JP2012054416A - Pressing device, lamination apparatus, lamination method, and method of manufacturing multilayer semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、押圧装置、貼り合わせ装置、貼り合わせ方法、及び、積層半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a pressing device, a bonding device, a bonding method, and a method for manufacturing a laminated semiconductor device.
半導体の基板等の対象物を押圧するための押圧装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。押圧装置は、対象物を案内軸によって駆動される当接板によって押圧する。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特表2009−542012号公報
A pressing device for pressing an object such as a semiconductor substrate is known (see, for example, Patent Document 1). The pressing device presses the object with a contact plate driven by a guide shaft.
[Prior art documents]
[Patent Literature]
[Patent Document 1] Japanese Translation of PCT Publication No. 2009-542012
しかしながら、押圧装置では、押圧時に回転力が当接板に作用して、当接板が傾斜するといった課題がある。 However, in the pressing device, there is a problem in that the rotating force acts on the contact plate during pressing and the contact plate is inclined.
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様における押圧装置は、押圧すべき対象物に当接する当接板と、前記当接板を前記対象物へ向けて押圧する駆動力を発生する駆動部と、前記当接板に連結され、前記当接板が前記対象物の方向へ移動するのを案内すると共に、前記当接板が前記対象物を押圧する場合に前記対象物に倣って傾斜することを許容すべく撓む案内軸とを備える。 In order to solve the above-described problem, the pressing device according to the first aspect of the present invention generates a contact plate that contacts an object to be pressed and a driving force that presses the contact plate toward the object. A drive unit that is connected to the contact plate, guides the contact plate to move in the direction of the object, and follows the object when the contact plate presses the object. And a guide shaft that bends to allow tilting.
本発明の第2の態様における貼り合わせ装置は、前記対象物を位置合わせする仮接合装置と、前記仮接合装置によって位置合わせされた前記対象物を搬送する搬送部と、上述の押圧装置を有し、前記搬送部によって搬送された前記対象物を加圧して貼り合わせる加圧装置とを備える。 A bonding apparatus according to a second aspect of the present invention includes a temporary joining device that aligns the objects, a transport unit that transports the objects aligned by the temporary joining device, and the pressing device described above. And a pressure device that pressurizes and bonds the object conveyed by the conveying unit.
本発明の第3の態様における貼り合わせ方法は、対象物を位置合わせする段階と、前記対象物を搬送する段階と、搬送された前記対象物を当接板に当接させて駆動部によって押圧して接合する段階とを備える貼り合わせ方法であって、前記接合する段階では、前記当接板に連結され、前記当接板が前記対象物の方向へ移動するのを案内する案内軸が、前記対象物に倣って傾斜して撓むことを許容する。 The bonding method according to the third aspect of the present invention includes a step of aligning an object, a step of conveying the object, and abutting the conveyed object on a contact plate and pressing it by a driving unit. And a joining method comprising the steps of joining, wherein in the joining step, a guide shaft connected to the contact plate and guiding the contact plate moving in the direction of the object, It is allowed to bend and bend following the object.
本発明の第4の態様における半導体装置の製造方法は、一対の基板を位置合わせする段階と、位置合わせされた前記一対の基板を当接板に当接させて駆動部によって押圧して接合する段階と、接合された前記一対の基板を半導体装置に個片化する段階とを備える積層半導体装置の製造方法であって、前記接合する段階では、前記当接板に連結され、前記当接板が前記一対の基板の方向へ移動するのを案内する案内軸が、前記一対の基板に倣って傾斜して撓むことを許容する。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: aligning a pair of substrates; bringing the aligned substrates into contact with a contact plate; And a step of separating the pair of bonded substrates into a semiconductor device, wherein in the step of bonding, the contact plate is connected to the contact plate, The guide shaft that guides the movement of the pair of substrates in the direction of the pair of substrates is allowed to bend and bend following the pair of substrates.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、貼り合わせ装置の全体構成図である。貼り合わせ装置は、共通の筐体101の内部に配置された常温部102及び高温部103を含む。 FIG. 1 is an overall configuration diagram of a bonding apparatus. The bonding apparatus includes a normal temperature unit 102 and a high temperature unit 103 arranged inside a common housing 101.
常温部102は、筐体101の外部に面する複数の基板カセット111、112、113と、制御盤115とを有する。制御盤115は、貼り合わせ装置100の全体の動作を制御する制御部を含む。また、制御盤115は、貼り合わせ装置100の電源投入、各種設定等をする場合に、ユーザが外部から操作する操作部を有する。更に、制御盤115は、配備された他の機器と貼り合わせ装置100とを接続する接続部を含む場合もある。 The room temperature unit 102 includes a plurality of substrate cassettes 111, 112, 113 that face the outside of the housing 101, and a control panel 115. The control panel 115 includes a control unit that controls the overall operation of the bonding apparatus 100. In addition, the control panel 115 has an operation unit that is operated by the user from the outside when the bonding apparatus 100 is turned on and various settings are made. Further, the control panel 115 may include a connection unit that connects another device provided to the bonding apparatus 100.
基板カセット111、112、113は、貼り合わせ装置において接合される基板93、あるいは、貼り合わせ装置100において貼り合わされた基板93を収容する。また、基板カセット111、112、113は、筐体101に対して脱着自在に装着される。これにより、複数の基板93を貼り合わせ装置100に一括して装填できる。また、貼り合わせ装置100において、接合された基板93を一括して回収できる。 The substrate cassettes 111, 112, and 113 accommodate the substrate 93 bonded in the bonding apparatus or the substrate 93 bonded in the bonding apparatus 100. The substrate cassettes 111, 112, and 113 are detachably attached to the housing 101. As a result, a plurality of substrates 93 can be loaded into the bonding apparatus 100 at once. In the bonding apparatus 100, the bonded substrates 93 can be collected at once.
尚、貼り合わせ装置100に装填される基板93は、単体のシリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、ガラス基板等の他、それらに素子、回路、端子等が形成されたものでもよい。また、装填された基板93が、既に複数のウエハを積層して形成された積層基板である場合もある。 The substrate 93 loaded in the bonding apparatus 100 may be a single silicon wafer, compound semiconductor wafer, glass substrate, or the like, in which elements, circuits, terminals, and the like are formed. In addition, the loaded substrate 93 may be a laminated substrate that is already formed by laminating a plurality of wafers.
常温部102は、筐体101の内側にそれぞれ配された、プリアライナ120と、基板ホルダラック121及び基板取り外し部122と、搬送部の一例である一対のロボットアーム123及びロボットアーム124と、仮接合装置125とを備える。プリアライナ120は、仮接合装置125に基板を装填する場合に、高精度であるが故に狭い仮接合装置125の調整範囲にそれぞれの基板93が装填されるように、ここの基板93の位置を仮合わせする。これにより、仮接合装置125における基板93の位置決めは迅速且つ確実に完了する。 The room-temperature unit 102 includes a pre-aligner 120, a substrate holder rack 121, a substrate removal unit 122, a pair of robot arms 123 and a robot arm 124, which are examples of a transport unit, and a temporary joint. Device 125. The pre-aligner 120 temporarily positions the substrates 93 so that each substrate 93 is loaded in a narrow adjustment range of the temporary bonding device 125 because it is highly accurate when loading the substrate into the temporary bonding device 125. Match. Thereby, positioning of the board | substrate 93 in the temporary joining apparatus 125 is completed rapidly and reliably.
基板ホルダラック121は、複数の基板ホルダ94を収容して待機させる。基板ホルダ94による基板93の保持は、静電吸着による。 The substrate holder rack 121 accommodates a plurality of substrate holders 94 and makes them stand by. The substrate 93 is held by the substrate holder 94 by electrostatic adsorption.
基板取り外し部122は、後述する加圧装置から搬出された基板ホルダ94から当該基板ホルダ94に挟まれて接合された基板93を取り出す。基板ホルダ94から取り出された基板93は、ロボットアーム124、123及び移動ステーションにより基板カセット111、112、113のうちのひとつに戻されて収容される。また、基板93を取り出された基板ホルダ94は、基板ホルダラック121に戻されて、待機する。 The substrate removing unit 122 takes out the substrate 93 that is sandwiched and joined by the substrate holder 94 from the substrate holder 94 that is carried out from a pressurizing apparatus described later. The substrate 93 taken out from the substrate holder 94 is returned to and stored in one of the substrate cassettes 111, 112, 113 by the robot arms 124, 123 and the moving station. The substrate holder 94 from which the substrate 93 has been taken out is returned to the substrate holder rack 121 and stands by.
一対のロボットアーム123、124のうち、基板カセット111、112、113に近い側に配置されたロボットアーム123は、基板カセット111、112、113、プリアライナ120及び仮接合装置125の間で基板93を搬送する。また、ロボットアーム123は、接合する基板93の一方を裏返す機能も有する。これにより、基板において、回路、素子、端子等が形成された面を対向させて接合できる。 Of the pair of robot arms 123 and 124, the robot arm 123 disposed on the side closer to the substrate cassettes 111, 112, and 113 moves the substrate 93 between the substrate cassettes 111, 112, 113, the pre-aligner 120, and the temporary bonding apparatus 125. Transport. The robot arm 123 also has a function of turning over one of the substrates 93 to be joined. Thus, the surfaces on which the circuits, elements, terminals and the like are formed can be opposed to each other on the substrate.
一方、基板カセット111、112、113から遠い側に配置されたロボットアーム124は、仮接合装置125、基板ホルダラック121、基板取り外し部122及びエアロック162の間で基板93及び基板ホルダ94を搬送する。また、ロボットアーム124は、基板ホルダラック121の基板ホルダ94の搬入及び搬出も担う。 On the other hand, the robot arm 124 disposed on the side far from the substrate cassettes 111, 112, and 113 conveys the substrate 93 and the substrate holder 94 between the temporary bonding apparatus 125, the substrate holder rack 121, the substrate removal unit 122, and the air lock 162. To do. The robot arm 124 is also responsible for loading and unloading the substrate holder 94 of the substrate holder rack 121.
仮接合装置125は、枠体150と、固定ステージ151と、移動ステージ152と、一対のシャッタ153及びシャッタ154とを有する。固定ステージ151は、基板93が下側となるように基板93及び基板ホルダ94を保持する。移動ステージ152は、基板93が上側となるように基板93及び基板ホルダ94を保持する。移動ステージ152は、固定ステージ151に対して移動可能に構成されている。これにより、仮接合装置125は、固定ステージ151に保持された基板93及び基板ホルダ94に対して、移動ステージ152に保持された基板93及び基板ホルダ94を位置合わせする。一対のシャッタ153、154は、ロボットアーム123、124が挿入される枠体150の開口部をそれぞれ開閉する。枠体150及びシャッタ153、154によって囲まれた領域は、空調機等に連通されて、温度管理される。これにより、基板93の位置合わせ精度が向上する。 The temporary joining device 125 includes a frame 150, a fixed stage 151, a moving stage 152, and a pair of shutters 153 and a shutter 154. The fixed stage 151 holds the substrate 93 and the substrate holder 94 so that the substrate 93 is on the lower side. The moving stage 152 holds the substrate 93 and the substrate holder 94 so that the substrate 93 is on the upper side. The moving stage 152 is configured to be movable with respect to the fixed stage 151. Accordingly, the temporary bonding apparatus 125 aligns the substrate 93 and the substrate holder 94 held by the moving stage 152 with respect to the substrate 93 and the substrate holder 94 held by the fixed stage 151. The pair of shutters 153 and 154 open and close the openings of the frame 150 into which the robot arms 123 and 124 are inserted, respectively. The area surrounded by the frame 150 and the shutters 153 and 154 is communicated with an air conditioner or the like and is temperature-controlled. Thereby, the alignment accuracy of the substrate 93 is improved.
高温部103は、断熱壁161、エアロック162、搬送部の一例であるロボットアーム163及び複数の加圧装置164を有する。断熱壁161は、高温部103を包囲して、高温部103の高い内部温度を維持するとともに、高温部103の外部への熱輻射を遮断する。これにより、高温部103の熱が常温部102に及ぼす影響を抑制できる。 The high temperature unit 103 includes a heat insulating wall 161, an air lock 162, a robot arm 163 that is an example of a transfer unit, and a plurality of pressure devices 164. The heat insulating wall 161 surrounds the high temperature part 103, maintains a high internal temperature of the high temperature part 103, and blocks heat radiation to the outside of the high temperature part 103. Thereby, the influence which the heat | fever of the high temperature part 103 has on the normal temperature part 102 can be suppressed.
ロボットアーム163は、加圧装置164の何れかとエアロック162との間で、仮接合装置125によって位置合わせされた基板93及び基板ホルダ94を搬送する。エアロック162は、常温部102側と、高温部103側とに、交互に開閉するシャッタ165及びシャッタ166を有する。 The robot arm 163 conveys the substrate 93 and the substrate holder 94 aligned by the temporary bonding device 125 between any one of the pressurization devices 164 and the air lock 162. The air lock 162 includes a shutter 165 and a shutter 166 that open and close alternately on the normal temperature part 102 side and the high temperature part 103 side.
基板93及び基板ホルダ94が常温部102から高温部103に搬入される場合、まず、常温部102側のシャッタ165が開かれ、ロボットアーム163が基板93及び基板ホルダ94をエアロック162に搬入する。次に、常温部102側のシャッタ165が閉じられ、高温部103側のシャッタ166が開かれる。 When the substrate 93 and the substrate holder 94 are carried into the high temperature unit 103 from the normal temperature unit 102, the shutter 165 on the normal temperature unit 102 side is first opened, and the robot arm 163 carries the substrate 93 and the substrate holder 94 into the air lock 162. . Next, the shutter 165 on the normal temperature part 102 side is closed, and the shutter 166 on the high temperature part 103 side is opened.
続いて、ロボットアーム163が、基板93及び基板ホルダ94をエアロック162から搬出して、加圧装置164の何れかに装入する。加圧装置164は、基板ホルダ94に挟まれた状態で加圧装置164に搬入された基板93を熱間で加圧して貼り合わせる。これにより、基板93は、恒久的に接合される。加圧装置164の構造と動作については、別図を参照して説明する。 Subsequently, the robot arm 163 unloads the substrate 93 and the substrate holder 94 from the air lock 162 and inserts them into any of the pressurization devices 164. The pressurizing device 164 pressurizes and bonds the substrate 93 carried into the pressurizing device 164 while being sandwiched between the substrate holders 94. Thereby, the board | substrate 93 is joined permanently. The structure and operation of the pressure device 164 will be described with reference to another drawing.
高温部103から常温部102に基板93及び基板ホルダ94を搬出する場合は、上記の一連の動作を逆順で実行する。これらの一連の動作により、高温部103の内部雰囲気を常温部102へと漏らすことなく、基板93及び基板ホルダ94を高温部103に搬入または搬出できる。 When the substrate 93 and the substrate holder 94 are carried out from the high temperature unit 103 to the normal temperature unit 102, the above series of operations are executed in reverse order. Through a series of these operations, the substrate 93 and the substrate holder 94 can be carried into or out of the high temperature unit 103 without leaking the internal atmosphere of the high temperature unit 103 to the normal temperature unit 102.
図2は、実施形態による押圧装置が設けられた加圧装置の全体構成図である。 FIG. 2 is an overall configuration diagram of a pressure device provided with a pressing device according to the embodiment.
加圧装置164は、上述したように真空環境下に調整された加圧チャンバ内に設置されている。加圧装置164は、天井側に設置されると固定部167と、床面側に設置される押圧装置1とを有する。 The pressurizing device 164 is installed in a pressurizing chamber adjusted to a vacuum environment as described above. When installed on the ceiling side, the pressure device 164 includes a fixing portion 167 and the pressing device 1 installed on the floor surface side.
固定部167は、ヒートモジュールを有する。これにより、固定部167の下面は、押圧装置1によって加圧される対象物92を加熱する。これにより、対象物92は、加熱及び加圧により接合されて貼り合わされる。対象物92の一例が、仮接合装置125によって位置合わせされた一対の基板93及び一対の基板ホルダ94である。 The fixing part 167 has a heat module. Thereby, the lower surface of the fixing portion 167 heats the object 92 that is pressed by the pressing device 1. Thereby, the target object 92 is bonded and bonded by heating and pressing. An example of the object 92 is a pair of substrates 93 and a pair of substrate holders 94 aligned by the temporary joining device 125.
押圧装置1は、当接部の一例であるステージ15と、加熱部17と、昇降部2とを備える。ステージ15は、押圧装置1の最上面に配置され対象物92を保持する。ステージ15は、円盤状に形成されている。加熱部17は、ステージ15と昇降部2との間に配置されている。加熱部17は、ステージ15を介して、対象物92を加熱する。 The pressing device 1 includes a stage 15 that is an example of a contact portion, a heating unit 17, and an elevating unit 2. The stage 15 is disposed on the uppermost surface of the pressing device 1 and holds the object 92. The stage 15 is formed in a disk shape. The heating unit 17 is disposed between the stage 15 and the lifting unit 2. The heating unit 17 heats the object 92 via the stage 15.
昇降部2は、対象物92を保持するステージ15を上下方向に移動させる。これにより、押圧装置1は、対象物92を固定部167へと押圧する。 The elevating unit 2 moves the stage 15 holding the object 92 in the vertical direction. As a result, the pressing device 1 presses the object 92 against the fixing portion 167.
次に、昇降部2を中心に図面を参照して押圧装置1の詳細を説明する。図3は、実施形態による押圧装置の全体構成図である。 Next, the details of the pressing device 1 will be described with reference to the drawings with the elevating unit 2 as the center. FIG. 3 is an overall configuration diagram of the pressing device according to the embodiment.
図3に示すように、本実施形態にかかる押圧装置1の昇降部2は、メインEV部3と、メインEV部3の下部に配置されたサブEV部4とを有する。 As shown in FIG. 3, the elevating unit 2 of the pressing device 1 according to the present embodiment includes a main EV unit 3 and a sub EV unit 4 disposed below the main EV unit 3.
メインEV部3は、メインシリンダ11と、メインピストン12と、ベローズ13と、メインバルブ14とを備える。 The main EV unit 3 includes a main cylinder 11, a main piston 12, a bellows 13, and a main valve 14.
メインシリンダ11は、上下方向において、押圧装置1の略中央部に配置されている。メインシリンダ11は、中心軸が上下方向に延びる略円筒形状に形成されている。メインシリンダ11は、底面が塞がれている。 The main cylinder 11 is disposed at a substantially central portion of the pressing device 1 in the vertical direction. The main cylinder 11 is formed in a substantially cylindrical shape whose central axis extends in the vertical direction. The main cylinder 11 is closed at the bottom.
メインピストン12は、中心軸が上下方向に延びる略円筒形状に形成されている。メインピストン12は、上面が塞がれている。メインピストン12の上部には、加熱部17が配置される。メインピストン12の下部の外周の径は、メインシリンダ11の内周の径よりも小さい。そして、メインピストン12は、メインシリンダ11の中空部に上方から挿入される。これにより、メインピストン12とメインシリンダ11との間には、流体を貯留可能なメインルーム16が形成される。メインピストン12は、メインシリンダ11に対して相対移動可能に設置されている。これにより、メインルーム16の流体量が変化すると、メインピストン12は、メインシリンダ11に対して相対移動する。 The main piston 12 is formed in a substantially cylindrical shape whose central axis extends in the vertical direction. The upper surface of the main piston 12 is closed. A heating unit 17 is disposed on the main piston 12. The diameter of the outer periphery of the lower part of the main piston 12 is smaller than the diameter of the inner periphery of the main cylinder 11. The main piston 12 is inserted into the hollow portion of the main cylinder 11 from above. Thereby, a main room 16 capable of storing fluid is formed between the main piston 12 and the main cylinder 11. The main piston 12 is installed such that it can move relative to the main cylinder 11. As a result, when the amount of fluid in the main room 16 changes, the main piston 12 moves relative to the main cylinder 11.
ベローズ13は、メインシリンダ11の上部の内周面とメインピストン12の下部の外周面とを繋ぐ。これにより、メインルーム16が密閉される。 The bellows 13 connects the upper inner peripheral surface of the main cylinder 11 and the lower outer peripheral surface of the main piston 12. Thereby, the main room 16 is sealed.
メインバルブ14は、メインルーム16の流体の供給及び排出を制御する。従って、メインバルブ14の開閉によって、メインピストン12がメインシリンダ11に対して上下方向に相対移動する。 The main valve 14 controls supply and discharge of fluid in the main room 16. Therefore, the main piston 12 moves relative to the main cylinder 11 in the vertical direction by opening and closing the main valve 14.
サブEV部4は、駆動部21と、案内軸22と、支持部23とを備えている。 The sub EV unit 4 includes a drive unit 21, a guide shaft 22, and a support unit 23.
駆動部21は、シリンダ25と、ピストン26と、流体導入部27とを備えている。図示は省略するが、駆動部21は、ステージ15の中心軸の周りに3組設けられている。3組の駆動部21は、周方向に120°間隔で配置されている。 The drive unit 21 includes a cylinder 25, a piston 26, and a fluid introduction unit 27. Although illustration is omitted, three sets of driving units 21 are provided around the central axis of the stage 15. The three sets of driving units 21 are arranged at 120 ° intervals in the circumferential direction.
シリンダ25は、メインシリンダ11の下面に固定されている。シリンダ25は、下面が塞がれた円筒形状に形成されている。シリンダ25の内部には、流体が貯留可能に中空状に形成されている。シリンダ25の中空部は、ピストン26の上側の上サブルーム31と、ピストン26の下側の下サブルーム32とを含む。シリンダ25の上面は、案内軸22が挿通される軸穴33以外は塞がれている。 The cylinder 25 is fixed to the lower surface of the main cylinder 11. The cylinder 25 is formed in a cylindrical shape whose bottom surface is closed. The cylinder 25 is formed in a hollow shape so that fluid can be stored therein. The hollow portion of the cylinder 25 includes an upper subroom 31 on the upper side of the piston 26 and a lower subroom 32 on the lower side of the piston 26. The upper surface of the cylinder 25 is closed except for the shaft hole 33 through which the guide shaft 22 is inserted.
ピストン26は、円板形状に形成されている。ピストン26の外径は、シリンダ25の内径と略同じ大きさである。ピストン26は、シリンダ25に対して上下方向に移動可能に、シリンダ25に内嵌されている。 The piston 26 is formed in a disc shape. The outer diameter of the piston 26 is substantially the same as the inner diameter of the cylinder 25. The piston 26 is fitted in the cylinder 25 so as to be movable in the vertical direction with respect to the cylinder 25.
流体導入部27は、上バルブ35と、上流体管36と、下バルブ37と、下流体管38とを備えている。上バルブ35は、上流体管36を介して供給される流体のシリンダ25の上サブルーム31への供給を制御するとともに、上サブルーム31の流体の排出を制御する。下バルブ37は、下流体管38を介して供給される流体のシリンダ25の下サブルーム32への供給を制御するとともに、下サブルーム32の流体の排出を制御する。 The fluid introduction unit 27 includes an upper valve 35, an upper fluid pipe 36, a lower valve 37, and a lower fluid pipe 38. The upper valve 35 controls the supply of the fluid supplied via the upper fluid pipe 36 to the upper subroom 31 of the cylinder 25 and also controls the discharge of the fluid from the upper subroom 31. The lower valve 37 controls the supply of the fluid supplied through the lower fluid pipe 38 to the lower subroom 32 of the cylinder 25 and the discharge of the fluid from the lower subroom 32.
これにより、駆動部21は、下バルブ37を制御して、下サブルーム32に流体を供給することにより、ステージ15を対象物92へ向けて押圧する駆動力を発生させる。また、駆動部21は、上バルブ35を制御して、上サブルーム31に流体を供給することにより、ステージ15を対象物92から離脱させる駆動力を発生させる。 As a result, the drive unit 21 controls the lower valve 37 to supply a fluid to the lower subroom 32, thereby generating a driving force that presses the stage 15 toward the object 92. In addition, the drive unit 21 controls the upper valve 35 to supply a fluid to the upper subroom 31, thereby generating a driving force for detaching the stage 15 from the object 92.
案内軸22は、ピストン26の上面とステージ15の下面とを加熱部17を介して間接的に直列に連結する。案内軸22は、後述する支持部23の案内穴39に摺動可能に挿通されている。これにより、案内軸22は、連結されたステージ15が対象物92の方向に移動するのを案内する。また、案内軸22は、ステージ15が対象物を押圧する場合に、対象物92に倣って傾斜することを許容すべく撓む。 The guide shaft 22 indirectly connects the upper surface of the piston 26 and the lower surface of the stage 15 in series via the heating unit 17. The guide shaft 22 is slidably inserted into a guide hole 39 of the support portion 23 described later. Thereby, the guide shaft 22 guides the connected stage 15 to move in the direction of the object 92. Further, the guide shaft 22 bends to allow the stage 15 to tilt along the object 92 when the stage 15 presses the object.
支持部23は、案内軸22を挿通可能に上下方向に延びる円筒形状に形成されている。支持部23の中央部には、長さ方向に沿って、案内穴39が形成されている。これにより、支持部23は、案内軸22を上下方向へと案内する。支持部23は、メインシリンダ11に固定されている。ここで支持部23の上下方向の位置は、可能な限りシリンダ25の近傍が好ましい。これにより、支持部23は、ステージ15が対象物92から離間している場合、案内軸22におけるステージ15から近い側を支持する。また、支持部23は、ステージ15が対象物92に当接している場合、案内軸22におけるステージ15から遠い側を支持する。 The support portion 23 is formed in a cylindrical shape extending in the vertical direction so that the guide shaft 22 can be inserted. A guide hole 39 is formed in the central portion of the support portion 23 along the length direction. Thereby, the support part 23 guides the guide shaft 22 to an up-down direction. The support portion 23 is fixed to the main cylinder 11. Here, the vertical position of the support portion 23 is preferably as close to the cylinder 25 as possible. Thereby, the support part 23 supports the side near the stage 15 in the guide shaft 22 when the stage 15 is separated from the object 92. Moreover, the support part 23 supports the side far from the stage 15 in the guide shaft 22, when the stage 15 is in contact with the object 92.
換言すると、案内軸22が上方に移動して対象物92を押圧する場合、案内軸22の下部が、支持部23によって、支持される。この結果、案内軸22が撓んだ場合、案内軸の上部を支持部が支持する場合に比べて、案内軸22の撓みの曲率が小さい。 In other words, when the guide shaft 22 moves upward and presses the object 92, the lower portion of the guide shaft 22 is supported by the support portion 23. As a result, when the guide shaft 22 is bent, the curvature of the guide shaft 22 is smaller than when the support portion supports the upper portion of the guide shaft.
次に、上述した本実施形態による押圧装置1の動作について説明する。図4、図5、図6、図7は、貼り合わせ工程における基板と基板ホルダの位置合わせを説明する概略図である。図8は、貼り合わせ工程において、ステージが最下位置にある状態の押圧装置の概略図である。図9は、貼り合わせ工程において、ステージが最上位置にある状態の押圧装置の概略図である。図10は、貼り合わせ工程において、基板と基板ホルダが接合された図である。図11は、貼り合わせ工程において、固定部と対象物との平行が維持できていない場合の押圧装置の概略図である。図12は、貼り合わせ工程において、ステージが最上位置にある状態で案内軸が撓んだ場合の押圧装置の概略図である。図13は、貼り合わせ工程において、ステージが最上位置にある状態で案内軸が撓んだ場合の比較例の押圧装置の概略図である。 Next, operation | movement of the press apparatus 1 by this embodiment mentioned above is demonstrated. 4, 5, 6, and 7 are schematic views for explaining the alignment of the substrate and the substrate holder in the bonding step. FIG. 8 is a schematic view of the pressing device in a state where the stage is at the lowest position in the bonding step. FIG. 9 is a schematic view of the pressing device in a state where the stage is at the uppermost position in the bonding step. FIG. 10 is a diagram in which the substrate and the substrate holder are joined in the bonding step. FIG. 11 is a schematic diagram of the pressing device in the case where the fixing unit and the object are not kept parallel in the bonding step. FIG. 12 is a schematic view of the pressing device when the guide shaft is bent in a state where the stage is at the uppermost position in the bonding step. FIG. 13 is a schematic diagram of a pressing device of a comparative example when the guide shaft is bent in a state where the stage is at the uppermost position in the bonding step.
まず、ロボットアーム123が、基板カセット111、112、113の何れかに収容されている基板93をプリアライナ120に搬入する。ロボットアーム124が、基板ホルダラック121の基板ホルダ94を移動ステージ152上に搬送する。この後、図4に示すように、ロボットアーム123が、プリアライナ120上の基板93を移動ステージ152上の基板ホルダ94へ搬送して載置する。これにより、基板ホルダ94が、基板93を静電吸着して、対象物92となる。次に、ロボットアーム123は、対象物92を裏返した後、固定ステージ151へと搬送する。 First, the robot arm 123 carries the substrate 93 housed in any of the substrate cassettes 111, 112, 113 into the pre-aligner 120. The robot arm 124 transports the substrate holder 94 of the substrate holder rack 121 onto the moving stage 152. Thereafter, as shown in FIG. 4, the robot arm 123 transports and places the substrate 93 on the pre-aligner 120 onto the substrate holder 94 on the moving stage 152. As a result, the substrate holder 94 electrostatically attracts the substrate 93 to become the object 92. Next, the robot arm 123 turns the object 92 over and then conveys it to the fixed stage 151.
同様に、ロボットアーム124が、移動ステージ152上に基板ホルダ94を搬送するとともに、ロボットアーム123が、移動ステージ152に載置された基板ホルダ94上に基板93を搬送する。これにより、移動ステージ152上の基板ホルダ94が、基板93を静電吸着する。 Similarly, the robot arm 124 transports the substrate holder 94 onto the moving stage 152, and the robot arm 123 transports the substrate 93 onto the substrate holder 94 placed on the moving stage 152. As a result, the substrate holder 94 on the moving stage 152 electrostatically attracts the substrate 93.
次に、図5に示すように、図示しないアライメントマークの位置情報に基づいて、移動ステージ152を移動させる。これにより、移動ステージ152に保持された基板93及び基板ホルダ94と、移動ステージ152に保持された基板93及び基板ホルダ94とが、対向するように位置合わせされる。 Next, as shown in FIG. 5, the moving stage 152 is moved based on the position information of an alignment mark (not shown). Thereby, the substrate 93 and the substrate holder 94 held on the moving stage 152 and the substrate 93 and the substrate holder 94 held on the moving stage 152 are aligned so as to face each other.
次に、図6に示すように、移動ステージ152を上方へと移動させて、基板93と基板93とを面接触させる。 Next, as shown in FIG. 6, the moving stage 152 is moved upward to bring the substrate 93 and the substrate 93 into surface contact.
次に、図7に示すように、基板ホルダ94の側面に形成された溝98と基板ホルダ94の側面に形成された溝98とに複数の止め具99を嵌合させる。これにより、互いに位置合わせされて固定された一対の基板93及び一対の基板ホルダ94を含む対象物92が完成する。 Next, as shown in FIG. 7, a plurality of stoppers 99 are fitted into the groove 98 formed on the side surface of the substrate holder 94 and the groove 98 formed on the side surface of the substrate holder 94. Thereby, the object 92 including a pair of substrates 93 and a pair of substrate holders 94 that are aligned and fixed to each other is completed.
次に、ロボットアーム124が、対象物92をシャッタ165が開口した状態のエアロック162へと搬送する。この後、シャッタ165を閉じるとともに、シャッタ166を開口させる。次に、ロボットアーム163が、対象物92を何れかの加圧装置164へと搬送する。 Next, the robot arm 124 conveys the object 92 to the air lock 162 with the shutter 165 opened. Thereafter, the shutter 165 is closed and the shutter 166 is opened. Next, the robot arm 163 conveys the object 92 to one of the pressure devices 164.
図8に示すように、対象物92が搬送された状態では、ステージ15を有するメインピストン12が最下位置に配置されているとする。この状態では、サブEV部4の下サブルーム32の流体は、排出されている。一方、上サブルーム31には、最大量の流体が供給されている。これにより、サブEV部4のピストン26は、最下位置に配置される。 As shown in FIG. 8, it is assumed that the main piston 12 having the stage 15 is disposed at the lowest position in a state where the object 92 is conveyed. In this state, the fluid in the lower subroom 32 of the sub EV unit 4 is discharged. On the other hand, the upper subroom 31 is supplied with the maximum amount of fluid. Thereby, the piston 26 of the sub EV part 4 is arrange | positioned in the lowest position.
次に、メインバルブ14及び下バルブ37を制御して、メインルーム16及び下サブルーム32に流体を供給する。ここで、ステージ15を有するメインピストン12を低速で上方へ移動させる場合、または、押圧力を大きくする場合には、主に、メインバルブ14を制御してメインルーム16に流体を供給することが好ましい。一方、メインピストン12を高速で移動させる場合、または、押圧力を小さくする場合には、主に、下バルブ37を制御して、下サブルーム32に流体を供給することが好ましい。また、上バルブ35を制御して、上サブルーム31の流体を排出する。これにより、図9に示すように、メインピストン12がステージ15と共に上方へ移動する。また、ピストン26が、支持部23の内部を摺動する案内軸22と共に上方へと移動する。これにより、メインEV部3またはサブEV部4の駆動部21によってステージ15に当接した対象物92を固定部167の下面へと押圧する。ステージ15が水平状態を維持することにより、対象物92及び固定部167の下面が平行な状態で当接して、押圧力が面内において均等に作用する。 Next, the main valve 14 and the lower valve 37 are controlled to supply fluid to the main room 16 and the lower subroom 32. Here, when the main piston 12 having the stage 15 is moved upward at a low speed or when the pressing force is increased, the main valve 14 is mainly controlled to supply the fluid to the main room 16. preferable. On the other hand, when moving the main piston 12 at a high speed or reducing the pressing force, it is preferable to mainly control the lower valve 37 to supply fluid to the lower subroom 32. Further, the upper valve 35 is controlled to discharge the fluid in the upper subroom 31. Thereby, as shown in FIG. 9, the main piston 12 moves upward together with the stage 15. The piston 26 moves upward together with the guide shaft 22 that slides inside the support portion 23. As a result, the object 92 in contact with the stage 15 is pressed against the lower surface of the fixed portion 167 by the drive unit 21 of the main EV unit 3 or the sub EV unit 4. By maintaining the horizontal state of the stage 15, the object 92 and the lower surface of the fixing portion 167 come into contact with each other in a parallel state, and the pressing force acts evenly in the surface.
この後、加熱部17及び固定部167によって対象物92を加熱する。これにより、一対の基板93が、加圧装置164によって加熱及び押圧されることにより、互いに接合されて一体になる。この後、基板取り外し部122へ対象物92が搬送されて、図10に示すように、基板ホルダ94及び基板ホルダ94が、基板93及び基板93から取り外されて接合工程が終了する。この後、接合された基板93及び基板93を半導体装置に個片かして、半導体装置の製造工程が終了する。 Thereafter, the object 92 is heated by the heating unit 17 and the fixing unit 167. As a result, the pair of substrates 93 are heated and pressed by the pressurizing device 164 so that they are joined together. Thereafter, the object 92 is conveyed to the substrate removing unit 122, and the substrate holder 94 and the substrate holder 94 are detached from the substrate 93 and the substrate 93 as shown in FIG. Thereafter, the bonded substrate 93 and substrate 93 are separated into semiconductor devices, and the semiconductor device manufacturing process is completed.
ここで、図8に示す位置合わせ工程の後、図11に示すように、対象物92が固定部167に対して非平行の状態で押圧されると、対象物92の一端のみが固定部167に当接する。このため、ステージ15には回転力が生じる。これにより、図12に示すように、案内軸22には曲げ方向の力が作用するので、案内軸22は撓む。換言すると、ステージ15が対象物92を押圧する場合に、案内軸22が対象物92に倣って傾斜して撓む。本実施形態では、案内軸22の上端部は、上方へ移動するにつれて、シリンダ25の近傍に設けられている支持部23から露出する長さが増加する。このように、支持部23から露出している案内軸22の長さが大きいので、案内軸22が撓んだ場合でも、案内軸22の曲率は小さい。一方、図13に示すように、本実施形態と異なり支持部53がシリンダ25から上方の離れた位置に配置されている押圧装置51の場合、案内軸52が撓むと、案内軸52の曲率は極めて大きくなる。この後、案内軸52の撓みを低減するように、3組の駆動部21を制御して、図8に示すようにステージ15を水平状態に戻して、面内の押圧力が均一になるように対象物92を押圧する。 Here, after the alignment step shown in FIG. 8, as shown in FIG. 11, when the object 92 is pressed in a non-parallel state with respect to the fixed part 167, only one end of the object 92 is fixed to the fixed part 167. Abut. For this reason, a rotational force is generated in the stage 15. Thereby, as shown in FIG. 12, a force in the bending direction acts on the guide shaft 22, so that the guide shaft 22 bends. In other words, when the stage 15 presses the object 92, the guide shaft 22 bends and tilts following the object 92. In the present embodiment, as the upper end portion of the guide shaft 22 moves upward, the length exposed from the support portion 23 provided in the vicinity of the cylinder 25 increases. Thus, since the length of the guide shaft 22 exposed from the support portion 23 is large, even when the guide shaft 22 is bent, the curvature of the guide shaft 22 is small. On the other hand, as shown in FIG. 13, unlike the present embodiment, in the case of the pressing device 51 in which the support portion 53 is disposed at a position away from the cylinder 25, when the guide shaft 52 is bent, the curvature of the guide shaft 52 is Become very large. Thereafter, the three sets of driving units 21 are controlled so as to reduce the deflection of the guide shaft 52 and the stage 15 is returned to the horizontal state as shown in FIG. 8 so that the in-plane pressing force becomes uniform. Then, the object 92 is pressed.
上述したように本実施形態による押圧装置1では、案内軸22が撓むので、ステージ15の傾斜に柔軟に対応することができる。また、押圧装置1では、支持部23をシリンダ25の近傍に配置しているので、案内軸22が撓んだ場合でも、案内軸22の曲率を小さくすることができる。 As described above, in the pressing device 1 according to the present embodiment, the guide shaft 22 bends, so that it is possible to flexibly cope with the inclination of the stage 15. In the pressing device 1, since the support portion 23 is disposed in the vicinity of the cylinder 25, even when the guide shaft 22 is bent, the curvature of the guide shaft 22 can be reduced.
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
1 押圧装置
2 昇降部
3 メインEV部
4 サブEV部
11 メインシリンダ
12 メインピストン
13 ベローズ
14 メインバルブ
15 ステージ
16 メインルーム
17 加熱部
21 駆動部
22 案内軸
23 支持部
25 シリンダ
26 ピストン
27 流体導入部
31 上サブルーム
32 下サブルーム
33 軸穴
35 上バルブ
36 上流体管
37 下バルブ
38 下流体管
39 案内穴
51 押圧装置
52 案内軸
53 支持部
92 対象物
93 基板
94 基板ホルダ
98 溝
99 止め具
100 貼り合わせ装置
101 筐体
102 常温部
103 高温部
111 基板カセット
112 基板カセット
113 基板カセット
115 制御盤
120 プリアライナ
121 基板ホルダラック
122 基板取り外し部
123 ロボットアーム
124 ロボットアーム
125 仮接合装置
150 枠体
151 固定ステージ
152 移動ステージ
153 シャッタ
154 シャッタ
161 断熱壁
162 エアロック
163 ロボットアーム
164 加圧装置
165 シャッタ
166 シャッタ
167 固定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pressing device 2 Lifting part 3 Main EV part 4 Sub EV part 11 Main cylinder 12 Main piston 13 Bellows 14 Main valve 15 Stage 16 Main room 17 Heating part 21 Drive part 22 Guide shaft 23 Support part 25 Cylinder 26 Piston 27 Fluid introduction part 31 Upper subroom 32 Lower subroom 33 Shaft hole 35 Upper valve 36 Upper fluid pipe 37 Lower valve 38 Lower fluid pipe 39 Guide hole 51 Pressing device 52 Guide shaft 53 Support portion 92 Object 93 Substrate 94 Substrate holder 98 Groove 99 Stopper 100 Affixed Alignment apparatus 101 Case 102 Normal temperature part 103 High temperature part 111 Substrate cassette 112 Substrate cassette 113 Substrate cassette 115 Control panel 120 Pre-aligner 121 Substrate holder rack 122 Substrate removal unit 123 Robot arm 124 Robot Arm 125 Temporary joining device 150 Frame 151 Fixed stage 152 Moving stage 153 Shutter 154 Shutter 161 Heat insulation wall 162 Air lock 163 Robot arm 164 Pressurizing device 165 Shutter 166 Shutter 167 Fixed portion
Claims (6)
前記当接板を前記対象物へ向けて押圧する駆動力を発生する駆動部と、
前記当接板に連結され、前記当接板が前記対象物の方向へ移動するのを案内すると共に、前記当接板が前記対象物を押圧する場合に前記対象物に倣って傾斜することを許容すべく撓む案内軸と
を備える押圧装置。 A contact plate that contacts an object to be pressed;
A drive unit for generating a drive force for pressing the contact plate toward the object;
It is connected to the contact plate, guides the contact plate to move in the direction of the object, and tilts following the object when the contact plate presses the object. A pressing device comprising a guide shaft that bends to allow.
前記支持部は、前記当接板が前記対象物から離間している場合に前記案内軸における前記当接板から近い側を支持すると共に、前記当接板が前記対象物に当接している場合に前記案内軸における前記当接板から遠い側を支持する請求項1または2に記載の押圧装置。 A support portion for slidably supporting the guide shaft;
The support portion supports a side of the guide shaft that is close to the contact plate when the contact plate is separated from the object, and the contact plate is in contact with the object. The pressing device according to claim 1, wherein a side of the guide shaft that is far from the contact plate is supported.
前記仮接合装置によって位置合わせされた前記対象物を搬送する搬送部と、
請求項1〜3の何れかに記載された押圧装置を有し、前記搬送部によって搬送された前記対象物を加圧して貼り合わせる加圧装置と
を備える貼り合わせ装置。 A temporary joining device for aligning the object;
A transport unit for transporting the object aligned by the temporary joining device;
A laminating apparatus comprising: the pressing apparatus according to claim 1, and a pressurizing apparatus that pressurizes and bonds the object conveyed by the conveying unit.
位置合わせされた前記一対の対象物を当接板に当接させて駆動部によって押圧して前記一対の対象物を接合する段階とを備える貼り合わせ方法であって、
前記接合する段階では、
前記当接板に連結され、前記当接板が前記一対の対象物の方向へ移動するのを案内する案内軸が、前記一対の対象物に倣って傾斜して撓むことを許容する貼り合わせ方法。 Aligning a pair of objects;
A step of bringing the pair of aligned objects into contact with a contact plate and pressing them by a driving unit to join the pair of objects,
In the joining step,
Bonding that allows the guide shaft connected to the contact plate and guiding the contact plate to move in the direction of the pair of objects to be inclined and bent following the pair of objects. Method.
位置合わせされた前記一対の基板を当接板に当接させて駆動部によって押圧して接合する段階と、
接合された前記一対の基板を半導体装置に個片化する段階とを備える積層半導体装置の製造方法であって、
前記接合する段階では、
前記当接板に連結され、前記当接板が前記一対の基板の方向へ移動するのを案内する案内軸が、前記一対の基板に倣って傾斜して撓むことを許容する積層半導体装置の製造方法。 Aligning a pair of substrates;
Bringing the aligned pair of substrates into contact with a contact plate and pressing and joining them with a drive unit; and
A method of manufacturing a laminated semiconductor device comprising the step of separating the pair of bonded substrates into a semiconductor device,
In the joining step,
A laminated semiconductor device that is coupled to the contact plate and that allows the guide shaft that guides the contact plate to move in the direction of the pair of substrates is allowed to bend and bend following the pair of substrates. Production method.
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