位置(Zt)例如到达从基板保持器对到上部顶板31的距离为10mm的位置,则控制切换部726将控制从位置控制切换成压力控制。即,选择基于压力控制器724的升降模块60的控制。以后,压力控制器724基于偏差(ΔP=Pt-P2),利用PI动作对主阀616进行调节,对主EV部610的流体进行控制,使升降模块60上升。
同时,压力控制器742,基于从差压指令716中的目标差压设定值(Pd)减去第一压力检测部419检测出的压力(P1)和第二压力检测部432检测出的压力(P2)之间的差(P1-P2)而得的偏差(ΔPd=Pd-P1+P2),利用PI动作对中空加压部501的阀502进行调节,对注入中空加压部501的流体的量进行控制,由此对中空加压部501的压力进行控制。
例如,将目标差压设定值(Pd)设定为零,如果以使差压(P1-P2)成为零的方式对出入中空加压部501的流体进行控制,则第一压力检测部419检测出的压力(P1)追随第二压力检测部432检测出的压力(P2),在加压过程中,能够均匀地控制下部顶板32的面内的压力,并且能够防止中空加压部501的破坏。另一方面,如果将目标差压设定值(Pd)设为某恒定值,则第一压力检测部419检测出的压力(P1)被控制成总是维持第二压力检测部432检测出的压力(P2)和该差压(Pd),因此配合目的,能够在下部顶板32的中心部和周边部之间一边维持恒定的压力分布一边进行加压。
例如,使中空加压部501的上部板511膨胀,在使下部顶板32的中心部的压力变得比周边部的压力大的情况下,如果将目标差压设定值(Pd)设定为正的恒定值,则第一压力检测部419检测出的压力(P1)被控制成比第二压力检测部432检测出的压力(P2)大。此外,使中空加压部501的上部板511凹陷,在下部顶板32的周边部的压力变得比中心部的压力大的情况下,如果将目标差压设定值(Pd)设定为负的恒定值,则第一压力检测部419检测出的压力(P1)被控制成比第二压力检测部432检测出的压力(P2)小。
此外,如在图20中以虚线所示的那样,压力控制器724也能够不反馈第二压力检测部432的测定值(P2)而反馈压力传感器632检测出的主气缸613的压力(P3),基于偏差(Pt-P3),利用PI动作对主阀616进行调节,对主EV部610的流体进行控制,从而使升降模块60升降。另外,压力控制器742也能够不反馈第一压力检测部419检测出的压力(P1)而反馈压力传感器436检测出的中空加压部501的压力(P4),基于偏差(Pd-P4+P2)或者偏差(Pd-P4+P3),对中空加压部501的阀502进行调节,对注入中空加压部501的流体的量乃至中空加压部501的压力进行调整。
在图12至图20所示的加压装置840中,基于第一压力检测部419检测出的压力和第二压力检测部432检测出的压力之间的差,对中空加压部501的压力进行调整。但是,对压力进行调整的方式并不限定于此。作为其他例子,也可以基于从多个第一压力检测部419的至少两个检测出的压力,对中空加压部501的压力进行调整。例如,也可以将由距离下部顶板32的中心具有互不相同的距离的两个第一压力检测部419中的、接近中心的第一压力检测部419检测出的压力设为P1,将由远离中心的第一压力检测部419检测出的压力设为P2,如上所述那样对压力进行调整。在该情况下,也可以将由距中心相等距离的多个第一压力检测部419检测出的压力的平均分别设为P1、P2。
在图1至图20所示的加压装置240、840中,中空加压部501的压力经由第一支柱部418朝下部顶板32传递。但是,传递压力的方式并不限定于此。作为其他例子,也可以通过中空加压部501的上表面与下部顶板32接触或者在中空加压部501和下部顶板32之间夹装板状的部件,由此中空加压部501的压力朝下部顶板32传递。在这些情况下,也可以省略第二支柱部431。
以上,使用实施方式对本发明进行了说明,但本发明的技术范围并不限定于此上述实施方式所记载的范围。本领域技术人员明确得知可以对上述实施方式施加多种变更或者改良。从权利要求的范围可以明确得知,施加了这样的变更或者改良的方式也包含于本发明的技术范围。
应当注意的是,在权利要求的范围、说明书以及附图中示出的装置、系统、程序以及方法中的动作、顺序、步骤,以及阶段等的各处理的执行顺序,只要没有特别明示是“更之前”、“之前”等,或者将在前的处理的输出用在在后的处理,就能够以任意的顺序实现。对于权利要求的范围、说明书以及附图中的动作流程,为了方便而使用“首先”、“接着”等进行了说明,但并不意味着必须以该顺序加以实施。
符号说明:
22…基板;24…基板保持器;31…上部顶板;32…下部顶板;41…上部加热模块;42…下部加热模块;51…上部压力控制模块;52…下部压力控制模块;60…升降模块;100…贴合装置;101…框体;102…大气环境部;111…基板盒;112…基板盒;113…基板盒;120…控制盘;130…预对准器;140…临时接合装置;141…固定工作台;142…移动工作台;144…干涉仪;145…绝热壁;146…遮板;222…遮板;224…遮板;150…基板保持器架;160…基板移除部;171…机器人手臂;172…机器人手臂;230…机器人手臂;180…基板;190…基板保持器;191…保持器主体;192…吸附子;193…定位孔;194…电压施加端子;195…插通孔;202…真空环境部;210…绝热壁;220…气锁腔室;221…加热器;240…加压装置;401…加热板;402…加热板;403…加热板;404…电热加热器;405…导线;406…串珠;407…冷却管;408…螺钉;410…框架;411…支柱部;412…负载传感器;413…应变片;414…端子部;415…导线;416…螺纹孔;417…螺纹孔;418…第一支柱部;419…第一压力检测部;420…遮热板;421…套;422…热反射板;423…贯通孔;424…凸缘;431…第二支柱部;432…第二压力检测部;436…压力传感器;501…中空加压部;502…阀;503…供给管;510…下部板;511…上部板;512…中空室;514…槽;610…主EV部;611…基座;612…主活塞;613…主气缸;614…波纹管;615…主室;616…主阀;617…活塞引导件;620…副EV部;621…副活塞;622…固定部;623…活塞盘;624…副气缸;625…上部副室;626…下部副室;627…上部副阀;628…下部副阀;632…压力传感器;634…压力传感器;700…加压控制系统;710…指令设定部;712…位置指令;714…压力指令;716…差压指令;722…位置控制器;724…压力控制器;726…控制切换部;728…副EV用电磁阀;730…位置传感器;742…压力控制器;744…控制切换部;840…加压装置。
Claims (20)
1.一种加压装置,包括:
载置多个半导体基板的第一载置面;
第二载置面,与所述第一载置面相对向设置,从而在与所述第一载置面之间夹持所述多个半导体基板;
驱动部,使所述第一载置面在面向所述第二载置面的方向上移动到预定位置;以及
加压部,从第一载置面向第二载置面施加压力。
2.根据权利要求1所述的加压装置,其中,所述驱动部包括至少一个副气缸-活塞机构。
3.根据权利要求2所述的加压装置,其中,所述加压部包含至少一个主气缸-活塞机构,与所述驱动部被协调控制,直到所述第一载置面到达预定位置。
4.根据权利要求3所述的加压装置,其中:
所述至少一个副气缸-活塞机构包括副活塞和副气缸;
所述至少一个主气缸-活塞机构包括主活塞和主气缸;
所述副活塞固定于所述主活塞上。
5.根据权利要求4所述的加压装置,其中,副气缸的流体量由至少一个副阀进行控制,主气缸的流体量由至少一个主阀进行控制。
6.根据权利要求5所述的加压装置,其中,通过控制所述至少一个副阀并协调控制所述主阀,使所述第一载置面比预定速度更快地移动。
7.根据权利要求5所述的加压装置,其中,通过控制所述主阀并协调控制所述至少一个副阀,使所述第一载置面比预定速度更慢地移动。
8.根据权利要求5所述的加压装置,其中,通过控制所述主阀并协调控制所述至少一个副阀,在所述第一载置面上施加比预定压力更大的压力。
9.根据权利要求4所述的加压装置,其中,所述副活塞插入贯穿主气缸中并延伸。
10.一种加压装置,包括:
载置多个半导体基板的第一载置面;
第二载置面,与所述第一载置面相对向设置,从而在与所述第一载置面之间夹持所述多个半导体基板;
主活塞,固定于所述第一载置面上,根据主气缸内的流体量控制从第一载置面到第二载置面的移动;以及
副活塞,固定于所述主活塞上,根据副气缸内的流体量控制从第一载置面到第二载置面的移动;
副气缸内的所述流体量与主气缸内的流体量被协调控制。
11.根据权利要求10所述的加压装置,其中,所述主气缸的气缸直径大于所述副气缸的气缸直径。
12.根据权利要求11所述的加压装置,其中,所述副活塞和所述主气缸与共通的水平面交叉设置。
13.根据权利要求10所述的加压装置,其中进一步包括:
主阀,控制主气缸内的流体量;以及
副阀,控制副气缸内的流体量。
14.根据权利要求13所述的加压装置,其中,通过控制至少一个所述副阀并协调控制所述主阀,使所述第一载置面比预定速度更快地移动。
15.根据权利要求13所述的加压装置,其中,通过控制所述主阀并协调控制至少一个副阀,使所述第一载置面比预定速度更慢地移动。
16.根据权利要求13所述的加压装置,通过控制所述主阀并协调控制所述至少一个副阀,在所述第一载置面施加比预定压力更大的压力。
17.一种控制方法,包括:
通过控制副阀从而控制副气缸内的流体量,使副活塞朝第一方向移动的步骤;
通过控制主阀从而控制主气缸内的流体量,使固定于副活塞上的主活塞朝第一方向移动的步骤;
固定于主活塞上并载置有多个半导体基板的第一载置面朝着与所述第一载置面相对向设置的第二载置面移动,使多个半导体基板夹持在与所述第一载置面之间。
18.根据权利要求17所述的控制方法,其中,当使所述第一载置面以比预定速度更快的速度移动时,控制所述副阀并协调控制所述主阀。
19.根据权利要求17所述的控制方法,其中,当施加比预定压力更大的压力时,控制所述主阀并协调控制所述副阀。
20.根据权利要求17所述的控制方法,其中,当使所述第一载置面以比预定速度更慢的速度移动时,控制所述主阀并协调控制所述副阀。
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