JP2007305857A - 貼り合わせ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 単位のセンサーチップを、複数、面付けして配設したウエハと、カバー用のガラスとの貼り合わせ装置を提供する。
【解決手段】 カバー用のガラスを真空引きして保持するガラスホルダー部と、その上側において、カバー用のガラスを下側に水平にして保持した状態で、その蓋部とする真空用のチャンバーと、該真空用のチャンバー内に、水平にしてウエハをその上側の平坦状の面部にて保持し、蓋部となった状態のガラスホルダー部と向き合う、ウエハホルダー部と、ウエハホルダー部の下側に、ウエハホルダー部を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向に、それぞれ、移動するための、Ｘ駆動部（ステージ）、Ｙ駆動部、Ｚ駆動部、θ駆動部と、ウエハとカバー用のガラスとのアライメント（位置決め）を行うアライメント駆動部と、真空用のチャンバーを排気する排気部と、アライメント状態を確認するアライメント確認手段とを備えている。
【選択図】なし
【解決手段】 カバー用のガラスを真空引きして保持するガラスホルダー部と、その上側において、カバー用のガラスを下側に水平にして保持した状態で、その蓋部とする真空用のチャンバーと、該真空用のチャンバー内に、水平にしてウエハをその上側の平坦状の面部にて保持し、蓋部となった状態のガラスホルダー部と向き合う、ウエハホルダー部と、ウエハホルダー部の下側に、ウエハホルダー部を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向に、それぞれ、移動するための、Ｘ駆動部（ステージ）、Ｙ駆動部、Ｚ駆動部、θ駆動部と、ウエハとカバー用のガラスとのアライメント（位置決め）を行うアライメント駆動部と、真空用のチャンバーを排気する排気部と、アライメント状態を確認するアライメント確認手段とを備えている。
【選択図】なし
Description
本発明は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサあるいは加速度センサー等のＭＥＭＳデバイスを形成したチップを、複数、面付け配置したウエハと、カバーガラスとを、位置合わせして貼り合わせ、各チップを封止する、ウエハレベルでの貼り合わせ装置に関し、詳しくは、ウエハとカバー用のガラスとの間に間隙部を設け、該間隙部を、減圧状態として、ウエハの各チップを囲むようにリブ形成用材を配して、ウエハとカバー用のガラスとの貼り合わせをリブ形成用材にて行う貼り合わせ装置に関する。
ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサーは、一般に、微細な複数の受光部（画素部とも言う）の配列上にカラーフィルタ層や集光レンズ（マイクロレンズとも言う）が配設されてアクティブ面とされ、このアクティブ面の外側の領域に、外部へ信号を送るための複数の端子が設けられた構造を有している。
このようなイメージセンサー等のセンサー本体を備えた固体撮像装置では、センサー本体のアクティブ面を保護するために、カバー用のガラス等の保護材が設けられている。
この保護材は、アクティブ面との間に所望の間隙を存在させるために、アクティブ面の周囲を樹脂によりモールドしたり、絶縁性樹脂からなる突起枠を介在させて配設されていた。（特許文献１、２）
尚、アクティブ面とは、例えば、光電変換を行う受光素子が複数の画素をなすように配列された領域側を意味する。
特開平３−１５５６７１号公報
特開平６−２０４４４２号公報 尚、他には、例えば、デバイスチップの機能面上方が中空状態となるようにデバイスチップの周囲を感光性樹脂で中空封止した構造が、特許文献３に開示されている。 また、機能面が中空内に保持されるように高粘度のＮＣＰ（Non Conductive Polymer）樹脂等で封止した構造が、特許文献４に開示されている。
特開２００１−２９８１０２号公報
特開２００５−１１００１７号公報
このようなイメージセンサー等のセンサー本体を備えた固体撮像装置では、センサー本体のアクティブ面を保護するために、カバー用のガラス等の保護材が設けられている。
この保護材は、アクティブ面との間に所望の間隙を存在させるために、アクティブ面の周囲を樹脂によりモールドしたり、絶縁性樹脂からなる突起枠を介在させて配設されていた。（特許文献１、２）
尚、アクティブ面とは、例えば、光電変換を行う受光素子が複数の画素をなすように配列された領域側を意味する。
最近では、微細な複数の受光部の配列上にカラーフィルタ層や集光レンズを配したＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサーを備えた固体撮像装置の用途は広く、また多くなり、これらの量産性が求められるようになってきた。
微細な複数の受光部（画素部とも言う）の配列上にカラーフィルタ層や集光レンズ（マイクロレンズとも言う）を配設してアクティブ面としている、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサーの作製においても、量産性の面から、ウエハレベルで封止まで行い、その後に個片化する作製方法も採られるようになってきている。
しかし、このような作製方法において、センサーを形成したチップ（センサーチップとも言う）を、複数、面付け配置したウエハとカバー用のガラスとを位置合わせして貼り合わせ、各チップを封止する場合、各チップを、貼り合わせ位置精度良く、且つ、同じように封止することは難しく、問題となっていた。
そして、ウエハレベルでの貼り合わせ装置で、簡単な構造で、各チップへの貼り合わせを、確実に、精度良く、且つ、各チップに対して同じように封止が行える貼り合わせ装置が求められるようになってきた。
微細な複数の受光部（画素部とも言う）の配列上にカラーフィルタ層や集光レンズ（マイクロレンズとも言う）を配設してアクティブ面としている、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサーの作製においても、量産性の面から、ウエハレベルで封止まで行い、その後に個片化する作製方法も採られるようになってきている。
しかし、このような作製方法において、センサーを形成したチップ（センサーチップとも言う）を、複数、面付け配置したウエハとカバー用のガラスとを位置合わせして貼り合わせ、各チップを封止する場合、各チップを、貼り合わせ位置精度良く、且つ、同じように封止することは難しく、問題となっていた。
そして、ウエハレベルでの貼り合わせ装置で、簡単な構造で、各チップへの貼り合わせを、確実に、精度良く、且つ、各チップに対して同じように封止が行える貼り合わせ装置が求められるようになってきた。
上記のように、最近では、微細な複数の受光部の配列上にカラーフィルタ層や集光レンズを配したＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサーを備えた固体撮像装置の用途は広く、また多くなり、これらの量産性が求められるようになってきて、これに伴い、ウエハレベルで貼り合わせが行え、各チップへの貼り合わせを、確実に、貼り合わせ位置精度良く、更には、各チップに対して同じように封止が行える貼り合わせ装置が求められるようになってきた。
本発明はこれに対応するもので、単位のセンサーチップを、複数、面付けして配設したウエハと、カバー用のガラスとの貼り合わせ装置で、確実に、貼り合わせ位置精度良く、更には、各チップに対して同じように封止が行える貼り合わせ装置を提供しようとするものである。
本発明はこれに対応するもので、単位のセンサーチップを、複数、面付けして配設したウエハと、カバー用のガラスとの貼り合わせ装置で、確実に、貼り合わせ位置精度良く、更には、各チップに対して同じように封止が行える貼り合わせ装置を提供しようとするものである。
本発明の貼り合わせ装置は、単位のチップを、複数、面付け配置したウエハとカバー用のガラスとをアライメントした状態で、ウエハの各チップを囲むようにリブ形成用材を配して、リブ形成用材にて、貼り合わせを行い、ウエハとカバー用のガラスとの間に間隙部を設け、該間隙部を、減圧状態とし、各チップを封止する、ウエハレベルでの貼り合わせ装置であって、カバー用のガラスを真空引きしてその平坦状の面部にて保持するガラスホルダー部と、カバー用のガラスを保持したガラスホルダー部を、その上側において、カバー用のガラスを下側に水平にして保持した状態で、その蓋部とする真空用のチャンバーと、該真空用のチャンバー内に、水平にしてウエハをその上側の平坦状の面部にて保持し、蓋部となった状態のガラスホルダー部と向き合う、ウエハホルダー部と、ウエハホルダー部の下側に、ウエハホルダー部を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向に、それぞれ、移動するための、Ｘ駆動部、Ｙ駆動部、Ｚ駆動部、θ駆動部とを備え、これらの駆動部を併せて、ウエハホルダー部のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を調整して、ウエハとカバー用のガラスとのアライメントを行うための、アライメント駆動部とし、また、Ｚ駆動部を貼り合わせにおける加圧調整部としているもので、且つ、真空用のチャンバーを排気する排気部と、アライメント状態を確認するアライメント確認手段とを備えており、排気部により排気を行い減圧状態で、前記各駆動部により、ウエハとカバー用のガラスとのアライメントを行い、アライメント終了後、Ｚ駆動部を加圧調整部として機能させ、加圧して、リブ形成用材にてウエハとカバー用のガラスとの貼り合わせを行うものであることを特徴とするものである。
そして、上記の貼り合わせ装置であって、前記ガラスホルダー部は、回転式で、所定のカバーの用ガラスをセットするセット箇所から１８０度回転して蓋部の位置となるものであることを特徴とするものである。
尚、ここでは、Ｘ駆動部、Ｙ駆動部、Ｚ駆動部、θ駆動部は、具体的には、いずれもステージを設けた形態で、それぞれ、各ステージのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を移動するものである。
また、これらのステージとは別に、ウエハホルダー部を搭載し、Ｚ駆動部にてウエハとカバー用のガラスとを上下基板として圧着する際に、上下基板の平行度もしくは傾きを維持する機能を有するステージを配し、該ステージのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を前記Ｘ駆動部、Ｙ駆動部、Ｚ駆動部、θ駆動部により移動させ、これにより、ウエハホルダー部のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を移動させる。
ウエハホルダー部を搭載し、Ｚ駆動部にてウエハとカバー用のガラスとを上下基板として圧着する際に、上下基板の平行度もしくは傾きを維持する機能を有するステージとしては、下側に凸球面を持つ上ステージと、上側に凹球面を持つ下ステージとで構成される、球面座ステージ部が挙げられる。（図５参照）
そして、上記の貼り合わせ装置であって、前記ガラスホルダー部は、回転式で、所定のカバーの用ガラスをセットするセット箇所から１８０度回転して蓋部の位置となるものであることを特徴とするものである。
尚、ここでは、Ｘ駆動部、Ｙ駆動部、Ｚ駆動部、θ駆動部は、具体的には、いずれもステージを設けた形態で、それぞれ、各ステージのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を移動するものである。
また、これらのステージとは別に、ウエハホルダー部を搭載し、Ｚ駆動部にてウエハとカバー用のガラスとを上下基板として圧着する際に、上下基板の平行度もしくは傾きを維持する機能を有するステージを配し、該ステージのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を前記Ｘ駆動部、Ｙ駆動部、Ｚ駆動部、θ駆動部により移動させ、これにより、ウエハホルダー部のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を移動させる。
ウエハホルダー部を搭載し、Ｚ駆動部にてウエハとカバー用のガラスとを上下基板として圧着する際に、上下基板の平行度もしくは傾きを維持する機能を有するステージとしては、下側に凸球面を持つ上ステージと、上側に凹球面を持つ下ステージとで構成される、球面座ステージ部が挙げられる。（図５参照）
また、上記の貼り合わせ装置であって、ウエハとカバー用のガラスとの貼り合わせを行う際に、場所により、ウエハとカバー用のガラスとの間隔に所望の差をつける、間隔制御を行うチルト機構部を備えていることを特徴とするものであり、前記チルト機構部は、所定の位置において、ウエハとカバー用のガラスとの間に、所定の厚さのスペーサを挿入して、これをウエハとカバー用のガラスとで挟み間隔を制御するものであることを特徴とするものであり、更には、厚さの異なる複数のスペーサを、それぞれ、異なる位置においてウエハとカバー用のガラスとの間に挿入するもので前記複数のスペーサは、ガラスホルダー部のガラス設置領域外側を回転中心として、且つ、空圧等の駆動力により回転して、ウエハとカバー用のガラスとの間に挿入され、また、ウエハとカバー用のガラスとの間から外側に出されるものであることを特徴とする
また、上記いずれかの貼り合わせ装置であって、前記真空用のチャンバー内において貼り合わせ、チップを封止する際に用いる封止用の封入ガスを供給する封入ガス供給部を備えていることを特徴とするものであり、前記封入ガス供給部はＮ2 ガスを供給するものであることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの貼り合わせ装置であって、リブ形成用材がＵＶ硬化性の樹脂からなり、前記カバー用のガラスがＵＶ透過性のもので、前記蓋部となった状態のガラスホルダー部の外側からＵＶ照射を行うＵＶ照射装置を備えていることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの貼り合わせ装置であって、アライメント確認手段は、前記蓋部となった状態のガラスホルダー部の外側から、１つ以上のレンズ系を介して、異なる複数の箇所におけるウエハに設けられたアライメントマークと対応するカバー用のガラスに設けられたアライメントマークとの位置ずれ状態を把握するものであることを特徴とするものであり、各レンズ系は、ウエハ面上において所定の領域だけ移動可能であることを特徴とするものである。
また、請求項９ないし１０のいずれか１項に記載の貼り合わせ装置であって、前記アライメント確認手段は、全てのレンズ系を一体として、蓋部となった状態のガラスホルダー部から離れた箇所に移動できる搬送部を備えていることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの貼り合わせ装置であって、前記ガラスホルダー部は、その平坦状の面部に、吸気用の溝を設けており、該吸気用の溝にて吸気して、カバー用のガラスを吸着して、保持するものであることを特徴とするものであり、前記吸気用の溝を、カバー用のガラスの複数のサイズに対応して、複数の円状の溝を設けており、且つ、ガラスホルダー部の側面側から、各サイズに対応した円状の溝毎に、それぞれ、該円状の溝に到達する、直線状の溝部を設けていることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの貼り合わせ装置であって、ウエハホルダー部は、その平坦状の面部に、吸気用の溝を設けており、該吸気用の溝にて吸気して、カバー用のウエハを吸着して、保持するものであることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの貼り合わせ装置であって、リブ形成用材がＵＶ硬化性の樹脂からなり、前記カバー用のガラスがＵＶ透過性のもので、前記蓋部となった状態のガラスホルダー部の外側からＵＶ照射を行うＵＶ照射装置を備えていることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの貼り合わせ装置であって、アライメント確認手段は、前記蓋部となった状態のガラスホルダー部の外側から、１つ以上のレンズ系を介して、異なる複数の箇所におけるウエハに設けられたアライメントマークと対応するカバー用のガラスに設けられたアライメントマークとの位置ずれ状態を把握するものであることを特徴とするものであり、各レンズ系は、ウエハ面上において所定の領域だけ移動可能であることを特徴とするものである。
また、請求項９ないし１０のいずれか１項に記載の貼り合わせ装置であって、前記アライメント確認手段は、全てのレンズ系を一体として、蓋部となった状態のガラスホルダー部から離れた箇所に移動できる搬送部を備えていることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの貼り合わせ装置であって、前記ガラスホルダー部は、その平坦状の面部に、吸気用の溝を設けており、該吸気用の溝にて吸気して、カバー用のガラスを吸着して、保持するものであることを特徴とするものであり、前記吸気用の溝を、カバー用のガラスの複数のサイズに対応して、複数の円状の溝を設けており、且つ、ガラスホルダー部の側面側から、各サイズに対応した円状の溝毎に、それぞれ、該円状の溝に到達する、直線状の溝部を設けていることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの貼り合わせ装置であって、ウエハホルダー部は、その平坦状の面部に、吸気用の溝を設けており、該吸気用の溝にて吸気して、カバー用のウエハを吸着して、保持するものであることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの貼り合わせ装置であって、前記ウエハに面付け配置された各チップには、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサあるいは加速度センサー等のＭＥＭＳデバイスが形成されていることを特徴とするものである。
（作用）
本発明の貼り合わせ装置は、請求項１の発明の形態とすることにより、単位のセンサーチップを、複数、面付けして配設したウエハと、カバー用のガラスとの貼り合わせ装置で、簡単な構造で、貼り合わせ位置精度良くウエハレベルで貼り合わせが行える貼り合わせ装置の提供を可能としている。
具体的には、カバー用のガラスを真空引きしてその平坦状の面部にて保持するガラスホルダー部と、カバー用のガラスを保持したガラスホルダー部を、その上側において、カバー用のガラスを下側に水平にして保持した状態で、その蓋部とする真空用のチャンバーと、該真空用のチャンバー内に、水平にしてウエハをその上側の平坦状の面部にて保持し、蓋部となった状態のガラスホルダー部と向き合う、ウエハホルダー部と、ウエハホルダー部の下側に、ウエハホルダー部を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向に、それぞれ、移動するための、Ｘ駆動部、Ｙ駆動部、Ｚ駆動部、θ駆動部とを備え、これらの駆動部を併せて、ウエハホルダー部のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を調整して、ウエハとカバー用のガラスとのアライメントを行うための、アライメント駆動部とし、また、Ｚ駆動部を貼り合わせにおける加圧調整部としているもので、且つ、真空用のチャンバーを排気する排気部と、アライメント状態を確認するアライメント確認手段とを備えており、排気部により排気を行い減圧状態で、前記各駆動部により、ウエハとカバー用のガラスとのアライメントを行い、アライメント終了後、Ｚ駆動部を加圧調整部として機能させ、加圧して、リブ形成用材にてウエハとカバー用のガラスとの貼り合わせを行うものであることにより、これを達成している。
即ち、Ｘ駆動部、Ｙ駆動部、Ｚ駆動部、θ駆動部とを併せて、ウエハホルダー部のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を調整して、ウエハとカバー用のガラスとのアライメント（位置決め）を行うための、アライメント機構部としており、また、Ｚ駆動部を貼り合わせにおける加圧調整部としていることにより、装置構成を簡単な構造としている。
前記ガラスホルダー部は、回転式で、所定のカバー用のガラスをセットするセット箇所から１８０度回転して蓋部の位置となるものである、請求項２の発明の形態とすることにより、装置構成を更に簡単な構造としている。
尚、先にも述べたように、ここでは、Ｘ駆動部、Ｙ駆動部、Ｚ駆動部、θ駆動部は、具体的には、いずれもステージを設けた形態で、それぞれ、各ステージのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を移動するものである。
そして、通常は、これらのステージとは別に、ウエハホルダー部を搭載し、Ｚ駆動部にてウエハとカバー用のガラスとを上下基板として圧着する際に、上下基板の平行度もしくは傾きを維持する機能を有するステージを配し、該ステージのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を前記Ｘ駆動部、Ｙ駆動部、Ｚ駆動部、θ駆動部により移動させ、これにより、ウエハホルダー部のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を移動させる。
ウエハホルダー部を搭載し、Ｚ駆動部にてウエハとカバー用のガラスとを上下基板として圧着する際に、上下基板の平行度もしくは傾きを維持する機能を有するステージとしては、下側に凸球面を持つ上ステージと、上側に凹球面を持つ下ステージとで構成される、球面座ステージ部が挙げられる。（図５参照）
本発明の貼り合わせ装置は、請求項１の発明の形態とすることにより、単位のセンサーチップを、複数、面付けして配設したウエハと、カバー用のガラスとの貼り合わせ装置で、簡単な構造で、貼り合わせ位置精度良くウエハレベルで貼り合わせが行える貼り合わせ装置の提供を可能としている。
具体的には、カバー用のガラスを真空引きしてその平坦状の面部にて保持するガラスホルダー部と、カバー用のガラスを保持したガラスホルダー部を、その上側において、カバー用のガラスを下側に水平にして保持した状態で、その蓋部とする真空用のチャンバーと、該真空用のチャンバー内に、水平にしてウエハをその上側の平坦状の面部にて保持し、蓋部となった状態のガラスホルダー部と向き合う、ウエハホルダー部と、ウエハホルダー部の下側に、ウエハホルダー部を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向に、それぞれ、移動するための、Ｘ駆動部、Ｙ駆動部、Ｚ駆動部、θ駆動部とを備え、これらの駆動部を併せて、ウエハホルダー部のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を調整して、ウエハとカバー用のガラスとのアライメントを行うための、アライメント駆動部とし、また、Ｚ駆動部を貼り合わせにおける加圧調整部としているもので、且つ、真空用のチャンバーを排気する排気部と、アライメント状態を確認するアライメント確認手段とを備えており、排気部により排気を行い減圧状態で、前記各駆動部により、ウエハとカバー用のガラスとのアライメントを行い、アライメント終了後、Ｚ駆動部を加圧調整部として機能させ、加圧して、リブ形成用材にてウエハとカバー用のガラスとの貼り合わせを行うものであることにより、これを達成している。
即ち、Ｘ駆動部、Ｙ駆動部、Ｚ駆動部、θ駆動部とを併せて、ウエハホルダー部のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を調整して、ウエハとカバー用のガラスとのアライメント（位置決め）を行うための、アライメント機構部としており、また、Ｚ駆動部を貼り合わせにおける加圧調整部としていることにより、装置構成を簡単な構造としている。
前記ガラスホルダー部は、回転式で、所定のカバー用のガラスをセットするセット箇所から１８０度回転して蓋部の位置となるものである、請求項２の発明の形態とすることにより、装置構成を更に簡単な構造としている。
尚、先にも述べたように、ここでは、Ｘ駆動部、Ｙ駆動部、Ｚ駆動部、θ駆動部は、具体的には、いずれもステージを設けた形態で、それぞれ、各ステージのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を移動するものである。
そして、通常は、これらのステージとは別に、ウエハホルダー部を搭載し、Ｚ駆動部にてウエハとカバー用のガラスとを上下基板として圧着する際に、上下基板の平行度もしくは傾きを維持する機能を有するステージを配し、該ステージのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を前記Ｘ駆動部、Ｙ駆動部、Ｚ駆動部、θ駆動部により移動させ、これにより、ウエハホルダー部のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を移動させる。
ウエハホルダー部を搭載し、Ｚ駆動部にてウエハとカバー用のガラスとを上下基板として圧着する際に、上下基板の平行度もしくは傾きを維持する機能を有するステージとしては、下側に凸球面を持つ上ステージと、上側に凹球面を持つ下ステージとで構成される、球面座ステージ部が挙げられる。（図５参照）
特に、ウエハとカバー用のガラスとの貼り合わせを行う際に、場所により、ウエハとカバー用のガラスとの間隔に所望の差をつける、間隔制御を行うチルト機構部を備えている、請求項３の発明の形態とすることにより、確実に歩留まり良く貼り合わせを行える貼り合わせ装置の提供を可能としている。
詳しくは、間隔制御を行うことにより、ウエハ全面に均一な真空引きを可能にしており、更に、Ｚ駆動部により、いきなり、ウエハとカバー用のガラスとが接触することを防止できる。
尚、所定の間隔制御ができた状態の後には、チルト機構部の機能を解除する。
チルト機構部としては、所定の位置において、ウエハとカバー用のガラスとの間に、所定の厚さのスペーサを挿入して、これをウエハとカバー用のガラスとで挟み間隔を制御するものである、請求項４の発明の形態が挙げられる。
更に具体的には、請求項４の発明の形態であって、厚さの異なる複数のスペーサを、それぞれ、異なる位置においてウエハとカバー用のガラスとの間に挿入するもので前記複数のスペーサは、ガラスホルダー部のガラス設置領域外側を回転中心として、且つ、空圧等の駆動力により回転して、ウエハとカバー用のガラスとの間に挿入され、また、ウエハとカバー用のガラスとの間から外側に出されるものである、請求項５の発明の形態が挙げられる。
勿論、前記複数のスペーサにて、所定の間隔制御を行った後には、各スペーサをカバー用のガラスの領域から外して、ウエハとカバー用のガラスとを貼り合わせる。
詳しくは、間隔制御を行うことにより、ウエハ全面に均一な真空引きを可能にしており、更に、Ｚ駆動部により、いきなり、ウエハとカバー用のガラスとが接触することを防止できる。
尚、所定の間隔制御ができた状態の後には、チルト機構部の機能を解除する。
チルト機構部としては、所定の位置において、ウエハとカバー用のガラスとの間に、所定の厚さのスペーサを挿入して、これをウエハとカバー用のガラスとで挟み間隔を制御するものである、請求項４の発明の形態が挙げられる。
更に具体的には、請求項４の発明の形態であって、厚さの異なる複数のスペーサを、それぞれ、異なる位置においてウエハとカバー用のガラスとの間に挿入するもので前記複数のスペーサは、ガラスホルダー部のガラス設置領域外側を回転中心として、且つ、空圧等の駆動力により回転して、ウエハとカバー用のガラスとの間に挿入され、また、ウエハとカバー用のガラスとの間から外側に出されるものである、請求項５の発明の形態が挙げられる。
勿論、前記複数のスペーサにて、所定の間隔制御を行った後には、各スペーサをカバー用のガラスの領域から外して、ウエハとカバー用のガラスとを貼り合わせる。
また、前記真空用のチャンバー内において貼り合わせ、チップを封止する際に用いる封止用の封入ガスを供給する封入ガス供給部を備えている、請求項６の発明の形態とすることにより、所定の減圧状態で、所定の封止用の封入ガスを用いることができる。
具体的には、前記封入ガス供給部はＮ2 ガスを供給するものである、請求項７の発明の形態が挙げられる。
具体的には、前記封入ガス供給部はＮ2 ガスを供給するものである、請求項７の発明の形態が挙げられる。
リブ形成用材がＵＶ硬化性の樹脂からなる場合で、カバー用のガラスがＵＶ透過性のものとし、前記蓋部となった状態のガラスホルダー部の外側からＵＶ照射を行うＵＶ照射装置を備えている、請求項８の発明の形態が挙げられる。
また、アライメント確認手段としては、前記蓋部となった状態のガラスホルダー部の外側から、１つ以上のレンズ系を介して、異なる複数の箇所におけるウエハに設けられたアライメントマークと対応するカバー用のガラスに設けられたアライメントマークとの位置ずれ状態を把握するものである、請求項９の発明の形態が挙げられる。
更に具体的には、各レンズ系は、ウエハ面上において所定の領域だけ移動可能である、請求項１０の発明の形態が挙げられる。
そして、請求項９あるいは請求項１０の発明の形態において、前記アライメント確認手段は、全てのレンズ系を一体として、蓋部となった状態のガラスホルダー部から離れた箇所に移動できる搬送部を備えている、請求項１１の発明の形態とすることにより、作業性の良いものとしており、特に、ＵＶ照射装置を用いる場合にはこのような形態にすることが必要となる。
更に具体的には、各レンズ系は、ウエハ面上において所定の領域だけ移動可能である、請求項１０の発明の形態が挙げられる。
そして、請求項９あるいは請求項１０の発明の形態において、前記アライメント確認手段は、全てのレンズ系を一体として、蓋部となった状態のガラスホルダー部から離れた箇所に移動できる搬送部を備えている、請求項１１の発明の形態とすることにより、作業性の良いものとしており、特に、ＵＶ照射装置を用いる場合にはこのような形態にすることが必要となる。
また、前記ガラスホルダー部としては、その平坦状の面部に、吸気用の溝を設けており、該吸気用の溝にて吸気して、カバー用のガラスを吸着して、保持するものである、請求項１２の発明の形態が挙げられる。
更に具体的には、前記吸気用の溝を、カバー用のガラスの複数のサイズに対応して、複数の円状の溝を設けており、且つ、ガラスホルダー部の側面側から、各サイズに対応した円状の溝毎に、それぞれ、該円状の溝に到達する、直線状の溝部を設けている、請求項１３の発明の形態とすることにより、各種のサイズの貼り合わせに対応できるものとしている。
また、ウエハホルダー部としては、その平坦状の面部に、吸気用の溝を設けており、該吸気用の溝にて吸気して、カバー用のウエハを吸着して、保持するものである、請求項１４の発明の形態が挙げられる。
更に具体的には、前記吸気用の溝を、カバー用のガラスの複数のサイズに対応して、複数の円状の溝を設けており、且つ、ガラスホルダー部の側面側から、各サイズに対応した円状の溝毎に、それぞれ、該円状の溝に到達する、直線状の溝部を設けている、請求項１３の発明の形態とすることにより、各種のサイズの貼り合わせに対応できるものとしている。
また、ウエハホルダー部としては、その平坦状の面部に、吸気用の溝を設けており、該吸気用の溝にて吸気して、カバー用のウエハを吸着して、保持するものである、請求項１４の発明の形態が挙げられる。
特に、前記ウエハに面付け配置された各チップには、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサあるいは加速度センサー等のＭＥＭＳデバイスが形成されている場合には有効である。
本発明は、上記のように、単位のセンサーチップを、複数、面付けして配設したウエハと、カバー用のガラスとの貼り合わせ装置で、簡単な構造で、ウエハレベルで貼り合わせが行える貼り合わせ装置の提供を可能とした。
特に、確実に歩留まり良く貼り合わせを行える貼り合わせ装置の提供を可能とした。
特に、確実に歩留まり良く貼り合わせを行える貼り合わせ装置の提供を可能とした。
本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１（ａ）は本発明の貼り合わせ装置の実施の形態の１例の構成の概略を示した正面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ２においてＡ３方向をみた概略図で、図２（ａ）はチャンバーの蓋を開きチャンバー外上側からみたチャンバーと蓋としてのガラスホルダー部の図で、図２（ｂ）は図１（ａ）のＢ１側からみた図で、図３（ａ）〜図３（ｅ）はウエハとカバー用のガラスの貼り合わせにおける状態を示した断面図で、図４（ａ）はウエハホルダー部を上側からみた図で、図４（ｂ）はその一部断面図で、図５は球面ステージを説明するための図で、図６（ａ）〜図６（ｃ）はウエハとカバー用のガラスの貼り合わせと個片化を説明するための図である。
尚、各図においては、真空引きのための部材や真空引き用装置（これらを排気部ともいう）、Ｎ2 ガスを導入するための配管等の部材やそのためのＮ2 供給源、各部を動作させるための配線や配管やそのための電源や圧縮空気等の動力源は便宜上、大部分を省いて示してある。
図１〜図６中、１０は真空用のチャンバー、１１は壁部、１５は開閉部、２０はウエハホルダー部、２０ａは溝部、２０ｂは真空引き用配管、２０ｃは空隙部、２１はウエハ、２１Ａは単位のチップ、２１Ｓは単位のチップ領域、２５は球面座ステージ部、２５ａは上側ステージ、２５ｂは下側ステージ、２７はマイクロレンズとカラーフィルタ形成部、２８はリブ（リブ形成用材ともいう）、２９は端子部、３０はガラスホルダー、３１はカバー用のガラス、３１Ａは単位のカバー用のガラス、３２はガラスホルダー本体、３５は回転支持部、３６はスペーサ、３７は支持部、３８は固定部材、３９は軸部、４０はアライメント駆動部、４１はＸ駆動部、４２はＹ駆動部、４３はθ駆動部、４４はＺ駆動部、５０は顕微鏡（レンズ系ともいう）、５１は顕微鏡移動部、５２は顕微鏡支持台、５３は顕微鏡支持台移動部、６０はＵＶ照射装置、６１はエアシリンダー、６２はガイド、７０はモニター、８０は操作部、９０はベンチ、１００は支持固定部、１１０はクリーンブースである。
図１（ａ）は本発明の貼り合わせ装置の実施の形態の１例の構成の概略を示した正面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ２においてＡ３方向をみた概略図で、図２（ａ）はチャンバーの蓋を開きチャンバー外上側からみたチャンバーと蓋としてのガラスホルダー部の図で、図２（ｂ）は図１（ａ）のＢ１側からみた図で、図３（ａ）〜図３（ｅ）はウエハとカバー用のガラスの貼り合わせにおける状態を示した断面図で、図４（ａ）はウエハホルダー部を上側からみた図で、図４（ｂ）はその一部断面図で、図５は球面ステージを説明するための図で、図６（ａ）〜図６（ｃ）はウエハとカバー用のガラスの貼り合わせと個片化を説明するための図である。
尚、各図においては、真空引きのための部材や真空引き用装置（これらを排気部ともいう）、Ｎ2 ガスを導入するための配管等の部材やそのためのＮ2 供給源、各部を動作させるための配線や配管やそのための電源や圧縮空気等の動力源は便宜上、大部分を省いて示してある。
図１〜図６中、１０は真空用のチャンバー、１１は壁部、１５は開閉部、２０はウエハホルダー部、２０ａは溝部、２０ｂは真空引き用配管、２０ｃは空隙部、２１はウエハ、２１Ａは単位のチップ、２１Ｓは単位のチップ領域、２５は球面座ステージ部、２５ａは上側ステージ、２５ｂは下側ステージ、２７はマイクロレンズとカラーフィルタ形成部、２８はリブ（リブ形成用材ともいう）、２９は端子部、３０はガラスホルダー、３１はカバー用のガラス、３１Ａは単位のカバー用のガラス、３２はガラスホルダー本体、３５は回転支持部、３６はスペーサ、３７は支持部、３８は固定部材、３９は軸部、４０はアライメント駆動部、４１はＸ駆動部、４２はＹ駆動部、４３はθ駆動部、４４はＺ駆動部、５０は顕微鏡（レンズ系ともいう）、５１は顕微鏡移動部、５２は顕微鏡支持台、５３は顕微鏡支持台移動部、６０はＵＶ照射装置、６１はエアシリンダー、６２はガイド、７０はモニター、８０は操作部、９０はベンチ、１００は支持固定部、１１０はクリーンブースである。
はじめに、本発明の貼り合わせ装置の実施の形態の１例を、図１に基づいて説明する。 本例の貼り合わせ装置は、複数のチップを面付け配置したウエハとカバー用のガラスとを位置合わせして貼り合わせ、各チップを封止する、ウエハレベルでの貼り合わせ装置で、ウエハとカバー用のガラスとの間に間隙部を設け、該間隙部を、減圧状態として、ウエハの各チップを囲むようにリブ形成用材を配して、ウエハとカバー用のガラスとの貼り合わせをリブ形成用材にて行うものである。
図１（ａ）に示すように、カバー用のガラスを真空引きしてその平坦状の面部にて保持するガラスホルダー部３０と、カバー用のガラスを保持したガラスホルダー部３０を、その上側において、カバー用のガラスを下側に水平にして保持した状態で、その蓋部とする真空用のチャンバー１０と、該真空用のチャンバー１０内に、水平にしてウエハをその上側の平坦状の面部にて保持し、蓋部となった状態のガラスホルダー部３０と向き合う、ウエハホルダー部２０と、ウエハホルダー部２０の下側に、ウエハホルダー部２０を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向に、それぞれ、移動するための、Ｘ駆動部４１、Ｙ駆動部４２、Ｚ駆動部４４、θ駆動部４３とを備えている。
本例においては、これらの駆動部を併せて、ウエハホルダー部２０のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を調整して、ウエハとカバー用のガラスとのアライメント（位置決め）を行うための、アライメント駆動部４０としており、また、Ｚ駆動部４４を貼り合わせにおける加圧調整部としている。
また、真空用のチャンバーを排気する排気部（図示していない）と、アライメント状態を確認するアライメント確認手段としての顕微鏡５０を備えている。
また、ここではリブ形成用材がＵＶ硬化性の樹脂からなる場合を想定しており、ガラスホルダー本体（図２の３２参照）とカバー用のガラスをＵＶ透過性とし、前記蓋部となった状態のガラスホルダー部３０の外側からＵＶ照射を行うＵＶ照射装置６０を備えている。
そして、真空用のチャンバー１０を、振動防止用のベンチ９０上に載せて配している。 そして、排気部により排気を行い減圧状態で、前記各駆動部により、ウエハとカバー用のガラスとのアライメントを行い、アライメント終了後、Ｚ駆動部を加圧調整部として機能させ、加圧して、リブ形成用材にてウエハとカバー用のガラスとの貼り合わせを行うものである。
ここでは、Ｘ駆動部４１、Ｙ駆動部４２、Ｚ駆動部４４、θ駆動部４３は、いずれもステージを設けた形態で、それぞれ、各ステージのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を移動するものであり、これらのステージとは別に、ウエハホルダー部２０を搭載し、Ｚ駆動部にてウエハとカバー用のガラスとを上下基板として圧着する際に、上下基板の平行度もしくは傾きを維持する機能を有する球面座ステージ部２５を配し、該ステージのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を前記Ｘ駆動部４１、Ｙ駆動部４２、Ｚ駆動部４４、θ駆動部４３により移動させ、これにより、ウエハホルダー部２０のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を移動させる。
尚、球面座ステージ部２５は、 ウエハホルダー部２０を搭載し、Ｚ駆動部４４にてウエハとカバー用のガラスとを上下基板として圧着する際に、上下基板の平行度もしくは傾きを維持する機能を有するもので、下側に凸球面を持つ上ステージと、上側に凹球面を持つ下ステージとで構成される。（図５参照）
また、本例では、減圧状態のＮ2 ガスを封入することを想定して、チップを封止する際に用いる封止用の封入ガスとしてのＮ2 ガスを供給する封入ガス供給部（図示していない）を備えている。
ウエハとカバー用のガラスとは同じサイズのものを貼り合わせることを前提とし、最大サイズ８０インチΦ（２００ｍｍΦともいう）以下、厚さ０．２ｍｍ〜２．０ｍｍを対象とし、アライメント精度を±１０μｍ以内としている。
ここでは、全体をクリーンルーム内において、更に、クリーンブース１１０内に配している。
図１（ａ）に示すように、カバー用のガラスを真空引きしてその平坦状の面部にて保持するガラスホルダー部３０と、カバー用のガラスを保持したガラスホルダー部３０を、その上側において、カバー用のガラスを下側に水平にして保持した状態で、その蓋部とする真空用のチャンバー１０と、該真空用のチャンバー１０内に、水平にしてウエハをその上側の平坦状の面部にて保持し、蓋部となった状態のガラスホルダー部３０と向き合う、ウエハホルダー部２０と、ウエハホルダー部２０の下側に、ウエハホルダー部２０を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向に、それぞれ、移動するための、Ｘ駆動部４１、Ｙ駆動部４２、Ｚ駆動部４４、θ駆動部４３とを備えている。
本例においては、これらの駆動部を併せて、ウエハホルダー部２０のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を調整して、ウエハとカバー用のガラスとのアライメント（位置決め）を行うための、アライメント駆動部４０としており、また、Ｚ駆動部４４を貼り合わせにおける加圧調整部としている。
また、真空用のチャンバーを排気する排気部（図示していない）と、アライメント状態を確認するアライメント確認手段としての顕微鏡５０を備えている。
また、ここではリブ形成用材がＵＶ硬化性の樹脂からなる場合を想定しており、ガラスホルダー本体（図２の３２参照）とカバー用のガラスをＵＶ透過性とし、前記蓋部となった状態のガラスホルダー部３０の外側からＵＶ照射を行うＵＶ照射装置６０を備えている。
そして、真空用のチャンバー１０を、振動防止用のベンチ９０上に載せて配している。 そして、排気部により排気を行い減圧状態で、前記各駆動部により、ウエハとカバー用のガラスとのアライメントを行い、アライメント終了後、Ｚ駆動部を加圧調整部として機能させ、加圧して、リブ形成用材にてウエハとカバー用のガラスとの貼り合わせを行うものである。
ここでは、Ｘ駆動部４１、Ｙ駆動部４２、Ｚ駆動部４４、θ駆動部４３は、いずれもステージを設けた形態で、それぞれ、各ステージのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を移動するものであり、これらのステージとは別に、ウエハホルダー部２０を搭載し、Ｚ駆動部にてウエハとカバー用のガラスとを上下基板として圧着する際に、上下基板の平行度もしくは傾きを維持する機能を有する球面座ステージ部２５を配し、該ステージのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を前記Ｘ駆動部４１、Ｙ駆動部４２、Ｚ駆動部４４、θ駆動部４３により移動させ、これにより、ウエハホルダー部２０のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を移動させる。
尚、球面座ステージ部２５は、 ウエハホルダー部２０を搭載し、Ｚ駆動部４４にてウエハとカバー用のガラスとを上下基板として圧着する際に、上下基板の平行度もしくは傾きを維持する機能を有するもので、下側に凸球面を持つ上ステージと、上側に凹球面を持つ下ステージとで構成される。（図５参照）
また、本例では、減圧状態のＮ2 ガスを封入することを想定して、チップを封止する際に用いる封止用の封入ガスとしてのＮ2 ガスを供給する封入ガス供給部（図示していない）を備えている。
ウエハとカバー用のガラスとは同じサイズのものを貼り合わせることを前提とし、最大サイズ８０インチΦ（２００ｍｍΦともいう）以下、厚さ０．２ｍｍ〜２．０ｍｍを対象とし、アライメント精度を±１０μｍ以内としている。
ここでは、全体をクリーンルーム内において、更に、クリーンブース１１０内に配している。
各部について、簡単に説明しておく。
真空用のチャンバー１０は、真空引き用ポンプにて内部を真空引きし、１０- 1 Ｐａ程度の減圧状態とするもので、これに耐える簡易チャンバーが用いられ、真空引き用ポンプとしてはメカニカルポンプ等が用いられる。
減圧後に内部をＮ2 ガス雰囲気にして再度減圧する動作を行う。
必要に応じて、真空引き（減圧）、Ｎ2 ガス導入を、複数回繰り返して行う。
尚、排気用の排気口、大気導入口や、Ｎ2 ガス導入口は、製品への品質的な影響を考慮して決める。
本例では、先にも述べたように、カバー用のガラスを保持したガラスホルダー部３０を、その上側において、カバー用のガラスを下側に水平にして保持した状態で、その蓋部とする。
ベンチ９０としては、例えば、エアー封入式除振ゴムを介在して架台部に取り付けたものが用いられ、この上に、真空用のチャンバーを載せ、その振動を防止している。
真空用のチャンバー１０は、真空引き用ポンプにて内部を真空引きし、１０- 1 Ｐａ程度の減圧状態とするもので、これに耐える簡易チャンバーが用いられ、真空引き用ポンプとしてはメカニカルポンプ等が用いられる。
減圧後に内部をＮ2 ガス雰囲気にして再度減圧する動作を行う。
必要に応じて、真空引き（減圧）、Ｎ2 ガス導入を、複数回繰り返して行う。
尚、排気用の排気口、大気導入口や、Ｎ2 ガス導入口は、製品への品質的な影響を考慮して決める。
本例では、先にも述べたように、カバー用のガラスを保持したガラスホルダー部３０を、その上側において、カバー用のガラスを下側に水平にして保持した状態で、その蓋部とする。
ベンチ９０としては、例えば、エアー封入式除振ゴムを介在して架台部に取り付けたものが用いられ、この上に、真空用のチャンバーを載せ、その振動を防止している。
Ｘ駆動部、Ｙ駆動部、θ駆動部、Ｚ駆動部は、ステージ形態で、それぞれ、対応するＸ、Ｙ、θ、Ｚの各方向に移動させるもので、これらを、単に、Ｘステージ、Ｙステージ、θステージ、Ｚステージとも言い、これらの駆動部を併せてアライメント駆動部とも言う。
本例では、真空用のチャンバー１０内において、蓋となり固定された状態の貼り合わせるカバー用のガラスマークに対して、ウエハを移動させ、アライメントを行う。
尚、真空用のチャンバー１０内においては、一時的な真空状態になるため、その環境に耐える構造とし、グリス類も真空用を使用する。
これらの駆動は、パルスモーターにより、チャンバー外部からの遠隔操作する。
Ｘ駆動部４１、Ｙ駆動部４２としては、ボールネジ、パルスモーター駆動する形態が挙げられる。
この場合、パルスモーターにより、真空用のチャンバー外から遠隔で操作できる。
例えば、ストロークを±５ｍｍ、ボールネジリードを１ｍｍ、パルス分解能を０．５μｍ、繰り返し位置決め精度を１μｍ、バックラッシュを１μｍ以内とする。
θ駆動部４３としては、駆動を研磨ネジ、パルスモーター駆動とする形態が挙げられる。
この場合、パルスモーターにより、真空用のチャンバー外から遠隔で操作できる。
例えば、回転範囲を±３度（°とも記す）とし、ガイドをクロスローラーベアリングとし、研磨ネジリードを０．５ｍｍとし、パルス分解能を０．０００４°とする。
Ｚ駆動部４４としては、ボールネジ、パルスモーター駆動とし、内部にエアーシリンダーを内臓した形態のものが挙げられ、エアーシリンダーの圧力を管理することにより、Ｚ方向の移動と加圧状態を制御できる。
また、リニアスケールを備えて、位置、貼り合わせる上下のカバー用のガラスとウエハのギャップ、接触の判断を行うことができる。
この場合、例えば、移動量を１０ｍｍ、ガイドをクロスローラーガイド、パルス分解能を０．５μｍと、また、エアシリンダー部最大推力を５０ｋｇｆ（圧縮空気圧０．５Ｍｐａ）とし、リニアスケールを測定長５ｍｍｍ、分解能１μｍとする。
本例では、真空用のチャンバー１０内において、蓋となり固定された状態の貼り合わせるカバー用のガラスマークに対して、ウエハを移動させ、アライメントを行う。
尚、真空用のチャンバー１０内においては、一時的な真空状態になるため、その環境に耐える構造とし、グリス類も真空用を使用する。
これらの駆動は、パルスモーターにより、チャンバー外部からの遠隔操作する。
Ｘ駆動部４１、Ｙ駆動部４２としては、ボールネジ、パルスモーター駆動する形態が挙げられる。
この場合、パルスモーターにより、真空用のチャンバー外から遠隔で操作できる。
例えば、ストロークを±５ｍｍ、ボールネジリードを１ｍｍ、パルス分解能を０．５μｍ、繰り返し位置決め精度を１μｍ、バックラッシュを１μｍ以内とする。
θ駆動部４３としては、駆動を研磨ネジ、パルスモーター駆動とする形態が挙げられる。
この場合、パルスモーターにより、真空用のチャンバー外から遠隔で操作できる。
例えば、回転範囲を±３度（°とも記す）とし、ガイドをクロスローラーベアリングとし、研磨ネジリードを０．５ｍｍとし、パルス分解能を０．０００４°とする。
Ｚ駆動部４４としては、ボールネジ、パルスモーター駆動とし、内部にエアーシリンダーを内臓した形態のものが挙げられ、エアーシリンダーの圧力を管理することにより、Ｚ方向の移動と加圧状態を制御できる。
また、リニアスケールを備えて、位置、貼り合わせる上下のカバー用のガラスとウエハのギャップ、接触の判断を行うことができる。
この場合、例えば、移動量を１０ｍｍ、ガイドをクロスローラーガイド、パルス分解能を０．５μｍと、また、エアシリンダー部最大推力を５０ｋｇｆ（圧縮空気圧０．５Ｍｐａ）とし、リニアスケールを測定長５ｍｍｍ、分解能１μｍとする。
本例では、アライメント確認手段として、顕微鏡５０を用いているが、顕微鏡５０は、顕微鏡支持台５２上の顕微鏡移動部５１に搭載され、顕微鏡移動部５１により、顕微鏡支持台５２上において、ウエハ領域全面にわたる範囲の移動ができる。
本例では、顕微鏡５０は、真空用のチャンバー１０の蓋をした状態で、顕微鏡支持台５２と共に、蓋となるガラスホルダー３０のカバー用のガラス上に、顕微鏡支持台移動部５３により移動され、所定位置にされ、更に、顕微鏡移動部５１により、顕微鏡支持台５２上において移動して適当な位置でアライメント状態を把握する。
顕微鏡支持台移動部５３による顕微鏡支持台５２の移動は、適宜行う。
ここでは、顕微鏡支持台移動部５３は、クロスローラーガイドで、駆動源としてエアーシリンダーを用いる。
本例では、顕微鏡５０は、真空用のチャンバー１０の蓋をした状態で、顕微鏡支持台５２と共に、蓋となるガラスホルダー３０のカバー用のガラス上に、顕微鏡支持台移動部５３により移動され、所定位置にされ、更に、顕微鏡移動部５１により、顕微鏡支持台５２上において移動して適当な位置でアライメント状態を把握する。
顕微鏡支持台移動部５３による顕微鏡支持台５２の移動は、適宜行う。
ここでは、顕微鏡支持台移動部５３は、クロスローラーガイドで、駆動源としてエアーシリンダーを用いる。
球面座ステージ部２５は、図５に示すように、凸球面を持つ上ステージ２５ａと凹球面を持つ下ステージ２５ｂとで構成され、Ｚ駆動部４４にてウエハ２０とカバー用のガラスとを上下基板として圧着する際に、上下基板の平行度もしくは傾きを維持する機能を有する。
上記凹凸球面部にエアーを微弱加圧することによりフリーの状態となり、凹面部より凸面部を吸着する事により、固定するものである。
上記凹凸球面部にエアーを微弱加圧することによりフリーの状態となり、凹面部より凸面部を吸着する事により、固定するものである。
ウエハホルダー部２０は、ウエハを真空吸着して保持するもので、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すようにサイズに合わせて円弧状の溝２０ａが表面に設けられて、表面平坦状である。
そして、サイズに合わせて、各円弧状の溝２０ａに、その側面から、表面にでないで到達する空隙部２０ｃを設け、真空引き用配管２０ｂから真空引きを行うものである。
ここでは、対応できる、ウエハのサイズを最大８インチΦ（２００ｍｍｍΦ）としている。
ウエハホルダー部２０の材質としては、例えば、アルミが適用でき、この場合、硬質アルマイト処理後、表面ラッピング仕上げをする表面処理が好ましい。
面精度としては、５μｍ以下が好ましい。
そして、サイズに合わせて、各円弧状の溝２０ａに、その側面から、表面にでないで到達する空隙部２０ｃを設け、真空引き用配管２０ｂから真空引きを行うものである。
ここでは、対応できる、ウエハのサイズを最大８インチΦ（２００ｍｍｍΦ）としている。
ウエハホルダー部２０の材質としては、例えば、アルミが適用でき、この場合、硬質アルマイト処理後、表面ラッピング仕上げをする表面処理が好ましい。
面精度としては、５μｍ以下が好ましい。
ガラスホルダー部３０は、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、軸部３８により、回転する回転式のもので、図２（ａ）の状態で、カバー用のガラス３１が真空吸着により保持され、１８０度回転して、真空用のチャンバー１０の蓋部となるものである。
ガラスホルダー部３０のガラスホルダー本体３２は、石英等、ＵＶ透過性で、アライメントができる透明な材質からなり、図示していないが、ウエハホルダー部２０と同様、その平坦状の面部に、サイズに合わせて、吸気用の円弧状の溝を複数設けており、該吸気用の溝にて吸気して、カバー用のガラスを吸着して、保持するものである。
そして、サイズに合わせて、各円弧状の溝に、その側面から、表面にて到達する直線状の溝を設け、真空引き用配管から真空引きを行うものである。
ここでは、図２（ａ）のようにカバー用のガラス３１をセットした後、各スペーサ３６を矢印の方向に移動して、カバー用のガラス３１を抑える状態（図３（ａ）参照）とし、その後、１８０度回転して、真空用のチャンバー１０の蓋部とする。
この回転の駆動は、開閉部１５により行う。
尚、各スペーサ３６の厚さは、異なるようにしてある。
スペーサの厚みは２ｍｍ〜３ｍｍ程度としている。
ガラスホルダー部３０のガラスホルダー本体３２は、石英等、ＵＶ透過性で、アライメントができる透明な材質からなり、図示していないが、ウエハホルダー部２０と同様、その平坦状の面部に、サイズに合わせて、吸気用の円弧状の溝を複数設けており、該吸気用の溝にて吸気して、カバー用のガラスを吸着して、保持するものである。
そして、サイズに合わせて、各円弧状の溝に、その側面から、表面にて到達する直線状の溝を設け、真空引き用配管から真空引きを行うものである。
ここでは、図２（ａ）のようにカバー用のガラス３１をセットした後、各スペーサ３６を矢印の方向に移動して、カバー用のガラス３１を抑える状態（図３（ａ）参照）とし、その後、１８０度回転して、真空用のチャンバー１０の蓋部とする。
この回転の駆動は、開閉部１５により行う。
尚、各スペーサ３６の厚さは、異なるようにしてある。
スペーサの厚みは２ｍｍ〜３ｍｍ程度としている。
次に、チルト機構部について、図３を基に説明しておく。
本例のチルト機構は、上記の厚さの異なる各スペーサ３６と、各駆動部、各ホルダーによってなされるもので、これにより、ウエハとカバー用のガラスとの貼り合わせを行う際に、場所により、ウエハ２１とカバー用のガラス３１との間隔に所望の差をつける、間隔制御を行うことができ、貼り合わせを全面にわたり均一に行うことができるものとしている。
間隔制御の１例を以下に挙げる。
先ず、スペーサ３６をカバー用のガラス３１の上にして抑える。（図３（ａ））
次いで、軸部（図２の３９）を中心として１８０度回転して、カバー用のガラス３１を下側として、ガラスホルダー部３０を真空用チャアンバー１０の蓋部とする。（図３（ｂ））
スペーサ３６が柔らかいリブに接触するため予め傾いてセットしておく。
この状態では、まだ、スペーサ３６はウエハ２０の上面に触れていない。
次いで、球面台座をフリーとし、スペーサを介し押し付け（図３（ｃ））、球面を固定（チルト固定）し、これを更に上げ、スペーサを逃がし、球面台座フリーで本押しを行う。（図３（ｄ））
このようにして、傾いた（チルト）状態で端から徐々に押し付けらえて最終的に全面について均一な貼り合わせを行うことができる。
本例のチルト機構は、上記の厚さの異なる各スペーサ３６と、各駆動部、各ホルダーによってなされるもので、これにより、ウエハとカバー用のガラスとの貼り合わせを行う際に、場所により、ウエハ２１とカバー用のガラス３１との間隔に所望の差をつける、間隔制御を行うことができ、貼り合わせを全面にわたり均一に行うことができるものとしている。
間隔制御の１例を以下に挙げる。
先ず、スペーサ３６をカバー用のガラス３１の上にして抑える。（図３（ａ））
次いで、軸部（図２の３９）を中心として１８０度回転して、カバー用のガラス３１を下側として、ガラスホルダー部３０を真空用チャアンバー１０の蓋部とする。（図３（ｂ））
スペーサ３６が柔らかいリブに接触するため予め傾いてセットしておく。
この状態では、まだ、スペーサ３６はウエハ２０の上面に触れていない。
次いで、球面台座をフリーとし、スペーサを介し押し付け（図３（ｃ））、球面を固定（チルト固定）し、これを更に上げ、スペーサを逃がし、球面台座フリーで本押しを行う。（図３（ｄ））
このようにして、傾いた（チルト）状態で端から徐々に押し付けらえて最終的に全面について均一な貼り合わせを行うことができる。
ＵＶ照射装置６０としては、例えば、照射径を２００ｍｍΦとし、照度を６ｍＷ／ｃｍ２程度のものが挙げられる。
操作部９０には、操作に必要とする、スイッチ類の設置及び、管理を行う各計測機器の表示パネルの設置を行う。
本例では、操作部９０上部に、アライメント顕微鏡用の観察用のモニター７０を設置している。
操作部９０には、操作に必要とする、スイッチ類の設置及び、管理を行う各計測機器の表示パネルの設置を行う。
本例では、操作部９０上部に、アライメント顕微鏡用の観察用のモニター７０を設置している。
尚、本例の貼り合わせ装置による貼り合わせは、上記図３（ａ）〜図３（ｄ）に示すように、行われ、貼り合わせ後に、更に、必要に応じて、紫外線照射してリブ形成用材を硬化させ、図６（ａ）に示すような状態を得る。
次いで、図６（ａ）の矢印の位置においてダイソーカットがなされてチップ間の余分なガラス部が除去される。（図６（ｂ））
また、カバー用のガラス３１と、ウエハ２１のマイクロレンズとカラーフィルタ形成部２７との間隔は、例えば、２〜１００μｍの範囲、幅５０〜５００μｍの範囲で設定する。
リブ２８形成用の材質としては、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アリル系樹脂等の絶縁樹脂が挙げられる。
これらの絶縁樹脂は必要に応じて貼り合わせ後に紫外線照射して硬化させる。
また、これらの絶縁樹脂にガラスビーズ等の絶縁性を有するビーズを含有してもよい。 更に、ウエハ２１部を単位のチップ毎にダイソーカットして、図６（ｃ）に示す単位のチップ毎に貼り合わせて封止が施された形態を得ることができる。
次いで、図６（ａ）の矢印の位置においてダイソーカットがなされてチップ間の余分なガラス部が除去される。（図６（ｂ））
また、カバー用のガラス３１と、ウエハ２１のマイクロレンズとカラーフィルタ形成部２７との間隔は、例えば、２〜１００μｍの範囲、幅５０〜５００μｍの範囲で設定する。
リブ２８形成用の材質としては、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アリル系樹脂等の絶縁樹脂が挙げられる。
これらの絶縁樹脂は必要に応じて貼り合わせ後に紫外線照射して硬化させる。
また、これらの絶縁樹脂にガラスビーズ等の絶縁性を有するビーズを含有してもよい。 更に、ウエハ２１部を単位のチップ毎にダイソーカットして、図６（ｃ）に示す単位のチップ毎に貼り合わせて封止が施された形態を得ることができる。
尚、本例は１例で、本発明はこれに限定されるものではない。
本例においても、各駆動部はパルスモータによる駆動で、アライメント動作を自動化した形態もとることは容易で、アライメント状態の把握動作を画像処理を用いることによりできることは一般的で、アライメント調整を自動化した形態も挙げられる。
貼り合わせの対象もＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサ用のチップを配列したウエハに限定されない、加速度センサー、圧力センサー、ジャイロセンサー等の各種ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）デバイス等を面付けして形成したウエハであっても良い。
ここでは、封止用あるいは保護用としてカバー用のガラスを用いているが、場合に応じて適宜他の材質も適用できる。
例えば、ガラス以外には、ポリイミド、ポリカーボネート、石英、アートン、三酢酸セルロース、シクロオレフィンポリマー、ポリエステル等の材質を使用することができ、また、赤外線吸収機能を有する材質を用いて赤外線カットフィルターを兼ねるものであってもよい。
本例においても、各駆動部はパルスモータによる駆動で、アライメント動作を自動化した形態もとることは容易で、アライメント状態の把握動作を画像処理を用いることによりできることは一般的で、アライメント調整を自動化した形態も挙げられる。
貼り合わせの対象もＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサ用のチップを配列したウエハに限定されない、加速度センサー、圧力センサー、ジャイロセンサー等の各種ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）デバイス等を面付けして形成したウエハであっても良い。
ここでは、封止用あるいは保護用としてカバー用のガラスを用いているが、場合に応じて適宜他の材質も適用できる。
例えば、ガラス以外には、ポリイミド、ポリカーボネート、石英、アートン、三酢酸セルロース、シクロオレフィンポリマー、ポリエステル等の材質を使用することができ、また、赤外線吸収機能を有する材質を用いて赤外線カットフィルターを兼ねるものであってもよい。
１０ 真空用のチャンバー
１１ 壁部
１５ 開閉部
２０ ウエハホルダー部
２０ａ 溝部
２０ｂ 真空引き用配管
２０ｃ 空隙部
２１ ウエハ
２１Ａ 単位のチップ
２１Ｓ 単位のチップ領域
２５ 球面座ステージ部
２５ａ 上側ステージ
２５ｂ 下側ステージ
２７ マイクロレンズとカラーフィルタ形成部
２８ リブ（リブ形成用材ともいう）
２９ 端子部
３０ ガラスホルダー
３１ カバー用のガラス
３１Ａ 単位のカバー用のガラス
３２ ガラスホルダー本体
３５ 回転支持部
３６ スペーサ
３７ 支持部
３８ 固定部材
３９ 軸部
４０ アライメント駆動部
４１ Ｘ駆動部
４２ Ｙ駆動部
４３ θ駆動部
４４ Ｚ駆動部
５０ 顕微鏡（レンズ系ともいう）
５１ 顕微鏡移動部
５２ 顕微鏡支持台
５３ 顕微鏡支持台移動部
６０ ＵＶ照射装置
６１ エアシリンダー
６２ ガイド
７０ モニター
８０ 操作部
９０ ベンチ
１００ 支持固定部
１１０ クリーンブース
１１ 壁部
１５ 開閉部
２０ ウエハホルダー部
２０ａ 溝部
２０ｂ 真空引き用配管
２０ｃ 空隙部
２１ ウエハ
２１Ａ 単位のチップ
２１Ｓ 単位のチップ領域
２５ 球面座ステージ部
２５ａ 上側ステージ
２５ｂ 下側ステージ
２７ マイクロレンズとカラーフィルタ形成部
２８ リブ（リブ形成用材ともいう）
２９ 端子部
３０ ガラスホルダー
３１ カバー用のガラス
３１Ａ 単位のカバー用のガラス
３２ ガラスホルダー本体
３５ 回転支持部
３６ スペーサ
３７ 支持部
３８ 固定部材
３９ 軸部
４０ アライメント駆動部
４１ Ｘ駆動部
４２ Ｙ駆動部
４３ θ駆動部
４４ Ｚ駆動部
５０ 顕微鏡（レンズ系ともいう）
５１ 顕微鏡移動部
５２ 顕微鏡支持台
５３ 顕微鏡支持台移動部
６０ ＵＶ照射装置
６１ エアシリンダー
６２ ガイド
７０ モニター
８０ 操作部
９０ ベンチ
１００ 支持固定部
１１０ クリーンブース
Claims (15)
- 単位のチップを、複数、面付け配置したウエハとカバー用のガラスとをアライメントした状態で、ウエハの各チップを囲むようにリブ形成用材を配して、リブ形成用材にて、貼り合わせを行い、ウエハとカバー用のガラスとの間に間隙部を設け、該間隙部を、減圧状態とし、各チップを封止する、ウエハレベルでの貼り合わせ装置であって、カバー用のガラスを真空引きしてその平坦状の面部にて保持するガラスホルダー部と、カバー用のガラスを保持したガラスホルダー部を、その上側において、カバー用のガラスを下側に水平にして保持した状態で、その蓋部とする真空用のチャンバーと、該真空用のチャンバー内に、水平にしてウエハをその上側の平坦状の面部にて保持し、蓋部となった状態のガラスホルダー部と向き合う、ウエハホルダー部と、ウエハホルダー部の下側に、ウエハホルダー部を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向に、それぞれ、移動するための、Ｘ駆動部、Ｙ駆動部、Ｚ駆動部、θ駆動部とを備え、これらの駆動部を併せて、ウエハホルダー部のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θ方向の位置を調整して、ウエハとカバー用のガラスとのアライメントを行うための、アライメント駆動部とし、また、Ｚ駆動部を貼り合わせにおける加圧調整部としているもので、且つ、真空用のチャンバーを排気する排気部と、アライメント状態を確認するアライメント確認手段とを備えており、排気部により排気を行い減圧状態で、前記各駆動部により、ウエハとカバー用のガラスとのアライメントを行い、アライメント終了後、Ｚ駆動部を加圧調整部として機能させ、加圧して、リブ形成用材にてウエハとカバー用のガラスとの貼り合わせを行うものであることを特徴とする貼り合わせ装置。
- 請求項１に記載の貼り合わせ装置であって、前記ガラスホルダー部は、回転式で、上側からカバー用のガラスをセットする所定のセット箇所から１８０度回転して蓋部の位置となるものであることを特徴とする貼り合わせ装置。
- 請求項１ないし２のいずれか１項に記載の貼り合わせ装置であって、ウエハとカバー用のガラスとの貼り合わせを行う際に、場所により、ウエハとカバー用のガラスとの間隔に所望の差をつける、間隔制御を行うチルト機構部を備えていることを特徴とする貼り合わせ装置。
- 請求項３に記載の貼り合わせ装置であって、前記チルト機構部は、所定の位置において、ウエハとカバー用のガラスとの間に、所定の厚さのスペーサを挿入して、これをウエハとカバー用のガラスとで挟み間隔を制御するものであることを特徴とする貼り合わせ装置。
- 請求項４に記載の貼り合わせ装置であって、厚さの異なる複数のスペーサを、それぞれ、異なる位置においてウエハとカバー用のガラスとの間に挿入するもので前記複数のスペーサは、ガラスホルダー部のガラス設置領域外側を回転中心として、且つ、空圧等の駆動力により回転して、ウエハとカバー用のガラスとの間に挿入され、また、ウエハとカバー用のガラスとの間から外側に出されるものであることを特徴とする貼り合わせ装置。
- 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の貼り合わせ装置であって、前記真空用のチャンバー内において貼り合わせ、チップを封止する際に用いる封止用の封入ガスを供給する封入ガス供給部を備えていることを特徴とする貼り合わせ装置。
- 請求項６に記載の貼り合わせ装置であって、前記封入ガス供給部はＮ2 ガスを供給するものであることを特徴とする貼り合わせ装置。
- 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の貼り合わせ装置であって、リブ形成用材がＵＶ硬化性の樹脂からなり、前記カバー用のガラスがＵＶ透過性のもので、前記蓋部となった状態のガラスホルダー部の外側からＵＶ照射を行うＵＶ照射装置を備えていることを特徴とする貼り合わせ装置。
- 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の貼り合わせ装置であって、アライメント確認手段は、前記蓋部となった状態のガラスホルダー部の外側から、１つ以上のレンズ系を介して、異なる複数の箇所におけるウエハに設けられたアライメントマークと対応するカバー用のガラスに設けられたアライメントマークとの位置ずれ状態を把握するものであることを特徴とする貼り合わせ装置。
- 請求項９に記載の貼り合わせ装置であって、各レンズ系は、ウエハ面上において所定の領域だけ移動可能であることを特徴とする貼り合わせ装置。
- 請求項９ないし１０のいずれか１項に記載の貼り合わせ装置であって、前記アライメント確認手段は、全てのレンズ系を一体として、蓋部となった状態のガラスホルダー部から離れた箇所に移動できる搬送部を備えていることを特徴とする貼り合わせ装置。
- 請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の貼り合わせ装置であって、前記ガラスホルダー部は、その平坦状の面部に、吸気用の溝を設けており、該吸気用の溝にて吸気して、カバー用のガラスを吸着して、保持するものであることを特徴とする貼り合わせ装置。
- 請求項１２に記載の貼り合わせ装置であって、前記吸気用の溝を、カバー用のガラスの複数のサイズに対応して、複数の円状の溝を設けており、且つ、ガラスホルダー部の側面側から、各サイズに対応した円状の溝毎に、それぞれ、該円状の溝に到達する、直線状の溝部を設けていることを特徴とする貼り合わせ装置。
- 請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の貼り合わせ装置であって、ウエハホルダー部は、その平坦状の面部に、吸気用の溝を設けており、該吸気用の溝にて吸気して、カバー用のウエハを吸着して、保持するものであることを特徴とする貼り合わせ装置。
- 請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の貼り合わせ装置であって、前記ウエハに面付け配置された各チップには、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサあるいは加速度センサー等のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）デバイスが形成されていることを特徴とする貼り合わせ装置。
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| JP2006133948A JP4139836B2 (ja) | 2006-05-12 | 2006-05-12 | 貼り合わせ装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2020181848A (ja) * | 2019-04-23 | 2020-11-05 | 三菱電機株式会社 | 電子部品の製造装置及び電子部品の製造方法 |
| CN112964532A (zh) * | 2016-08-12 | 2021-06-15 | 樱花精机株式会社 | 保持盖玻片的保持件 |
| CN114530397A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-05-24 | 深圳市九天中创自动化设备有限公司 | 一种高精度贴附装置及其贴合方法 |
-
2006
- 2006-05-12 JP JP2006133948A patent/JP4139836B2/ja not_active Expired - Fee Related
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