JP2007142381A

JP2007142381A - 貼り合せ装置

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Publication number: JP2007142381A
Application number: JP2006282989A
Authority: JP
Inventors: Eiji Yamaguchi; 永司山口; 英一郎 ▲高▼鍋; Eiichiro Takanabe; Wataru Okase; 亘大加瀬
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2007-06-07
Anticipated expiration: 2026-10-17
Also published as: JP4954663B2

Abstract

【課題】ウェハと補強用基板を平行に貼り合わせる。
【解決手段】処理容器１０内には、下部チャック１１と、上部チャック１２が互いに対向するように設けられる。下部チャック１１には、ヒータ２１と冷媒流路２３が設けられる。下部チャック１１は、シリンダ３３により上下動できる。下部チャック１１の保持面１１ａには、スペーサ８０が設けられる。貼り合せ処理の際には、下部チャック１１に補強用基板Ｓが保持され、上部チャック１２にウェハＷが保持され、その後補強用基板Ｓ上の液晶ワックスが、ヒータ２１により溶融される。下部チャック１１が上昇され、補強用基板ＳとウェハＷとが貼り合せられる。この際スペーサ８０により、上部チャック１２と下部チャック１１の隙間が一定に維持され、ウェハＷと補強用基板Ｓが平行に貼り合せられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホットメルト型の接着剤を用いて２枚の基板を貼り合せる貼り合せ装置に関する。

近年、例えば半導体デバイスやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の製造プロセスにおいて、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」とする）の大口径化が進んでおり、また、実装などの特定の工程において、ウェハの薄型化が求められている。例えば大口径で薄いウェハを、そのまま搬送したり、研磨すると、ウェハに反りや割れが生じる恐れがある。このため、例えばウェハを補強するために、ウェハを例えば補強用基板に貼り付けることが行われている。また、ウェハを薄型化するためには、ウェハを研削する必要があり、この際ウェハを支持基板に貼り付ける必要がある。

例えば上述のウェハと補強用基板との貼り合せは、通常貼り合せ装置を用いて行われる。この貼り合せ装置では、例えばウェハと補強用基板とを上下のチャックにより対向するように保持し、ホットメルト型の接着剤である例えば液晶ワックスをウェハ上で熱により溶かしている。そして、チャックを移動させて、ウェハと補強用基板を互いに押圧し、液晶ワックスを全面に広げ、その後液晶ワックスを冷却して固化することによって、ウェハと補強用基板を接着していた（特許文献１参照）。

特開２００５−５１０５５号公報

しかしながら、上述したように上下のチャックを移動させて、対向するウェハと補強用基板とを押し付ける場合、間の液晶ワックスが偏ったりしてウェハと補強用基板が厳密に平行に接着されず、貼り合せ後の接合体の厚みがウェハ面内でばらつくことがあった。このため、その後に行われるウェハの研磨や熱処理などがウェハ面内で均一に行われず、この結果、例えばウェハ面内でデバイスの品質がばらつくことがあった。また、ウェハと補強用基板が平行に貼り合わせられないと、ウェハと補強用基板との間の液晶ワックス内に気泡が入り込むことがある。この場合、ウェハと補強用基板との接着力が弱まるばかりでなく、例えばウェハの熱処理時にその気泡の膨縮によりウェハが破損する恐れがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ウェハと補強用基板などの２枚の基板を平行に貼り合わせることをその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、ホットメルト型の接着剤を用いて２枚の基板を貼り合せるための貼り合せ装置であって、貼り合せ面を上方に向けた状態で一の基板を保持する第１の保持部材と、前記第１の保持部材に保持された前記一の基板に対向するように、貼り合せ面を下方に向けた状態で他の基板を保持する第２の保持部材と、前記一の基板又は他の基板の少なくともいずれかの貼り合せ面に供給された前記接着剤を溶融するまで温度上昇でき、さらに固化するまで温度降下できる温度昇降機構と、前記第１の保持部材又は第２の保持部材の少なくともいずれかを上下動させ、前記各基板の貼り合せ面同士を前記接着剤を介在した状態で押圧するための保持部材駆動機構と、を有し、前記第１の保持部材と第２の保持部材の保持面は、前記一の基板と他の基板よりも大きく形成され、前記第１の保持部材又は第２の保持部材の少なくともいずれかの保持面であって、保持される基板の外方の位置には、押圧時の第１の保持部材と第２の保持部材の隙間を一定にするスペーサが設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、押圧時の第１の保持部材と第２の保持部材の隙間が一定になるので、２枚の基板が平行に貼り付けられ、貼り合せ後の２枚の基板の厚みが基板面内で均一になる。この結果、貼り合わせ後に行われる研削などの基板の処理が基板面内で均一に行われる。また、接着剤中に入り込む気泡が低減され、基板の熱処理などを適正に行うことができる。

前記スペーサは、前記保持面上に突条に形成され、前記保持面に保持される基板の周りの囲むように形成されていてもよい。

前記スペーサには、押圧時にスペーサの内側からスペーサの外側に連通する通気部が形成されていてもよい。

前記スペーサと前記第１の保持部材の保持面との間には、スペーサの内側の接着剤をスペーサの外側に排出する排出通路が形成されていてもよい。

前記スペーサの下面には、前記スペーサの内側から外側に向かう溝が形成され、この溝と第１の保持部材の保持面によって前記排出通路が形成されるようにしてもよい。

前記排出通路は、前記スペーサの周方向の複数箇所に等間隔に形成されていてもよい。

前記第１の保持部材の保持面には、外側が低くなる傾斜面が形成され、当該傾斜面は、前記保持面の基板が保持される位置より外側に形成されていてもよい。

前記第１の保持部材の保持面又は前記第２の保持部材の保持面の少なくともいずれかには、気体を吹き出す吹出し口が形成され、当該吹出し口は、前記保持面に保持された基板の端部の位置に形成されていてもよい。

前記吹出し口は、基板の外周に沿ってスリット状に形成されていてもよい。

前記スペーサと前記第２の保持部材の保持面との間には、押圧時にスペーサの内側からスペーサの外側に連通する通気路が形成されていてもよい。

前記スペーサの上面には、前記スペーサの内側から外側に向かう溝が形成され、この溝と前記第２の保持部材の保持面によって前記通気路が形成されていてもよい。

前記通気路は、前記スペーサの周方向の複数箇所に等間隔に形成されていてもよい。

前記第２の保持部材の保持面には、外側が低くなる傾斜面が形成され、当該傾斜面は、前記保持面の基板が保持される位置より外側に形成されていてもよい。

前記スペーサの内周面には、上下方向の溝が形成されていてもよい。

前記貼り合せ装置は、前記第１の保持部材と前記第２の保持部材との平行度を調整する平行度調整機構を有していてもよい。

前記平行度調整機構は、前記第２の保持部材の中心部を支点として当該第２の保持部材を押し下げる押し下げ部材と、前記第２の保持部材を引き上げる引き上げ部材とを有していてもよい。

前記押し下げ部材と引き上げ部材は、それぞれ前記第２の保持部材の複数個所に設けられ、前記押し下げ部材と引き上げ部材は、それぞれが平面から見て第２の保持部材の中心部を円心とする同一円周上に等間隔に配置されていてもよい。

前記第１の保持部材と前記第２の保持部材の保持面には、平坦化する表面処理が施されていてもよい。

前記接着剤には、貼り合せ時の一の基板と他の基板との隙間を規定する球状の複数の粒子が含まれており、前記複数の粒子は、一定の径を有するようにしてもよい。

本発明によれば、２枚の基板が平行に貼り付けられるので、貼り付けられた基板の処理が基板面内で均一に行われる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる貼り合せ装置１の構成の概略を示す縦断面の説明図である。

貼り合せ装置１は、例えば気密に閉鎖可能な処理容器１０を有している。処理容器１０の中央には、例えば補強用基板Ｓを載置して保持する第１の保持部材としての下部チャック１１が設けられている。また、下部チャック１１の上方で、下部チャック１１に対向する位置には、例えばウェハＷを保持する第２の保持部材としての上部チャック１２が設けられている。なお、本実施の形態において、ウェハＷは、デバイスが形成される基板である。また、補強用基板Ｓには、ウェハＷと同じ径の基板が用いられる。

下部チャック１１は、例えば厚みのある略円盤形状を有している。下部チャック１１の上面には、補強用基板Ｓの径よりも大きい水平の保持面１１ａが形成されている。この保持面１１ａは、平坦化する表面処理が施されており、例えば中心線平均粗さ５μｍ以下に形成されている。下部チャック１１の保持面１１ａには、図示しない吸引口が形成されており、この吸引口による吸引により、補強用基板Ｓを保持面１１ａに吸着できる。これにより、下部チャック１１は、保持面１１ａ上に、貼り合せ面を上に向けた状態で補強用基板Ｓを保持できる。

下部チャック１１の内部には、電源２０からの給電により発熱する加熱部材であるヒータ２１が内蔵されている。このヒータ２１により、下部チャック１１上の補強用基板Ｓや当該補強用基板Ｓ上の接着剤を加熱できる。

また、下部チャック１１の内部には、例えば冷媒供給装置２２から供給される冷媒を通流させる冷却部材である冷媒流路２３が形成されている。これにより、下部チャック１１上の補強用基板Ｓや当該補強用基板Ｓ上の接着剤を冷却できる。なお、本実施の形態においては、例えば電源２０、ヒータ２１、冷媒供給装置２２及び冷媒流路２３によって温度昇降機構が構成されている。

下部チャック１１は、例えば断熱板３０と支持板３１を介してロッド３２に支持されている。ロッド３２は、例えばシリンダ３３により上下動する。これによって、下部チャック１１を上部チャック１２側に上昇させ、下部チャック１１に保持された補強用基板Ｓを上部チャック１２に保持されたウェハＷに押し付けることができる。なお、本実施の形態において、ロッド３２及びシリンダ３３により保持部材駆動機構が構成されている。

上部チャック１２は、例えば厚みのある略円盤形状を有している。上部チャック１２の下面には、ウェハＷの径よりも大きい水平の保持面１２ａが形成されている。この保持面１２ａは、平坦化する表面処理が施されており、例えば中心線平均粗さ５μｍ以下に形成されている。保持面１２ａには、図示しない吸引口が形成されており、この吸引口による吸引により、保持面１２ａにウェハＷの上面を吸着できる。上部チャック１２は、ウェハＷの貼り合せ面を下に向けた状態で、下部チャック１１の補強用基板Ｓに対向するようにウェハＷを保持できる。

上部チャック１２の内部には、電源４０からの給電により発熱する加熱部材であるヒータ４１が内蔵されている。このヒータ４１により、例えば上部チャック１２の下面のウェハＷを加熱できる。また上部チャック１２からの放射熱により、下部チャック１１の補強用基板Ｓや接着剤も加熱できる。

上部チャック１２の上面には、例えば円盤状の断熱板５０が取り付けられている。断熱板５０の上面には、支持板５１が取り付けられている。支持板５１の中央部は、処理容器１０の天井面に取り付けられたボールプランジャー５２により支持されている。ボールプランジャー５２を回すことによって上部チャック１２全体の高さを調整できる。

支持板５１上には、上端部が処理容器１０の天井面に取り付けられ、下端部が支持板５１に取り付けられた引き上げ部材としての引きネジ６０が設けられている。引きネジ６０を回すことにより、ボールプランジャー５２のある支持板５１の中心部（上部チャック１２の中心部）を支点として上部チャック１２を上方に引き上げることができる。また、支持板５１上には、上端部が処理容器１０の天井面に取り付けられ、下端部が支持板５１の上面に当接された押し下げ部材としての押しネジ６１が設けられている。押しネジ６１を回すことにより、支持板５１の中心部を支点として上部チャック１２を下方に押し下げることができる。

引きネジ６０と押しネジ６１は、例えば図２に示すように平面から見て支持板５１（上部チャック１２）の径方向に沿って中心側から順に配置されている。また、引きネジ６０と押しネジ６１は、それぞれが複数個所、例えば３箇所に設けられている。引きネジ６０と押しネジ６１は、それぞれが同一円周上に等間隔（１２０°間隔）に配置されている。これらの引きネジ６０と押しネジ６１により、上部チャック１２の高さを調整して、上部チャック１２と下部チャック１１の平行度を調整できる。なお、本実施の形態においては、例えばボールプランジャー５２、引きネジ６０及び押しネジ６１により平行度調整機構が構成されている。

支持板５１の外周部には、図１に示すように板ばね７０が設けられている。この板ばね７０によって、支持板５１は上面側から押さえられている。板ばね７０は、例えば処理容器１０の天井面に取り付けられた支持柱７１によって支持されている。板ばね７０は、例えば図２に示すように１２０°おきに３箇所に配置されている。また、一対の引きネジ６０及び押しネジ６１と、板ばね７０とが交互に等間隔に配置されている。

下部チャック１１の保持面１１ａの外周部には、図１に示すようにスペーサ８０が設けられている。スペーサ８０は、例えば図３に示すように保持面１１ａに保持される補強用基板Ｓの周りを囲むように形成されている。スペーサ８０は、例えば４つの突条部８１から形成されている。例えば４つの突条部８１は、同じ高さ、同じ長さで直線状に形成され、補強用基板Ｓの周りを正方形の枠状に囲むように配置されている。各突条部８１の高さは、例えば図４に示すように下部チャック１１と上部チャック１２が接近してスペーサ８０が上部チャック１２に当接した際の隙間を規定し、補強用基板ＳとウェハＷと接着剤Ａを合わせた接合体Ｂが所望の厚みになるように設定されている。このスペーサ８０により、接合時の下部チャック１１と上部チャック１２の隙間が保持面内で一定に維持されるので、補強用基板ＳとウェハＷが平行に接着される。

また、図３に示すようにスペーサ８０の各突条部８１の間には、通気部８２が形成されている。これにより、図４に示すように下部チャック１１のスペーサ８０が上部チャック１２に当接した際にも、接合体Ｂのある領域とスペーサ８０より外側の領域とが連通し、例えば接着剤Ａから脱泡した気体をスペーサ８０の外側に排出することができる。

図１に示すように処理容器１０の側壁面には、排気管９０が接続されている。排気管９０は、真空ポンプなどの負圧発生装置９１に接続されている。これにより、処理容器１０内を所定の圧力に減圧できる。なお、本実施の形態においては、例えば排気管９０及び負圧発生装置９１によって、液晶ワックスＡの周辺雰囲気を減圧する減圧機構が構成されている。

例えば上述したシリンダ３３、ヒータ２１、４１、冷媒供給装置２２及び負圧発生装置９１などの動作の制御は、例えば制御部１００によって行われている。制御部１００は、例えばコンピュータであり、例えば記憶されたプログラムを実行し、各部材や装置を駆動して、貼り合せ処理を制御できる。

次に、以上のように構成された貼り合せ装置１で行われる補強用基板ＳとウェハＷとの貼り合せ処理について説明する。図５は、貼り合せ処理における補強用基板Ｓの温度、処理容器１０の圧力、下部チャック１１の位置についてのタイムチャートである。また、図６は、貼り合せ処理の各工程時の処理容器１０内の様子を示す説明図である。

先ず、図１に示すように処理容器１０内の下部チャック１１と上部チャック１２に、補強用基板ＳとウェハＷが互いに対向するように吸着保持される。このとき、図５に示すように補強用基板Ｓは、例えば常温Ｔ１（例えば２３℃）に維持されている。処理容器１０内の圧力は、例えば常圧Ｐ１に維持されている。また、下部チャック１１は上部チャック１２と離れた待機位置Ｋ１に配置されている。なお、このときの下部チャック１１と上部チャック１２との距離は、５〜３０ｍｍ程度、より好ましくは１０ｍｍ以下に設定される。

補強用基板ＳとウェハＷが下部チャック１１と上部チャック１２に保持されると、ホットメルト型の接着剤である固形の液晶ワックスＡが補強用基板Ｓの中央部に置かれる（図６の（ａ））。その後、例えばヒータ２１が発熱し、図５に示すように補強用基板Ｓの温度が、例えば液晶ワックスＡの融点温度Ｔ２（例えば１４８℃）を超える貼り合せ温度Ｔ３（例えば１７０℃）まで上昇される。貼り合せ温度Ｔ３は、例えば融点温度Ｔ２より５℃〜３０℃程度高い温度に設定される。また、ヒータ４１の発熱により、ウェハＷも例えば融点温度Ｔ２以上であって、貼り合せ温度Ｔ３との差が１０℃以内の温度、例えば貼り合せ温度Ｔ３よりも５℃程度高い温度に加熱される。この補強用基板ＳとウェハＷの加熱により、液晶ワックスＡが融点温度Ｔ２を超えて融解する（図６の（ｂ））。この液晶ワックスＡの融解は、例えば補強用基板Ｓからの伝熱とウェハＷからの放射熱により行われる。その後、補強用基板Ｓの温度は、図５に示すように貼り合せ温度Ｔ３に維持される。

続いて、排気管９０からの排気により処理容器１０内の圧力が、常圧Ｐ１から、例えば２０ｋＰａ以下の低圧Ｐ２に減圧される。この減圧により、液晶ワックスＡ中の気泡が除去される（図６の（ｃ））。

その後、処理容器１０内を減圧雰囲気に維持した状態で、下部チャック１１が貼り合せ位置Ｋ２まで上昇され、補強用基板ＳがウェハＷに押し付けられ、補強用基板ＳとウェハＷが合わせられる（図６の（ｄ））。このときの下部チャック１１の上昇に伴い、スペーサ８０が上部チャック１２に当接し、上部チャック１２と下部チャック１１の隙間が保持面内で一定に維持され、補強用基板ＳとウェハＷが平行に維持される。これにより、補強用基板Ｓ、液晶ワックスＡ及びウェハＷからなる接合体Ｂの厚みがウェハ面内で均一になる。

補強用基板ＳとウェハＷが互いに加圧された後、図５に示すように処理容器１０内の圧力が、低圧Ｐ２から常圧Ｐ１に戻され維持される。これにより、液晶ワックスＡが圧力差によって補強用基板ＳとウェハＷの間から外側に漏れて飛散することが抑制される。また、例えば冷却流路２３に冷媒を流すことより、補強用基板Ｓが冷却され、補強用基板Ｓの温度が、液晶ワックスＡの固化温度Ｔ４（例えば１１３℃）より低い最終温度Ｔ５（例えば１０３℃）まで徐々に下げられる。液晶ワックスＡは、固化温度Ｔ４になると固化し、補強用基板ＳとウェハＷとを接着する。なお、この冷却時の温度変動速度は、加熱時の温度変動速度よりも小さい、例えば５℃/ｍｉｎ以下に設定される。

補強用基板Ｓが最終温度Ｔ５まで冷却されると、上部チャック１２のウェハＷの吸着が解除される。その後、図５に示すように下部チャック１１が待機位置Ｋ１まで下降し、下部チャック１１と上部チャック１２が離される（図６の（ｅ））。こうして、補強用基板ＳとウェハＷとの貼り合せ処理が終了する。なお、この一連の貼り合せ処理は、制御部１００がシリンダ３３、ヒータ２１、４１、冷媒供給装置２２及び負圧発生装置９１などの動作を制御することにより行われている。

ところで、例えば貼り合せ処理が開始される前に、処理容器１０内の下部チャック１１と上部チャック１２の平行度が十分でない場合には、上部チャック１２に対して作用する押しネジ６０と引きネジ６１を用いて平行度の調整が行われる。所定の位置の押しネジ６０により上部チャック１２の中心部を支点として上部チャック１２を押し下げ、或いは引きネジ６１により上部チャック１２を引き上げて、上部チャック１２の傾きを調整する。こうして、上部チャック１２と下部チャック１１の平行度が調整される。

以上の実施の形態によれば、下部チャック１１の保持面１１ａにスペーサ８０を補強用基板Ｓの周りを囲むように設けたので、上部チャック１１と下部チャック１２との隙間が一定となって、補強用基板ＳとウェハＷが平行に維持される。これにより、貼り付けられた状態の接合体Ｂの厚みがウェハ面内で均一になる。

スペーサ８０には、接合体Ｂのある内側と外側を連通する通気部８２を設けたので、液晶ワックスＡから抜ける気体をスペーサ８０の外側に排出できる。これにより、接合体Ｂ内に気泡が残留することを抑制できる。

上部チャック１２に、上部チャック１２と下部チャック１１の平行度を調整する機構を取り付けたので、上部チャック１２の保持面１２ａと下部チャック１１の保持面１１ａを平行に維持できる。これにより、貼り付け時のウェハＷと補強用基板Ｓとの平行度がさらに上がり、接合体Ｂの厚みの均一性をさらに向上できる。

押しネジ６０と引きネジ６１が、それぞれ上部チャック１２の面内の３個所に設けられ、同一円周上に等間隔に配置されたので、上部チャック１２の平行度の調整を簡単かつ正確に行うことができる。

下部チャック１１と上部チャック１２の保持面が平坦化処理されているので、これによっても、貼り付け時の補強用基板ＳとウェハＷとの平行度をさらに上げることができる。

以上の実施の形態では、下部チャック１１のスペーサ８０が正方形の４辺の枠状に形成されていたが、例えば図７に示すようにリング状であってもよい。また、リング状のスペーサ８０は、熱膨縮を考慮し複数の片に分割されていてもよい。

ところで、上述の貼り合せ処理時に補強用基板ＳとウェハＷを圧接した際に、液状の液晶ワックスＡが補強用基板ＳとウェハＷの間から外側に流出する場合がある。この液晶ワックスＡがスペーサ８０の内側に残存すると、液晶ワックスＡがスペーサ８０の内周面や下部チャック１１の保持面１１ａ等に付着して固まり、これがパーティクルの原因になることがある。また、流出した液晶ワックスＡが、補強用基板Ｓと保持面１１ａの間やウェハＷと保持面１２ａとの間に入り込み、下部チャック１１や上部チャック１２の補強用基板ＳやウェハＷを吸着するための吸引ラインや、保持面１１ａ、１２ａを汚染する恐れがある。例えば保持面１１ａ、１２ａが汚染された場合には、保持面１１ａ、１２ａに補強用基板ＳとウェハＷが水平に保持されなくなるので、補強用基板ＳとウェハＷを平行に貼り合せることが困難になる。

そこで、スペーサ８０と下部チャック１１の保持面１１ａとの間に、スペーサ８０の内側の液晶ワックスＡをスペーサ８０の外側に排出するための排出通路を形成してもよい。図８は、かかる一例を示すものであり、スペーサ８０の下面には、スペーサ８０の内側から外側の径方向に沿って溝１１０が形成され、この溝１１０と保持面１１ａにより排出通路１１１が形成されている。排出通路１１１は、例えば図９に示すようにリング状のスペーサ８０の周方向の複数箇所に等間隔に形成されている。そして、貼り合せ処理時に補強用基板ＳとウェハＷが圧接される際には、例えばスペーサ８０より内側の圧力が、気体の圧縮や保持面１１ａ、１２ａの熱の作用によりスペーサ８０の外側の圧力に対して高くなり、図８に示すように補強用基板ＳとウェハＷとの間から流出した液晶ワックスＡが、スペーサ８０の排出通路１１１を通じてスペーサ８０の外側に押し出されて排出される。こうすることにより、保持面１１ａ、１２ａ等が液晶ワックスＡにより汚染されることが抑制される。

なお、補強用基板ＳとウェハＷが圧接される際に処理容器１０内を減圧し、スペーサ８０の外側の圧力を積極的に負圧にして、液晶ワックスＡの排出を促進させてもよい。また、排出通路１１１を形成する溝１１０は、下部チャック１１の保持面１１ａ側に形成されてもよく、またスペーサ８０の下面と下部チャック１１の保持面１１ａの両方に形成されてもよい。

上記例において、図１０に示すように下部チャック１１の保持面１１ａには、エアなどの気体を吹き出す下面吹出し口１２０が形成され、上部チャック１２の保持面１２ａには、上面吹出し口１２１が形成されてもよい。例えば下面吹出し口１２０は、保持面１１ａに保持された補強用基板Ｓの端部の位置に形成されている。下面吹出し口１２０は、例えば補強用基板Ｓの外周に沿ったリング状にスリット状に形成されている。下面吹出し口１２０は、例えば下部チャック１１の内部を通る給気管１３０によって、処理容器１０の外部の気体供給源１３１に接続されている。例えばこの気体供給源１３１は、供給気体の温度調節機能を備えている。

下面吹出し口１２０の開口部付近の給気管１３０には、気体供給源１３１から供給された気体の圧力を均圧化するためのバッファ部１３０ａが形成されている。バッファ部１３０ａは、下面吹出し口１２０に対応してリング状に形成されている。バッファ部１３０ａ内には、例えばリング状の整流板１３０ｂが形成されている。この整流板１３０ｂにより、気体供給源１３１から供給された気体をバッファ部１３０ａ内において一旦補強用基板Ｓの中心側に流し、その後気体を補強用基板Ｓの裏面の直下において補強用基板Ｓの中心側から外側に向けて流して下面吹出し口１２０から吹き出させることができる。これによって、下面吹出し口１２０から斜め上方に向けて気体を吹き出すことができる。

また、上面吹出し口１２１は、例えば下面吹出し口１２０と同様に、保持面１２ａに保持されたウェハＷの端部の位置に形成されている。上面吹出し口１２１は、ウェハＷの外周に沿ったリング状にスリット状に形成され、例えば上部チャック１２の内部を通る給気管１４０によって、気体供給源１４１に接続されている。例えばこの気体供給源１４１は、供給気体の温度調節機能を備えている。上面吹出し口１２１付近の給気管１４０には、上面吹出し口１２１に対応するリング状のバッファ部１４０ａが形成され、そのバッファ部１４０ａ内には、リング状の整流板１４０ｂが形成されている。この整流板１４０ｂにより、気体供給源１４１から供給された気体をバッファ部１４０ａ内において一旦ウェハＷの中心側に流し、その後その気体をウェハＷの上面の直上においてウェハＷの中心側から外側に向けて流して上面吹出し口１２１から吹き出させることができる。これによって、上面吹出し口１２１から斜め下方向に向けて気体を吹き出すことができる。

また、例えばスペーサ８０の上面と上部チャック１２の保持面１２ａとの間には、スペーサ８０の内側から外側に通じる通気路１５０が形成されている。例えば図１１に示すようにスペーサ８０の上面には、スペーサ８０の内側から外側の径方向に沿った溝１５１が形成され、この溝１５１に上部チャック１２の保持面１２ａが接触することによって通気路１５０が形成される。通気路１５０は、例えばスペーサ８０の周方向の複数箇所に等間隔に形成されている。例えば排出通路１１１と通気路１５０は、スペーサ８０の周方向に沿って互い違いの位置に千鳥状に形成されている。

貼り合せ処理時に補強用基板ＳとウェハＷが圧接される際には、例えば図１０に示すように下面吹出し口１２０と上面吹出し口１２１から気体が吹き出される。この気体は、例えば液晶ワックスＡの固化温度Ｔ４以上に温度調整されている。下面吹出し口１２０から吹き出される気体は、補強用基板Ｓの端部から、外側方向の斜め上方（図１０の矢印方向）に向けて吹き出される。補強用基板ＳとウェハＷの間からはみ出した液晶ワックスＡは、この気体により外側に押し流され、スペーサ８０の排出通路１１１から排出される。また、この下面吹出し口１２０から吹き出される気体により、液晶ワックスＡが押し上げられ補強用基板Ｓの端部の側面に垂れ落ちることが妨げられている。

上面吹出し口１２１から吹き出される気体は、ウェハＷの端部から、外側方向の斜め下方（図１０の矢印方向）に向けて吹き出される。補強用基板ＳとウェハＷの間からはみ出した液晶ワックスＡは、この気体によっても外側に押し流され、スペーサ８０の排出通路１１１から排出される。また、この上面吹出し口１２１から吹き出される気体により、液晶ワックスＡがウェハＷの端部の側面に回り込むことが妨げられる。下面吹出し口１２０と上面吹出し口１２１から吹き出された気体の一部は、スペーサ８０の上面の通気路１５０を通ってスペーサ８０の外側に排気される。

この例によれば、下面吹出し口１２０と上面吹出し口１２１から吹き出される気体により、液晶ワックスＡのスペーサ８０の外側への排出が促進される。また、補強用基板Ｓと保持面１１ａとの間、或いはウェハＷと保持面１２ａとの間に液晶ワックスＡが入り込むことが確実に防止され、保持面１１ａ、１２ａの汚染が防止される。これにより、補強用基板ＳとウェハＷの高い平行性が確保される。

上記例では、下面吹出し口１２０と上面吹出し口１２１がリング状のスリット状に形成されているので、補強用基板ＳとウェハＷの全周に亘って流出した液晶ワックスＡを偏りなく適切に押し流すことができる。

また、上記例では、スペーサ８０の上面側に通気路１５０が形成されているので、上面吹出し口１２０と下面吹出し口１２１から吹き出された気体を通気路１５０を通じてスペーサ８０の外側に排気できる。こうすることによって、例えばスペーサ８０の内側の雰囲気が必要以上に高圧になることがなく、液晶ワックスＡ内に気体が混入することが防止される。また、スペーサ８０の内側と外側の圧力差が必要以上に大きくなり排出通路１１１を通る液晶ワックスＡの流速が増大して液晶ワックスＡがスペーサ８０の外方に飛散することが防止される。また、通気路１５０は、スペーサ８０の周方向の複数個所に等間隔に形成されているので、ウェハＷの外側に流出した液晶ワックスＡを偏りなく均等にスペーサ８０の外側に排出できる。

さらに上記例によれば、スペーサ８０において排出通路１１１と通気路１５０が互い違いの位置に交互に設けられているので、スペーサ８０の肉厚が全周に亘り均一化され、それによってスペーサ８０の熱容量も均一化される。この結果、貼り付け処理時のスペーサ８０の温度が全周に亘って均一化され、スペーサ８０の熱膨張も均一化されるので、補強用基板ＳとウェハＷの隙間を全周に亘って一定に維持できる。また、スペーサ８０の一部だけが低温になってその付近の排出通路１１１を通過する液晶ワックスＡが冷却されて固化することを防止できる。

なお、かかる例において、通気路１５０を形成するための溝１５１は、上部チャック１２の保持面１２ａ側に形成されてもよく、またスペーサ８０の上面と上部チャック１２の保持面１２ａの両方に形成されてもよい。

以上の実施の形態で記載した下部チャック１１の保持面１１ａと上部チャック１２の保持面１２ａの外周部は、水平であったが、外側が低くなるように傾斜していてもよい。例えば図１２に示すように下部チャック１１の保持面１１ａの補強用基板Ｓよりも外側の外周面には、外側が低くなるような傾斜面１１ｂが形成される。また、上部チャック１２の保持面１２ａのウェハＷよりも外側の外周面には、外側が低くなるような傾斜面１２ｂが形成される。かかる場合、補強用基板ＳとウェハＷの間から流出した液晶ワックスＡが、下部チャック１１の傾斜面１１ｂに沿って外側に流れるので、液晶ワックスＡの排出がさらに促進される。また、流出した液晶ワックスＡが上部チャック１２の保持面１２ａに付着した場合であっても、その液晶ワックスＡが傾斜面１２ｂを伝ってスペーサ８０の外側に排出されるので、スペーサ８０の内側の保持面１２ａの汚染が防止される。

なお、上記実施の形態で記載した吹出し口１２０、１２１は、下部チャック１１の保持面１１ａと上部チャック１２の保持面１２ａの両方に形成されていたが、いずれか一方であってもよい。

上記例において、図１３に示すように下部チャック１１の傾斜面１１ｂのスペーサ８０よりも外側に、リング状の溝１６０を形成して、液晶ワックスＡを回収するようにしてもよい。また、その溝１６０に、回収容器１６１に通じる排出管１６２を接続し、溝１６０に収容された液晶ワックスＡを排出管１６２を通じて回収容器１６１に排出して回収してもよい。さらに、排出管１６２に、温度調節機能を設けて、排出管１６２内を通る液晶ワックスＡが固化しないように排出管１６２内を高温に維持するようにしてもよい。この例によれば、スペーサ８０の外側に排出された液晶ワックスＡを好適に回収できる。

なお、上記例では、傾斜面１１ｂ、１２ｂが下部チャック１１の保持面１１ａと上部チャック１２の保持面１２ａの両方に形成されていたが、いずれか一方であってもよい。

また、以上の実施の形態で記載したスペーサ８０の内周面には、図１４に示すように上下方向の多数の溝１７０が形成されていてもよい。こうすることにより、スペーサ８０の内周面に接触した液晶ワックスＡが溝１７０によって分離されて落下するので、液晶ワックスＡがスペーサ８０の内周面に留まることなく、スペーサ８０の排出通路１１１から適正に排出される。なお、溝１７０の形状は、凹凸状であってもＶ字状或いはＵ字状であってもよい。

以上の実施の形態で記載した液晶ワックスＡには、球状の複数の粒子が含有されていてもよい。これらの粒子Ｐは、一定の径を有し、図１５に示すように貼り合せ時に補強用基板ＳとウェハＷとの間に挟まれ、その隙間を規定する。粒子Ｐの材質には、液晶ワックスＡと化学的に反応せずに、なおかつ液晶ワックスＡの溶解温度に対して耐熱性のある樹脂、金属又はガラスなどが用いられる。また、粒子Ｐには、例えば押圧時にスペーサ８０によって定められる補強用基板ＳとウェハＷの隙間と同じ径のものが用いられる。こうすることにより、補強用基板ＳとウェハＷとの貼り合せ面においても隙間が一定に維持されるので、補強用基板ＳとウェハＷのさらに高い平行性を確保できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、以上の実施の形態では、スペーサ８０が下部チャック１１側に取り付けられていたが、上部チャック１２の保持面１２ａに取り付けられていてもよい。また、スペーサ８０は、下部チャック１１の保持面１１ａと上部チャック１２の保持面１２ａの両側に設けられていてもよい。以上の実施の形態では、下部チャック１１が上下動して、補強用基板ＳとウェハＷを貼り合わせていたが、上部チャック１２が上下動してもよい。また、上部チャック１２と下部チャック１１の両方が上下動してもよい。以上の実施の形態では、下部チャック１１側に補強用基板Ｓを保持し、上部チャック１２側にウェハＷを保持していたが、逆であってもよい。さらに、下部チャック１１と上部チャック１２の両側にウェハＷを保持し、ウェハ同士を貼り合わせる際にも本発明は適用できる。さらに、上記実施の形態では、下部チャック１１側の基板上に接着剤を供給していたが、上部チャック１２側の基板に接着剤を供給してもよい。この場合、上部チャック１２に保持される基板に予め接着剤を固着させておき、その後、当該基板と下部チャック１１側の基板を張り合わせてもよい。本発明は、ウェハＷや補強用基板Ｓ以外の基板の貼り合せにも適用できる。また、本発明は、液晶ワックス以外のホットメルト型の接着剤を用いる場合にも適用できる。

スペーサ８０のある上記貼り合せ装置１について、貼り合わせ精度の実験を行った。図１６は、スペーサ８０を有する貼り合せ装置１を用いてウェハＷと補強用基板Ｓとの貼り合せを複数回行い、その貼り合せ後の各回の接合体Ｂの厚みの面内のばらつきを測定した結果を示す。

図１６に示すように、複数回の実験の結果、貼り合せ後の厚みが最も厚い場合で目標厚み（０）から＋５．５μｍ程度であり、貼り合せの厚みが最も薄い場合で目標厚みから−６μｍ程度である。すなわち、スペーサ８０のある貼り合せ装置１によれば、貼り合せ後の厚みのばらつきが１２μｍ以下に抑えられる。貼り合せ後の厚みのばらつきが４０μｍ程度あった従来のスペーサ８０なしの貼り合せ装置に比べて、スペーサ８０のある貼り合せ装置１は、貼り合せ後の接合体Ｂの厚みのばらつきを著しく低減し、ウェハＷと補強用基板Ｓを平行に貼り合せることができる。

本発明は、２枚の基板を平行に厚みが均一になるように貼り合わせる際に有用である。

貼り合せ装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。上部チャックの平面図である。下部チャックの平面図である。貼り合せ時の状態を説明する上部チャックと下部チャックの断面図である。貼り合せ処理における補強用基板の温度と、処理容器内の圧力と、下部チャックの位置の制御を示すタイムチャートである。（ａ）は、補強用基板上に液晶ワックスを置いた状態を示す説明図である。（ｂ）は、液晶ワックスが融解した状態を示す説明図である。（ｃ）は、液晶ワックスから脱泡する様子を示す説明図である。（ｄ）は、補強用基板とウェハを貼り合せた状態を示す説明図である。（ｅ）は、ウェハを上部チャックから離した状態を示す説明図である。リング状のスペーサを備えた下部チャックの平面図である。スペーサに排出通路を形成した場合の上部チャックと下部チャックの外周部の縦断面図である。下面に溝を有するスペーサの断面図である。吹出し口を有する上部チャックと下部チャックの外周部の縦断面図である。上下面に溝を有するスペーサの断面図である。傾斜面を有する上部チャックと下部チャックの外周部の縦断面図である。傾斜面に溝を有する上部チャックと下部チャックの外周部の縦断面図である。内周面に溝を有するスペーサの断面図である。液晶ワックスに球状の粒子を含有させた場合の上部チャックと下部チャックの縦断面図である。スペーサを有する貼り合せ装置を用いてウェハと補強用基板との貼り合せた場合の貼り合せ後の厚みのばらつきを示すグラフである。

符号の説明

１貼り合せ装置
１０処理容器
１１下部チャック
１１ａ保持面
１２上部チャック
２１ヒータ
３３シリンダ
８０スペーサ
Ｓ補強用基板
Ｗウェハ
Ａ液晶ワックス

Claims

ホットメルト型の接着剤を用いて２枚の基板を貼り合せるための貼り合せ装置であって、
貼り合せ面を上方に向けた状態で一の基板を保持する第１の保持部材と、
前記第１の保持部材に保持された前記一の基板に対向するように、貼り合せ面を下方に向けた状態で他の基板を保持する第２の保持部材と、
前記一の基板又は他の基板の少なくともいずれかの貼り合せ面に供給された接着剤を溶融するまで温度上昇でき、さらに固化するまで温度降下できる温度昇降機構と、
前記第１の保持部材又は第２の保持部材の少なくともいずれかを上下動させ、前記各基板の貼り合せ面同士を前記接着剤を介在した状態で押圧するための保持部材駆動機構と、を有し、
前記第１の保持部材と第２の保持部材の保持面は、前記一の基板と他の基板よりも大きく形成され、
前記第１の保持部材又は第２の保持部材の少なくともいずれかの保持面であって、保持される基板の外方の位置には、押圧時の第１の保持部材と第２の保持部材との隙間を一定にするスペーサが設けられていることを特徴とする、貼り合せ装置。
前記スペーサは、前記保持面上に突条に形成され、前記保持面に保持される基板の周りの囲むように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の貼り合せ装置。
前記スペーサには、押圧時にスペーサの内側からスペーサの外側に連通する通気部が形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の貼り合せ装置。
前記スペーサと前記第１の保持部材の保持面との間には、スペーサの内側の接着剤をスペーサの外側に排出する排出通路が形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の貼り合せ装置。
前記スペーサの下面には、前記スペーサの内側から外側に向かう溝が形成され、この溝と第１の保持部材の保持面によって前記排出通路が形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の貼り合せ装置。
前記排出通路は、前記スペーサの周方向の複数箇所に等間隔に形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の貼り合せ装置。
前記第１の保持部材の保持面には、外側が低くなる傾斜面が形成され、当該傾斜面は、前記保持面の基板が保持される位置より外側に形成されていることを特徴とする、請求項４〜６のいずれかに記載の貼り合せ装置。
前記第１の保持部材の保持面又は前記第２の保持部材の保持面の少なくともいずれかには、気体を吹き出す吹出し口が形成され、当該吹出し口は、前記保持面に保持された基板の端部の位置に形成されていることを特徴とする、請求項４〜７のいずれかに記載の貼り合せ装置。
前記吹出し口は、基板の外周に沿ってスリット状に形成されていることを特徴とする、請求項８に記載の貼り合せ装置。
前記スペーサと前記第２の保持部材の保持面との間には、押圧時にスペーサの内側からスペーサの外側に連通する通気路が形成されていることを特徴とする、請求項９に記載の貼り合せ装置。
前記スペーサの上面には、前記スペーサの内側から外側に向かう溝が形成され、この溝と前記第２の保持部材の保持面によって前記通気路が形成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の貼り合せ装置。
前記通気路は、前記スペーサの周方向の複数箇所に等間隔に形成されていることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の貼り合せ装置。
前記第２の保持部材の保持面には、外側が低くなる傾斜面が形成され、当該傾斜面は、前記保持面の基板が保持される位置より外側に形成されていることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれかに記載の貼り合せ装置。
前記スペーサの内周面には、上下方向の溝が形成されていること特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の貼り合せ装置。
前記第１の保持部材と前記第２の保持部材との平行度を調整する平行度調整機構を有することを特徴とする、請求項１〜１４のいずれかに記載の貼り合せ装置。
前記平行度調整機構は、前記第２の保持部材の中心部を支点として当該第２の保持部材を押し下げる押し下げ部材と、前記第２の保持部材を引き上げる引き上げ部材とを有することを特徴とする、請求項１５に記載の貼り合せ装置。
前記押し下げ部材と引き上げ部材は、それぞれ前記第２の保持部材の複数個所に設けられ、
前記押し下げ部材と引き上げ部材は、それぞれが平面から見て第２の保持部材の中心部を円心とする同一円周上に等間隔に配置されていることを特徴とする、請求項１６に記載の貼り合せ装置。
前記第１の保持部材と前記第２の保持部材の保持面には、平坦化する表面処理が施されていることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれかに記載の貼り合せ装置。
前記接着剤には、貼り合せ時の一の基板と他の基板との隙間を規定する球状の複数の粒子が含まれており、
前記複数の粒子は、一定の径を有していることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれかに記載の貼り合せ装置。