JP4797013B2 - Bonding device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウェーハや石英ガラス等からなる基板と基板保持具とを対向させ、これらを貼り合わせる貼り合わせ装置に関するものである。 The present invention relates to a bonding apparatus in which a substrate made of a semiconductor wafer, quartz glass or the like and a substrate holder are opposed to each other and bonded together.
従来、半導体製造工程の半導体ウェーハに各種の加工を施したり、ハンドリングしたり、あるいは搬送等する場合には、図示しない固定キャリアに半導体ウェーハを搭載支持させ、薄く脆く割れ易い半導体ウェーハの損傷を未然に抑制防止する方法が採用されている(特許文献1参照)。 Conventionally, when various types of processing are performed, handled, or transported on a semiconductor wafer in the semiconductor manufacturing process, the semiconductor wafer is mounted and supported on a fixed carrier (not shown) to damage the thin, brittle and easily broken semiconductor wafer. A method for preventing the suppression is employed (see Patent Document 1).
固定キャリアに半導体ウェーハを搭載支持させる具体的な方法としては、(1)半導体ウェーハに可撓性を有する固定キャリアを圧着ローラ等により空気を排除しながら積層密着する方法、(2)大型の真空室内に半導体ウェーハと固定キャリアとを対向させて配置し、下方に位置する半導体ウェーハに固定キャリアを真空雰囲気下で上方から真空密着する方法があげられる。
しかしながら、(1)の方法の場合には、反りやすい可撓性の固定キャリアを使用しなければならないので、半導体ウェーハに剛性を付与することができないという大きな問題が新たに生じることとなる。また、(2)の方法の場合には、従来のラインに大掛かりな設備を新たに設置したり、大型の真空室を用意したり、半導体ウェーハをチャックする複雑な構成の静電チャック装置を真空室内に設置せざるを得ないという問題がある。 However, in the case of the method (1), since a flexible fixed carrier that easily warps must be used, a great problem arises that rigidity cannot be imparted to the semiconductor wafer. In the case of the method (2), a large-scale facility is newly installed in the conventional line, a large vacuum chamber is prepared, or an electrostatic chuck apparatus having a complicated configuration for chucking a semiconductor wafer is evacuated. There is a problem that it must be installed indoors.
本発明は上記に鑑みなされたもので、基板の剛性を確保することができ、しかも、大掛かりな設備等の設置を要しない貼り合わせ装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a bonding apparatus that can ensure the rigidity of a substrate and that does not require installation of large-scale equipment.
本発明においては上記課題を解決するため、先ダイシングで表面に溝が加工された半導体ウェーハと、排気孔を備えた基材の表面の複数の突起を変形可能な保持層により被覆した基板保持具とを対向させ、半導体ウェーハに基板保持具の保持層を接近させて密着する装置であって、
半導体ウェーハを搭載するステージと、このステージに搭載された半導体ウェーハを包囲する周壁と、この周壁に取り外し可能に支持されて基板保持具の基材を保持可能な蓋体と、基板保持具の基材を保持する蓋体の排気孔に弁を介して接続される排気装置とを含み、
ステージと周壁との間に、弾性変形可能なシール部材と周壁支持用のバネ部材とをそれぞれ介在するとともに、このバネ部材により周壁をステージから離隔する方向に付勢するようにし、周壁と蓋体の対向面のいずれか一方に真空用のOリングを取付溝穴を介して取り付け、ステージ、周壁、蓋体、及びシール部材に区画される空間内の気体を排気装置と弁とにより外部に排気するようにしたことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems in the present invention, a substrate holder in which a plurality of protrusions on the surface of a base material provided with exhaust holes and a semiconductor wafer whose surface has been processed by tip dicing is covered with a deformable holding layer. Is a device that makes the holding layer of the substrate holder approach the semiconductor wafer and closely adheres to the semiconductor wafer ,
A stage for mounting a semiconductor wafer, a peripheral wall surrounding the semiconductor wafer mounted on the stage, a lid that is detachably supported by the peripheral wall and can hold the base material of the substrate holder, and a base of the substrate holder An exhaust device connected to the exhaust hole of the lid holding the material via a valve,
An elastically deformable seal member and a spring member for supporting the peripheral wall are interposed between the stage and the peripheral wall, respectively, and the peripheral wall is biased in a direction away from the stage by the spring member, so that the peripheral wall and the lid body A vacuum O-ring is attached to either one of the opposing surfaces via a mounting slot, and the gas in the space defined by the stage, peripheral wall, lid, and seal member is exhausted to the outside by an exhaust device and a valve. is characterized in that the the to.
なお、ステージと周壁の少なくともいずれか一方に、蓋体用の位置決めピンを取り付けると良い。 Note that a positioning pin for a lid is preferably attached to at least one of the stage and the peripheral wall.
ここで、特許請求の範囲における半導体ウェーハには、少なくとも各種サイズ(例えば直径200mm、300mm、450mm)のウェーハが含まれる。バネ部材は、板バネやコイルバネ等からなり、単数複数を特に問うものではない。位置決めピンも単数複数を問うものではない。さらに、排気装置には、気体の吸引に好適な各種のポンプを使用することができる。 Here, the semiconductor wafer in the claims, at least various sizes (e.g., diameter 200 mm, 300 mm, 450 mm) are included wafer. A spring member consists of a leaf | plate spring, a coil spring, etc., and does not ask | require especially single or plural. The positioning pins do not need to be singular. Furthermore, various pumps suitable for gas suction can be used for the exhaust device .
本発明によれば、基板保持具に先ダイシングされた半導体ウェーハを支持させる場合には、先ず、ステージに半導体ウェーハをセットし、蓋体に基板保持具の基材を重ねて保持層を露出させ、排気装置付属の複数の弁等を開放して排気装置を駆動する。排気装置を駆動したら、排気装置付属の複数の弁等を閉じて蓋体に基板保持具を保持させ、周壁に蓋体を支持させて貼り合わせ装置を密閉する。 According to the present invention, when a semiconductor wafer previously diced on a substrate holder is supported, first, the semiconductor wafer is set on the stage, and the base material of the substrate holder is stacked on the lid to expose the holding layer. The exhaust device is driven by opening a plurality of valves attached to the exhaust device. When the exhaust device is driven, a plurality of valves attached to the exhaust device are closed to hold the substrate holder on the lid, and the lid is supported on the peripheral wall to seal the bonding device.
次いで、排気装置付属の弁等を開放して排気装置を駆動し、ステージ、周壁、シール部材、及び蓋体に区画される空間内の気体を貼り合わせ装置の外部に排気する。すると、蓋体を支持した周壁がシール部材とバネ部材とを変形させつつステージ方向に移動し、排気装置の吸引力とバネ部材の力との釣り合いにより、半導体ウェーハに対向する基板保持具の保持層が密着する。 Next, the valve attached to the exhaust device is opened to drive the exhaust device, and the gas in the space defined by the stage, the peripheral wall, the seal member, and the lid is exhausted to the outside of the bonding device. Then, the peripheral wall supporting the lid moves in the direction of the stage while deforming the seal member and the spring member, and holds the substrate holder facing the semiconductor wafer by the balance between the suction force of the exhaust device and the force of the spring member. Layers adhere.
そして、排気装置付属の弁等を開放して蓋体と基板保持具との固定を解除し、排気装置付属の弁等を徐々に閉じて負圧状態を解除し、周壁がバネ部材により元の位置に復帰した後に、周壁から蓋体を取り外せば、蓋体から取り外した基板保持具に半導体ウェーハを支持させることができる。 Then, the valve attached to the exhaust device is opened to release the fixing of the lid and the substrate holder, the valve attached to the exhaust device is gradually closed to release the negative pressure state, and the peripheral wall is restored to the original by the spring member. If the cover is removed from the peripheral wall after returning to the position, the semiconductor wafer can be supported by the substrate holder removed from the cover.
本発明によれば、反りやすい可撓性の固定キャリアを使用するのではなく、剛性の基板保持具を使用するので、半導体ウェーハの剛性を確保して各種の加工を施したり、ハンドリングしたり、あるいは搬送等することができるという効果がある。また、従来のラインに大掛かりな設備を新たに設置したり、大型の真空室を用意したり、半導体ウェーハをチャックする複雑な構成の静電チャック装置を真空室内に設置する必要がなく、構成の簡素化が期待できる。
また、先ダイシングされた半導体ウェーハと基板保持具の保持層との単なる密着には、半導体ウェーハの表面に空気を流通させる溝が加工されている関係上、ときに支障をきたすことが考えられるが、本発明によれば、半導体ウェーハと保持層とを容易に密着させることができる。また、基板保持具の基材を保持する蓋体の排気孔に接続される排気装置を備えるので、構成の複雑なチャック装置等を使用することなく、負圧作用を利用して基板保持具と蓋体とを適切に固定することが可能となる。さらに、周壁と蓋体の対向面のいずれか一方に、Oリングを取り付けるので、周壁と蓋体との間の密封状態を容易に得ることが可能となり、これらの間から気体が漏れるのを防ぐことができる。
According to the present invention, instead of using a flexible fixed carrier that easily warps, a rigid substrate holder is used, so that the semiconductor wafer is secured to perform various processing, handling, Alternatively, there is an effect that it can be conveyed. In addition, there is no need to install large-scale equipment on the conventional line, prepare a large vacuum chamber, or install a complicated electrostatic chuck device for chucking semiconductor wafers in the vacuum chamber. Simplification can be expected.
In addition, the mere adhesion between the previously diced semiconductor wafer and the holding layer of the substrate holder may sometimes be hindered due to the fact that grooves for circulating air are processed on the surface of the semiconductor wafer. According to the present invention, the semiconductor wafer and the holding layer can be easily adhered to each other. In addition, since an exhaust device connected to the exhaust hole of the lid body that holds the base material of the substrate holder is provided, the substrate holder and the substrate holder can be used by utilizing a negative pressure action without using a complicated chuck device or the like. It is possible to appropriately fix the lid. Furthermore, since an O-ring is attached to one of the opposing surfaces of the peripheral wall and the lid, it becomes possible to easily obtain a sealed state between the peripheral wall and the lid, and to prevent gas from leaking between them. be able to.
また、ステージと周壁の少なくともいずれか一方に、蓋体用の位置決めピンを取り付ければ、半導体ウェーハに対して蓋体に保持された基板保持具を適切に位置決めし、位置ズレを抑制することができる。 Further, if a lid positioning pin is attached to at least one of the stage and the peripheral wall, the substrate holder held by the lid can be appropriately positioned with respect to the semiconductor wafer , and displacement can be suppressed. .
以下、図面を参照して本発明に係る貼り合わせ装置の好ましい実施形態を説明すると、本実施形態における貼り合わせ装置は、図1ないし図9に示すように、薄い半導体ウェーハWと基板保持具1とを対向させ、これらW・1を貼り合わせる装置で、半導体ウェーハWを搭載するステージ10と、このステージ10に搭載された半導体ウェーハWを包囲するエンドレスの周壁20と、基板保持具1を保持して周壁20に支持される蓋体30とを備えるようにしている。
Hereinafter, a preferred embodiment of a bonding apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The bonding apparatus in this embodiment includes a thin semiconductor wafer W and a
半導体ウェーハWは、図1等に示すように、例えば薄く脆く割れ易い口径12インチ(直径300mm)のシリコンウェーハタイプからなり、表裏面がそれぞれ鏡面に形成されており、薄く加工する観点から表面の切り代に所定の厚さで溝入れして先ダイシングされる。 As shown in FIG. 1 and the like, the semiconductor wafer W is made of, for example, a silicon wafer type having a diameter of 12 inches (diameter 300 mm) that is thin and brittle, and has a mirror surface on each of the front and back surfaces. The cutting margin is diced with a predetermined thickness.
基板保持具1は、図1等に示すように、薄い基材2を備え、この基材2の平坦な表面に平面円形の凹部3が凹み形成されてその内部には複数の突起4が配列形成されており、基材2の表面周縁部には、凹部3や複数の突起4を被覆する弾性変形可能な保持層5が接着される。基材2は、例えば剛性に優れる所定の薄板材料(例えばPC、PP、PE、アルミニウム合金、マグネシウム合金等)を使用して半導体ウェーハWや保持層5よりも拡径の平面円形に形成され、凹部3に連通する排気孔6が厚さ方向に穿孔されており、この排気孔6に真空ポンプ7が着脱自在に接続される。
As shown in FIG. 1 and the like, the
複数の突起4は、間隔をおいて配列形成され、各突起4が円柱形や円錐台形等に形成されており、この突起4の平坦な上面に保持層5が接着される。また、保持層5は、所定の薄いエラストマー(例えばシリコーン系、ウレタン系、オレフィン系、フッ素系エラストマー等)を使用して半導体ウェーハWよりも拡径の平面円形に形成され、平坦な状態で半導体ウェーハWの表面に密着するとともに、真空ポンプ7の駆動に基づき複数の突起4に応じて凹凸に変形し、半導体ウェーハWとの密着を解除する。
The plurality of protrusions 4 are arranged at intervals, and each protrusion 4 is formed in a columnar shape or a truncated cone shape. A
ステージ10は、図2や図3等に示すように、例えばアルミニウム合金やマグネシウム合金等の所定の材料を用いて半導体ウェーハWや蓋体30よりも幅広の平面矩形に形成され、表面の中央部には、半導体ウェーハWを水平に搭載する丸い搭載プレート11が装着されており、表面の両側部には、握持操作用のハンドル12がそれぞれ装着される。搭載プレート11の周縁部と周壁20とには、蓋体30用の複数の位置決めピン13が間隔をおいて立設される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
周壁20は、図2や図3等に示すように、平面リング形に形成され、搭載プレート11の表面周縁部に対向配置されており、この搭載プレート11の表面周縁部との間に弾性変形可能なシールゴム21と複数(本実施形態では12本)のコイルバネ22とがそれぞれ介在される。この周壁20の蓋体30に対向する平坦な上面には、取付溝穴23が周方向に穿孔され、この取付溝穴23には、蓋体30の裏面周縁部に接触する真空用のOリング24が嵌入される。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the
周壁20の所定部分には、排気口25が内外方向に穿孔され、この排気口25には、コイルバネ22を圧縮する真空ポンプ等からなる排気装置26がライン27を介して接続される。このライン27には、真空計28と電磁弁29とがそれぞれ装着され、この電磁弁29がライン27における空気の流通を制御する。
An
シールゴム21は、例えば反発弾性や耐候性等に優れるEPDMを使用して平面リング形に形成され、搭載プレート11の表面周縁部に接着されて複数のコイルバネ22の内側に位置する。また、複数のコイルバネ22は、搭載プレート11の表面周縁部に埋設されて上下方向に伸び、搭載プレート11の周方向に間隔をおいて配列されており、周壁20を下方から嵌入支持してステージ10から離隔する方向、換言すれば、上方向に弾圧付勢するよう機能する。
The
蓋体30は、図2や図3等に示すように、例えばアルミニウム合金やマグネシウム合金等の材料を用いて基板保持具1よりも拡径の平面円板形に形成され、周壁20の上部に搭載支持されることにより、ステージ10、周壁20、及びシールゴム21との間に空間を区画して密閉し、基板保持具1の基材2裏面を保持して保持層5を半導体ウェーハW方向に向けるよう機能する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
蓋体30の中心部には、基板保持具1保持用の排気孔31が厚さ方向に穿孔され、この排気孔31には、排気装置26がライン32を介して接続されており、このライン32には複数の電磁弁33・33Aが装着される。この複数の電磁弁33・33Aは、ライン32における空気の流通を制御する。
An
上記構成において、固定キャリアである基板保持具1に半導体ウェーハWを支持させる場合には、先ず、ステージ10の搭載プレート11上に先ダイシングされた半導体ウェーハWを適切にセットし、蓋体30の平坦な裏面に基板保持具1の基材2を積層して保持層5を露出させ、複数の電磁弁33・33Aを開放するとともに、排気装置26を駆動する(図4参照)。
In the above configuration, when the semiconductor wafer W is supported by the
こうして排気装置26を駆動し、真空計28が所定の値(例えば−90kpa以下)を示したら、複数の電磁弁33・33Aを順次閉じて蓋体30に基板保持具1を吸着保持させ(図5参照)、周壁20に蓋体30を位置決めピン13やエンドレスのOリング24を介し接離可能に位置決め支持させて貼り合わせ装置を密閉し、基板保持具1と半導体ウェーハWとを対向させて貼り合わせ作業の準備を完了する(図6参照)。
When the
次いで、閉じていた電磁弁29を開放するとともに、排気装置26を駆動し、ステージ10、周壁20、シールゴム21、及び蓋体30に区画された空間内の空気を貼り合わせ装置の外部に排気する。すると、蓋体30を支持した周壁20がシールゴム21と複数のコイルバネ22とを変形させつつ下降し、排気装置26の吸引力と複数のコイルバネ22のバネ力との釣り合いにより、半導体ウェーハWに基板保持具1の平坦な保持層5が接近・密着する(図7参照)。
Next, the closed
そして、複数の電磁弁33・33A中、電磁弁33を開放して蓋体30と基板保持具1との固定状態を解除し(図8参照)、その後、電磁弁29を徐々に閉じて真空状態を解除し、周壁20が圧縮していた複数のコイルバネ22の復元力により元の位置に上昇復帰した後、周壁20から蓋体30を取り外せば、蓋体30から取り外した基板保持具1に半導体ウェーハWを支持させることができる(図9参照)。
Then, among the plurality of
上記構成によれば、反りやすい可撓性の固定キャリアを使用するのではなく、剛性の基板保持具1を使用するので、半導体ウェーハWの剛性を確保して各種の加工を施したり、ハンドリングしたり、あるいは搬送等することができる。また、従来のラインに大掛かりな設備を新たに設置したり、大型の真空室を用意したり、半導体ウェーハWをチャックする複雑な構成の静電チャック装置を真空室内に設置する必要が全くなく、構成の簡素化が大いに期待できる。
According to the above configuration, since the
さらに、先ダイシングされた半導体ウェーハWと基板保持具1の保持層5との単なる密着には、半導体ウェーハWの表面に空気を流通させる溝が加工されている関係上、ときに支障をきたすことが考えられるが、本実施形態によれば、半導体ウェーハWと保持層5とを容易、かつ確実に密着させることができる。
Furthermore, the simple contact between the pre-diced semiconductor wafer W and the
なお、上記実施形態では蓋体30の裏面に基板保持具1の基材2を単に積層したが、何らこれに限定されるものではない。例えば、蓋体30の裏面に排気孔6を包囲する平坦な位置決めリングを装着し、この位置決めリングに基板保持具1の基材2を位置決めして積層しても良い。また、搭載プレート11のみに蓋体30用の位置決めピン13を立設しても良いし、周壁20のみに蓋体30用の位置決めピン13を立設しても良い。
In addition, in the said embodiment, although the
1 基板保持具
2 基材
4 突起
5 保持層
10 ステージ
11 搭載プレート
13 位置決めピン
20 周壁
21 シールゴム(シール部材)
22 コイルバネ(バネ部材)
24 Oリング
26 排気装置
27 ライン
29 電磁弁(弁)
30 蓋体
31 排気孔
32 ライン
33 電磁弁(弁)
33A 電磁弁(弁)
W 半導体ウェーハ(基板)
DESCRIPTION OF
22 Coil spring (spring member)
24 O-
30
33A Solenoid valve (valve)
W Semiconductor wafer (substrate)
Claims (2)
半導体ウェーハを搭載するステージと、このステージに搭載された半導体ウェーハを包囲する周壁と、この周壁に取り外し可能に支持されて基板保持具の基材を保持可能な蓋体と、基板保持具の基材を保持する蓋体の排気孔に弁を介して接続される排気装置とを含み、
ステージと周壁との間に、弾性変形可能なシール部材と周壁支持用のバネ部材とをそれぞれ介在するとともに、このバネ部材により周壁をステージから離隔する方向に付勢するようにし、周壁と蓋体の対向面のいずれか一方に真空用のOリングを取付溝穴を介して取り付け、ステージ、周壁、蓋体、及びシール部材に区画される空間内の気体を排気装置と弁とにより外部に排気するようにしたことを特徴とする貼り合わせ装置。 A semiconductor wafer having a groove formed on the surface by the first dicing and a substrate holder in which a plurality of protrusions on the surface of the base material provided with exhaust holes are covered with a deformable holding layer are opposed to each other, and the substrate holder is opposed to the semiconductor wafer. A laminating apparatus for bringing the holding layer close to each other and closely adhering to each other,
A stage for mounting a semiconductor wafer, a peripheral wall surrounding the semiconductor wafer mounted on the stage, a lid that is detachably supported by the peripheral wall and can hold the base material of the substrate holder, and a base of the substrate holder An exhaust device connected to the exhaust hole of the lid holding the material via a valve,
An elastically deformable seal member and a spring member for supporting the peripheral wall are interposed between the stage and the peripheral wall, respectively, and the peripheral wall is biased in a direction away from the stage by the spring member, so that the peripheral wall and the lid body A vacuum O-ring is attached to either one of the opposing surfaces via a mounting slot, and the gas in the space defined by the stage, peripheral wall, lid, and seal member is exhausted to the outside by an exhaust device and a valve. A laminating apparatus characterized in that it is configured to do so .
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