JP4984259B2 - Sample holding mechanism - Google Patents

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Description

本発明は、主として半導体ウェーハ、ガラス板などの板状の基板サンプルを処理するプロセスで使用するサンプル保持機構に関するものである。 The present invention relates to a sample holding mechanism used mainly in a process for processing a plate-like substrate sample such as a semiconductor wafer or a glass plate.

半導体のプロセス処理装置では、サンプルウェーハを固定して使用しなければならない場合がある。たとえば、ターゲットが上向きにあるスパッタ装置では、サンプルウェーハの処理面を下に向けて置かなければならず、このため、サンプルウェーハを基板ホルダーと言われる冶具に固定する。この他にも、イオンミリングなどのエッチング装置、陽極接合装置などの接合装置など、多くの装置でもサンプルウェーハの処理面を下に向けたり、横方向に向けたりする必要があり、ウェーハを固定しなければならない。また、装置内の処理する場所に単に載せるだけでは動いてしまうような場合にも固定が必要不可欠である。   In a semiconductor processing apparatus, it may be necessary to fix and use a sample wafer. For example, in a sputtering apparatus in which the target is facing upward, the processing surface of the sample wafer must be faced down. For this reason, the sample wafer is fixed to a jig called a substrate holder. In addition to this, in many devices such as ion milling and other anodic bonding devices, etc., the processing surface of the sample wafer needs to be directed downward or laterally, and the wafer is fixed. There must be. In addition, fixing is indispensable even in the case where the device moves only by being placed on a processing place in the apparatus.

従来、たとえば接合装置を用いて同一口径の2枚のサンプルウェーハを接合する場合、両者のアライメント(位置合わせ)操作をするために、少なくとも1枚のウェーハは固定しなければならない。前記基板ホルダーなどに固定してから接合処理する場合、代表的な方法としては、押さえ冶具で固定する方法、ウェーハ外周部分を受け縁で保持する方法や、真空吸引や静電力などによって基板ホルダーに吸着する方法がある。 Conventionally, when two sample wafers having the same diameter are bonded using, for example, a bonding apparatus, at least one wafer must be fixed in order to perform an alignment operation. When bonding to the substrate holder after fixing to the substrate holder, representative methods include a method of fixing with a holding jig, a method of holding the outer periphery of the wafer at the edge, a vacuum suction or electrostatic force to the substrate holder. There is a method of adsorption.

受け縁方式による一例を図8(A)に示す。この図は、ウェーハ接合装置の模式断面図であり、下側サンプルウェーハ885は加熱サセプター850上に載置されている。また、2枚のサンプルウェーハのアライメントのために、加熱サセプターは微動機構895に固定されている。一方、接合時に上側に位置するサンプルウェーハ880は、基板ホルダー800を用いてウェーハエッジに近い外周部を受け縁部805によって保持されている。 An example of the receiving edge method is shown in FIG. This figure is a schematic cross-sectional view of the wafer bonding apparatus, and the lower sample wafer 885 is placed on the heating susceptor 850. Further, the heating susceptor is fixed to a fine movement mechanism 895 for alignment of the two sample wafers. On the other hand, the sample wafer 880 positioned on the upper side at the time of bonding is held by the edge portion 805 by using the substrate holder 800 and receiving the outer peripheral portion near the wafer edge.

赤外線顕微鏡ヘッド860とモニター865によって2枚のサンプルウェーハのアライメントを行った後、赤外線顕微鏡ヘッドを退避させ、圧着用のプレスヘッド(図示せず)による圧着操作に移る。しかし、図8(A)に示すように、上下方向から接合する場合に、上側サンプルウェーハの口径が下側サンプルウェーハの口径に比べて同じか小さい場合には、サンプルウェーハ同士を合わせて押圧するときに、たとえ基板ホルダーの厚さをサンプルウェーハよりも薄くしたとしても、受け縁部805が邪魔になるので、アライメント操作が終了した時点で直ちに圧着操作に移行することが出来ない。 After aligning the two sample wafers with the infrared microscope head 860 and the monitor 865, the infrared microscope head is retracted, and the operation proceeds to a crimping operation with a press head (not shown) for crimping. However, as shown in FIG. 8A, when joining from above and below, if the diameter of the upper sample wafer is the same or smaller than that of the lower sample wafer, the sample wafers are pressed together. Sometimes, even if the thickness of the substrate holder is made thinner than that of the sample wafer, the receiving edge 805 is in the way, so that it is not possible to immediately proceed to the crimping operation when the alignment operation is completed.

上記問題の解決手段として、たとえば円環状の基板ホルダーであれば、これを扇状の幾つかの部分に分割して個々に独立したホルダーとし、アライメントが終了した時点で分割・独立ホルダーを直径方向に順次引き抜いていけば、上側サンプルウェーハを外周部分から順次下側サンプルウェーハの上に接触させていくことが出来る。これにより、基板ホルダーが介在しない状態で圧着操作に移行することが可能となる。しかしながら、上記手段では独立ホルダーを引き抜いていく過程で上側サンプルウェーハの位置ズレが起きやすく、高精度アライメントによる圧着接合がきわめて困難であった。   As a means for solving the above problem, for example, in the case of an annular substrate holder, this is divided into several fan-shaped parts to make them independent holders. By sequentially pulling out, the upper sample wafer can be brought into contact with the lower sample wafer sequentially from the outer peripheral portion. Thereby, it is possible to shift to the crimping operation without the substrate holder interposed. However, in the above means, the upper sample wafer is likely to be misaligned in the process of pulling out the independent holder, and it is extremely difficult to perform pressure bonding by high-precision alignment.

一方、吸着方式を用いた固定方式のうち、真空吸着方式は真空雰囲気では使用することが出来ないので、減圧下での圧着には静電チャックが多用されている。一例を図8(B)に示す。上側サンプルウェーハ880は、静電チャックヘッド810に静電吸着により保持されている。図中の電源815は静電チャック用の電源である。図示のように、静電チャックヘッドは上部サンプルウェーハの裏面全面を吸着するのではなく、ウェーハの外周部にアライメントのためのモニター領域882を確保しており、残りの中央部分を吸着領域としている。 On the other hand, among the fixing methods using the suction method, the vacuum suction method cannot be used in a vacuum atmosphere, and therefore electrostatic chucks are frequently used for pressure bonding under reduced pressure. An example is shown in FIG. The upper sample wafer 880 is held by the electrostatic chuck head 810 by electrostatic adsorption. A power source 815 in the figure is a power source for an electrostatic chuck. As shown in the figure, the electrostatic chuck head does not suck the entire back surface of the upper sample wafer, but secures a monitor region 882 for alignment on the outer periphery of the wafer, and uses the remaining central portion as a suction region. .

しかし、上記のように、アライメント用のモニター領域が限定されるので、ウェーハ全面をモニターする場合に比べてアライメント精度が低下する場合がある。また、静電チャック機構は、構造が複雑であり、機構コストも高い、という難点がある。さらに、アライメント終了後に、赤外線顕微鏡ヘッド860に加えて静電チャック機構も退避させねばならず、圧着接合装置が複雑化する。
特開平08−186065
However, as described above, since the alignment monitor area is limited, the alignment accuracy may be lower than when the entire wafer surface is monitored. In addition, the electrostatic chuck mechanism has a problem that the structure is complicated and the mechanism cost is high. Further, after the alignment, the electrostatic chuck mechanism must be retracted in addition to the infrared microscope head 860, which complicates the pressure bonding apparatus.
JP 08-186065

本発明の目的は、サンプル保持機構に基板サンプル(ウェーハなど)を装着したままの状態で圧着操作に移行しても、サンプル保持機構の存在がなんら障害にならないサンプル保持機構を提供することにある。   It is an object of the present invention to provide a sample holding mechanism in which the presence of the sample holding mechanism does not become an obstacle even when the operation is shifted to the crimping operation with the substrate sample (wafer or the like) being mounted on the sample holding mechanism. .

本発明の最大の特徴は、板状枠体とプッシングユニットとで基板サンプルの保持機構を構成し、板状枠体で囲まれた領域に基板サンプルが保持され、基板サンプルの周縁部端面のみが保持機構と接触している点にある。これによって、サンプル保持機構の厚みを保持すべき基板サンプルよりも薄くすれば、基板サンプル(ウェーハなど)をサンプル保持機構に装着したままの状態で圧着操作に移行しても、サンプル保持機構の存在がなんら障害にはならない。   The greatest feature of the present invention is that a plate sample holding mechanism is constituted by a plate frame and a pushing unit, the substrate sample is held in a region surrounded by the plate frame, and only the peripheral edge surface of the substrate sample is provided. It is in contact with the holding mechanism. As a result, if the thickness of the sample holding mechanism is made thinner than the substrate sample to be held, the sample holding mechanism exists even if the substrate sample (wafer, etc.) is moved to the crimping operation with the sample holding mechanism mounted. There is no obstacle.

上述の『サンプル保持機構の厚みを保持すべき基板サンプルよりも薄くすれば』とは、より正確に表現すれば、『板状枠体で囲まれた領域中に装着された基板サンプルの表面を含む仮想平面と、基板サンプルの裏面を含む仮想平面とで規定される二つの仮想平面で挟まれた領域の中にサンプル保持機構が収まっている』状況を指す。   The above-mentioned “if the thickness of the sample holding mechanism is made thinner than the substrate sample to be held” can be expressed more accurately as follows: “The surface of the substrate sample mounted in the region surrounded by the plate-shaped frame body. The sample holding mechanism is within a region sandwiched between two virtual planes defined by the virtual plane including the virtual plane including the back surface of the substrate sample.

本発明の実施例を示す図面を援用して、本発明の詳細を以下に説明する。本発明の板状枠体とは、例えば図1(A)、(B)示すようなドーナッツ状の薄い板状枠体110を指す。板状枠体で囲まれた領域140の中に、図1(B)〔平面図〕に示すように基板サンプル180を保持する。 Details of the present invention will be described below with reference to the drawings showing examples of the present invention. The plate-like frame of the present invention refers to a donut-like thin plate-like frame 110 as shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B), for example. A substrate sample 180 is held in a region 140 surrounded by a plate-shaped frame as shown in FIG.

図1(C)〔拡大断面図〕に示すように、板状枠体110に配設されたプッシングユニット130中のバネ体136の復元力により、ピストン132の先端が基板サンプル180の周縁部端面を押圧することにより、基板サンプルを保持している。   As shown in FIG. 1C [enlarged cross-sectional view], the distal end of the piston 132 is the end surface of the peripheral portion of the substrate sample 180 due to the restoring force of the spring body 136 in the pushing unit 130 disposed on the plate-like frame 110. The substrate sample is held by pressing.

プッシングユニット130は、シリンダー134、バネ体136、ピストン132とで構成されている。ピストンはシリンダー内で回転が可能であり、また、ピストンをシリンダー内に押し込んでいった時に、バネ体の圧縮が始まる寸前の状態でシリンダーから所定の長さのピストンが突き出るように設定されている。   The pushing unit 130 includes a cylinder 134, a spring body 136, and a piston 132. The piston can be rotated in the cylinder, and when the piston is pushed into the cylinder, the piston of a predetermined length protrudes from the cylinder just before the compression of the spring body starts. .

プッシングユニットは、ピストンが摺動する軸方向線と板状枠体の表面(又は裏面)とが平行となるような状態で、かつ、板状枠体で囲まれた領域にピストンの所定長さを突き出した状態でプッシングユニットの一部又は全部が板状枠体に3個以上埋設・固定されている。 The pushing unit is in a state in which the axial line along which the piston slides and the front surface (or back surface) of the plate frame are parallel to each other, and in a region surrounded by the plate frame, the predetermined length of the piston 3 or more of the pushing unit is embedded and fixed in the plate-like frame body in a state of protruding.

プッシングユニットのレイアウトとしては、基板サンプルの各周縁部端面を押圧する力の総和(ベクトル和)と基板サンプルに作用する偶力の総和(ベクトル和)が、ともに零となる位置にプッシングユニットを配置すればよい。必ずしも各バネ体のバネ定数を同じにする必要はなく、プッシングユニットを所望の位置に配置した後、上記の条件に見合うように各バネ体のバネ定数を設定すればよい。   As the layout of the pushing unit, the pushing unit is arranged at a position where the sum of the forces that press the edge of each edge of the substrate sample (vector sum) and the sum of the couples acting on the substrate sample (vector sum) are both zero. do it. The spring constant of each spring body does not necessarily have to be the same. After the pushing unit is arranged at a desired position, the spring constant of each spring body may be set so as to meet the above conditions.

また、図1(B)に示すような円形基板サンプル180の場合のように、保持すべき基板サンプルが2本の直行する平面形状対称軸を持っている場合には、2本の直行する平面形状対称軸の延長線上の所定位置にプッシングユニットを配置し、等しいバネ定数を持つバネ体により基板サンプルを保持するのが典型的な方式である。   Further, when the substrate sample to be held has two orthogonal planar shape symmetry axes as in the case of the circular substrate sample 180 as shown in FIG. 1B, two orthogonal planes In a typical system, the pushing unit is arranged at a predetermined position on the extended line of the shape symmetry axis, and the substrate sample is held by a spring body having an equal spring constant.

また、ピストンの移動軸線と基板サンプルの周縁部端面の接線方向が、大略、直交することが好ましい。これにより、より安定した基板サンプルの保持が出来る。さらに、バネ体としては、ピストンをシリンダーに押し込んだときに反発力を発生するものであればよく、特に限定されるものではないが、好ましくはコイルバネである。 Moreover, it is preferable that the tangential direction of the moving axis of the piston and the peripheral edge of the substrate sample is substantially orthogonal. Thereby, the substrate sample can be held more stably. Further, the spring body is not particularly limited as long as it generates a repulsive force when the piston is pushed into the cylinder, and is preferably a coil spring.

また、各ピストンの先端と基板サンプル周縁部端面との接触点を点状の1点であると仮定したとき、これらの仮想点を順次結んで得られる多角形を想定し、各ピストンによって保持されている基板サンプルの重心を上記想定多角形を含む平面内に投影したときに、基板サンプルの重心が想定多角形の内側に存在することが好ましい。これにより、サンプル面に直交する方向への回転力(基板サンプルの自重に起因するもの)が低減できるので、基板サンプルの安定した保持が可能になる。 Also, assuming that the point of contact between the tip of each piston and the peripheral edge of the substrate sample is one point-like point, a polygon obtained by sequentially connecting these virtual points is assumed and held by each piston. It is preferable that the center of gravity of the substrate sample exists inside the assumed polygon when the center of gravity of the substrate sample projected onto the plane including the assumed polygon. As a result, the rotational force in the direction orthogonal to the sample surface (due to the weight of the substrate sample) can be reduced, and thus the substrate sample can be stably held.

さらに、より好ましくは、基板サンプルの上記投影重心と上記想定多角形の重心とを、大略、一致させることである。これにより、上記の回転力を最小限に抑制できるので、より安定した基板サンプルの保持が可能になる。 More preferably, the projected centroid of the substrate sample and the centroid of the assumed polygon are approximately matched. As a result, the rotational force described above can be suppressed to a minimum, so that a more stable substrate sample can be held.

また、保持すべき基板サンプルの周縁部端面の形状に応じて、図2〜図4に示すようにピストンの先端形状を、V字溝、十字型V字溝、又は先鋭な針状としている。さらに、基板サンプルの脱着時にピストンをシリンダー内に押し込む操作が必要になるので、図3に示すように、フォーク状ジグの引掛け用突起又は溝(図示なし)をピストンの側面に設けることが望ましい。 Further, depending on the shape of the end face of the peripheral edge of the substrate sample to be held, the tip shape of the piston is a V-shaped groove, a cross-shaped V-shaped groove, or a sharp needle shape as shown in FIGS. Further, since it is necessary to push the piston into the cylinder when the substrate sample is detached, it is desirable to provide a hook projection or groove (not shown) on the side surface of the piston as shown in FIG. .

また、本発明のサンプル保持機構の構成材料は、構築可能であれば特に限定されるものではない。加熱を要する処理工程に使用する場合には、金属材料若しくはセラミックス材料、又は前記の二つの材料を組み合わせて構成する。   Moreover, the constituent material of the sample holding mechanism of the present invention is not particularly limited as long as it can be constructed. When used in a processing step that requires heating, a metal material or a ceramic material, or a combination of the above two materials is used.

(1)本発明のサンプル保持機構を用いることにより、基板サンプル(ウェーハなど)を保持機構に装着したままの状態で、そのまま圧着操作に移行することが可能となる。圧着操作に対して、サンプル保持機構の存在がなんら障害にならない。従って、例えば上下にある2枚のウェーハの圧着に際して、保持している上側のウェーハサイズが下側に比べて小さい場合にも、ウェーハを保持機構に装着したままで圧着操作を行うことが可能となる。また、真空雰囲気での使用も可能である。 (1) By using the sample holding mechanism of the present invention, it is possible to proceed to the crimping operation as it is with the substrate sample (wafer or the like) mounted on the holding mechanism. The presence of the sample holding mechanism is not an obstacle to the crimping operation. Therefore, for example, when crimping two upper and lower wafers, even when the upper wafer size held is smaller than the lower one, the crimping operation can be performed with the wafer mounted on the holding mechanism. Become. Moreover, the use in a vacuum atmosphere is also possible.

(2)本発明のサンプル保持機構を用いることにより、ハンドリング領域を実際の基板サンプルのサイズよりも大きく採ることができる。これにより、通常、ハンドリング可能なウェーハサイズを限定している自動又は半自動方式のプロセス装置であっても、例えば、口径Φ70mmのサンプルウェーハを外径Φ100mmのサンプル保持機構に装着すれば、Φ100mm専用装置を用いてΦ70mmのサンプルウェーハをハンドリングすることが可能になる。口径変換用のトレーを用いる必要がなくなるので、トレー使用時にしばしば問題となる加熱・冷却時の熱伝導に起因する問題も解消される。 (2) By using the sample holding mechanism of the present invention, the handling area can be made larger than the actual size of the substrate sample. Thus, even if it is an automatic or semi-automatic process apparatus that normally limits the wafer size that can be handled, for example, if a sample wafer having a diameter of 70 mm is mounted on a sample holding mechanism having an outer diameter of 100 mm, a dedicated apparatus for 100 mm It is possible to handle a sample wafer of Φ70 mm using Since there is no need to use a tray for changing the diameter, problems due to heat conduction during heating / cooling, which is often a problem when using the tray, are also solved.

以下に本発明の幾つかの実施例を図面を用いて説明する。なお、図面を見やすくするために、平面図における基板サンプルには点状の模様を付けている。 Several embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In order to make the drawing easy to see, the substrate sample in the plan view has a dotted pattern.

主として、円形基板サンプルを保持するためのサンプル保持機構を図1(A)〜(C)に示す。図1(A)は本実施例におけるサンプル保持機構の模式斜視図、図1(B)は円形基板サンプルを保持した状態のサンプル保持機構の模式平面図、図1(C)は図1(B)におけるS−S断面拡大図である。   1A to 1C mainly show a sample holding mechanism for holding a circular substrate sample. 1A is a schematic perspective view of a sample holding mechanism in this embodiment, FIG. 1B is a schematic plan view of the sample holding mechanism in a state where a circular substrate sample is held, and FIG. 1C is FIG. FIG.

サンプル保持機構は、板状枠体110とプッシングユニット130とで構成されており、板状枠体で囲まれた領域140に基板サンプル180が保持される。図1(C)に示すようにプッシングユニット130は、シリンダー134と、シリンダー中に収められたバネ体であるコイルバネ136と、ピストン132とで構成されている。ピストンをシリンダー内に押し込んで行くとコイルバネが圧縮され、その復元力によりピストンの先端(露出側)には押圧力が発生する。   The sample holding mechanism includes a plate-like frame body 110 and a pushing unit 130, and the substrate sample 180 is held in a region 140 surrounded by the plate-like frame body. As shown in FIG. 1C, the pushing unit 130 includes a cylinder 134, a coil spring 136 that is a spring body housed in the cylinder, and a piston 132. When the piston is pushed into the cylinder, the coil spring is compressed, and the restoring force generates a pressing force at the tip (exposed side) of the piston.

このプッシングユニットは、図示のように板状枠体の内周縁部分に取り付け・固定されている。本例では、板状枠体の一部を切削加工した部分にプッシングユニットを位置決めし、溶接、ロウ付、又はカシメなどの適切な方法により固定した。 The pushing unit is attached and fixed to the inner peripheral edge of the plate-like frame as shown in the figure. In this example, the pushing unit was positioned at a portion obtained by cutting a part of the plate-like frame body, and fixed by an appropriate method such as welding, brazing, or caulking.

また、プッシングユニットを含む板状枠体の厚みは基板サンプルの厚み以下になるように設定されている。すなわち、板状枠体で囲まれた領域140の中に装着された基板サンプルの表面を含む仮想平面と、基板サンプルの裏面を含む仮想平面とで規定される二つの平面で挟まれた領域の中に、本発明のサンプル保持機構、すなわちプッシングユニットを含む板状枠体が完全に収まっているということである。 Further, the thickness of the plate-like frame including the pushing unit is set to be equal to or less than the thickness of the substrate sample. That is, a region sandwiched between two planes defined by a virtual plane including the surface of the substrate sample mounted in the region 140 surrounded by the plate-shaped frame and a virtual plane including the back surface of the substrate sample. It means that the sample holding mechanism of the present invention, that is, the plate-like frame including the pushing unit is completely contained.

以下では、基板サンプル180として、直径100mm、厚さ0.5mmのシリコンウェーハを例に採り、本例のサンプル保持機構を説明する。図1(B)に示すように、板状枠体の外周と内周の形状は同心円状であり、内周円の直径寸法は約110mmである。板状枠体110は約0.4mm厚のステンレス鋼板で作製したドーナッツ状の枠体であり、これに金属製のプッシングユニット130が取り付けられている。   Hereinafter, the sample holding mechanism of this example will be described by taking a silicon wafer having a diameter of 100 mm and a thickness of 0.5 mm as an example of the substrate sample 180. As shown in FIG. 1 (B), the shape of the outer periphery and the inner periphery of the plate-like frame body is concentric, and the diameter of the inner periphery circle is about 110 mm. The plate-like frame 110 is a donut-like frame made of a stainless steel plate having a thickness of about 0.4 mm, and a metal pushing unit 130 is attached to this.

プッシングユニットはシリコンウェーハの2本の直交する形状対称軸線上の相当位置に、合計4個が配設されている。各プッシングユニットにあるピストン132の先端は、枠体内周縁部120(シリンダー開放端)から7mm突き出した状態(ただし、コイルバネの圧縮による復元力が発生する寸前のピストン位置)に調整されている。各コイルバネのバネ定数は同一とし、バネ定数を約20gf/mmとした。保持すべきシリコンウェーハは、図1(C)に示すように周縁部分が面取りをされて丸みを帯びている。一方、シリコンウェーハの周縁部端面に押し付けられるピストンの先端にはV字溝138が設けられている。 A total of four pushing units are arranged at corresponding positions on two orthogonal axes of shape symmetry of the silicon wafer. The tip of the piston 132 in each pushing unit is adjusted to a state where it protrudes 7 mm from the peripheral part 120 (cylinder open end) in the frame (however, the piston position just before the restoring force is generated by the compression of the coil spring). The spring constant of each coil spring was the same, and the spring constant was about 20 gf / mm. As shown in FIG. 1C, the peripheral portion of the silicon wafer to be held is chamfered and rounded. On the other hand, a V-shaped groove 138 is provided at the tip of the piston pressed against the edge of the peripheral edge of the silicon wafer.

本例のサンプル保持機構にシリコンウェーハを装着するには、平坦な台(図示せず)上にサンプル保持機構を載置した後、板状枠体内周縁部にある4本のピストンを各シリンダー内に、適量、押し込む。次いで、図1(B)に示すようにシリコンウェーハを板状枠体で囲まれた領域に載置した後、ピストン先端部のV字溝がシリコンウェーハの周縁部端面に接触するように、各シリンダー内に押し込んでいたピストンを元の位置に戻す。 In order to mount the silicon wafer on the sample holding mechanism of this example, after placing the sample holding mechanism on a flat table (not shown), the four pistons at the peripheral edge of the plate-like frame are placed in each cylinder. Push in an appropriate amount. Next, as shown in FIG. 1 (B), after placing the silicon wafer in the region surrounded by the plate-shaped frame, each V-shaped groove at the tip of the piston is brought into contact with the peripheral edge of the silicon wafer. Return the piston that was pushed into the cylinder to its original position.

これにより、シリコンウェーハは周縁部端面に接触する4個のV字溝により保持される。各ピストンには押圧力(コイルバネの復元力:約40gf)が加わっているので、シリコンウェーハがサンプル保持機構の自重でピストンから脱離することはない。同様に、板状枠体のみを支持した場合であっても、自重によりシリコンウェーハがサンプル保持機構から脱離することもない。さらには、ウェーハを含む保持機構が通常の搬送動作中に受ける加速度による荷重負荷に対しても、これによりウェーハが保持機構から脱落することもない。   As a result, the silicon wafer is held by the four V-shaped grooves that are in contact with the peripheral edge. Since a pressing force (restoring force of the coil spring: about 40 gf) is applied to each piston, the silicon wafer does not detach from the piston due to the weight of the sample holding mechanism. Similarly, even when only the plate-like frame is supported, the silicon wafer is not detached from the sample holding mechanism by its own weight. Furthermore, the wafer does not fall out of the holding mechanism due to a load caused by an acceleration that the holding mechanism including the wafer receives during a normal transfer operation.

本実施例からもわかるように、本発明の最大の特徴は、基板サンプルを保持するに際して、保持具たるピストンが基板サンプルの周縁部端面だけを接触・押圧してサンプルを保持し、かつ、サンプルの外周縁部より外側の領域に位置するサンプル保持機構の厚さを基板サンプルよりも薄くしたことにある。   As can be seen from the present embodiment, the greatest feature of the present invention is that when holding the substrate sample, the piston as the holder holds and holds the sample by contacting and pressing only the peripheral edge of the substrate sample. The thickness of the sample holding mechanism located in the region outside the outer peripheral edge of the substrate is made thinner than the substrate sample.

以下に、2枚の同一口径シリコンウェーハを重ね合わせ接着(熱圧着)する場合における本例のサンプル保持機構の応用例を、図7により説明する。図7(A)は、本例のサンプル保持機構を用いて2枚のウェーハのパタン合わせ(各ウェーハ上にあるパタンを上下に重ね合わせるためのアライメント操作)をする場合の熱圧着装置の模式断面図である。また、図7(B)は上記のパタン合わせ操作が終了後、引き続き連続して熱圧着操作を行っている状態の模式断面図である。   Hereinafter, an application example of the sample holding mechanism of this example when two silicon wafers having the same diameter are bonded and bonded together (thermocompression bonding) will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a schematic cross section of a thermocompression bonding apparatus in the case of performing pattern alignment of two wafers using the sample holding mechanism of this example (alignment operation for superimposing patterns on each wafer vertically). FIG. FIG. 7B is a schematic cross-sectional view showing a state in which the thermocompression operation is continuously performed after the pattern matching operation is completed.

まず、図7(A)に示すように、基台755に設置されている加熱サセプター750の上に下側ウェーハ785を載置する。次に、本例のサンプル保持機構700で上方に位置する上側ウェーハ780を保持する。次いで、保持機構の外周に近い部分を支持体790で支持する。そして、支持体に接続している微動機構795を用いて上側ウェーハを下降させて、上側・下側ウェーハの間隔をパタン合わせが可能となる距離にまで接近させる。次いで、微動機構を操作して上側・下側ウェーハの間のパタン合わせを行う。この間のパタン合せの状況については、赤外線顕微鏡ヘッド760とモニター765で構成されたモニターシステムを用いて監視する。 First, as shown in FIG. 7A, the lower wafer 785 is placed on the heating susceptor 750 installed on the base 755. Next, the upper wafer 780 positioned above is held by the sample holding mechanism 700 of this example. Next, a portion close to the outer periphery of the holding mechanism is supported by the support 790. Then, the upper wafer is lowered using the fine movement mechanism 795 connected to the support, and the distance between the upper and lower wafers is brought close to a distance that allows pattern matching. Next, the fine adjustment mechanism is operated to perform pattern matching between the upper and lower wafers. The state of pattern matching during this period is monitored using a monitor system including an infrared microscope head 760 and a monitor 765.

パタン合わせが完了したら、微動機構を操作して、上側ウェーハをさらに下降させ、下側ウェーハと完全に密着させる。次いで、図7(B)に示すように、赤外線顕微鏡ヘッドを退避させ、代わりに熱圧着用のプレス板770を上側ウェーハ780に押し当て、所定条件で熱圧着を行い、上下2枚のウェーハを接合する。上側ウェーハがプレス板で押し付けられる場合にも、サンプル保持機構700を取り外す必要がないので、パタン合わせ後の上下ウェーハの位置ズレを抑制できる。また、サンプル保持機構にウェーハを装着したままで、圧着すべきウェーハ口径よりも大きなプレス板を用いた熱圧着が可能になるので、圧着の信頼性が向上する。   When the pattern alignment is completed, the fine movement mechanism is operated to further lower the upper wafer and bring it into intimate contact with the lower wafer. Next, as shown in FIG. 7B, the infrared microscope head is retracted, and instead, a press plate 770 for thermocompression is pressed against the upper wafer 780, thermocompression is performed under predetermined conditions, and the upper and lower two wafers are separated. Join. Even when the upper wafer is pressed by the press plate, it is not necessary to remove the sample holding mechanism 700, so that the positional deviation between the upper and lower wafers after pattern matching can be suppressed. Further, since the thermocompression using a press plate larger than the diameter of the wafer to be crimped can be performed while the wafer is mounted on the sample holding mechanism, the reliability of the crimping is improved.

本例では、円形の基板サンプルに適用するサンプル保持機構について説明したが、これに限定されるものではない。楕円形、正方形、長方形など、平面形状において2本の直行する対称軸を有する(上下・左右が対称な形状)基板サンプルであれば、本実施例に示したサンプル保持機構を適用できる。この場合、板状枠体の内周縁部の形状を円形ではなく、基板サンプルの形状に対応させる必要がある。しかし、必ずしも相似形に近い形状である必要はなく、プッシングユニットが取り付けられている付近だけが基板サンプルと適切な隙間を保った形状であれば充分である。   In this example, the sample holding mechanism applied to the circular substrate sample has been described, but the present invention is not limited to this. The sample holding mechanism shown in the present embodiment can be applied to any substrate sample that has two orthogonal symmetry axes in a planar shape such as an ellipse, square, or rectangle (a shape that is vertically and horizontally symmetrical). In this case, it is necessary to make the shape of the inner peripheral edge of the plate frame correspond to the shape of the substrate sample, not the circle. However, it is not always necessary to have a shape close to a similar shape, and it is sufficient if only the vicinity where the pushing unit is attached has a shape with an appropriate gap from the substrate sample.

本発明の第2の実施例として、プッシングユニットの構成要素である「ピストン」についての実施例を以下に述べる。まず、ピストンがシリンダー内で回転可能なように円柱状のピストン形状とした。これは、ピストンの先端に設けたV字溝が基板サンプルの周縁部端面と接触した際に、ピストンが回転することによりV字溝がサンプル端面にピッタリと整合する・・・・・いわゆる「馴染み」が良くなるからである。   As a second embodiment of the present invention, an embodiment of a “piston” that is a component of a pushing unit will be described below. First, a cylindrical piston shape was used so that the piston could rotate in the cylinder. This is because when the V-shaped groove provided at the tip of the piston comes into contact with the peripheral edge of the substrate sample, the piston rotates so that the V-shaped groove is perfectly aligned with the sample edge. "Is better."

さらに、ピストンの先端に十字型のV字溝を設けた実施例を図2に示す。図2(A)は、先端に十字型V字溝を持つピストン232の断面図、図2(B)は、ピストン先端の十字型V字溝を示す端面の図である。図示のように、シリンダー内を回転可能なピストン先端に2本の直行するV字溝238が設けられている。   Furthermore, FIG. 2 shows an embodiment in which a cross-shaped V-shaped groove is provided at the tip of the piston. 2A is a cross-sectional view of a piston 232 having a cross-shaped V-shaped groove at the tip, and FIG. 2B is a view of an end surface showing the cross-shaped V-shaped groove at the tip of the piston. As shown in the figure, two orthogonal V-shaped grooves 238 are provided at the tip of a piston that can rotate in the cylinder.

十字型V字溝の採用により、1本のV字溝を持つ場合に比べて保持機構への基板サンプルのセッティングが容易になった。回転可能な1本V字溝式ピストンの場合には、セッティングする際のV字溝の方向が必ずしも基板サンプルの周縁部位置と一致していない場合があり、方向調整が必要であった。   The adoption of the cross-shaped V-shaped groove makes it easier to set the substrate sample on the holding mechanism than when it has one V-shaped groove. In the case of a rotatable single V-shaped groove type piston, the direction of the V-shaped groove at the time of setting may not always coincide with the peripheral position of the substrate sample, and the direction adjustment is necessary.

一方、本例の十字型V字溝式の場合には、V字溝が2本あるので、基板サンプル装着操作時のピストン先端と基板サンプルの周縁部端面との「馴染み」がより簡単にできる。すなわち、ピストン先端が基板サンプルの周縁部端面に接触した際、V字溝とサンプル周縁部の方向が大幅にずれていない限り、どちらかのV字溝にサンプル周縁部が入り込めば、その後はピストンが回転することによりV字溝方向とサンプル周縁部方向が自動的に整合するからである。 On the other hand, in the case of the cruciform V-shaped groove type of this example, since there are two V-shaped grooves, the “familiarity” between the piston tip and the peripheral edge of the substrate sample during the substrate sample mounting operation can be made easier. . That is, when the tip of the piston comes into contact with the peripheral edge of the substrate sample, unless the direction of the V-shaped groove and the sample peripheral edge is significantly shifted, if the sample peripheral edge enters one of the V-shaped grooves, This is because the direction of the V-shaped groove and the direction of the peripheral edge of the sample are automatically aligned by the rotation of the piston.

本発明の第3の実施例を図3に示す。図3(A)は、プッシングユニット330の模式断面図である。シリンダー334内には、コイルバネ336が収まっている。また、シリンダー内を摺動・回転可能なピストン332があり、その先端にはV字溝338が設けられている。さらに、ピストン先端付近の側面には2個の突起333が対称的に配設されている。   A third embodiment of the present invention is shown in FIG. FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of the pushing unit 330. A coil spring 336 is accommodated in the cylinder 334. Further, there is a piston 332 that can slide and rotate in the cylinder, and a V-shaped groove 338 is provided at the tip thereof. Further, two protrusions 333 are symmetrically arranged on the side surface near the piston tip.

この突起を利用することにより、サンプル保持機構への基板サンプルの装着・離脱操作がきわめて簡単になる。以下に、図3(B)により上記を説明する。図3(B)は、基板サンプルの装着・離脱の際に必要となるピストンの移動(シリンダー側への押し込み)操作を説明するための斜視図である。ピストン332の側面には上述の突起333が設けられている。   By using these protrusions, the operation of attaching / detaching the substrate sample to / from the sample holding mechanism becomes extremely simple. The above will be described below with reference to FIG. FIG. 3B is a perspective view for explaining an operation of moving the piston (pushing into the cylinder side) that is required when the substrate sample is attached / detached. The protrusion 333 is provided on the side surface of the piston 332.

基板サンプルの装着・離脱に際してピストンをシリンダー側に移動するには、図示のように二又フォーク350をセットした後、二又フォークで突起を引っ掛けて矢印の方向に移動することにより、ピストンをシリンダー方向に移動することができる。なお、図示していないが、空気圧や電磁的駆動方法などにより、ピストン毎にセットをした複数個の二又フォークを一斉に移動させることができるので、これにより、基板サンプルの装着・離脱操作の自動化も可能になる。 To move the piston to the cylinder side when loading or unloading the substrate sample, set the bifurcated fork 350 as shown in the figure, then hook the protrusion with the bifurcated fork and move it in the direction of the arrow to move the piston to the cylinder. Can move in the direction. Although not shown, a plurality of forked forks set for each piston can be moved all at once by air pressure, electromagnetic drive method, etc. Automation is also possible.

本発明の第4の実施例を図4を用いて説明する。図4(A)は、長方形の基板サンプル480を本例のサンプル保持機構に装着した状態を示す模式平面図、図4(B)は、図4(A)におけるQ−Q断面拡大図である。   A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4A is a schematic plan view showing a state in which a rectangular substrate sample 480 is mounted on the sample holding mechanism of this example, and FIG. 4B is an enlarged view of the QQ cross section in FIG. 4A. .

本例が実施例1と大きく異なる点は、プッシングユニットを構成するピストンの先端形状と、プッシングユニットの個数・レイアウトである。図4(B)に示すように、板状枠体410に取り付けられたプッシングユニット430は、実施例1と同様にシリンダー434、コイルバネ436、ピストン432とで構成されているが、基板サンプル480と接触するピストン先端の形状を鋭い針状にしている。これにより、周縁部端面が平面になっている基板サンプルに対して、保持を容易にしている。   This example differs greatly from the first embodiment in the shape of the tip of the piston constituting the pushing unit and the number and layout of the pushing units. As shown in FIG. 4B, the pushing unit 430 attached to the plate-like frame 410 includes a cylinder 434, a coil spring 436, and a piston 432 as in the first embodiment. The shape of the tip of the contacting piston is made into a sharp needle shape. Thereby, holding | maintenance is made easy with respect to the board | substrate sample whose peripheral part end surface is a plane.

さらに本例では、プッシングユニットを基板サンプルの形状対称軸線上に置かずに、図4(A)に示すように3点配置としている。この場合、各ピストンの押圧力のベクトル和と各偶力のベクトル和とがともにゼロになるように、各プッシングユニットの配置とバネ定数を調整する。図4(A)の例では、下方に配置したプッシングユニット中の2本のコイルバネについては、同一のバネ定数のものを用い、また、上方に位置する1本のコイルバネについては、下方に配置したコイルバネのバネ定数の2倍の値をもつコイルバネを用いた。これにより、基板サンプルは板状枠体で囲まれた所定の領域に釣り合いを保って安定に保持される。   Further, in this example, the pushing unit is not placed on the shape symmetry axis of the substrate sample, but is arranged at three points as shown in FIG. In this case, the arrangement of each pushing unit and the spring constant are adjusted so that the vector sum of the pressing force of each piston and the vector sum of each couple are both zero. In the example of FIG. 4 (A), the two coil springs in the pushing unit disposed below are of the same spring constant, and the one coil spring located above is disposed below. A coil spring having a value twice the spring constant of the coil spring was used. As a result, the substrate sample is stably held in a balanced manner in a predetermined region surrounded by the plate-like frame.

なお、本例において実施例1と同様な条件については記載を省略した。また、上記で説明した長方形基板サンプルの保持方法は、上記の3点支持に限定されるものではない。実施例1と同様に、上記サンプルの直交する2本の形状対称軸線上の相当位置に、合計4個のプッシングユニットを配設したサンプル保持機構を用いることも可能である。また、基板サンプルの周縁部端面が面取りされており、丸みを帯びた凸面状である場合には、実施例1と同様に先端形状をV字溝としたピストンが適用できる。   In this example, the description of the same conditions as in Example 1 was omitted. Moreover, the rectangular substrate sample holding method described above is not limited to the above three-point support. Similar to the first embodiment, it is also possible to use a sample holding mechanism in which a total of four pushing units are arranged at corresponding positions on two orthogonal shape symmetry axes of the sample. Further, when the peripheral edge of the substrate sample is chamfered and rounded and convex, a piston having a V-shaped tip as in the first embodiment can be applied.

本発明の第5の実施例を図5を用いて説明する。図5は、先の実施例4と同様に長方形の基板サンプル580を本例のサンプル保持機構に装着した状態を示す模式平面図である。板状枠体510に合計8個のプッシングユニット530が配設されている。基板サンプルの周縁部端面は面取りされており、丸みを帯びた凸面状になっている。このため、先端形状をV字溝としたピストン532により、基板サンプルを保持している。その他の条件は、他の実施例に類似しているので、詳細な記載を省略する。 A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic plan view showing a state in which a rectangular substrate sample 580 is mounted on the sample holding mechanism of this example, as in the fourth embodiment. A total of eight pushing units 530 are disposed on the plate-like frame 510. The edge surface of the peripheral edge of the substrate sample is chamfered and has a rounded convex shape. For this reason, the substrate sample is held by the piston 532 whose tip shape is a V-shaped groove. Since other conditions are similar to those of the other embodiments, detailed description is omitted.

本実施例では、8個のプッシングユニット中のコイルバネのバネ定数は同一であり、プッシングユニットの配置形状と基板サンプルとからなる近似的な図形は、左右・上下に対称である。このように、プッシングユニットの配置については、基板サンプルが直交する2本の対称軸を持つ場合であっても、必ずしも対称軸線上にプッシングユニットを配置する必要はない。 In this embodiment, the spring constants of the coil springs in the eight pushing units are the same, and the approximate figure made up of the arrangement shape of the pushing units and the substrate sample is symmetrical left and right and up and down. Thus, regarding the arrangement of the pushing unit, it is not always necessary to arrange the pushing unit on the symmetry axis even when the substrate sample has two symmetry axes orthogonal to each other.

なお、本実施例では、プッシングユニット中の各ピストンの先端と基板サンプル周縁部端面との接触点を点状の1点であると仮定した場合に、これらの仮想点を順次結んで得られる多角形を想定したとき、上記想定多角形を含む平面内に投影した基板サンプルの重心位置は想定多角形の重心位置と大略一致している。 In this embodiment, when it is assumed that the point of contact between the tip of each piston in the pushing unit and the peripheral edge of the substrate sample is one point-like point, the virtual points obtained by sequentially connecting these virtual points are obtained. When a square is assumed, the centroid position of the substrate sample projected in the plane including the assumed polygon substantially coincides with the centroid position of the assumed polygon.

本発明の第6の実施例を以下に説明する。なお、上述の幾つかの実施例と同様の部分については説明を省略する。図6は、サンプルの平面形状が対称軸を持たない不定形の基板サンプル680を本発明のサンプル保持機構により保持した一例を示す平面図である。サンプル保持機構は板状枠体610と、これに取り付けられた4本のプッシングユニット630とで構成されている。   A sixth embodiment of the present invention will be described below. Note that a description of the same parts as in the above-described embodiments will be omitted. FIG. 6 is a plan view showing an example in which an indeterminate substrate sample 680 whose sample has no symmetrical axis is held by the sample holding mechanism of the present invention. The sample holding mechanism is composed of a plate-like frame 610 and four pushing units 630 attached thereto.

各ピストン632の先端にはV字溝が設けられており、実施例1〜5と同様に、各ピストンは、サンプル周縁部端面をほぼ垂直に押圧している。基板サンプルを図示のように釣り合いを保って保持するには、各ピストンの押圧力を個別に調整する必要がある。すなわち、各ピストンがサンプル周縁部端面を押圧する力の総和(ベクトル和)と、サンプル面内に作用する偶力の総和(ベクトル和)とが、ともに零となるように各ピストンの押圧力を個別に調整する必要がある。   A V-shaped groove is provided at the tip of each piston 632, and each piston presses the end surface of the peripheral edge of the sample almost vertically as in the first to fifth embodiments. In order to hold the substrate sample in a balanced manner as shown in the figure, it is necessary to individually adjust the pressing force of each piston. That is, the pressing force of each piston is set so that the total sum (vector sum) of the forces that each piston presses on the edge of the sample peripheral edge and the total sum (vector sum) of the couples acting on the sample surface become zero. Need to be adjusted individually.

図6に示す実施例においては、図面の上側に位置する2本のピストン632の個々の押圧力は、図面下側に位置するピストン632の個々の押圧力よりも大きくする必要がある。個々のピストンの押圧力を調整するには、コイルバネのバネ定数若しくはバネのたわみ量を調整するか、又は、バネ定数とたわみ量の両方を調整すればよく、これにより、基板サンプルを板状枠体で囲まれた領域に安定して保持することが出来る。   In the embodiment shown in FIG. 6, the individual pressing forces of the two pistons 632 located on the upper side of the drawing need to be larger than the individual pressing forces of the pistons 632 located on the lower side of the drawing. In order to adjust the pressing force of each piston, the spring constant of the coil spring or the amount of deflection of the spring can be adjusted, or both the spring constant and the amount of deflection can be adjusted. It can be held stably in the area surrounded by the body.

なお、上述の実施例1〜6では、サンプル保持機構の板状枠体の外周縁部の形状を円形や長方形としているが、これに限定されるものではなく、サンプル保持機構の用途に応じた形状とすることが出来る。さらに、板状枠体の内周縁部の形状は、板状枠体で囲まれる領域に基板サンプルを保持できるような空きスペースが確保されるものであれば充分である。また、プッシングユニットを配置すべき箇所において、ピストンの所望のストローク量が確保されていれば、板状枠体の内縁部の形状は必ずしも基板サンプルの形状と大略相似形である必要はない。   In Examples 1 to 6 described above, the shape of the outer peripheral edge of the plate-like frame of the sample holding mechanism is circular or rectangular. However, the shape is not limited to this and depends on the use of the sample holding mechanism. It can be a shape. Furthermore, the shape of the inner peripheral edge of the plate-like frame body is sufficient as long as an empty space is secured so that the substrate sample can be held in the region surrounded by the plate-like frame body. Further, if the desired stroke amount of the piston is ensured at the place where the pushing unit is to be arranged, the shape of the inner edge portion of the plate-like frame body does not necessarily have to be substantially similar to the shape of the substrate sample.

なお、さらに、上述の実施例1〜6では、ピストンの押圧方向を基板サンプルの外縁部端面にほぼ垂直になるようにしているが、ピストン先端がサンプル端面との接触点において摩擦抗力を上回る「滑り」を発生しない限り、サンプル面内と平行であれば端面を斜めに押圧することも可能である(ただし、押圧力のベクトル和と偶力のベクトル和とをともに零とすることは必要)。   Furthermore, in Examples 1 to 6 described above, the pressing direction of the piston is made substantially perpendicular to the end surface of the outer edge of the substrate sample, but the piston tip exceeds the frictional drag at the contact point with the sample end surface. It is possible to push the end face diagonally as long as it is parallel to the sample plane (provided that the vector sum of the pressing force and the vector sum of the couple are both zero) as long as it does not occur .

なおまた、板状枠体の中にピストンを収容するシリンダーの内径と同一寸法の空洞を板状枠体に設けることが可能であれば、この空洞をシリンダーとして代替出来ることは、言うまでもない。さらに、プッシングユニットを下記のような別構成とすることも可能である。すなわち、ピストンがシリンダーから抜け落ちるのを防止するために、シリンダーに格納されている部分のピストンの側面に段差を設け、また、シリンダーの開放端の一部又は全部にピストン側面の段差を受け止めるための「ツバ状ストッパー」を設けて、プッシングユニットを構成すればよい。   Needless to say, if the plate-like frame can be provided with a cavity having the same dimensions as the inner diameter of the cylinder that accommodates the piston, this cavity can be substituted for the cylinder. Furthermore, the pushing unit can be configured as follows. That is, in order to prevent the piston from falling out of the cylinder, a step is provided on the side surface of the piston stored in the cylinder, and a step on the side surface of the piston is received at part or all of the open end of the cylinder. A pushing unit may be configured by providing a “brief stopper”.

上記構成のプッシングユニットでは、ピストンの段差が「ツバ状ストッパー」に突当っている初期状態で、予めピストンにコイルバネの復元力を一定量だけ加えておくことが可能になる。これを利用すれば、弱いバネ定数のコイルバネを用いたサンプル保持機構に基板サンプルをセッティングする場合においても、比較的短いストロークのピストンの押戻しだけで所望の押圧力が得られるので好都合である。
In the pushing unit configured as described above, it is possible to apply a predetermined amount of the restoring force of the coil spring to the piston in an initial state where the step of the piston is in contact with the “brief stopper”. If this is used, a desired pressing force can be obtained only by pushing back the piston with a relatively short stroke even when the substrate sample is set in the sample holding mechanism using a coil spring having a weak spring constant.

さらにはまた、本発明のサンプル保持機構の構成材料は、機能構築が可能であれば特に限定されるものではない。加熱を要する処理工程に使用する場合には、金属材料若しくはセラミックス材料、又は前記の二つの材料を組み合わせて構成する。 Furthermore, the constituent material of the sample holding mechanism of the present invention is not particularly limited as long as function construction is possible. When used in a processing step that requires heating, a metal material or a ceramic material, or a combination of the above two materials is used.

本発明は、特に自動・半自動の電子デバイス製造プロセス装置において、ハンドリング可能な標準サイズ(ウェーハ口径など)を下回る異径サイズのサンプルを、標準サイズのサンプルと同様にハンドリングするために利用できる。また、圧着用接合装置などにおける2枚の基板サンプルのアライメント操作にも利用できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used to handle a sample having a different diameter that is smaller than a standard size that can be handled (such as a wafer diameter) in the same manner as a standard size sample, particularly in an automatic / semi-automatic electronic device manufacturing process apparatus. It can also be used for alignment operation of two substrate samples in a bonding apparatus for pressure bonding.

(A)実施例1におけるサンプル保持機構の模式斜視図 (B)実施例1におけるサンプル保持機構の模式平面図 (C)図1(B)におけるS−S断面拡大図(A) Schematic perspective view of sample holding mechanism in Example 1 (B) Schematic plan view of sample holding mechanism in Example 1 (C) SS sectional enlarged view in FIG. 1 (B) (A)ピストンの断面図 (B)ピストン先端の端面図(A) Cross section of piston (B) End view of piston tip (A)プッシングユニットの模式断面図 (B)ピストンの押し込み操作を説明する斜視図(A) Schematic cross-sectional view of the pushing unit (B) Perspective view explaining the push-in operation of the piston (A)実施例4におけるサンプル保持機構の模式平面図 (B)図4(A)におけるQ−Q断面拡大図(A) Schematic plan view of sample holding mechanism in Example 4 (B) QQ cross-sectional enlarged view in FIG. 実施例5におけるサンプル保持機構の模式平面図Schematic plan view of the sample holding mechanism in Example 5 実施例6におけるサンプル保持機構の模式平面図Schematic plan view of the sample holding mechanism in Example 6 (A)本発明によるサンプル保持機構を用いた熱圧着接合装置の模式断面図 (B)本発明によるサンプル保持機構を用いた熱圧着装置における、圧着操作時の模式断面図(A) Schematic cross-sectional view of a thermocompression bonding apparatus using the sample holding mechanism according to the present invention (B) Schematic cross-sectional view during a crimping operation in a thermocompression bonding apparatus using the sample holding mechanism according to the present invention (A)受け縁方式を用いた従来のウェーハ接合装置の模式断面図 (B)静電チャックを用いた従来のウェーハ接合装置の模式断面図(A) Schematic cross-sectional view of a conventional wafer bonding apparatus using a receiving edge method (B) Schematic cross-sectional view of a conventional wafer bonding apparatus using an electrostatic chuck

符号の説明Explanation of symbols

110,410,510,610――板状枠体
120――枠体内周縁部
130,330,430,530,630――ブッシングユニット
132,232,332,432,532,632――ピストン
134,334,434――シリンダー
136――バネ体
138,238,338――V字溝
140――板状枠体で囲まれた領域
180,480,580,680――シリコンウェーハ
190,195――形状対称軸線
333――突起
336,436――コイルバネ
350――二又フォーク
700――サンプル保持機構
750,850――加熱サセプタ−
755――基台
760,860――赤外線顕微鏡ヘッド
765,865――モニター
770――プレス板
780――上側ウェーハ
785――下側ウェーハ
790――支持体
795,895――微動機構
800――サンプルホルダー
805――受け縁部
810――静電チャック
815――静電チャック用電源
880――上側サンプルウェーハ
882――モニター領域
885――下側サンプルウェーハ
110, 410, 510, 610—plate-like frame 120—peripheries 130, 330, 430, 530, 630—bushing units 132, 232, 332, 432, 532, 632—pistons 134, 334 434-cylinder 136-spring bodies 138, 238, 338-V-shaped groove 140-areas 180, 480, 580, 680 surrounded by plate-like frame bodies-silicon wafers 190, 195--symmetric in shape Axis 333—protrusions 336, 436—coil spring 350—two fork 700—sample holding mechanism 750,850—heating susceptor
755--bases 760, 860--infrared microscope heads 765, 865--monitor 770--press plate 780--upper wafer 785--lower wafer 790--supports 795,895--fine movement mechanism 800-- Sample holder 805-receiving edge 810-electrostatic chuck 815-electrostatic chuck power supply 880-upper sample wafer 882-monitor area 885-lower sample wafer

Claims (7)

板状枠体とプッシングユニットとで構成され、板状枠体で囲まれた領域にプッシングユニットによって基板サンプルを保持するためのサンプル保持機構であって、
前記プッシングユニットは、一端が閉じられたシリンダーと、シリンダー内に収容されたバネ体と、シリンダー内で摺動・回転可能であってシリンダーの開放端から突き出るピストン先端にV字溝又は十字型V字溝を持つピストンとで構成され、ピストンによるバネ体の圧縮が始まる時点においては、シリンダーの開放端からピストンの一部が所定長さだけ突き出ている構造であって、
前記ピストンが摺動する軸方向線と前記板状枠体の表面(又は裏面)とが平行、かつ、前記板状枠体で囲まれた領域にピストンの所定長さを突き出した状態でプッシングユニットの一部又は全部を板状枠体に3個以上埋設・固定し、
前記プッシングユニットが有するバネ体の復元力によりピストンの先端で基板サンプルの外周縁部端面を押圧することによって基板サンプルを保持し、
また、基板サンプルの各外周縁部端面を押圧する力の総和(ベクトル和)と基板サンプルに作用する偶力の総和(ベクトル和)が、ともに零となるような位置に前記プッシングユニットを配置し、
さらに、前記板状枠体で囲まれた領域中に装着された前記基板サンプルの表面を含む仮想平面と基板サンプルの裏面を含む仮想平面とで規定される二つの仮想平面で挟まれた領域の中に板状枠体(プッシングユニットを含む)が収まっていることを特徴とするサンプル保持機構。
A sample holding mechanism configured to hold a substrate sample by a pushing unit in a region surrounded by a plate-like frame body, which is composed of a plate-like frame body and a pushing unit,
The pushing unit includes a cylinder closed at one end, a spring body accommodated in the cylinder, a V-shaped groove or a cross-shaped V at a piston tip that slides and rotates in the cylinder and protrudes from an open end of the cylinder. It is composed of a piston with a groove, and when the compression of the spring body by the piston starts, a part of the piston protrudes from the open end of the cylinder by a predetermined length,
Pushing unit in a state in which the axial line on which the piston slides and the front surface (or back surface) of the plate-like frame body are parallel to each other and a predetermined length of the piston protrudes into a region surrounded by the plate-like frame body 3 or more parts are embedded or fixed in the plate frame,
Holding the substrate sample by pressing the outer peripheral edge of the substrate sample at the tip of the piston by the restoring force of the spring body of the pushing unit,
In addition, the pushing unit is arranged at a position where the sum of the forces (vector sum) that presses the end faces of the outer peripheral edge of the substrate sample and the sum of the couple forces acting on the substrate sample (vector sum) are both zero. ,
Furthermore, an area sandwiched between two virtual planes defined by a virtual plane including the front surface of the substrate sample and a virtual plane including the back surface of the substrate sample mounted in the area surrounded by the plate-like frame body A sample holding mechanism in which a plate-like frame (including a pushing unit) is accommodated.
ピストンの先端形状を先鋭な針状としたことを特徴とする請求項1に記載のサンプル保持機構。 The sample holding mechanism according to claim 1, wherein a tip shape of the piston is a sharp needle shape. プッシングユニットに内装されているバネ体をコイルバネとしたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のサンプル保持機構。 The sample holding mechanism according to claim 1 or 2, wherein the spring body provided in the pushing unit is a coil spring. 基板サンプルを保持した状態において露出しているピストン側面の部分にフォーク状ジグの引掛け用突起又は溝を設け、
V字溝又は十字型V字溝を有するピストンについてはV字溝の谷線に対応させた位置に2個若しくは4個の突起を、又は2本若しくは4本の溝を設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のサンプル保持機構。
Protruding projections or grooves for fork-like jigs are provided on the exposed side surface of the piston while holding the substrate sample,
A piston having a V-shaped groove or a cross-shaped V-shaped groove is characterized in that two or four protrusions or two or four grooves are provided at a position corresponding to a valley line of the V-shaped groove. The sample holding mechanism according to any one of claims 1 to 3.
保持すべき基板サンプルが2本の直行する平面形状対称軸を有しており、基板サンプルの2本の直行する平面形状対称軸の延長線上の所定位置にプッシングユニットを配設して基板サンプルを保持することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のサンプル保持機構。 The substrate sample to be held has two orthogonal planar shape symmetry axes, and a pushing unit is disposed at a predetermined position on the extension line of the two orthogonal planar shape symmetry axes of the substrate sample. The sample holding mechanism according to any one of claims 1 to 4, wherein the sample holding mechanism is held. 各ピストンの先端と基板サンプル外周縁部端面との接触点を1点であると仮定したとき、これらの仮定した点を順次結んで得られる多角形を想定し、
各ピストンによって保持されている基板サンプルの重心を上記想定多角形を含む平面内に投影したときに、基板サンプルの重心が想定多角形の内側に存在し、好ましくは、基板サンプルの上記投影重心と上記想定多角形の重心とが、大略、一致することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のサンプル保持機構。
Assuming that the contact point between the tip of each piston and the outer peripheral edge of the substrate sample is one point, assuming a polygon obtained by connecting these assumed points sequentially,
When the center of gravity of the substrate sample held by each piston is projected into a plane including the assumed polygon, the center of gravity of the substrate sample exists inside the assumed polygon, and preferably the projected center of gravity of the substrate sample and The sample holding mechanism according to any one of claims 1 to 4, wherein the center of gravity of the assumed polygon substantially matches.
金属材料若しくはセラミックス材料、又は前記の二つの材料を組み合わせて構成したことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のサンプル保持機構。 The sample holding mechanism according to any one of claims 1 to 6, wherein the sample holding mechanism is configured by combining a metal material, a ceramic material, or the two materials.
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