JP2017188573A - 陽極接合冶具及び陽極接合冶具を用いた仮固定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シリコン基板とガラス基板を陽極接合する時の基板の位置ずれを防ぐ方法を提供する。【解決手段】複数の貫通孔１１０１を有するシリコン基板１１が電極板１３を介して真空吸着固定され、移動可能な下側ステージ１と、ガラス基板１２が真空吸着固定され、シリコン基板１１とガラス基板１２とを間隙を有して対向可能な上側ステージ２と、シリコン基板１１とガラス基板１２との間に空気を供給可能な空気供給機構４と、シリコン基板１１とガラス基板１２とが対向された状態において、位置決めを行うように下側ステージ１を移動させる位置決め部と、位置決め部による処理後、空気供給機構４により空気を供給させる供給制御部と、空気供給機構４により空気が供給されている状態において、シリコン基板１１とガラス基板１２とを密着固定させるように下側ステージ１を移動させる密着固定部とを備える。【選択図】図１

Description

この発明は、陽極接合を行うシリコン基板とガラス基板との仮固定を行う陽極接合冶具、及び陽極接合冶具を用いた仮固定方法に関するものである。

従来から、シリコン基板とガラス基板との陽極接合を行う場合、前工程として、シリコン基板とガラス基板との仮固定を行っている（例えば特許文献１参照）。この仮固定では、シリコン基板を電極板上に真空吸着固定し、その上にガラス基板を対向させ、シリコン基板とガラス基板との位置決めを行った上で密着固定させている。

特開平９−１０９５１号公報

ここで、図６に示すようにシリコン基板１１が複数の貫通孔１１０１を有する場合、当該貫通孔１１０１を通じて吸着の真空がリークしてしまう。そのため、位置決め後に密着固定のためにシリコン基板１１とガラス基板とを近づけた際に、基板間が真空状態となり、ガラス基板がシリコン基板１１に吸着されて位置がずれてしまうという課題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、複数の貫通孔を有するシリコン基板を用いた場合であっても、基板の位置ずれを防ぐことができる陽極接合冶具及び陽極接合冶具を用いた仮固定方法を提供することを目的としている。

この発明に係る陽極接合冶具は、複数の貫通孔を有するシリコン基板が電極板を介して真空吸着固定され、移動可能な第１のステージと、ガラス基板が真空吸着固定され、シリコン基板と当該ガラス基板とを間隙を有して対向可能な第２のステージと、対向されたシリコン基板とガラス基板との間に気体を供給可能な気体供給機構と、シリコン基板とガラス基板とが対向された状態において、当該シリコン基板と当該ガラス基板との位置決めを行うように第１のステージを移動させる位置決め部と、位置決め部による処理後、気体供給機構により気体を供給させる供給制御部と、気体供給機構により気体が供給されている状態において、シリコン基板とガラス基板とを密着固定させるように第１のステージを移動させる密着固定部とを備えたものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、複数の貫通孔を有するシリコン基板を用いた場合であっても、基板の位置ずれを防ぐことができる。

この発明の実施の形態１に係る陽極接合冶具の構成例を示す模式図であり、電極板、シリコン基板及びガラス基板が真空吸着固定された状態を示す図である。 この発明の実施の形態１における制御部の構成例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る陽極接合冶具を用いた仮固定動作例を示すフローチャートである。 図４Ａは、この発明の実施の形態１に係る陽極接合冶具を用いた仮固定動作例を示す模式図である。 図４Ｂ、図４Ｃは、この発明の実施の形態１に係る陽極接合冶具を用いた仮固定動作例を示す模式図である。 図４Ｄ、図４Ｅこの発明の実施の形態１に係る陽極接合冶具を用いた仮固定動作例を示す模式図である。 図５Ａ〜図５Ｃは、従来の陽極接合冶具を用いた仮固定動作の課題を説明する模式図である。 シリコン基板の構成例を示す上面図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る陽極接合冶具の構成例を示す図である。
陽極接合冶具は、陽極接合を行うシリコン基板１１とガラス基板１２との仮固定を行うものである。この陽極接合冶具は、図１に示すように、下側ステージ（第１のステージ）１、上側ステージ（第２のステージ）２、カメラ３、空気供給機構（気体供給機構）４、クランプ５及び制御部６を有している。なお図１では、クランプ５及び制御部６の図示を省略している。また図１では、上側ステージ２が下側ステージ１に対して開かれ、下側ステージ１に電極板１３を介してシリコン基板１１が真空吸着固定され、上側ステージ２にガラス基板１２が真空吸着固定された状態を示している。また、図６に示すように、シリコン基板１１には、外周部を除く内側に複数の貫通孔１１０１が設けられている。なお図１，４，５では、図を見易くするため、図６に対して貫通孔１１０１の数を減らして図示している。また、ガラス基板１２には、外周部を除く内側にパターン（不図示）が形成されている。

下側ステージ１は、シリコン基板１１が電極板１３を介して真空吸着固定されるものであり、移動可能に構成されている。この下側ステージ１の固定面（図１の上面）には、電極板１３を介してシリコン基板１１を真空吸着固定するための真空吸着溝１０１が複数設けられている。この真空吸着溝１０１は、シリコン基板１１の中心に対向する位置と、シリコン基板１１の外周部の一部に対向する位置に設けられている。また、下側ステージ１の固定面上には、真空吸着溝１０１の両側壁に沿ってＯリング１０２が設けられている。なお、電極板１３には、真空吸着溝１０１に対向する位置に貫通孔１３０１が設けられている。また、下側ステージ１は、水平（Ｘ，Ｙ）方向及び高さ（Ｚ）方向への移動及び水平面周り（θ方向）の回動が可能に構成されている。

上側ステージ２は、ガラス基板１２が真空吸着固定されるものであり、シリコン基板１１とガラス基板１２とを間隙（１ｍｍ程度）を有して対向可能に構成されている。この上側ステージ２の固定面（図１の上面）には、ガラス基板１２を真空吸着固定するための真空吸着溝２０１が設けられている。この真空吸着溝２０１は、ガラス基板１２の外周部の一部に対向する位置に設けられている。また、上側ステージ２の固定面上には、真空吸着溝２０１の両側壁に沿ってＯリング２０２が設けられている。また、上側ステージ２は、下側ステージ１に対して開閉するように回動可能に構成され、上側ステージ２を閉じることで、ガラス基板１２をシリコン基板１１に間隙を有して対向させることができる。なお図１，４，５では、上側ステージ２の回動機構については図示を省略している。

カメラ３は、上側ステージ２が閉じた状態において、対向されたシリコン基板１１とガラス基板１２との位置関係を撮影するものである。
空気供給機構４は、上側ステージ２が閉じた状態において、対向されたシリコン基板１１とガラス基板１２との間に、空気を供給可能なものである。この空気供給機構４は、高圧（例えばゲージ圧０．１ＭＰａ）の空気を出力する。なおここでは、気体供給機構として、空気を供給する空気供給機構４を用いているが、これに限らず、気体供給機構として、空気以外の気体（例えば窒素）を供給する機構を用いてもよい。
クランプ５は、密着固定されたシリコン基板１１とガラス基板１２とを仮固定するものである。

制御部６は、陽極接合冶具の各部の動作を制御するものである。この制御部６は、図２に示すように、真空吸着固定部６０１、真空吸着固定部６０２、閉動作部６０３、位置決め部６０４、供給制御部６０５、密着固定部６０６、真空吸着解除部６０７、開動作部６０８、仮固定部６０９及び真空吸着解除部６１０を有している。なお、制御部６は、システムＬＳＩ等の処理回路や、メモリ等に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ等により実現、又は人の操作により実現、或いは人の操作とＣＰＵとの組み合わせ等により実現される。

真空吸着固定部６０１は、上側ステージ２が開いた状態において、下側ステージ１の固定面上に電極板１３を介してシリコン基板１１が置かれた後、シリコン基板１１を電極板１３を介して下側ステージ１へ真空吸着固定させるものである。この際、真空吸着固定部６０１は、下側ステージ１の真空吸着溝１０１を真空状態とすることで、シリコン基板１１を電極板１３を介して真空吸着固定させる。

真空吸着固定部６０２は、上側ステージ２が開いた状態において、上側ステージ２の固定面上にガラス基板１２が置かれた後、ガラス基板１２を上側ステージ２へ真空吸着固定させるものである。この際、真空吸着固定部６０２は、上側ステージ２の真空吸着溝２０１を真空状態とすることで、ガラス基板１２を真空吸着固定させる。

閉動作部６０３は、真空吸着固定部６０１，６０２による処理後、上側ステージ２を下側ステージ１に対して閉じるように回動させるものである。これにより、シリコン基板１１とガラス基板１２とを間隙を有して対向させる。

位置決め部６０４は、閉動作部６０３による処理後、対向されたシリコン基板１１とガラス基板１２との位置決めを行うように下側ステージ１を移動させるものである。この際、位置決め部６０４は、カメラ３により撮影された画像に基づいて、上記位置決めを行う。

供給制御部６０５は、位置決め部６０４による処理後、対向されたシリコン基板１１とガラス基板１２との間に空気供給機構４により空気を供給させるものである。この供給制御部６０５による処理は、密着固定部６０６による処理が終了するまで継続して行われる。

密着固定部６０６は、位置決め部６０４による処理後、供給制御部６０５により空気が供給されている状態において、対向されたシリコン基板１１とガラス基板１２とを密着固定させるように下側ステージ１を上側ステージ２側に移動させるものである。

真空吸着解除部６０７は、密着固定部６０６による処理後、ガラス基板１２の上側ステージ２への真空吸着固定を解除させるものである。

開動作部６０８は、真空吸着解除部６０７による処理後、上側ステージ２を下側ステージ１から開くように回動させるものである。

仮固定部６０９は、開動作部６０８による処理後、密着固定されたシリコン基板１１とガラス基板１２とをクランプ５により仮固定するものである。この際、仮固定部６０９は、クランプ５によりガラス基板１２の上面側から基板１１，１２を押さえることで、上記仮固定を行う。

真空吸着解除部６１０は、仮固定部６０９による処理後、シリコン基板１１の電極板１３を介した下側ステージ１への真空吸着固定を解除させるものである。

次に、実施の形態１に係る陽極接合冶具を用いた仮固定動作例について、図１〜４を参照しながら説明を行う。なお図４では、図を見易くするため、工程毎に陽極接合冶具のうち必要となる構成のみを図示し、また、制御部６の図示を省略している。
実施の形態１に係る陽極接合冶具を用いた仮固定動作例では、図３に示すように、真空吸着固定部６０１は、上側ステージ２が開いた状態において、下側ステージ１に電極板１３を介してシリコン基板１１が置かれた後、シリコン基板１１を電極板１３を介して下側ステージ１へ真空吸着固定させる（ステップＳＴ３０１）。この際、真空吸着固定部６０１は、下側ステージ１の真空吸着溝１０１を真空状態とすることで、シリコン基板１１を電極板１３を介して真空吸着固定させる。

同様に、真空吸着固定部６０２は、上側ステージ２が開いた状態において、上側ステージ２にガラス基板１２が置かれた後、ガラス基板１２を上側ステージ２へ真空吸着固定させる（ステップＳＴ３０２）。この際、真空吸着固定部６０２は、上側ステージ２の真空吸着溝２０１を真空状態とすることで、ガラス基板１２を真空吸着固定させる。なお、ガラス基板１２の真空吸着固定では、ガラス基板１２上のパターンを避け、ガラス基板１２の外周部の一部しか真空吸着固定できないため、その固定力は弱い。
図４Ａに、下側ステージ１に電極板１３を介してシリコン基板１１が真空吸着固定され、上側ステージ２にガラス基板１２が真空吸着固定された状態の陽極接合冶具を示す。

次いで、閉動作部６０３は、上側ステージ２を下側ステージ１に対して閉じるように回動させる（ステップＳＴ３０３）。なお、閉動作部６０３により上側ステージ２が閉じられた状態では、図４Ｂに示すように、対向されたシリコン基板１１とガラス基板１２との間に、１ｍｍ程度の隙間ｌが設けられている。

次いで、位置決め部６０４は、対向されたシリコン基板１１とガラス基板１２との位置決めを行うように下側ステージ１を移動させる（ステップＳＴ３０４）。この際、図４Ｂに示すように、位置決め部６０４は、カメラ３により撮影された画像に基づいて、上記位置決めを行う。また、この際、ガラス基板１２の位置は固定されている。

次いで、供給制御部６０５は、対向されたシリコン基板１１とガラス基板１２との間に空気供給機構４により空気を供給させる（ステップＳＴ３０５）。図４Ｃに、基板１１，１２間への空気の供給の様子を示す。この際、空気供給機構４は、高圧（例えばゲージ圧０．１ＭＰａ）の空気を出力する。この供給制御部６０５による処理は、密着固定部６０６による処理が終了するまで継続して行われる。

次いで、密着固定部６０６は、供給制御部６０５により空気が供給されている状態において、対向されたシリコン基板１１とガラス基板１２とを密着固定させるように下側ステージ１を上側ステージ２側に移動させる（ステップＳＴ３０６）。図４Ｃの例では、下側ステージ１を上昇させることで、シリコン基板１１をガラス基板１２に密着させていく。

従来技術では、シリコン基板１１とガラス基板１２との位置決め後、シリコン基板１１とガラス基板１２との密着固定を行っている。一方、シリコン基板１１が複数の貫通孔１１０１を有する場合、この貫通孔１１０１を通じて吸着の真空がリークしてしまう。

ここで、図５Ａに示すように、基板１１，１２間の隙間ｌが１ｍｍ程度ある間は、周囲の空気が十分流れるため、基板１１，１２間の空間はほぼ大気圧のままである。しかしながら、図５Ｂに示すように、位置決め後に密着固定のためにシリコン基板１１をガラス基板１２に近づけると、基板１１，１２間のコンダクタンスが高くなって流れる空気量が減るため、基板１１，１２間の圧力が大気圧より低くなり（真空状態）、大気圧との差によってガラス基板１２が上から押され始める。そして、図５Ｃに示すように、基板１１，１２間の距離がさらに近くなると、基板１１，１２間の圧力はさらに下がり、ついには真空吸着固定の力を超える力がガラス基板１２に加わり、ガラス基板１２が上側ステージ２から外れてシリコン基板１１に吸着されてしまう。このように、従来技術では、密着固定される前にガラス基板１２が上側ステージ２から外れてしまうため、ガラス基板１２の位置がずれてしまう。

なお、陽極接合では、シリコン基板１１及びガラス基板１２を電極板１３ごと加熱して電圧印加を行う。そのため、電極板１３とシリコン基板１１との間にはＯリングを使用することはできず、真空のリークを完全に抑えることはできない。

そこで、実施の形態１に係る陽極接合冶具では、対向されたシリコン基板１１とガラス基板１２との間に空気を供給する空気供給機構４を設けている。よって、シリコン基板１１がガラス基板１２に近づき、基板１１，１２間がコンダクタンスの高い隙間となっても空気が流れていくようになり、基板１１，１２間の圧力低下を抑えることができる。その結果、シリコン基板１１とガラス基板１２とが密着するまで、ガラス基板１２の真空吸着固定を維持することができる。

再び、実施の形態１に係る陽極接合冶具を用いた仮固定動作例の説明に戻り、真空吸着解除部６０７は、ガラス基板１２の上側ステージ２への真空吸着固定を解除させる（ステップＳＴ３０７）。
次いで、開動作部６０８は、上側ステージ２を下側ステージ１から開くように回動させる（ステップＳＴ３０８）。

次いで、仮固定部６０９は、密着固定されたシリコン基板１１とガラス基板１２とをクランプ５により仮固定する（ステップＳＴ３０９）。この際、図４Ｄに示すように、仮固定部６０９は、クランプ５によりガラス基板１２の上面側から基板１１，１２を押さえることで、上記仮固定を行う。なお、仮固定部６０９による処理の間、基板１１，１２は、電極板１３を介して下側ステージ１に真空吸着固定されているため、外れることはない。

次いで、真空吸着解除部６１０は、シリコン基板１１の電極板１３を介した下側ステージ１への真空吸着固定を解除させる（ステップＳＴ３１０）。その後、図４Ｅに破線で示すように、仮固定されたシリコン基板１１及びガラス基板１２を電極板１３ごと取外し、不図示の陽極接合装置により陽極接合（加熱、電圧印加）を行う。

以上のように、この実施の形態１によれば、シリコン基板１１とガラス基板１２との位置決め後、基板１１，１２間に空気を供給している状態でシリコン基板１１とガラス基板１２との密着固定を行うように構成したので、複数の貫通孔１１０１を有するシリコン基板１１を用いた場合であっても、基板１１，１２の位置ずれを防ぐことができる。

なお上記では、空気供給機構４を１箇所に設けた場合を示したが、これに限るものではなく、空気供給機構４を複数箇所に設けてもよい。
また上記では、上側ステージ２を下側ステージ１側に回動させることで、シリコン基板１１とガラス基板１２とを対向させる場合を示した。しかしながら、基板１１，１２を対向させる機構としてはこれに限るものではなく、例えば、上側ステージ２を下側ステージ１側にスライドさせることで、シリコン基板１１とガラス基板１２とを対向させるように構成してもよい。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ 下側ステージ（第１のステージ）
２ 上側ステージ（第２のステージ）
３ カメラ
４ 空気供給機構（気体供給機構）
５ クランプ
６ 制御部
１１ シリコン基板
１２ ガラス基板
１３ 電極板
１０１ 真空吸着溝
１０２ Ｏリング
２０１ 真空吸着溝
２０２ Ｏリング
６０１ 真空吸着固定部
６０２ 真空吸着固定部
６０３ 閉動作部
６０４ 位置決め部
６０５ 供給制御部
６０６ 密着固定部
６０７ 真空吸着解除部
６０８ 開動作部
６０９ 仮固定部
６１０ 真空吸着解除部
１１０１ 貫通孔
１３０１ 貫通孔

Claims (2)

1. 複数の貫通孔を有するシリコン基板が電極板を介して真空吸着固定され、移動可能な第１のステージと、
   ガラス基板が真空吸着固定され、前記シリコン基板と当該ガラス基板とを間隙を有して対向可能な第２のステージと、
   対向された前記シリコン基板と前記ガラス基板との間に気体を供給可能な気体供給機構と、
   前記シリコン基板と前記ガラス基板とが対向された状態において、当該シリコン基板と当該ガラス基板との位置決めを行うように前記第１のステージを移動させる位置決め部と、
   前記位置決め部による処理後、前記気体供給機構により気体を供給させる供給制御部と、
   前記気体供給機構により気体が供給されている状態において、前記シリコン基板と前記ガラス基板とを密着固定させるように前記第１のステージを移動させる密着固定部と
   を備えた陽極接合冶具。
2. 複数の貫通孔を有するシリコン基板が電極板を介して真空吸着固定され、移動可能な第１のステージと、ガラス基板が真空吸着固定され、前記シリコン基板と当該ガラス基板とを間隙を有して対向可能な第２のステージと、対向された前記シリコン基板と前記ガラス基板との間に気体を供給可能な気体供給機構とを備えた陽極接合冶具を用いた仮固定方法であって、
   位置決め部は、前記シリコン基板と前記ガラス基板とが対向された状態において、当該シリコン基板と当該ガラス基板との位置決めを行うように前記第１のステージを移動させ、
   供給制御部は、前記位置決め部による処理後、前記気体供給機構により気体を供給させ、
   密着固定部は、前記気体供給機構により気体が供給されている状態において、前記シリコン基板と前記ガラス基板とを密着固定させるように前記第１のステージを移動させる
   ことを特徴とする陽極接合冶具を用いた仮固定方法。

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