JP2007242805A - Vacuum bonding equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば半導体製造に使用する真空接合装置に関し、特に真空雰囲気下において熱及び荷重を加えることでアッパー基板とベース基板とを接合する真空接合装置に関する。 The present invention relates to a vacuum bonding apparatus used in, for example, semiconductor manufacturing, and more particularly to a vacuum bonding apparatus that bonds an upper substrate and a base substrate by applying heat and a load in a vacuum atmosphere.
近年、光通信装置や顕微鏡等の光学製品に搭載される半導体チップ又は半導体基板に、例えばレンズやミラー等の光学的機能を有する部材を付加することで、使用部品の部品数の削減、製品の小型化、及び高機能化を目論んだデバイスの開発が盛んに行われている。そして、このようなデバイスには、その有する機能を有効に発揮する為や信頼性を確保する為に、真空雰囲気下での半導体部品同士の接合が要求されるものも多い。 In recent years, by adding a member having an optical function such as a lens or a mirror to a semiconductor chip or a semiconductor substrate mounted on an optical product such as an optical communication device or a microscope, the number of parts used can be reduced. Development of devices aiming at miniaturization and high functionality has been actively conducted. Many of these devices are required to join semiconductor components in a vacuum atmosphere in order to effectively exhibit their functions and to ensure reliability.
なお、真空雰囲気下においては、例えば部品を接合して所定の部材を形成する為に加熱を要する工程が存在する場合に、該加熱した部材を冷却する際に対流による放熱が期待できないという問題点が生じる。したがって、大気雰囲気下における場合と比較すると、部材の冷却時間が必然的に長くなってしまい、生産効率が低下するという問題が生じる。このような事情に鑑みて、真空雰囲気下において部品を接合する為に加熱して形成した部材を、強制的に冷却することができる真空接合装置が開発されており、例えば特許文献1に、加熱後の部品を強制的に冷却可能な真空ホットプレス装置が開示されている。 In a vacuum atmosphere, for example, when there is a process that requires heating to join parts together to form a predetermined member, heat radiation due to convection cannot be expected when cooling the heated member. Occurs. Therefore, as compared with the case in an air atmosphere, the cooling time of the member is inevitably increased, resulting in a problem that the production efficiency is lowered. In view of such circumstances, a vacuum bonding apparatus capable of forcibly cooling a member formed by heating in order to bond components in a vacuum atmosphere has been developed. A vacuum hot press apparatus capable of forcibly cooling later components is disclosed.
以下、図4を参照して上記特許文献1に記載の真空ホットプレス装置の特徴部について説明する。 Hereinafter, the characteristic part of the vacuum hot press apparatus described in Patent Document 1 will be described with reference to FIG.
この真空ホットプレス装置は、真空雰囲気下において、二枚重ね合わせた試料100をスペーサ110を介して上部ヒータ114及び下部ヒータ121により加熱しつつ加圧して一体に接合する装置である。
This vacuum hot press apparatus is an apparatus that presses and presses the two stacked samples 100 together by heating them with the upper heater 114 and the lower heater 121 through the
ここで、当該真空ホットプレス装置には、冷却水の為のパイプ状水路141が、上記上部ヒータ114及び上記下部ヒータ121に接近して設けられている。そして、この点が当該真空ホットプレス装置の特徴部である。すなわち、特許文献1に記載の真空ホットプレス装置によれば、上記パイプ状水路141を流れる上記冷却水により上記上部ヒータ114及び上記下部ヒータ121が冷却される為、上記上部ヒータ114及び上記下部ヒータ121に挟持される試料100を、上記上部ヒータ114及び上記下部ヒータ121を介して冷却することが可能になる。上記特許文献1に記載された真空ホットプレス装置では、上記のようにして、真空雰囲気下における試料100の冷却時間を短縮する。
しかしながら、上記特許文献1に記載の真空ホットプレス装置では、上記冷却水の為の上記パイプ状水路141は、上記上部ヒータ114及び上記下部ヒータ121の近傍に設けられている為、上記冷却水により最初に冷却されるのは、上記上部ヒータ114及び上記下部ヒータ121である。そして、冷却された上記上部ヒータ114及び上記下部ヒータ121を介することで、上記試料100が冷却される構造となっている。換言すれば、上記上部ヒータ114及び上記下部ヒータ121が冷却されてからでないと、上記試料100を冷却することができない。
However, in the vacuum hot press apparatus described in Patent Document 1, the pipe-
また、上記特許文献1に開示された真空接合装置の一種である真空ホットプレス装置では、上記試料100を冷却する為には、熱容量の大きい上記上部ヒータ114及び上記下部ヒータ121を同時に冷却する必要があり、上記試料100の冷却に時間がかかってしまうという問題が生じる。 Further, in the vacuum hot press apparatus which is a kind of vacuum bonding apparatus disclosed in Patent Document 1, in order to cool the sample 100, it is necessary to simultaneously cool the upper heater 114 and the lower heater 121 having a large heat capacity. There arises a problem that it takes time to cool the sample 100.
言い換えれば、上記特許文献1に記載された真空ホットプレス装置によれば確かに試料100の冷却を行うことはできるのだが、その冷却に要する時間を十分に短縮できない。したがって、製品の生産タクトを短縮することは困難であり、結果的に製品コストの低減が為されないといった問題が生じる。 In other words, according to the vacuum hot press apparatus described in Patent Document 1, the sample 100 can be surely cooled, but the time required for the cooling cannot be sufficiently shortened. Therefore, it is difficult to shorten the production tact of the product, resulting in a problem that the product cost cannot be reduced.
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、真空雰囲気下で例えば基板と基板とを重ね合わせた状態で熱を与えて基板同士を接合する際に、当該接合により生成した部品を短時間で効率的な冷却を行うことができる真空接合装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and when joining the substrates by applying heat in a vacuum atmosphere, for example, in a state where the substrates are superposed, the components generated by the bonding are An object of the present invention is to provide a vacuum bonding apparatus capable of performing efficient cooling in a short time.
上記の目的を達成するために、本発明の第1の態様による真空接合装置は、真空雰囲気下でアッパー基板とベース基板とを加熱して接合する真空接合装置において、接合された上記アッパー基板と上記ベース基板とから成る部材の側面部に当接可能で、該当接面を冷却する接触部材と、上記接触部材を、上記側面部に所定の力で押圧する押圧機構と、上記接触部材を冷却する為の冷却器と、を具備することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a vacuum bonding apparatus according to the first aspect of the present invention is a vacuum bonding apparatus that heats and bonds an upper substrate and a base substrate in a vacuum atmosphere. A contact member that is capable of abutting on a side surface portion of a member made of the base substrate and that cools the contact surface, a pressing mechanism that presses the contact member against the side surface portion with a predetermined force, and cooling the contact member. And a cooler.
本発明は、真空雰囲気下で基板と基板とを重ね合わせた状態で熱を与えて基板同士を接合する際に、当該接合により生成した部品を短時間で効率的に冷却することができる真空接合装置を提供することができる。 The present invention provides a vacuum bonding capable of efficiently cooling components generated by the bonding in a short time when the substrates are bonded together by applying heat in a state where the substrates are stacked in a vacuum atmosphere. An apparatus can be provided.
以下、図面を参照して本発明の真空接合装置の実施形態を説明する。
[第1実施形態]
以下、図1を参照して本発明の第1実施形態に係る真空接合装置の構成を説明する。なお、同図において各構成部材を繋いでいる太線は、電気信号線を示している。また、同図における二点鎖線は、冷却水の水路である冷却水路を示している。
Hereinafter, embodiments of the vacuum bonding apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First embodiment]
The configuration of the vacuum bonding apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In addition, the thick line which connects each structural member in the same figure has shown the electric signal wire | line. Moreover, the dashed-two dotted line in the figure has shown the cooling water channel which is a water channel of cooling water.
まず、ベース1上には、その内部を所定の真空度に保持可能な真空チャンバ2が設置されている。この真空チャンバ2には、真空ポンプ3が設けられており、この真空ポンプ3によって上記真空チャンバ2の内部からの排気が可能となっている。
First, on the base 1, a
また、上記真空チャンバ2の内部には、半導体部品であるベース基板4を、図示しないチャック(例えば板バネによる把持機構又は静電チャック等)によって保持可能な下部ヒータ5が設けられている。そして、この下部ヒータ5によって、上記ベース基板4を所定の温度で所定の時間加熱することが可能となっている。
In addition, a
なお、上記下部ヒータ5は、内部に冷却水路が設けられている下部ヒータ冷却部材7と密着して設置されている。すなわち、上記下部ヒータ5は、上記下部ヒータ冷却部材7によって冷却可能となっている。そして、上記下部ヒータ5及び上記下部ヒータ冷却部材7は、XYθαβステージ8上に設置されている。つまり、上記下部ヒータ5上に保持されている上記ベース基板4は、上記XYθαβステージ8により任意の位置に位置決め可能となっている。
The
ところで、上記ベース基板4と対向する位置には、半導体部品であるアッパー基板9を図示しないチャック(例えば板バネによる把持機構や静電チャックなど)によって保持可能な上部ヒータ10が設置されている。なお、この上部ヒータ10は、その内部に冷却水路が設けられている上部ヒータ冷却部材11と密着して設置されている。すなわち、上記上部ヒータ10は、上記上部ヒータ冷却部材11によって冷却可能となっている。
Meanwhile, an upper heater 10 capable of holding an upper substrate 9 as a semiconductor component by a chuck (for example, a gripping mechanism using a leaf spring or an electrostatic chuck) is installed at a position facing the
さらに、上記上部ヒータ冷却部材11にはシャフト12が接続されている。そして、このシャフト12は、図示しないシール材によって所定の真空度を損なうこと無く上記真空チャンバ2の上面壁を貫通するように設置されている。これにより、上記シャフト12は、上記ベース基板4と上記アッパー基板9との接合方向(上下方向)に移動可能になっている。
Further, a shaft 12 is connected to the upper heater cooling member 11. And this shaft 12 is installed so that the upper surface wall of the said
なお、上記シャフト12は、その断面形状が角型であり且つ回り止め機能を有していることが望ましい。また、断面が丸型のシャフトである場合には、2本使用することや、ピン等により回り止め機能を付加することが望ましい。また、上記シャフト12は、上記真空チャンバ2の外部に設置されているアクチュエータ13と連結されている。これにより、上記シャフト12は、上記アクチュエータ13により所定の速度及び推力で上下方向に移動可能となっている。すなわち、上記シャフト12が上記アクチュエータ13により上下方向に移動させられることで、上記上部ヒータ10は所定の高さに位置決めされる。
The shaft 12 preferably has a square cross-sectional shape and has a detent function. When the shaft has a round cross section, it is desirable to use two shafts or to add a rotation preventing function with pins or the like. The shaft 12 is connected to an actuator 13 installed outside the
以下、本実施形態に係る真空接合装置の特徴的な構成について説明する。 Hereinafter, a characteristic configuration of the vacuum bonding apparatus according to the present embodiment will be described.
まず、上記真空チャンバ2内には、図1に示すように冷却水路が内部に設けられている冷却ベース14が、上記ベース基板4の側面近傍に少なくとも一つ(本実施形態においては二つ)設置されている。なお、上記冷却ベース14の外表面のうち、上記ベース基板4及び上記アッパー基板9に対向する(後に詳述)する面には、冷却部材としての接触部材19が一体的に設けられる。この接触部材19の材質としては、熱伝導率の高い金属やセラミックスが適している。熱伝導率の高い金属としては、例えばステンレス、アルミ合金、真鍮合金、銅合金などが挙げられる。また、セラミックスとしては、例えば窒化アルミや炭化珪素などが挙げられる。
First, in the
また、上記接触部材19の外表面のうち上記ベース基板4及び上記アッパー基板9と接触する面には、研磨加工により例えば鏡面仕上げ等の平坦化加工が施される。なお、この平坦化加工により、上記接触部材19の外表面のうち上記ベース基板4及び上記アッパー基板9と接触する面の粗さは、平均粗さRa≦1.6[μm]となることが好ましい。
Further, the surface of the outer surface of the contact member 19 that comes into contact with the
なお、上記接触部材19の設置は、真空条件下では熱伝達の為の媒体が存在しないことに鑑みてのことである。すなわち、真空条件下では、冷却させたい部材と冷却する為の部材との密着性を高めることが重要となり、上記接触部材19の設置目的もそこにある。 The contact member 19 is installed in view of the absence of a medium for heat transfer under vacuum conditions. That is, under vacuum conditions, it is important to improve the adhesion between the member to be cooled and the member for cooling, and the purpose of installing the contact member 19 is also there.
ところで、上記冷却ベース14は、押圧直動機構15上に設置されている。この押圧直動機構15によって、上記冷却ベース14は、接合方向(すなわち上下方向)と直交する方向(すなわち水平方向)に移動可能となっている。以降、接合された後の上記ベース基板4及び上記アッパー基板9を接合部材と称し、その側面部を接合側面部と称する。
By the way, the cooling base 14 is installed on the pressing linear motion mechanism 15. The pressing base 15 allows the cooling base 14 to move in a direction (namely, horizontal direction) orthogonal to the joining direction (namely, vertical direction). Hereinafter, the
そして、上記冷却ベース14を、上記押圧直動機構15にて接合部材に向けて前進させることで(上記接合側面部に接触する方向へ移動させることで)、該接触後に所定の押圧力にて上記接合側面部に上記接触部材19を当接することができる。逆に、上記冷却ベース14を、押圧直動機構15にて後退させることで(上記接合側面部から遠ざかる方向へ移動させることで)、上記接触部材19を上記接合側面部から離すことができる。 And by making the said cooling base 14 advance toward a joining member by the said press linear motion mechanism 15 (it is made to move to the direction which contacts the said joining side part), after this contact with a predetermined pressing force The contact member 19 can be brought into contact with the joint side surface portion. On the contrary, the contact member 19 can be separated from the joint side surface portion by moving the cooling base 14 backward by the pressing linear motion mechanism 15 (moving in the direction away from the joint side surface portion).
ところで、上記冷却水路は、図1において二点鎖線で示す配管によって、上記真空チャンバ2の外部に設置されたマニホールド(いわゆる集中配管構造を採り、バルブ等により上記冷却水の水圧や流量等を制御する部材)16と、不図示の導入端子を用いて接続されている。さらに、上記マニホールド16には、冷却器18が、同じく配管によって接続されている。そして、上記マニホールド16及び上記冷却器18は、コントローラ17と電気的に接続されており、このコントローラ17により、所望のタイミングで上記下部ヒータ冷却部材7、上記上部ヒータ冷却部材11、及び上記冷却ベース14に対して冷却水を所望の温度、水圧及び流量で循環させることができる。
By the way, the cooling water channel is a manifold installed outside the
なお、上記下部ヒータ5及び上記上部ヒータ10も、上記コントローラ17と電気的に接続されている。すなわち、上記下部ヒータ5及び上記上部ヒータ10は、上記コントローラ17による制御で、所定の温度に温調可能となっている。
The
さらに、上記真空ポンプ3、上記XYθαβステージ8、上記アクチュエータ13、及び上記押圧直動機構15も、上記コントローラ17と電気的に接続されている。すなわち、上記真空ポンプ3、上記XYθαβステージ8、上記アクチュエータ13、及び上記押圧直動機構15は、上記コントローラ17の制御信号により駆動制御される。 Further, the vacuum pump 3, the XYθαβ stage 8, the actuator 13, and the pressing linear motion mechanism 15 are also electrically connected to the controller 17. That is, the vacuum pump 3, the XYθαβ stage 8, the actuator 13, and the pressing linear motion mechanism 15 are driven and controlled by a control signal from the controller 17.
なお、上記ベース基板4と上記アッパー基板9との接合面は、例えば金メッキが施されている。すなわち、上記ベース基板4と上記アッパー基板9との接合は、本例の場合、金−金の拡散接合により可能となっている。
The joint surface between the
以下、本実施形態に係る真空接合装置における部品接合工程を図2に示すフローチャートを参照して説明する。なお、同フローチャートに示す各ステップは、適宜上記コントローラ17を介した各部の制御によって行う。また、人間による処理が可能なステップは、人間が処理を行うステップとしても勿論よい。 Hereinafter, a component bonding process in the vacuum bonding apparatus according to the present embodiment will be described with reference to a flowchart shown in FIG. Each step shown in the flowchart is appropriately controlled by each unit via the controller 17. Of course, a step that can be processed by a human may be a step in which a human performs the processing.
まず、上記真空チャンバ2に設けられている不図示のゲートを開放し、該ゲートから上記アッパー基板9及び上記ベース基板4を上記真空チャンバ2内に搬入し、上記上部ヒータ10の不図示のチャックによって上記アッパー基板9を保持し、上記下部ヒータ5の不図示のチャックによって上記ベース基板4を保持する(ステップS1)。なお、このステップS1においては、上記ベース基板4と上記アッパー基板9とを、互いに対向するように保持する。
First, a gate (not shown) provided in the
続いて、必要に応じて、不図示の位置決め用のカメラ等を用いて、上記アッパー基板9と上記ベース基板4との相対的な位置関係を測定し、上記アッパー基板9と上記ベース基板4とが所定の位置関係になるように、上記XYθαβステージ8を駆動して、上記ベース基板4の位置を決定する(ステップS2)。すなわち、このステップS2は上記アッパー基板9と上記ベース基板4との相対位置決めを行うステップである。
Subsequently, if necessary, a relative positional relationship between the upper substrate 9 and the
そして、上記不図示のゲートを閉鎖して上記真空チャンバ2を密閉状態とし、上記真空ポンプ3を運転して排気を行うことにより、上記真空チャンバ2内を所定の真空度にする(ステップS3)。
Then, the gate (not shown) is closed so that the
その後、上記ベース基板4と上記アッパー基板9との接合を行う(ステップS4)。このステップS4では、まず上記アクチュエータ13を駆動することで、上記アッパー基板9を、上記ベース基板4と接触する所定の高さまで降下させた状態で、上記アッパー基板9に所定の加重を与える。この加重と同時に、上記上部ヒータ10及び上記下部ヒータ5によって、上記アッパー基板9及び上記ベース基板4を所定の温度で所定時間加熱する。以上の工程により、上記アッパー基板9と上記ベース基板4との接合面における上記金メッキが拡散接合するので、上記アッパー基板9と上記ベース基板4とが接合して接合部材を形成する。
Thereafter, the
上記ステップS4における接合処理の工程の後、上記上部ヒータ10及び上記下部ヒータ5による加熱を停止し且つ上記冷却器18の運転を開始し、上記接合部材を冷却する(ステップS5)。このステップS5における冷却処理は、大きく分けて二種類の冷却方法により行う。
After the joining process in step S4, the heating by the upper heater 10 and the
第一の冷却方法として、以下の方法を採る。すなわち、上記上部ヒータ冷却部材11及び上記下部ヒータ冷却部材7内の上記冷却水路に冷却水が循環するよう、上記冷却器18の運転を開始すると共に上記マニホールド16のバルブによる冷却水の水圧及び流量のコントロールを行う。これにより、上記上部ヒータ冷却部材11及び上記下部ヒータ冷却部材7が冷却水により冷却され、さらにそれら上部ヒータ冷却部材11及び下部ヒータ冷却部材7にそれぞれ当接している上記上部ヒータ10及び上記下部ヒータ5が冷却される。これらの冷却に伴って、上記接合部材におけるアッパー基板9及びベース基板4も冷却される。
The following method is adopted as the first cooling method. That is, the operation of the cooler 18 is started so that the cooling water circulates in the cooling water passages in the upper heater cooling member 11 and the lower
また、上記第一の冷却方法と原則として同時に実行する冷却方法であり、本実施形態に係る真空接合装置に特徴的な冷却である第二の冷却方法として、以下の方法を採る。まず、上記冷却ベース14内の上記冷却水路に冷却水が循環するよう、上記マニホールド16のバルブによる冷却水の水圧及び流量のコントロールを行う。次に、上記冷却ベース14を、上記押圧直動機構15にて前進させることで(上記接合側面部に接触する方向へ移動させることで)、上記接触部材19を上記接合部材の接合側面部に接触させ、更に該接触後に所定の押圧力にて上記接合側面部に上記接触部材19を当接させる。より詳しくは、上記接合部材の接合側面部に対して上記接触部材19を確実に当接させる為に、上記冷却ベース14に対して上記押圧直動機構15にて加える力の作用線が互いに対向する二方向から、上記接合側面部に対して上記接触部材19を接触させる。 In addition, the following method is adopted as a second cooling method that is a cooling method that is executed simultaneously with the first cooling method in principle and that is characteristic of the vacuum bonding apparatus according to the present embodiment. First, the water pressure and flow rate of the cooling water are controlled by the valves of the manifold 16 so that the cooling water circulates through the cooling water passage in the cooling base 14. Next, the cooling base 14 is advanced by the pressing linear motion mechanism 15 (by moving in the direction in contact with the bonding side surface portion), so that the contact member 19 is moved to the bonding side surface portion of the bonding member. Further, after the contact, the contact member 19 is brought into contact with the joint side surface portion with a predetermined pressing force. More specifically, in order to ensure that the contact member 19 abuts against the joining side surface portion of the joining member, the action lines of the forces applied by the pressing linear motion mechanism 15 to the cooling base 14 face each other. The contact member 19 is brought into contact with the joint side surface portion from two directions.
ここで、上記接触部材19は、上記冷却ベース14と一体的に設けられているので、上記冷却ベース14の内蔵する上記冷却水路を循環する冷却水によって冷却される。したがって、上記接触部材19によって上記接合部材におけるアッパー基板9及びベース基板4を冷却することができる。
Here, since the contact member 19 is provided integrally with the cooling base 14, the contact member 19 is cooled by the cooling water circulating in the cooling water passage built in the cooling base 14. Therefore, the upper substrate 9 and the
なお、上記接触部材19は、上記接合側面部との接触面に平坦化処理が施されている。これにより、上記接触部材19は、上記接合側面部と密着することが可能となる。そして、上記接触部材19と上記接合側面部との密着性が、上記アッパー基板9及び上記ベース基板4を冷却する効率を向上させる。
In addition, the contact member 19 is subjected to a flattening process on the contact surface with the joint side surface portion. Thereby, the contact member 19 can be in close contact with the joint side surface portion. And the adhesiveness of the said contact member 19 and the said joining side part improves the efficiency which cools the said upper board | substrate 9 and the said base board |
なお、本実施形態においては、上述した通り上記第一の冷却方法と上記第二の冷却方法とを原則として同時に実行するが、どちらか一方の冷却方法を先に開始するというような段階的な冷却を行っても勿論よい。 In the present embodiment, as described above, the first cooling method and the second cooling method are simultaneously executed in principle, but one of the cooling methods is started first. Of course, cooling may be performed.
上記ステップS5における冷却処理を終えた後、接合部材のリリースを行う(ステップS6)。このステップS6においては、具体的には上記押圧直動機構15を駆動して上記冷却ベース14及び上記接触部材19を後退させ(上記接合側面部から遠ざかる方向へ移動させ)、且つ上記冷却器18の運転を停止させると共に上記マニホールド16のバルブ等を制御して冷却水の循環を止める。そして、上記上部ヒータ10の上記チャックによる上記アッパー基板9の保持を解除し、その後上記アクチュエータ13を駆動して上記上部ヒータ10を上方へ退避させる。 After finishing the cooling process in step S5, the joining member is released (step S6). In this step S6, specifically, the pressing linear motion mechanism 15 is driven to retract the cooling base 14 and the contact member 19 (move away from the joint side surface), and the cooler 18 Is stopped and the valve of the manifold 16 is controlled to stop the circulation of the cooling water. Then, the holding of the upper substrate 9 by the chuck of the upper heater 10 is released, and then the actuator 13 is driven to retract the upper heater 10 upward.
上記ステップS6における上記上部ヒータ10での接合部材のリリースを終えた後、接合部材の回収を行う(ステップS7)。このステップS7においては、まず上記下部ヒータ5のチャックによる上記ベース基板4の保持を解除し、その後上記真空チャンバ2の不図示のリークバルブを開放し、上記真空チャンバ2を大気開放する。そして、上記真空チャンバ2に設けられた不図示の上記ゲートを開け、接合部材における上記ベース基板4の上記下部ヒータ5のチャックによる保持を解除し、接合部材を、上記真空チャンバ2の外部へ排出する。
After the release of the joining member by the upper heater 10 in step S6, the joining member is collected (step S7). In this step S7, first, the holding of the
以上の工程により、本実施形態に係る真空接合装置による接合加工は終了する。 The joining process by the vacuum joining apparatus according to the present embodiment is completed through the above steps.
以上説明したように、本実施形態によれば、真空雰囲気下で半導体基板と半導体基板とを重ね合わせた状態で熱を与えて半導体基板同士を接合する際に、当該接合により生成した部材を短時間で効率的な冷却を行うことができる真空接合装置を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, when the semiconductor substrates are bonded together by applying heat in a state where the semiconductor substrates are stacked in a vacuum atmosphere, the members generated by the bonding are shortened. A vacuum bonding apparatus capable of performing efficient cooling in time can be provided.
具体的には、本実施形態に係る真空接合装置によれば、上記上部ヒータ冷却部材11及び上記下部ヒータ冷却部材7によって、加熱を停止した後の上記上部ヒータ10及び上記下部ヒータ5を介して、上記アッパー基板9及び上記ベース基板4を冷却するという従来より行われている冷却方法だけでなく、本実施形態に特有の装置構成すなわち上記押圧直動機構15によって、(上記冷却ベース14及び)上記接触部材19を接合部材の接合側面部に当接させ、上記接触部材19によって、上記接合部材のアッパー基板9及びベース基板4を、その接合側面部から直接冷却することが可能となる。これにより、接合部材における上記アッパー基板9と上記ベース基板4とを、非常に効率良く冷却することができる。さらに、このような効果に伴って、製品の製造タクトを短縮することができ、製品を安価に提供することが可能となる。
Specifically, according to the vacuum bonding apparatus according to the present embodiment, the upper heater cooling member 11 and the lower
[変形例]
次に、図3(1)及び(2)を参照して、本実施形態に係る真空接合装置の一変形例を説明する。ここで、図3(1)及び(2)に示す図は当該真空接合装置の断面図である。したがって、図3(1)及び(2)には、上記アッパー基板9と上記バース基板4との間に存在する空間が図示されている。
[Modification]
Next, a modification of the vacuum bonding apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIGS. Here, FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views of the vacuum bonding apparatus. Accordingly, FIGS. 3A and 3B show a space that exists between the upper substrate 9 and the
本変形例の特徴は、上記接合部材が有する4つの接合側面部に対して二対の互いに対向する方向から、上記接触部材19を当接することである。 The feature of this modification is that the contact member 19 is brought into contact with the four joint side surfaces of the joint member from two opposing directions.
なお、この場合の上記接合部材の接合側面部と上記接触部材19との位置関係は、図3(1)及び(2)に示すようになる。ここで、図3(1)は、上記の部品接合工程における上記加熱時(上記ステップS4)の上記接合側面部と上記接触部材19との位置関係を示す図である。すなわち、本変形例においては、上記接合側面部に対して二対の互いに対向する方向から、上記接触部材19を当接することことができるように上記接触部材19、上記冷却ベース14、及び上記押圧直動機構15を配置して設けている。また、図3(2)は、上記の部品接合工程における上記冷却時(上記ステップS5)の上記接合側面部と上記接触部材19との位置関係を示す図である。すなわち、本変形例においては、上記接触部材19により上記接合部材の接合側面部4面をくまなく冷却することができる。
In this case, the positional relationship between the bonding side surface of the bonding member and the contact member 19 is as shown in FIGS. 3 (1) and 3 (2). Here, FIG. 3A is a diagram showing a positional relationship between the bonding side surface portion and the contact member 19 at the time of the heating in the component bonding step (step S4). That is, in the present modification, the contact member 19, the cooling base 14, and the pressing member can be brought into contact with each other from the two opposing directions with respect to the joint side surface portion. A linear motion mechanism 15 is disposed and provided. FIG. 3B is a diagram showing the positional relationship between the joining side surface portion and the contact member 19 at the time of cooling (the step S5) in the component joining step. In other words, in the present modification, the contact member 19 can cool the entire joining
以上説明したように、本変形例によれば、上記第1実施形態に係る真空接合装置よりも更に上記ステップS5における冷却効率を更に高めることができる真空接合装置を提供することができる。 As described above, according to this modification, it is possible to provide a vacuum bonding apparatus that can further increase the cooling efficiency in step S5 as compared with the vacuum bonding apparatus according to the first embodiment.
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る真空接合装置について説明する。なお、上記第1実施形態に係る真空接合装置と、本実施形態に係る真空接合装置第1の実施の形態との相違点は、上記接触部材19についてのみである。すなわち、本実施形態に係る真空接合装置では、上記第1実施形態における接触部材19の材料として、耐熱性及び弾性を有する樹脂を用いる。そして、上記耐熱性及び弾性を有する樹脂としては、例えばポリイミド樹脂やポリイミドアミド樹脂等のポリイミド系樹脂を用いることが好ましい。このように上記接触部材19の材料として、耐熱性及び弾性を有する樹脂を用いることで、上記接合側面部に対して上記接触部材19を密着させることができる。
[Second Embodiment]
Next, a vacuum bonding apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. Note that the difference between the vacuum bonding apparatus according to the first embodiment and the first embodiment of the vacuum bonding apparatus according to the present embodiment is only the contact member 19. That is, in the vacuum bonding apparatus according to the present embodiment, a resin having heat resistance and elasticity is used as the material of the contact member 19 in the first embodiment. And as said resin which has the heat resistance and elasticity, it is preferable to use polyimide-type resin, such as a polyimide resin and a polyimide amide resin, for example. As described above, by using a resin having heat resistance and elasticity as the material of the contact member 19, the contact member 19 can be brought into close contact with the joint side surface portion.
以上説明したように、本実施形態によれば、上記第1実施形態に係る真空接合装置と同様の効果を奏する上に、以下のような効果を奏する真空接合装置を提供することができる。すなわち、本実施形態に係る真空接合装置によれば、上記接触部材19が弾性部材であるので、上記押圧直動機構15により所定の押圧力によって上記接合側面部に当接されると、上記接合側面部の形状に従って変形する。これにより、上記接合側面部と上記接触部材19との密着度が、上記第1実施形態に係る真空接合装置に比べて大きくなり、上記ステップS5における冷却効率をより高めることができる。 As described above, according to the present embodiment, in addition to the same effects as the vacuum bonding apparatus according to the first embodiment, it is possible to provide a vacuum bonding apparatus that has the following effects. That is, according to the vacuum bonding apparatus according to the present embodiment, since the contact member 19 is an elastic member, when the pressing linear movement mechanism 15 is brought into contact with the bonding side surface portion with a predetermined pressing force, the bonding member Deforms according to the shape of the side part. Thereby, the adhesion degree of the said joining side part and the said contact member 19 becomes large compared with the vacuum joining apparatus which concerns on the said 1st Embodiment, and can improve the cooling efficiency in said step S5 more.
なお、上記アッパー基板9及び上記ベース基板4の側面形状すなわち上記接合側面部の形状に関して平面度が期待できない場合に、本実施形態の重要性は増す。
It should be noted that the importance of the present embodiment increases when flatness cannot be expected with respect to the side surface shape of the upper substrate 9 and the
以上、第1実施形態及び第2実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on 1st Embodiment and 2nd Embodiment, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation and application are within the range of the summary of this invention. Of course it is possible.
例えば、本発明に特有の上述した冷却機構以外の装置構成は、図1に示した装置構成以外の装置構成であっても、本発明に特有の効果と同様の効果を得ることができる。 For example, even if the device configuration other than the above-described cooling mechanism specific to the present invention is a device configuration other than the device configuration shown in FIG. 1, the same effect as the effect specific to the present invention can be obtained.
また、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。 The above-described embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be extracted as an invention.
1…ベース、 2…真空チャンバ、 3…真空ポンプ、 4…ベース基板、 5…下部ヒータ、 6…冷却水路、 7…下部ヒータ冷却部材、 8…XYθαβステージ、 9…アッパー基板、 10…上部ヒータ、 11…上部ヒータ冷却部材、 12…シャフト、 13…アクチュエータ、 14…冷却ベース、 15…押圧直動機構、 16…マニホールド、 17…コントローラ、 18…冷却器、 19…接触部材。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base, 2 ... Vacuum chamber, 3 ... Vacuum pump, 4 ... Base substrate, 5 ... Lower heater, 6 ... Cooling water channel, 7 ... Lower heater cooling member, 8 ... XYθαβ stage, 9 ... Upper substrate, 10 ... Upper heater 11 ... Upper heater cooling member, 12 ... Shaft, 13 ... Actuator, 14 ... Cooling base, 15 ... Pressing linear motion mechanism, 16 ... Manifold, 17 ... Controller, 18 ... Cooler, 19 ... Contact member.
Claims (7)
接合された上記アッパー基板と上記ベース基板とから成る部材の側面部に当接可能で、該当接面を冷却する接触部材と、
上記接触部材を、上記側面部に所定の力で押圧する押圧機構と、
上記接触部材を冷却する為の冷却器と、
を具備することを特徴とする真空接合装置。 In a vacuum bonding apparatus that heats and bonds an upper substrate and a base substrate in a vacuum atmosphere,
A contact member capable of abutting on a side surface portion of a member composed of the joined upper substrate and the base substrate and cooling the corresponding contact surface;
A pressing mechanism for pressing the contact member against the side surface portion with a predetermined force;
A cooler for cooling the contact member;
A vacuum bonding apparatus comprising:
上記接触部材を冷却する為の冷却水が循環する冷却水路と、
上記冷却水路の一部が設けられ且つ上記接触部材に密着している冷却ベースと、
を更に具備し、
上記冷却器は、上記冷却水の熱交換を行うことを特徴とする請求項1に記載の真空接合装置。 The vacuum bonding apparatus is
A cooling water channel through which cooling water for cooling the contact member circulates;
A cooling base provided with a part of the cooling water channel and in close contact with the contact member;
Further comprising
The vacuum bonding apparatus according to claim 1, wherein the cooler performs heat exchange of the cooling water.
上記アッパー基板を保持する上部ヒータ及び上記ベース基板を保持する下部ヒータと、
上記上部ヒータ及び上記下部ヒータのうち少なくとも一方のヒータを冷却する為のヒータ冷却部材と、
を更に具備することを特徴とする請求項1乃至6のうち何れか一つに記載の真空接合装置。 The vacuum bonding apparatus is
An upper heater for holding the upper substrate and a lower heater for holding the base substrate;
A heater cooling member for cooling at least one of the upper heater and the lower heater;
The vacuum bonding apparatus according to claim 1, further comprising:
Priority Applications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100933985B1 (en) * | 2009-03-30 | 2009-12-28 | 주식회사 휴템 | Wafer bonder and imprint apparatus |
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- 2006-03-07 JP JP2006061520A patent/JP2007242805A/en not_active Withdrawn
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