JP5320736B2 - Semiconductor wafer bonding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウエハの傾斜角度調整をしながら半導体ウエハ同士を貼り合わせるための半導体ウエハ貼り合わせ装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor wafer bonding apparatus for bonding semiconductor wafers while adjusting the tilt angle of the semiconductor wafers.
従来のこのような分野の技術として、特開平9−64094号公報がある。この公報には、平板状のプレート(チルトテーブル)の下面の中央部に固定された略半球面状のステージ(チルトテーブル)と、略半球面を滑動可能に係止する凹部(支持面)を有する受け台(支持テーブル)と、受け台を固定するための矩形状のベースプレートとが設けられたチルトステージが記載されている。ベースプレートの各辺にはモータ取り付けブラケットがそれぞれ設けられ、各ブラケットに回転アクチュエータをなすモータとスプリングポストが取り付けられている。各モータの回転軸にはそれぞれステージの傾斜調整のためのカムが設けられており、それらのカムがボールを介してプレート下面の各縁部にそれぞれ当接される。また、プレートの各側面には、スプリングポストが取り付けられ、このスプリングポストとブラケットに設けられたスプリングポストとの間にスプリングがそれぞれ張架されることによって、カムがボールに押し付けられた状態で当接するようになっている。このような構成により、各モータが独立して回転すると、カムの回転に合わせてプレートの各辺が上下方向に独立して傾斜されることとなる。これによって、チルトステージは、プレートの上面に設けられた載置ステージ及び載置された半導体チップ(半導体ウエハ)を自由自在に傾斜させ、傾斜角度調整を行っている。
ここで、回転アクチュエータをなすモータを用いて傾斜角度調整を行っている上記ステージを半導体ウエハ貼り合わせ装置に適用した場合にあっては、ステージの回転運動をカム機構を用いて上下方向の直線運動に変換しなくてはならないため、構造を複雑にしなくては半導体ウエハを三次元的に傾斜角度調整することができないという問題が生じていた。 Here, in the case where the above-mentioned stage in which the tilt angle is adjusted using a motor that forms a rotary actuator is applied to a semiconductor wafer bonding apparatus, the rotational movement of the stage is linearly moved in the vertical direction using a cam mechanism. Therefore, there has been a problem that the tilt angle of the semiconductor wafer cannot be adjusted three-dimensionally without complicating the structure.
本発明は、簡単な構造で半導体ウエハの三次元的な傾斜角度調整が可能となる半導体ウエハ貼り合わせ装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a semiconductor wafer bonding apparatus capable of adjusting a three-dimensional tilt angle of a semiconductor wafer with a simple structure.
本発明に係る半導体ウエハ貼り合わせ装置は、第1の半導体ウエハと第2の半導体ウエハとを貼り合わせるための半導体ウエハ貼り合わせ装置であって、第1の半導体ウエハを下面側で保持するウエハテーブルと、第1の半導体ウエハと対向するように第2の半導体ウエハを保持するチルトステージと、を備え、チルトステージは、第2の半導体ウエハを上面側で保持し、球面状の滑動面を下面側に有するチルトテーブルと、滑動面を支持する球面状の支持面を有する支持テーブルと、一端がチルトテーブルに固定される第1の作動片と、一端がチルトテーブルに固定されると共に、鉛直方向に延在する滑動面の中心軸線周りに、第1の作動片に対して0°及び180°を除く角度をなす位置に配置される第2の作動片と、第1及び第2の作動片をそれぞれ鉛直方向に移動させる第1及び第2のアクチュエータと、を備えることを特徴とする。 A semiconductor wafer bonding apparatus according to the present invention is a semiconductor wafer bonding apparatus for bonding a first semiconductor wafer and a second semiconductor wafer, and a wafer table for holding the first semiconductor wafer on the lower surface side. And a tilt stage that holds the second semiconductor wafer so as to face the first semiconductor wafer. The tilt stage holds the second semiconductor wafer on the upper surface side, and the spherical sliding surface on the lower surface. A tilt table on the side, a support table having a spherical support surface for supporting the sliding surface, a first operating piece having one end fixed to the tilt table, one end fixed to the tilt table, and a vertical direction A second actuating piece disposed at a position other than 0 ° and 180 ° with respect to the first actuating piece around the central axis of the sliding surface extending to And a first actuator for moving the piece in the vertical direction.
この半導体ウエハ貼り合わせ装置では、チルトテーブルに第1の作動片と第2の作動片が、それぞれ中心軸線周りに0°及び180°を除く角度をなす位置に配置されており、対応するアクチュエータによって各々が独立して鉛直方向に移動されることができる。よって、チルトテーブルは、アクチュエータの動作により、それぞれの作動片を駆動させるので、水平面に対して様々な傾斜角度で傾斜することとなり、作動片とアクチュエータとの組合せにより、簡単な構造で、半導体ウエハの三次元的な傾斜角度調整を実現させている。 In this semiconductor wafer bonding apparatus, the first working piece and the second working piece are arranged on the tilt table at positions that make angles other than 0 ° and 180 ° around the central axis, respectively, Each can be moved independently in the vertical direction. Therefore, since the tilt table drives each working piece by the operation of the actuator, the tilt table is inclined at various inclination angles with respect to the horizontal plane, and the combination of the working piece and the actuator has a simple structure and a semiconductor wafer. The three-dimensional tilt angle adjustment is realized.
第2の作動片を配置する位置としては、中心軸線周りに、第1の作動片に対して直角をなす位置が好ましい。 The position where the second working piece is disposed is preferably a position perpendicular to the first working piece around the central axis.
また、中心軸線周りに回転可能に支持されている支持テーブルに一端が固定された第3の作動片と、第3の作動片を水平方向に移動させる第3のアクチュエータと、を更に備えることが好ましい。第3の作動片が第3のアクチュエータによって水平方向に移動されると、チルトテーブルを支持する支持テーブルが中心軸周りに回動し、これに伴って、チルトテーブルも中心軸周りに回動する。これにより、チルトテーブルは、第1及び第2の作動片の移動による傾斜角度調整と第3の作動片の移動による回動角度調整とが組み合わされ、更に複雑な調整が可能となる。 And a third actuating piece having one end fixed to a support table rotatably supported around the central axis, and a third actuator for moving the third actuating piece in the horizontal direction. preferable. When the third operating piece is moved in the horizontal direction by the third actuator, the support table that supports the tilt table rotates about the central axis, and accordingly, the tilt table also rotates about the central axis. . Thereby, the tilt table is combined with the tilt angle adjustment by the movement of the first and second working pieces and the rotation angle adjustment by the movement of the third working piece, and further complicated adjustment is possible.
また、第1〜第3のアクチュエータは、気体の供給及び排出によって駆動するベローズであることが好ましい。半導体ウエハは熱や磁性によって影響を受けてしまう。しかし、気体の供給及び排出によって駆動するベローズを、アクチュエータとして用いることにより、電動アクチュエータをなすモータなどを用いる場合と比べて、半導体ウエハに熱や磁性の影響を与えることなく傾斜角度調整を行うことが可能となる。 Moreover, it is preferable that the 1st-3rd actuator is a bellows driven by supply and discharge | emission of gas. Semiconductor wafers are affected by heat and magnetism. However, by using a bellows driven by gas supply and discharge as an actuator, it is possible to adjust the tilt angle without affecting the heat and magnetism of the semiconductor wafer as compared to the case of using a motor that forms an electric actuator. Is possible.
また、チルトテーブルと支持テーブルとは、鉛直方向に弾性を有する回転規制用板バネによって連結されていることが好ましい。この回転規制用板バネによって、第1及び第2のアクチュエータの駆動に伴い、チルトテーブルが支持テーブルに対して中心軸線周りに回転してしまうことを防止することができる。これによって、半導体ウエハの傾斜角度調整の精度を向上させることができる。 Moreover, it is preferable that the tilt table and the support table are connected by a rotation restricting leaf spring having elasticity in the vertical direction. The rotation regulating plate spring can prevent the tilt table from rotating around the central axis with respect to the support table as the first and second actuators are driven. As a result, the accuracy of adjusting the tilt angle of the semiconductor wafer can be improved.
また、支持テーブルを鉛直方向に移動させる移動機構を更に備えることが好ましい。これによって、チルトテーブルを支持テーブルごと鉛直方向に移動させることができ、半導体ウエハの三次元的な傾斜角度調整と相俟って、チルトテーブルの高さ位置の調整をも可能にする。 Moreover, it is preferable to further provide a moving mechanism for moving the support table in the vertical direction. Accordingly, the tilt table can be moved in the vertical direction together with the support table, and the height position of the tilt table can be adjusted in combination with the three-dimensional tilt angle adjustment of the semiconductor wafer.
また、移動機構として、例えばエアシリンダが挙げられる。 An example of the moving mechanism is an air cylinder.
また、ウエハテーブル及び支持テーブルの少なくとも一方は、ウエハテーブルと支持テーブルとを水平方向に相対移動させる駆動部に連結されることが好ましい。これによって、半導体ウエハ同士の水平方向の位置調整ができる。 Moreover, it is preferable that at least one of the wafer table and the support table is connected to a driving unit that relatively moves the wafer table and the support table in the horizontal direction. Thereby, the horizontal position adjustment of the semiconductor wafers can be performed.
また、第1及び第2の半導体ウエハは、複数のアライメントマークをそれぞれ有することが好ましい。これによって、半導体ウエハ同士を正確に位置合わせすることができる。 The first and second semiconductor wafers preferably each have a plurality of alignment marks. Thereby, the semiconductor wafers can be accurately aligned.
本発明に係る半導体ウエハ貼り合わせ装置によれば、簡単な構造で半導体ウエハの三次元的な傾斜角度調整が可能となる。 The semiconductor wafer bonding apparatus according to the present invention enables three-dimensional tilt angle adjustment of a semiconductor wafer with a simple structure.
以下、図面を参照しつつ本発明に係る半導体ウエハ貼り合わせ装置の好適な実施形態について詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a semiconductor wafer bonding apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1に示すように、半導体ウエハ貼り合わせ装置100は、下面側でホルダ101を介して第1の半導体ウエハW1を保持するウエハテーブル102と、ウエハテーブル102を昇降させる駆動部103と、ホルダ104を介して第2の半導体ウエハW2を保持すると共に三次元的に傾斜角度調整が可能なチルトステージ1と、チルトステージ1を水平方向に移動させる駆動部106とを備えている。この半導体ウエハ貼り合わせ装置100は、駆動部103、106及びチルトステージ1によって、第1及び第2の半導体ウエハW1,W2を各々移動させて重ね合わせ、互いに貼り合わせるものである。ホルダ101,104は真空吸着又は静電吸着により第1及び第2の半導体ウエハW1,W2をそれぞれ保持している。なお、図1〜図3に示すように、X及びYは水平面上で互いに90度をなし、鉛直方向をZ方向と定め、以下必要な場合にX、Y、Zを用いる。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, a semiconductor
半導体ウエハ貼り合わせ装置100は、基準顕微鏡110、測定用顕微鏡111、干渉計などの距離測定装置112を有し、また、チルトステージ1上にはフィデューシャルマーク113が形成され、ホルダ101,104には基準マーク114が形成され、第1及び第2の半導体ウエハW1,W2には複数のアライメントマーク115が形成されており、例えば、特開2005−251972号公報に開示された技術により第1及び第2の半導体ウエハW1,W2の位置合わせを行うことができる。
The semiconductor
図2に示すように、駆動部106は、X軸方向に沿って延在するX軸ガイド120とX軸ガイド120に案内されてX軸方向へ移動するX軸スライダ121、及びY軸方向に沿って延在するY軸ガイド122とY軸ガイドに案内されてY軸方向へ移動するY軸スライダ123を備える。Y軸ガイド122はベース130に固定され、X軸ガイド120はY軸スライダ123に固定され、更に、チルトステージ1の支持テーブル3はベースプレート11を介してX軸スライダ121に連結されている。これによって、チルトステージ1をXY軸方向へ移動させることができ、従って、ウエハテーブル102とチルトステージ1とを水平方向に相対移動させることができる。なお、チルトステージ1のベースプレート11には、チルトステージ1を浮上させながらベース130の上面を滑走面として移動させるための図示しないエアパッドが固定されている。
As shown in FIG. 2, the
図3〜図6に示すように、チルトステージ1は、ホルダ104を介して第2の半導体ウエハW2を上面側で保持するチルトテーブル2と、チルトテーブル2を滑動可能に支持する支持テーブル3とを有する。このチルトステージ1は、チルトテーブル2を第1及び第2のリニアアクチュエータ(第1及び第2のアクチュエータ)4,6で移動させ、支持テーブル3を第3のリニアアクチュエータ(第3のアクチュエータ)7で移動させることによって、チルトテーブル2の上面の傾斜角度調整及び回動角度調整が行われる。
As shown in FIGS. 3 to 6, the
チルトテーブル2は、円板状のテーブルであり、第2の半導体ウエハW2を保持するホルダ104を載置するための平面状の載置面2aを上面側に有し、凸球面状の滑動面2bを下面側に有する。この滑動面2bの鉛直方向の中心軸Lはチルトテーブル2の中心軸線と一致する。
The tilt table 2 is a disk-shaped table, and has a
チルトテーブル2の側面2cには、中心軸線LからX軸方向に突出する第1の作動片8と、中心軸線LからY軸方向に突出する第2の作動片9とが形成されている。第1及び第2の作動片8,9はXY平面上に広がる矩形板とされている。
On the
支持テーブル3は、矩形状のベースプレート11の上面11aに対して中心軸線L周りに回転可能に支持された円板状のテーブルである。図4に示すように、支持テーブル3の上面3aの略中央部には、チルトテーブル2の滑動面2bを支持するために凹球面状とされた支持面3bが形成される。
The support table 3 is a disk-shaped table that is rotatably supported around the central axis L with respect to the
また、支持テーブル3には、支持面3bを形成するように多孔部3cが埋設され、支持面3bには多数の微小な孔が形成されている。この多孔部3cからは、パイプP1が導出されて外部の空気圧源(図示せず)と接続されている。空気圧源は、多孔部3cへ圧縮空気を供給し、その圧縮空気が支持面3bの多数の孔から滑動面2bに対して吹きつけられる。これによって、滑動面2bと支持面3bの間に空気膜が形成され、滑動面2bは、支持面3bから抵抗を受けることなく非接触状態で支持されることとなる。
Further, the support table 3 is embedded with a
支持テーブル3の側面3dには、図3に示すように、中心軸線LからY軸の負の方向に突出する第3の作動片12が形成される。第3の作動片12は、YZ平面上に広がる矩形板とされている。
As shown in FIG. 3, a
第1のリニアアクチュエータ4は、第1の作動片8の上方に配置された支持片13a及び下方に配置された支持片13bを有する断面コ字型の支持部材13と、支持片13aと第1の作動片8との間に延在するベローズアクチュエータ14と、支持片13bと第1の作動片8との間に延在するベローズアクチュエータ16とからなる。そして、第1の作動片8は、ベローズアクチュエータ14の先端とベローズアクチュエータ16の先端とで挟み込まれる。また、支持片13bの下面は、支持テーブル3の上面3aに固定されている。
The first linear actuator 4 includes a
ベローズアクチュエータ14は、図5に示すように、鉛直方向に伸縮可能なベローズ14aと、ベローズ14aの下端側の開口部を封止する円板状の作動板14bとを備える。ベローズ14aの上端側の開口部は支持片13aに固定されることにより封止される。これによって、ベローズアクチュエータ14の内部空間14cは、ベローズ14aと、支持片13aと作動板14bとによって密閉され、その気密性は保たれている。
As shown in FIG. 5, the bellows actuator 14 includes a bellows 14 a that can be expanded and contracted in the vertical direction, and a disk-shaped
作動板14bの中央部には、上方へ延びるシャフト14dが形成され、このシャフト14dは、支持片13aに設けられたボス13cのガイド穴13dに挿入されることによって鉛直方向に移動可能とされている。また、作動板14bの中央部には、第1の作動片8へ向かって突出する半球面状の押圧部14eが形成され、この押圧部14eは、第1の作動片8の上面8aと当接することによってベローズアクチュエータ14の鉛直方向の駆動に伴い発生する力を第1の作動片8に伝達することができる。
A
ベローズアクチュエータ14の内部空間14cからは、配管P2が導出され、外部に設けられたサーボ弁14fと接続されている。そして、サーボ弁14fを制御することで、内部空間14c内の空気を供給及び排出することができ、内部空間14cの気圧の変化に伴って、作動板14bの鉛直方向の移動量を任意に制御することができる。
A pipe P2 is led out from the
ベローズアクチュエータ16も、上述のベローズアクチュエータ14と同様の構成を有し、サーボ弁16fを制御することで作動板16bの鉛直方向の移動量を任意に制御することができる。また、押圧部16eは、第1の作動片8の下面8bと当接することによって、ベローズアクチュエータ16鉛直方向の駆動に伴い発生する力を第1の作動片8に伝達することができる。なお、ベローズアクチュエータ16は、ベローズ16a、内部空間16c、シャフト16dを備え、内部空間16cとサーボ弁16fとは配管P3で連結されている。
The bellows actuator 16 has the same configuration as the bellows actuator 14 described above, and the amount of movement of the
図3に示すように、第2のリニアアクチュエータ6は、第2の作動片9の上方に配置された支持片18a及び下方に配置された支持片18bを有する断面コ字型の支持部材18と、支持片18aと第2の作動片9との間に延在するベローズアクチュエータ19と、支持片18bと第2の作動片9との間に延在するベローズアクチュエータ21とからなる。そして、第2の作動片9は、ベローズアクチュエータ19の先端とベローズアクチュエータ21の先端とで挟み込まれる。また、支持片18bの下面は、支持テーブル3の上面3aに固定されている。なお、ベローズアクチュエータ19,21は、ベローズアクチュエータ14と同様の構成を有している。
As shown in FIG. 3, the second
第3のリニアアクチュエータ7は、第3の作動片12のX軸方向に配置された支持片22a及びX軸の負の方向に配置された支持片22bを有する断面コ字型の支持部材22と、支持片22aと第3の作動片12との間に延在するベローズアクチュエータ23と、支持片22bと第3の作動片12との間に延在するベローズアクチュエータ24とからなる。そして、第3の作動片12は、ベローズアクチュエータ23の先端とベローズアクチュエータ24の先端とで挟み込まれる。また、支持部材22は、支持片22aと支持片22bとを連結する連結部22cを有し、連結部22cの下面は、支持テーブル3の上面3aに固定されている。なお、ベローズアクチュエータ23,24は、ベローズアクチュエータ14と同様の構成を有している。
The third
図6に示すように、支持テーブル3とチルトテーブル2とは、鉛直方向に弾性を有するL字状の回転規制用板バネ26によって連結されている。回転規制用板バネ26は、中心軸線L周りに互いに直角をなして4箇所に配置されており、板バネ26の一端は、チルトテーブル2の側面2cにネジ止めされ、回転規制用板バネ26の他端は、支持テーブル3の上面3aにネジ止めされている。回転規制用板バネ26によって、第1及び第2のリニアアクチュエータ4,6の駆動に伴い、チルトテーブル2が支持テーブル3に対して中心軸線L周りに回転してしまうことを防止することができる。これによって、載置面2aの傾斜角度調整の精度を向上させることができる。
As shown in FIG. 6, the support table 3 and the tilt table 2 are connected by an L-shaped rotation restricting
次に、チルトステージ1の動作について説明する。
Next, the operation of the
まず、サーボ弁14f及びサーボ弁16fを同時に制御し、ベローズアクチュエータ14の内部空間14cから空気を排出すると共に、ベローズアクチュエータ16の内部空間16cへ空気を供給する。
First, the
空気が供給されることによって内部空間16cの気圧が高まり、作動板16bが上方へ移動する。また、押圧部16eと第1の作動片8の下面8bが当接しているため、作動板16bの移動に伴って第1の作動片8も上方へ移動する。
By supplying air, the atmospheric pressure in the
これに対し、空気が排出されることによって内部空間14cの気圧が低下する。更に、押圧部14eと第1の作動片8の上面8aが当接しているため、第1の作動片8を介してベローズアクチュエータ16からも上方向の力を受ける。以上によって、作動板14bは、第1の作動片8を支持しながら、その移動に合わせて上方へ移動する。
On the other hand, the air pressure in the
図4において二点鎖線で示すように、第1の作動片8が上方へ移動し、チルトテーブル2は、滑動面2bと支持面3bとの間の空気膜を介して、Y軸周りに傾動することとなる。第2のリニアアクチュエータ6においても、第1のリニアアクチュエータ4と同様に、サーボ弁を制御することによって第2の作動片9を移動させ、チルトテーブル2をX軸周りに傾動させることができる。
As shown by a two-dot chain line in FIG. 4, the
以上によって、チルトテーブル2は、第1の作動片8の上下動と第2の作動片9の上下動とを組み合わせることによって、水平面に対して様々な傾斜角度で傾動されることとなる。従って、第1及び第2の作動片8,9と第1及び第2のリニアアクチュエータ4,6との組合せにより、簡単な構造で、載置面2a側で保持された半導体ウエハの三次元的な傾斜角度調整が可能となる。
As described above, the tilt table 2 is tilted at various tilt angles with respect to the horizontal plane by combining the vertical movement of the
更に、第3のリニアアクチュエータ7を制御することによって第3の作動片12が移動し、チルトテーブル2は中心軸線L周りに回転する。これによって、チルトテーブル2は、第1及び第2の作動片8,9の移動による傾斜角度調整と第3の作動片12の移動による回動角度調整とが組み合わされることによって、更に複雑な調整が可能となる。
Further, by controlling the third
また、リニアアクチュエータとして、空気の供給及び排出によって駆動するベローズアクチュエータを用いることにより、電動アクチュエータをなすモータなどを用いる場合と比べて、半導体ウエハに熱や磁性の影響を与えることなく傾斜角度調整を行うことが可能となる。 In addition, by using a bellows actuator that is driven by air supply and discharge as a linear actuator, the tilt angle can be adjusted without affecting the heat and magnetism of the semiconductor wafer, compared to the case of using a motor that forms an electric actuator. Can be done.
[第2の実施形態]
第2の実施形態に係る半導体ウエハ貼り合わせ装置は、チルトステージ1と異なるチルトステージ31を有する点で第1の実施形態に係る半導体ウエハ貼り合わせ装置と相違する。以下に、第2の実施形態に係る半導体ウエハ貼り合わせ装置に適用されるチルトステージ31の説明を行う。
[Second Embodiment]
The semiconductor wafer bonding apparatus according to the second embodiment is different from the semiconductor wafer bonding apparatus according to the first embodiment in that it includes a
図7〜図10に示すように、チルトステージ31は、ホルダ104を介して第2の半導体ウエハW2を上面側で保持するチルトテーブル32と、チルトテーブル32を滑動可能に支持する支持テーブル33と、支持テーブル33を鉛直方向に移動させるエアシリンダ61とを有する。このチルトステージ31は、チルトテーブル32を第1及び第2のリニアアクチュエータ(第1及び第2のアクチュエータ)34,36で移動させ、支持テーブル33を第3のリニアアクチュエータ37で移動させることによって、チルトテーブル32の上面の傾斜角度調整及び回動角度調整が行われる。また、エアシリンダ(移動機構)61によって、高さ位置の調整も行われる。なお、図7に示すように、X及びYは水平面上で互いに90度をなし、鉛直方向をZ方向と定め、以下必要な場合にX、Y、Zを用いる。
As shown in FIGS. 7 to 10, the
チルトテーブル32は、円板状のテーブルであり、第2の半導体ウエハW2を保持するホルダ104を載置するための平面状の載置面32aを上面側に有し、凸球面状の滑動面32bを下面側に有する。この滑動面32bの鉛直方向の中心軸線Lはチルトテーブル32の中心軸線と一致する。
The tilt table 32 is a disk-shaped table, and has a
チルトテーブル32の側面32cには、中心軸線Lから見てX軸方向の位置に、断面L字型の作動部38が設けられる。作動部38は、支持テーブル33よりも低い位置で中心軸線LからX軸方向に突出する第1の作動片38cと、第1の作動片38cの中心軸線L側の端部を側面32cに連結させるため下方に突出する連結部38dとを有する。また、図8に示すように、側面32cには、中心軸線Lから見てY軸方向の位置に、断面L字型の作動部39が設けられる。作動部39は、支持テーブル33よりも低い位置で中心軸線LからY軸方向に突出する第2の作動片39cと、第2の作動片39cの中心軸線L側の端部を側面32cに連結させるため下方に突出する連結部39dとを有する。なお、第1の及び第2の作動片38c,39cはいずれもXY平面上に広がる矩形板とされている。
On the
矩形状の支持テーブル33は、エアシリンダ61に設けられたロッド62の上端に形成されている。図9に示すように、支持テーブル33の上面33aの略中央部には、チルトテーブル32の滑動面32bを支持するために凹球面状とされた支持面33bが形成される。
The rectangular support table 33 is formed at the upper end of a
また、支持テーブル33には、支持面33bを形成するように多孔部33cが埋設され、支持面33bには多数の微小な孔が形成されている。この多孔部33cからは、パイプP31が導出されて外部の空気圧源(図示せず)と接続されている。空気圧源は、多孔部33cへ圧縮空気を供給し、その圧縮空気が支持面33bの多数の孔から滑動面32bに対して吹きつけられる。これによって、滑動面32bと支持面33bの間に空気膜が形成され、滑動面32bは、支持面33bから抵抗を受けることなく非接触状態で支持されることとなる。
The support table 33 is embedded with a
支持テーブル33の側面33dには、図7に示すように、中心軸線Lから見てY軸の反対方向の位置に、断面L字型の作動部42が設けられる。作動部42は、中心軸線LからY軸の負の方向へ突出する連結部42dと、連結部42dの自由端部から下方へ突出する第3の作動片42cを有する。なお、第3の作動片42cは、YZ平面上に広がる矩形板とされている。
On the
第1のリニアアクチュエータ34は、第1の作動片38cの上方に配置された支持片43a及び下方に配置された支持片43bを有する支持部材43と、支持片43aと第1の作動片38cとの間に延在するベローズアクチュエータ44と、支持片43bと第1の作動片38cとの間に延在するベローズアクチュエータ46とからなる。そして、第1の作動片38cは、ベローズアクチュエータ44の先端とベローズアクチュエータ46の先端とで挟み込まれる。また、支持部材43は、支持片43a,43bを連結させる矩形板状の連結部43cを有しており、連結部43cの支持テーブル33側の側面は、支持テーブル33に固定されている。
The first
ベローズアクチュエータ44は、図10に示すように、鉛直方向に伸縮可能なベローズ44aと、ベローズ44aの下端側の開口部を封止する円板状の作動板44bとを備える。ベローズ44aの上端側の開口部は支持片43aに固定されることにより封止される。これによって、ベローズアクチュエータ44の内部空間44cは、ベローズ44aと、支持片43aと作動板44bとによって密閉され、その気密性は保たれている。
As shown in FIG. 10, the bellows actuator 44 includes a bellows 44 a that can be expanded and contracted in the vertical direction, and a disk-shaped
作動板44bの中央部には、上方へ延びるシャフト44dが形成され、このシャフト44dは、支持片43aに設けられたボス43cのガイド穴43dに挿入されることによって鉛直方向に移動可能とされている。また、作動板44bの中央部には、第1の作動片38cへ向かって突出する半球面状の押圧部44eが形成され、この押圧部44eは、第1の作動片38cの上面38aと当接することによってベローズアクチュエータ44の鉛直方向の駆動に伴い発生する力を第1の作動片38cに伝達することができる。
A
ベローズアクチュエータ44の内部空間44cからは、配管P32が導出され、外部に設けられたサーボ弁44fと接続されている。そして、サーボ弁44fを制御することで、内部空間44c内の空気を供給及び排出することができ、内部空間44cの気圧の変化に伴って、作動板44bの鉛直方向の移動量を任意に制御することができる。
A pipe P32 is led out from the
ベローズアクチュエータ46も、上述のベローズアクチュエータ44と同様の構成を有し、サーボ弁46fを制御することで作動板46bの鉛直方向の移動量を任意に制御することができる。また、押圧部46eは、第1の作動片38cの下面38bと当接することによって、ベローズアクチュエータ46の鉛直方向の駆動に伴い発生する力を第1の作動片38cに伝達することができる。なお、ベローズアクチュエータ46は、ベローズ46a、内部空間46c、シャフト46d、を備え、内部空間46cとサーボ弁46fとは配管P33で連結されている。
The bellows actuator 46 also has the same configuration as the bellows actuator 44 described above, and the amount of movement of the
第2のリニアアクチュエータ36は、図8に示すように、第2の作動片39cの上方に配置された支持片48a及び下方に配置された支持片48bを有する断面コ字型の支持部材48と、支持片48aと第2の作動片39cとの間に延在するベローズアクチュエータ49と、支持片48bと第2の作動片39cとの間に延在するベローズアクチュエータ51とからなる。そして、第2の作動片39cは、ベローズアクチュエータ49の先端とベローズアクチュエータ51の先端とで挟み込まれる。また、支持部材48は、支持片48aと支持片48bとを連結させる矩形板状の連結部48c有し、連結部48cの支持テーブル33側の側面は、支持テーブル33に固定されている。なお、ベローズアクチュエータ49,51は、ベローズアクチュエータ44と同様の構成を有している。
As shown in FIG. 8, the second
第3のリニアアクチュエータ37は、図7に示すように、第3の作動片42cのX軸方向に配置された支持片52a及びX軸と負の方向に配置された支持片52bとを有する断面コ字型の支持部材52と、支持片52aと第3の作動片42cとの間に延在するベローズアクチュエータ53と、支持片52bと第3の作動片42cとの間に延在するベローズアクチュエータ54とからなる。そして、第3の作動片42cは、ベローズアクチュエータ53の先端とベローズアクチュエータ54の先端とで挟み込まれる。また、支持部材52は、支持片52aと支持片52bとを連結する矩形板状の連結部52cを有し、連結部52cは、ベースプレート11の上面11aに固定されている。なお、ベローズアクチュエータ53,54は、ベローズアクチュエータ44と同様の構成を有している。
As shown in FIG. 7, the third
エアシリンダ61のロッド62は、図9に示すように、下端に円筒体61aの内周と略同一の径を有する円板状のピストン62aを有する。円筒体61aの内部空間において、ピストン62aよりも上側の内部空間61b及び下側の内部空間61cからは、それぞれパイプP35,P34が導出されている。
As shown in FIG. 9, the
次に、チルトステージ1の動作について説明する。
Next, the operation of the
まず、サーボ弁44f及びサーボ弁46fを同時に制御し、ベローズアクチュエータ44の内部空間44cから空気を排出すると共に、ベローズアクチュエータ46の内部空間46cへ空気を供給する。
First, the
空気が供給されることによって内部空間46cの気圧が高まり、作動板46bが上方へ移動する。また、押圧部46eと第1の作動片38cの下面38bが当接しているため、作動板46bの移動に伴って第1の作動片38cも上方へ移動する。
By supplying air, the atmospheric pressure in the
これに対し、空気が排出されることによって内部空間44cの気圧が低下する。更に、押圧部44eと第1の作動片38cの上面38aが当接しているため、第1の作動片38cを介してベローズアクチュエータ46からも上方向の力を受ける。以上によって、作動板44bは、第1の作動片38cを支持しながら、その移動に合わせて上方へ移動する。
On the other hand, the air pressure in the
図9において二点鎖線で示すように、第1の作動片38cが上方へ移動し、チルトテーブル32は、滑動面32bと支持面33bとの間の空気膜を介して、Y軸周りに傾動することとなる。第2のリニアアクチュエータ36においても、第1のリニアアクチュエータ34と同様に、サーボ弁を制御することによって第2の作動片39cを移動させ、チルトテーブル32をX軸周りに傾動させることができる。
As shown by a two-dot chain line in FIG. 9, the first working
また、パイプP35を介してエアシリンダ61の内部空間61bを開放し、パイプP34から内部空間61cへ空気を供給することによって、ロッド62が上方へ移動する。また、パイプP34からエアシリンダ61の内部空間61bへ空気を供給し、パイプP34を介して内部空間61cを開放することによって、ロッド62が下方へ移動する。これによって、チルトテーブル32は、支持テーブル33を介して鉛直方向へ移動する。
Further, the
以上によって、チルトテーブル32は、第1の作動片38cの上下動と第2の作動片39cの上下動とを組み合わせることによって、水平面に対して様々な傾斜角度で傾動させることとなる。従って、第1及び第2の作動片38c,39cと第1及び第2のリニアアクチュエータ34,36との組合せによって、簡単な構造で、載置面32a側で保持された半導体ウエハの三次元的な傾斜角度調整が可能となる。
As described above, the tilt table 32 is tilted at various tilt angles with respect to the horizontal plane by combining the vertical movement of the first working
更に、第3のリニアアクチュエータ37を制御することによって第3の作動片42cが移動し、チルトテーブル32は中心軸線L周りに回転する。これによって、チルトテーブル32は、第1及び第2の作動片38c,39cの移動による傾斜角度調整と第3の作動片42cの移動による回動角度調整とが組み合わされることによって、更に複雑な調整が可能となる。
Further, by controlling the third
また、リニアアクチュエータとして、空気の供給及び排出によって駆動するベローズアクチュエータを用いることにより、電動アクチュエータをなすモータなどを用いる場合と比べて、半導体ウエハに熱や磁性の影響を与えることなく傾斜角度調整を行うことが可能となる。 In addition, by using a bellows actuator that is driven by air supply and discharge as a linear actuator, the tilt angle can be adjusted without affecting the heat and magnetism of the semiconductor wafer, compared to the case of using a motor that forms an electric actuator. Can be done.
また、エアシリンダ61によって、チルトテーブル32を支持テーブル33ごと鉛直方向に移動させることができ、半導体ウエハの三次元的な傾斜角度調整と相俟って、チルトテーブル32の高さ位置の調整をも可能にする。
Further, the tilt table 32 can be moved in the vertical direction together with the support table 33 by the
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the embodiment described above.
例えば、XY軸方向への移動を可能にした駆動部をウエハテーブルに連結させてもよく、あるいは、ウエハテーブルとチルトステージの両方に連結させてもよい。 For example, a driving unit that enables movement in the XY axis direction may be coupled to the wafer table, or may be coupled to both the wafer table and the tilt stage.
1,31…チルトステージ、2,32…チルトテーブル、2b,32…滑動面、3,33…支持テーブル、3b,33b…支持面、4,44…第1のリニアアクチュエータ(第1のアクチュエータ)、6,36…第2のリニアアクチュエータ(第2のアクチュエータ)、7,37…第3のリニアアクチュエータ(第3のアクチュエータ)、8,38c…第1の作動片、9,39c…第2の作動片、12,42c…第3の作動片、26…回転規制用板バネ、61…エアシリンダ(移動機構)、100…半導体ウエハ貼り合わせ装置、102…ウエハテーブル、106…駆動部、115…アライメントマーク、W1…第1の半導体ウエハ、W2…第2の半導体ウエハ。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1の半導体ウエハを下面側で保持するウエハテーブルと、
前記第1の半導体ウエハと対向するように前記第2の半導体ウエハを保持するチルトステージと、を備え、
前記チルトステージは、
前記第2の半導体ウエハを上面側で保持し、球面状の滑動面を下面側に有するチルトテーブルと、
前記滑動面を支持する球面状の支持面を有する支持テーブルと、
一端が前記チルトテーブルに固定される第1の作動片と、
一端が前記チルトテーブルに固定されると共に、鉛直方向に延在する前記滑動面の中心軸線周りに、前記第1の作動片に対して0°及び180°を除く角度をなす位置に配置される第2の作動片と、
前記中心軸線周りに回転可能に支持されている前記支持テーブルに一端が固定された第3の作動片と、
前記第1及び第2の作動片をそれぞれ鉛直方向に移動させる第1及び第2のアクチュエータと、
前記第3の作動片を水平方向に移動させる第3のアクチュエータと、
を備えることを特徴とする半導体ウエハ貼り合わせ装置。 A semiconductor wafer bonding apparatus for bonding a first semiconductor wafer and a second semiconductor wafer,
A wafer table for holding the first semiconductor wafer on the lower surface side;
A tilt stage for holding the second semiconductor wafer so as to face the first semiconductor wafer,
The tilt stage is
A tilt table holding the second semiconductor wafer on the upper surface side and having a spherical sliding surface on the lower surface side;
A support table having a spherical support surface for supporting the sliding surface;
A first working piece having one end fixed to the tilt table;
One end is fixed to the tilt table, and is arranged at a position that makes an angle other than 0 ° and 180 ° with respect to the first working piece around the central axis of the sliding surface extending in the vertical direction. A second working piece;
A third operating piece having one end fixed to the support table rotatably supported around the central axis;
First and second actuators for moving the first and second actuating pieces in the vertical direction, respectively;
A third actuator for moving the third operating piece in a horizontal direction;
A semiconductor wafer bonding apparatus comprising:
前記ウエハテーブルと前記支持テーブルとを水平方向に相対移動させる駆動部に連結されることを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の半導体ウエハ貼り合わせ装置。 At least one of the wafer table and the support table is
Semiconductor wafer bonding apparatus according to any one of claim 1 to 6, characterized in that is connected to a drive unit for relatively moving the said wafer table and the supporting table in a horizontal direction.
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