JP4699644B2

JP4699644B2 - 貼合装置及び貼合方法

Info

Publication number: JP4699644B2
Application number: JP2001207815A
Authority: JP
Inventors: 計一郎樋口; 拓哉早坂
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2001-07-09
Filing date: 2001-07-09
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2021-07-09
Also published as: JP2003019755A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は貼合装置及び貼合方法に係り、更に詳しくは、第１及び第２の部材をムラなく貼合することのできる貼合装置及び貼合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、薄型半導体ウェハ及び記録基板等の薄型電子部品に例示される被着体の貼合面に、裏面側が粘着面となるフィルム等のシート材を貼り合わせる貼合装置が知られている。この貼合装置は、前記被着体の貼合面と前記シート材の粘着面とを対面させた状態で、前記シート材の表面側からローラを押し当て、当該ローラをシート材の表面に沿って転動させることにより、当該転動方向に沿ってシート材が被着体に次第に貼り合わされるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記貼合装置にあっては、薄型半導体ウェハ及び記録基板のような略円盤状の被着体に対して、当該被着体の直径よりも軸線方向長さの長い丸棒状のローラを所定方向に転動させることによってシート材に徐々に押圧力を付与する構成としたときに、被着体の外周縁側ではローラが略点接触状態となり、そこから、被着体の中心部分に向かって次第にローラとの接触部分が広がり、被着体の中心部分を過ぎると再び外周縁側に向かって次第にローラとの接触部分が次第に少なくなる。従って、シート材の全押圧領域でローラに略一定の加圧力が付加されていると、各押圧位置の大きさが異なるため、当該押圧位置毎にシート材への押圧力にばらつきが生じ、これによって、シート材と被着体との間における気泡の混入、或いは、被着体の部分的な反り変形等をもたらし易くなるという不都合がある。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、薄型電子部品等の第１の部材とシート材等の第２の部材とをムラなく貼合することができる貼合装置及び貼合方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、第１の部材に重ね合わされた第２の部材に所定の押圧力を付与するローラからなる押圧部材を備え、当該押圧部材による押圧位置を移動しながら前記第１及び第２の部材を次第に貼り合わせる貼合装置であって、
前記押圧部材の軸線方向両側にそれぞれ設けられて押圧部材を加圧制御可能なモーターと、前記軸線方向両側にそれぞれ設けられて押圧部材による押圧力の大きさを検出するロードセルと、当該ロードセルの検出結果に基づき、前記各押圧位置で略一定の押圧力を付与可能にモーターを制御する制御部とを備える、という構成を採っている。このような構成によれば、各押圧位置で略一定の押圧力が付与されるため、第１及び第２の部材をムラなく貼合することができる。また、押圧力の微調整を簡単に行うことが可能となり、前記押圧力を高い精度で略一定に保つことができる。
【０００７】
更に、前記押圧部材には、全押圧領域の形状及び寸法に応じて押圧位置毎に数値制御された加圧力が付加される、という構成を採用することもできる。これにより、各押圧位置で略一定の押圧力を確実に付与することができる。
【０００９】
更に、本発明は、第１の部材に第２の部材を重ね合わせた後、当該第２の部材に押圧力を付与するローラからなる押圧部材を前記第２の部材に沿って移動することにより、その押圧位置を移動しながら前記第１及び第２の部材を次第に貼り合わせる貼合方法であって、
前記押圧部材の軸線方向両側にそれぞれ付与される押圧力をロードセルにより検出し、当該検出結果に基づいて制御部により、前記軸線方向両側にそれぞれ設けられて押圧部材を加圧制御可能なモーターを制御し、前記押圧位置毎に略一定の押圧力を付与する、という手法を採っている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
［第１実施例］
図１には、第１実施例に係る貼合装置１０を概念的に表した要部断面図が示されている。この図において、貼合装置１０は、５０μｍ〜１００μｍ程度の薄型半導体ウェハ及び記録基板等の薄型電子部品に例示される第１の部材としての被着体Ｅの表面Ｅ１に、各種フィルム等の第２の部材としてのシート材Ｓを押圧しながら貼合する装置である。本実施例において、被着体Ｅは、円盤状の記録基板であり、また、シート材Ｓは、前記被着体Ｅと略同一の平面形状を備えるとともに、裏面側が粘着面Ｓ１となるフィルム基材である。このため、粘着面Ｓ１の略全領域がシート材Ｓ側の貼合面となり、シート材Ｓの表面Ｓ２が非貼合面すなわち押圧面となる。
【００１２】
前記貼合装置１０は、被着体Ｅを保持するテーブル１４と、このテーブル１４に相対移動可能に設けられるとともに、シート材Ｓを保持するシート材保持手段１５と、当該シート材保持手段１５に一体的に設けられるとともに、テーブル１４及びシート材保持手段１５の相対移動によって被着体Ｅ１に重ね合わされたシート材Ｓに所定の押圧力を付与する押圧部材１７とを備えて構成されている。
【００１３】
前記テーブル１４は、その載置面１９に被着体Ｅの裏面Ｅ２を載せた状態で吸着保持可能に設けられている。また、テーブル１４の載置面１９には、被着体Ｅが載置面１９の略一定位置で保持されるようになっている。
【００１４】
前記シート材保持手段１５は、前記テーブル１４に対して図１中左右方向に水平移動可能に設けられるとともに、同図中右端側を支点として、同図中左端側の押圧部材１７を上下方向に回転変位可能に設けられている。このシート材保持手段１５は、シート材Ｓの未貼合部分Ｎ１における表面Ｓ２側を保持する保持体２３と、シート材Ｓが保持体２３に保持されているか否かを確認するための図示しないセンサとを備えて構成されている。
【００１５】
前記保持体２３は、前記未貼合部分Ｎ１に対向する保持面２８と、この保持面２８に複数設けられた吸気孔２９と、これら吸気孔２９に連なるとともに、図示しない真空発生装置等に繋がる配管３１に接続されるチャンバー３２とを備えている。この保持体２３は、吸気孔２９でシート材Ｓの未貼合部分Ｎ１を吸引することで、当該未貼合部分Ｎ１を接触状態で吸着保持できるようになっている。
【００１６】
前記押圧部材１７は、保持体２３の図１中左方で回転可能に支持されたローラ４０によって構成されており、前記シート材保持手段１５と共に移動できるようになっている。ローラ４０は、その軸線方向長さがシート材Ｓの直径よりもやや長く設定されるとともに、外周下端部分が保持体２３の図１中左端側からはみ出したシート材Ｓのはみ出し部分Ｎ２に接触可能となる高さ位置に設定されている。なお、このローラ４０の外周面は、シート材Ｓの表面Ｓ２の傷付きを防止可能な弾性材料や鏡面仕上げされた鋼材によって形成される。
【００１７】
前記ローラ４０は、図２ないし図４に示されるように、シート材保持手段１５の移動及び回転によってテーブル１４上の被着体Ｅに重ね合わされたシート材Ｓ上を図３，４中左端側から右端側に向かって転動することで、当該転動方向に沿ってシート材Ｓに押圧力を付与するようになっている。このため、その押圧位置Ｐが、図３，４中左端側から右端側に向かって次第に移動することとなる。ここで、当該押圧力は、ローラ４０に併設される制御装置４１によってシート材Ｓの全押圧領域で略一定となるように制御される。すなわち、制御装置４１，４１は、ローラ４０を加圧制御するサーボモーター４２，４２の駆動を制御可能に設けられており、ローラ４０の軸線方向両端側に設けられて当該ローラ４０の押圧力を検出するロードセル４３，４３と、このロードセル４３，４３の検出結果に基づき、各押圧位置Ｐで略一定の押圧力が付与されるようにサーボモーター４２，４２を制御する制御部４４とによって構成されている。なお、本実施例においては、サーボモーター４２，４２を用いたが、ステッピングモーター等の他の電子制御可能なモーターを用いることも可能である。
【００１８】
次に、前記貼合装置１０によるシート材Ｓの貼り付け手順について図２〜図４を用いて説明する。
【００１９】
図２に示されるように、テーブル１４に被着体Ｅを保持させるともに、保持体２３に粘着面Ｓ１を下向きにしたシート材Ｓを保持させる。この状態から、シート材保持手段１５が押圧部材１７と共に、テーブル１４の上方位置に向かって略水平方向に移動し、図２中二点鎖線で示されるように、被着体Ｅの表面Ｅ１とシート材Ｓの粘着面Ｓ１とが略対面する。そして、保持体２３の同図中右側を支点として、保持体２３の同図中左側となる押圧部材１７側を下方に傾け、図３に示されるように、当該押圧部材１７の下方に位置するシート材Ｓのはみ出し部分Ｎ２を被着体Ｅの左端側に接近させ、一旦停止する。
【００２０】
そして、ローラ４０の軸線方向両端側のサーボモーター４２，４２が駆動して、外周面下端部分がシート材Ｓの図３中左端側に接触押圧すると、ロードセル４３，４３により被着体Ｅに対するローラ４０の押圧力を検出する。そして、当該押圧力の数値が設定された所定の数値に達したときにサーボモーター４２，４２の駆動が停止し、シート材Ｓの左端側は、ローラ４０から所定の押圧力が付与されて被着体Ｅの左端側に貼合される。そして、前述と同様の方法でローラ４０の押圧力を調整しながら、図３に示される保持体２３の傾斜姿勢を維持したまま、シート材保持手段１５が押圧部材１７と共に図３中右方（矢印Ａ方向）に移動する。このとき、シート材Ｓは、保持体２３の図３中左方に位置するはみ出し部分Ｎ２が押圧部材１７によって被着体Ｅ側に押圧されているため、シート材保持手段１５の移動に伴って、保持体２３がシート材Ｓの表面Ｓ２上を接触状態でその面方向にシフトする（図４）。この結果、シート材保持手段１５が移動すると、保持体２３によるシート材Ｓの保持領域が次第に減少しながら、シート材Ｓの表面Ｓ２上に接触状態で付与される押圧力の押圧位置Ｐが図４中左端側から右端側に向かって次第に移動し、略一定の押圧力で、これらシート材Ｓ及び被着体Ｅが同図中右側に向かって徐々に貼り合わされる。
【００２１】
シート材Ｓが被着体Ｅに貼り合わされた後は、保持体２３の傾斜姿勢が解除され、同時にサーボモーター４２，４２の位置も初期位置に戻り、シート材保持手段１５及び押圧部材１７が、テーブル１４から右方に水平移動して図２中実線で示される初期位置に戻るとともに、シート材Ｓが貼り合わされた被着体Ｅがテーブル１４から取り除かれ、次の被着体Ｅをテーブル１４に保持させる一方、シート材Ｓを保持体２３に保持させ、前述の動作が繰り返し行われる。
【００２２】
従って、このような第１実施例によれば、シート材Ｓの各押圧位置Ｐで略一定となる押圧力が付与されるため、シート材Ｓを略全領域でムラなく薄型の被着体Ｅに貼り合わせることができるという効果を得る。
【００２３】
なお、シート材Ｓの形状及び寸法に応じてローラ４０に付加される加圧力を各押圧位置Ｐ毎に予め割り付け設定しておき、当該割り付けに基づき押圧位置Ｐ毎で加圧力を変化させることで、押圧位置Ｐ毎に略一定の押圧力を付与するようにしてもよい。すなわち、シート材Ｓの平面寸法並びに外形形状等を予め制御部４４に入力しておき、図５（Ａ），（Ｂ）に示されるように、シート材Ｓの各押圧位置Ｐ１〜Ｐｎにおけるローラ４０との接触部分の長さを基に、シート材Ｓの押圧面積の変化に対応する押圧力が押圧位置Ｐ１〜Ｐｎで略一定となるように、ローラ４０への加圧力を押圧位置Ｐ１〜Ｐｎ毎で、サーボモーター等を数値制御することも可能である。
【００２４】
次に、本発明の第２実施例について説明する。なお、以下の説明において、前記第１実施例と同一若しくは同等の構成部分については同一符号を用いるものとし、説明を省略若しくは簡略にする。
【００２５】
［第２実施例］
この第２実施例は、第１実施例のテーブル１４に代えて、図６及び図７に示される構造のテーブル５８を採用し、シート材Ｓに付与される押圧力の調整を押圧部材１７側で行わずに、シート材Ｓの略全領域に略一定の押圧力を作用させることを可能にしたものである。その他の構成については、前記第１実施例の構成と略同一となっている。
【００２６】
前記テーブル５８は、被着体Ｅが載せられる平面視略円形の載置面５９と、この載置面５９の外周部分に沿って設けられ、内側に有底状の穴６０を形成する凸部６１とを備えている。載置面５９は、被着体Ｅよりも僅かに大きな平面形状をなし、被着体Ｅを設置した状態で穴６０の内壁との間に僅かな隙間が形成されるようになっている。被着体Ｅの外周側を囲む凸部６１の上面高さは、載置面５９上の被着体Ｅに重ね合わされたシート材Ｓの押圧面となる表面Ｓ２の高さ位置に対し略同一若しくは僅かに高く設定されており、被着体Ｅにシート材Ｓが重ね合わされた状態で、凸部６１の上面とシート材Ｓの表面Ｓ２の双方にローラ４０が接触できるようになっている。なお、凸部６１の上面高さを、表面Ｓ２の高さ位置よりも僅かに高く設定した場合には、ローラ４０によって凸部６１が押圧されたときに、当該凸部６１が表面Ｓ２の高さ位置と略同一になるように、弾性体のローラ４０が圧縮変形できるように設けられている。
【００２７】
以上の構成により、ローラ４０がシート材Ｓ上を転動することで、当該ローラ４０とシート材Ｓとの接触部分の大きさが変化しても、当該接触部分の外側に、ローラ４０の残り領域が接触する凸部６１が存在するため、ローラ４０に付加される加圧力を略一定としたときでも、シート材Ｓに付与される押圧力を当該シート材Ｓの全領域で略一定に維持して貼合体Ｆを形成することができる。
【００２８】
従って、このような第２実施例によれば、ローラ４０とシート材Ｓとの接触部分の大きさが変化しても、ローラ４０の加圧制御をすることなく、シート材Ｓへの押圧力を略一定に維持することができ、装置の大幅な簡略化を図ることができるという効果をも得る。
【００２９】
以上のように、前記第１及び第２実施例によれば、被着体Ｅとシート材Ｓをムラなく貼合することができ、被着体Ｅの反りを極力抑えることができるという効果を得る。
【００３０】
なお、凸部６１としては、図６に示されるような載置面５９に対する一体構成の他に、載置面５９に対して別体のリング状とすることもできる。
【００３１】
なお、前記第１及び第２実施例においては、シート材Ｓ上を転動するローラ４０を用いてシート材Ｓを押圧したが、本発明はこれに限らず、シート材Ｓの表面Ｓ２に向かって圧縮空気を吐出可能となる構造の部材を用い、当該部材をシート材Ｓの表面Ｓ２に接触させないでシート材Ｓを押圧可能な構成にするとよい。これによれば、シート材Ｓの表面Ｓ２への傷付きを防止することができる。
【００３２】
また、シート材保持手段１５としては、前記各実施例の構成に限らず、シート材Ｓを保持体２３に相対的に移動可能に保持できる限りにおいて種々の構造を採用することができる。
【００３３】
更に、本発明における装置各部の構成は図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１の部材に重ね合わされた第２の部材の各押圧位置で、略一定となるように制御された押圧力を付与可能な押圧部材を設けたから、第１及び第２の部材をムラなく貼合することができる。
【００３５】
また、前記押圧力の大きさを検出するロードセルの検出結果に基づき電子制御可能なモーターで、前記押圧部材を加圧制御したから、前記押圧力を高い精度で略一定に保つことができる。
【００３６】
更に、全押圧領域の形状及び寸法に応じて押圧位置毎に数値制御された加圧力が前記押圧部材に付加される構成としたから、各押圧位置で略一定の押圧力を確実に付与することができる。
【００３７】
また、前記第１の部材を保持するテーブルとして、当該テーブルに保持された前記第１の部材の外側を囲む凸部を備え、前記第１の部材に重ね合わされた前記第２の部材の押圧面高さに対し、前記凸部の上面高さを略同一若しくは僅かに高く設定したから、押圧部材に付加される加圧力を調整しなくても、各押圧位置で略一定の押圧力を付与することができ、装置全体の簡略化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る貼合装置を概念的に表した要部断面図。
【図２】貼合前の状態を示す図１と同様の断面図。
【図３】貼合開始時の状態を示す図１と同様の断面図。
【図４】貼合途中の状態を示す図１と同様の断面図。
【図５】（Ａ）は、円形状シート材の押圧位置をローラと共に模式的に表したシート材の平面図であり、（Ｂ）は、押圧力の数値制御に際する押圧位置と加圧力との関係を示すグラフである。
【図６】第２実施例に係る貼合装置に適用されるテーブルの概略縦断面図。
【図７】図６のテーブルの概略平面図。
【符号の説明】
１０貼合装置
１７押圧部材
２３保持体
４０ローラ（押圧部材）
４１制御装置
４２サーボモーター
４３ロードセル
５８テーブル
６１凸部
Ｅ被着体（第１の部材）
ＰＰ１〜Ｐｎ押圧位置
Ｓシート材（第２の部材）
Ｓ２表面（押圧面）

Claims

第１の部材に重ね合わされた第２の部材に所定の押圧力を付与するローラからなる押圧部材を備え、当該押圧部材による押圧位置を移動しながら前記第１及び第２の部材を次第に貼り合わせる貼合装置であって、
前記押圧部材の軸線方向両側にそれぞれ設けられて押圧部材を加圧制御可能なモーターと、前記軸線方向両側にそれぞれ設けられて押圧部材による押圧力の大きさを検出するロードセルと、当該ロードセルの検出結果に基づき、前記各押圧位置で略一定の押圧力を付与可能にモーターを制御する制御部とを備えていることを特徴とする貼合装置。
前記押圧部材には、全押圧領域の形状及び寸法に応じて押圧位置毎に数値制御された加圧力が付加されることを特徴とする請求項１記載の貼合装置。
第１の部材に第２の部材を重ね合わせた後、当該第２の部材に押圧力を付与するローラからなる押圧部材を前記第２の部材に沿って移動することにより、その押圧位置を移動しながら前記第１及び第２の部材を次第に貼り合わせる貼合方法であって、
前記押圧部材の軸線方向両側にそれぞれ付与される押圧力をロードセルにより検出し、当該検出結果に基づいて制御部により、前記軸線方向両側にそれぞれ設けられて押圧部材を加圧制御可能なモーターを制御し、前記押圧位置毎に略一定の押圧力を付与することを特徴とする貼合方法。