JP2009043837A - Substrate bonding apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の基板を位置合わせして接合させる基板接合装置に関する。 The present invention relates to a substrate bonding apparatus for aligning and bonding a plurality of substrates.
半導体集積回路を使用するノートパソコンや携帯電話などは、近年、ますます高度の機能を備えるようになっている。この結果、半導体集積回路の高密度化、高機能化の要求が高まっている。半導体集積回路の高密度化、高機能化のための一つの方法は、ウエハなどの基板を接合し、基板を積層させることである。 In recent years, notebook computers and mobile phones that use semiconductor integrated circuits have become increasingly sophisticated. As a result, there is an increasing demand for higher density and higher functionality of semiconductor integrated circuits. One method for increasing the density and functionality of semiconductor integrated circuits is to bond substrates such as wafers and stack the substrates.
基板を接合させる場合には、たとえば、ウエハの電極同士を接合させる必要があるので、互いに位置合わせして接合する必要があり、一対の基板保持手段を備える基板接合装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
従来の基板接合装置では、一対の基板を接合させる際に、基板(たとえば、ウエハ)表面の平坦度のばらつきや塗布した樹脂の厚みむらなどにより、接合した基板の間に空気だまり(ボイド)が発生することがある。このような空気だまりを発生させないように、基板表面の中央部分が凸になるような状態で基板を接触させ、中央部分から徐々に接触面積を広げる接合方法が知られている。ところが、基板表面の中央部分が凸になるような状態で接合を行った場合、接合のために加える力が中央部分(接触部分)のみに集中し、基板の面全体にわたり接合が均一に行われないという問題があった。 In a conventional substrate bonding apparatus, when bonding a pair of substrates, air pockets (voids) are formed between the bonded substrates due to variations in the flatness of the surfaces of the substrates (for example, wafers) and uneven thickness of the applied resin. May occur. There is known a bonding method in which the substrate is brought into contact with the substrate so that the central portion of the substrate surface is convex so as to prevent such air accumulation and the contact area is gradually increased from the central portion. However, when bonding is performed in such a way that the central part of the substrate surface is convex, the force applied for bonding is concentrated only on the central part (contact part), and bonding is performed uniformly over the entire surface of the substrate. There was no problem.
上記課題を解決するために、本発明は、第1の基板を保持する第1の基板保持手段と、第2の基板を保持する第2の基板保持手段と、前記第1および前記第2の基板保持手段を介して前記第1の基板および前記第2の基板を加圧する加圧手段と、前記加圧手段の前記加圧力を制御する制御手段と、前記第1及び前記第2の基板位置を検出する位置検出手段とを備え、前記第1および前記第2の基板保持手段の前記基板を保持する少なくとも一方の面は凸状に形成され、前記制御手段は、前記第1および第2の基板を接合させる際に、前記凸状の頂点近傍の前記基板部分が最初に接触し、前記加圧力の増加に伴い前記基板の接触面積が広がるように、前記位置検出手段からの基板位置情報と、前記凸状の曲率、及び前記基板の弾性率に基づき算出された接触面積から前記加圧力を制御することを特徴とする基板接合装置を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a first substrate holding means for holding a first substrate, a second substrate holding means for holding a second substrate, the first and the second A pressurizing unit that pressurizes the first substrate and the second substrate via a substrate holding unit; a control unit that controls the pressurizing force of the pressurizing unit; and the first and second substrate positions. And at least one surface of the first and second substrate holding means that holds the substrate is formed in a convex shape, and the control means includes the first and second surfaces. When the substrates are joined, the substrate portion information near the convex apex first comes into contact with the substrate position information from the position detection means so that the contact area of the substrate increases with the increase in the applied pressure. , Based on the convex curvature and the elastic modulus of the substrate Providing a substrate bonding apparatus characterized by controlling the pressure from the contact area that is.
本発明によれば、接合した基板の間に空気だまりが発生しないようにしながら、基板の面全体にわたり接合を均一に行うことのできる基板接合装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the board | substrate joining apparatus which can perform joining uniformly over the whole surface of a board | substrate can be provided, preventing an air clogging between the joined board | substrates.
以下、本発明の一実施の形態にかかる基板接合装置について図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, a substrate bonding apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、実施の形態にかかる基板接合装置の概略構成図を示す。図2は基板接合装置に用いられる基板ホルダの概略構成図を示す。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a substrate bonding apparatus according to an embodiment. FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of a substrate holder used in the substrate bonding apparatus.
図1において、基板接合装置1は、上部フレーム11と下部フレーム12とを備える。上部フレーム11に上プレート13が設置され、上プレート13に第1の基板ホルダ14が設置される。第1の基板ホルダ14は、第1の基板Wlを保持する。下部フレーム12に加圧装置15が設置され、加圧装置15に下プレート16が配置され、下プレート16に第2の基板ホルダ17が設置される。第2の基板ホルダ17は、第2の基板W2を保持する。また、加圧装置15には、不図示のロードセルが内蔵され、印加される加圧力の
測定を可能にしている。
In FIG. 1, the
第1及び第2の基板ホルダ14、17は、静電吸着により基板を吸着保持する機構を有しており、このための配線14a、17aがそれぞれ設けられている。
The first and
また、下部フレーム12には、加圧装置15による加圧に伴う下プレート16の移動量を検出する位置検出部18が配置されている。また、静電吸着のON/OFF、位置検出部18、及び加圧装置15(ロードセルを含む)等の信号処理及び駆動を制御する制御装置20が配置されている。
Further, the
また、基板接合装置1は、不図示のアライメント機構を有し、第1の基板W1と第2の基板W2とをアライメントした後、制御装置20のコントロールに基づき、加圧装置15が下プレート16を上昇させることにより、第2の基板ホルダ17が上昇し、第1の基板ホルダ14に保持された第1の基板Wlと第2の基板ホルダ17に保持された第2の基板W2とが接合される。
Further, the
なお、基板の接合には、予めウエハの接合面に樹脂を塗布しておき、ウエハによって樹脂を挟み込むことでウエハを接合してもよし、対向する電極を接合してもよい。また、基板接合装置1の内部を真空チャンバで構成し、基板接合時にチャンバ内を真空にするように構成してもよい。
For bonding the substrates, a resin may be applied to the bonding surface of the wafer in advance, and the wafer may be bonded by sandwiching the resin between the wafers, or opposing electrodes may be bonded. Further, the inside of the
図2は、基板接合装置1に用いられる基板ホルダの一例を示す。
FIG. 2 shows an example of a substrate holder used in the
第1の基板ホルダ14および第2の基板ホルダ17、静電チャック用の電極14b、17bを有する。なお、静電チャック以外の真空チャックによって基板を保持するように構成してもよい。
The
第1の基板ホルダ14の基板を保持する面は平面であるが、第2の基板ホルダ17の基板を保持する面は凸面状に形成されている。このため、基板を接合する際に、第2の基板ホルダ14に保持される第2の基板W2が凸に変形し、第2の基板W2の凸部と第1の基板Wlとが最初に接触し、加圧と共に第2の基板W2が第1の基板W1押圧され、次第に接触面積が広がるように接合される。
The surface of the
なお、基板の接合が円滑に行われるように、第2の基板ホルダ17の基板を保持する面の曲率は面全体にわたり大きく変化しないのが好ましい。また基板を保持する面の曲率は、基板の弾性率を考慮して基板の変形がスムーズに行われるような形状とし、空気だまりを生じることがないように定めることが好ましい。
In addition, it is preferable that the curvature of the surface which hold | maintains the board | substrate of the 2nd board |
なお、第1の基板ホルダ14の基板を保持する面が凸になるように構成してもよい。あるいは、両方の基板ホルダの基板を保持する面が凸になるように構成してもよい。
In addition, you may comprise so that the surface holding the board | substrate of the 1st board |
また、一方または両方の基板ホルダの基板を保持する面の周縁部の少なくとも一部を
除く部分が凸になるように構成し、基板を接合させる際に、該凸の部分に対応する基板の
部分が最初に接触し、凸でない周縁部の少なくとも一部から空気が除かれるようにしても
よい。
Further, a portion of one or both of the substrate holders is configured so that a portion excluding at least a part of a peripheral portion of the surface holding the substrate is convex, and the substrate portion corresponding to the convex portion when the substrates are joined May be contacted first and air may be removed from at least a portion of the non-convex periphery.
実施の形態にかかる基板接合装置1では、制御装置20は、加圧装置15が上昇し第1の基板W1と第2の基板W2とが接した位置から第2の基板W2が上昇した距離を位置検出装置18で検出し、第2の基板ホルダ17の凸面の曲率、基板の弾性率、及び上昇した記距離を用いて、基板接触部の面積を算出する。この算出された面積を用いて、単位面積あたりの加圧力がほぼ一定になるように加圧装置15の加圧力を制御する。これにより、接合初期から接合終了時まで単位面積あたりの加圧力をほぼ一定にすることができ、より均一な接合を行うことができる。また、接合中、基板の一部に過大な加圧力が加わらないため、基板の破損等を防ぐことができる。
In the
なお、位置検出部18に代えて、基板W1と基板W2とのギャップを測定可能に構成し、ギャップの変化から接触面積を算出するようにしてもよい。或いは、ガラス基板のような透明な基板の場合は、基板ホルダを透明な部材で構成し、裏面から光学的に基板間の距離を測定するように構成してもよい。
Instead of the
(基板ホルダの変形例)
図3は、実施の形態にかかる基板接合装置1に使用する基板ホルダの変形例を示す。
(Variation of substrate holder)
FIG. 3 shows a modification of the substrate holder used in the
図3において、第1の基板ホルダ14は図2と同等であるが、第2の基板ホルダ27は、基板W2を保持する面に弾性部材27aを配置し、基板W2の変形を容易にするよう形成されている。
In FIG. 3, the
この例の場合の接触面積は、制御装置20が上記と同様に算出するが、算出において弾性部材の弾性率も考慮して接触面積を算出することが上記と異なっている。
The contact area in this example is calculated by the
なお、弾性部材27aの代わりに、内部に気体或いは液体を充填した風船状の部材を配置してもよい。この場合も、風船状の部材の弾性率を考慮して接触面積を算出することは言うまでもない。
Instead of the
以上述べたように、実施の形態にかかる基板接合装置によれば、基板接合の際に、基板間に空気だまりを生じさせることなく均一な基板接合を達成することが可能となる。 As described above, according to the substrate bonding apparatus according to the embodiment, it is possible to achieve uniform substrate bonding without causing air accumulation between the substrates during substrate bonding.
なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。 The above-described embodiment is merely an example, and is not limited to the above-described configuration and shape, and can be appropriately modified and changed within the scope of the present invention.
1 基板接合装置
11 上部フレーム
12 下部フレーム
13 上プレート
14 第1基板ホルダ
15 加圧装置
16 下プレート
17、27 第2基板ホルダ
18 位置検出部
20 制御装置
W1、W2 基板
DESCRIPTION OF
Claims (4)
第2の基板を保持する第2の基板保持手段と、
前記第1および前記第2の基板保持手段を介して前記第1の基板および前記第2の基板を加圧する加圧手段と、
前記加圧手段の前記加圧力を制御する制御手段と、
前記第1及び前記第2の基板位置を検出する位置検出手段と、を備え、
前記第1および前記第2の基板保持手段の前記基板を保持する少なくとも一方の面は凸状に形成され、
前記制御手段は、前記第1および前記第2の基板を接合させる際に、前記凸状の頂点近傍の前記基板部分が最初に接触し、前記加圧力の増加に伴い前記基板の接触面積が広がるように、前記位置検出手段からの基板位置情報と、前記凸状の曲率、及び前記基板の弾性率に基づき算出された接触面積から前記加圧力を制御することを特徴とする基板接合装置。 First substrate holding means for holding the first substrate;
A second substrate holding means for holding the second substrate;
Pressurizing means for pressurizing the first substrate and the second substrate via the first and second substrate holding means;
Control means for controlling the applied pressure of the pressurizing means;
Position detecting means for detecting the first and second substrate positions;
At least one surface for holding the substrate of the first and second substrate holding means is formed in a convex shape,
When the control means joins the first and second substrates, the substrate portion in the vicinity of the convex apex first comes into contact, and the contact area of the substrate increases with an increase in the applied pressure. As described above, the substrate pressure is controlled from the contact area calculated based on the substrate position information from the position detecting means, the convex curvature, and the elastic modulus of the substrate.
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