JP5792829B2 - 加圧円板、貼り合せ装置および貼り合せ方法 - Google Patents

加圧円板、貼り合せ装置および貼り合せ方法 Download PDF

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Description

本発明は、2枚の円板を貼り合せて、円板積層体を作製する貼り合せ装置、貼り合せ方法およびそれに用いる加圧円板に関する。詳しくは平面研削・研磨加工により、半導体基板などの円形被加工体を薄片化するうえで、あらかじめ、該円形被加工体に対して略同径の円形支持体を中心合わせおよび角度合わせをした上で貼り合せを行う貼り合せ装置、貼り合せ方法およびそれに用いる加圧円板に関する。
TSV(Through Silicon Via=シリコン貫通電極)プロセスに代表される半導体3次元積層プロセスでは、半導体基板などの円形被加工体を平面研削・研磨加工により薄片化する技術が不可欠である。薄片化は例えば、直径300mmのシリコンウェーハに対して、厚さを30〜50μmまで薄くすることが要求されている。このように平面寸法に対して極端に厚みが薄片化した円形被加工体は、自らの剛性では内部応力、自重により平面形状を単体で維持することができない。そこで、特許文献1に記載されているように、平面研削・研磨加工の前段において、あらかじめ円形支持体を円形被加工体の非加工面側に接着剤を介して貼り合せる工程が必要である。
この貼り合せ工程は、まず、薄片加工前の円形被加工体の非加工面(以下、この面を上面と称する。)側を上向きにしてスピンコート法により接着剤を全面に均一に塗布する。接着剤は一般に熱硬化性樹脂、UV硬化性樹脂が使用され、貼り合せ後の熱処理、UV照射により固着することが可能である。
また、円形支持体はあらかじめ平面度が精密に加工され、円形被加工体と略同径、薄片化前の円形被加工体と略同厚の耐熱性ガラスもしくは、シリコンウェーハが使用される。貼り合せ処理は、図9に示すように、円形被加工体W1、円形支持体W2を間に挟んで下方にステージ50、上方に加圧円板60を配した真空チャンバ(不図示。)内で行われる。ステージ50と加圧円板60はそれぞれ、高精度に平面度が加工されたものを使用し、真空チャンバ内において互いに平行度も精密に調整されている。また、ステージ50と加圧円板60の直径は、円形被加工体W1およびこれに略同径の円形支持体W2に対して、小さくすることにより、貼り合せ時に外縁部で生じる接着剤のはみ出しによって汚損されないよう工夫されている。
ここで、スピンコート法で円形被加工体W1の上面に塗布された接着剤層Rの半径方向の厚みプロファイルは、スピンコート法に特有の事象であるが、図9に示すように、外縁部に盛り上がりを有する形状となる。
一方、貼り合せ工程では、円形支持体W2、接着剤層Rおよび円形被加工体W1から構成される貼り合せ後の円板積層体の総厚において、薄片加工後の円形被加工体W1の厚みの略1割程度の面内ばらつきに抑えることが要求されている。
接着剤層Rの膜厚が厚くなってくると、外縁部の接着剤の盛り上がりが高くなり、その状態で円形支持体W2よりも直径寸法がかなり小さい加圧円板60で加圧すると、図10(A)に示すように、貼り合せた後に円板積層体の半径方向の厚みプロファイルは外縁部が厚くなる。この理由は、加圧円板60の直径寸法が小さいと、外縁部の接着剤の盛り上がり潰す力に円形支持体W2の剛性が負けるからである。加圧円板60の直径寸法を大きくしていくと厚みプロファイルは平坦に近づき、さらに大きくすると、図10(B)に示すように、逆に外縁部が薄くなってくる。この理由は、加圧円板60の直径寸法が大きい場合、外縁部の接着剤が潰れすぎて中心部に残った接着剤が外周に流れなくなるからである。
このため、加圧円板60の直径は、貼り合せ後の円板積層体の半径方向の厚みプロファイルにおけるこのような外縁部の変動を抑制して均一化するために、適正な寸法値が経験的に使用されている。
加圧処理工程の前段階で、円形被加工体W1の上方に配置される円形支持体W2は、円形被加工体W1に対して平行度を維持して保持されている。これを可能にする保持機構の一例として、図11に示すように、円形支持体W2の側面を円周方向に等分した箇所で当接する複数のピン81,82によって円形支持体W2の中心方向に向かう力を加えることにより、円形支持体W2を把持するものが採用されている。
ステージ50上に支持された円形被加工体W1と保持機構に保持された円形支持体W2は角度合わせがなされている。このような角度合わせを行う方法の一例として、まず円形支持体W2の角度を正確に決め、これを基準にしてアライメント装置により円形被加工体W1の角度を合わせこみ、ロボットアームなどでステージ50上に搬送する方法が採用されている。円形支持体W2の角度決めを行う方法の一例として、図11に示すように、円形支持体W2の側面の一箇所に形成されたノッチNに上記保持機構を構成する複数のピンの一つであるピン81を係合させる構成が採用されている。
このようにして保持されている円形支持体W2に対して上方から加圧円板60を下降させていき、円形支持体W2の上面に加圧円板60の下面が接触した後、さらに加圧円板60を下降させていくことで円形支持体W2に下向きの力を加える。これによって円形支持体W2が下降していき、やがてステージ50上に支持された円形被加工体W1の上面に塗布された接着剤層Rに円形支持体W2の下面が接触する。この状態でさらに加圧円板60によって円形支持体W2の上面に圧力を加えることによって、円形被加工体W1と円形支持体W2の貼り合せを行う。
特開2005−159155号公報(段落0015,0016および図2参照。)
図11は、加圧処理時の接着剤の広がりを説明する平面図である。加圧処理時、円形支持体W2のノッチNが形成された箇所では中心からの距離が近いことから接着剤がはみ出せる量が少ないことに加えて中心方向(矢印C1参照。)からだけではなく横方向(矢印C2参照。)からもはみ出してくるため、接着剤の半径方向への広がりが、ノッチNがない箇所(矢印D参照。)に比べて抑制される。この結果、貼り合せ後の円板積層体の半径方向の厚みは、ノッチ部ではノッチNがない箇所に比べて全体的に厚くなる傾向がある。つまり、角度合わせの基準を作るために円形支持体の側面に形成したノッチNが、加圧処理工程では接着剤の広がりの不均一を生じさせる原因となり、円板積層体の円周方向の厚みプロファイルに不均衡を生じさせることになる。
また、加圧処理工程の前段階では、円形支持体W2は側面で複数のピン81,82が当接される形で保持されている。この状態で、円形支持体W2に加圧円板60によって上方から圧力を加えて円形支持体W2を下降させると、円形支持体W2の側面のピン81,82が当接される箇所には摩擦(動摩擦)が作用する。特にノッチNが形成された箇所では、ピン81が円形支持体W2の側面の2点で当接するためノッチNが形成されていない箇所より摩擦が大きい。このような摩擦が、加圧円板60から加えられる圧力に対する抵抗力となり、図12に示すように、ピン81,82が当接している箇所では円形支持体W2の外縁部がめくれ上がりやすい。この結果、円形支持体W2の下面の平面性が確保されないまま接着剤層Rに接触されることとなり、保持機構特有の問題として貼り合せ後の仕上がりに悪影響が出るおそれがあった。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、一方の円板の側面の一箇所に角度合わせ用のノッチがあっても2枚の円板を貼り合せた後の円板積層体の円周方向の厚みプロファイルに不均衡が生ずるのを抑制することが可能な加圧円板形状を提供するものである。また、本発明は、側面の複数箇所をピンで把持された円板を変形することなく下降させることが可能な加圧円板形状を提供するものである。
加圧円板は、ステージ上に支持され、上面に接着剤が均一に塗布された第1円板の上方に、側面の一箇所に角度合せ用のノッチを有する第2円板が対向配置されており、前記第2円板よりも小さな直径寸法に設定されるとともに、前記第1円板および前記第2円板に対して中心合わせがなされ、前記第2円板の上面に密着して前記ステージ上で前記第1円板に対して前記第2円板を加圧する。そして、本発明の加圧円板は、前記第2円板の前記ノッチに対応して、前記加圧円板の側面に、前記加圧円板の下面と面一に設定される突起部が形成されたことを特徴とする。
この構成によると、加圧円板は、第2円板のノッチが形成された箇所に対応して、該加圧円板の下面と面一に設定された突起部を有するので、第2円板を加圧する加圧円板の下面の中心から外縁までの寸法が、ノッチ部では、突起部の分だけ、ノッチが形成されていない箇所(すなわち、半径と同一寸法。)に比べて長くなる。このため、加圧処理時に、接着剤のはみ出せる量が絶対的に少ないノッチ部に加圧円板の圧力がしっかりと作用するようになる。したがって、ノッチ部での接着剤の半径方向の広がりが促進され、主流となるこの方向の接着剤の流れに阻害されるように横方向からのはみ出しも抑制される。この結果、貼り合せ後の円板積層体の半径方向の厚みが、ノッチ部で厚くなることが抑制される。つまり、加圧処理工程において、ノッチ部に起因する接着剤の広がりの不均一が抑制され、円板積層体の円周方向の厚みプロファイルに不均衡が生じることが抑制される。
また、加圧処理工程の前段階で、第1円板の上方に配置される第2円板は、第1円板に対して平行度を維持して保持されている。これを可能にする保持機構の一例として、第2円板の側面を円周方向に等分した箇所で当接する複数のピンによって第2円板の中心方向に向かう力を加えることにより、第2円板を把持するものが採用されている。この保持構造を採用した場合は、前記複数のピンが当接される箇所に対応して、前記加圧円板の側面に、前記加圧円板の下面と面一に設定される突起部が形成することが望ましい。
この構成によると、加圧円板は、第2円板の側面のピンが当接される箇所に対応して、該加圧円板の下面と面一に設定された突起部を有するので、第2円板を加圧する加圧円板の下面の中心から外縁までの寸法が、ピンが当接される箇所では、突起部の分だけ、ピンが当接されてない箇所(すなわち、半径と同一寸法。)に比べて長くなる。このため、加圧処理工程の前段階で第2円板を下降させるときに、抵抗力が相対的に大きくなる、ピンが当接される箇所に加圧円板の圧力がしっかりと作用するようになる。したがって、第2円板の外縁部がめくれ上がることが抑制される。この結果、円形支持体の下面の平面性が確保された状態で接着剤層に接触され、保持機構特有の問題として貼り合せ後の仕上がりに悪影響が出ることが抑制される。
貼り合せ装置は、第1円板および第2円板があらかじめ中心合わせがなされると共に、前記第1円板の上面または前記第2円板の下面に接着剤が均一塗布されており、前記第1円板および前記第2円板を上下方向に加圧することにより、前記第1円板上に接着剤層を介して前記第2円板が貼り合された円板積層体を作製するものである。第2円板の側面の一箇所には、角度合わせ用のノッチが形成されている。
このような貼り合せ装置は、具体的な構成として、気密性を有する処理室と、前記処理室内に配置され、前記第1円板を支持するステージと、前記処理室内の前記ステージの上方に対向配置され、前記第1円板および前記第2円板に対して中心合わせがなされた加圧円板と、前記加圧円板を昇降可能に支持する昇降機構と、前記第2円板を、前記ステージの上方、かつ、前記加圧円板の下方に離脱可能に保持する保持機構と、を有する。そして、本発明の貼り合せ装置は、このような構成において、前記加圧円板は、前記第2円板の前記ノッチに対応して、前記加圧円板の側面に、前記加圧円板の下面と面一に設定される突起部が形成されたことを特徴とする。
前記保持機構は、具体的構成の一例として、前記第2円板の側面の一箇所に当接する1本の可動ピンと、前記第2円板の側面の複数箇所に当接する複数本の不動ピンと、前記可動ピンを前記第2円板の半径方向に往復移動させる移動機構と、を備える。
この保持機構の構成によると、移動機構を往方向動作させて可動ピンを第2円板の半径方向において中心に近づく方向に移動させることで、可動ピンが第2円板の側面に押圧され、可動ピンおよび不動ピンによって第2円板の側面が把持される。逆に、移動機構を復方向動作させて可動ピンを第2円板の中心から離れる方向に移動させることで、可動ピンが第2円板の側面から離間され、第2円板の側面の把持が解除され、第2円板は離脱される。
前記可動ピンを前記第2円板の側面の一箇所に設けられた角度合わせ用ノッチに係合させるようにすれば、第2円板の把持と同時に、第2円板の角度位置も決まる。
前記保持機構は、具体的構成の他の例として、前記第2円板の上面を前記加圧円板の加圧面に吸着させる吸引機構を備えても良い。これよると、吸引機構を動作させることで、吸引吸着力が第2円板に作用し、加圧円板の加圧面に第2円板の上面が吸着される。逆に、吸引機構を停止させれば、第2円板は加圧円板から離脱する。この保持機構の構成では、加圧円板自体に第2円板が保持されるので、別の保持部材が不要であり、保持機構を簡素化できる。
また、前記加圧円板の中心を位置決めして前記昇降機構に着脱自在に支持させる着脱機構を備えると、加圧円板の交換が簡便に行え、円板積層体のロット変更に容易に対応することが可能となる。
また、本発明の貼り合せ方法は、ステージ上に支持された、接着剤が上面に均一に塗布された第1円板の上方に、側面の一箇所に角度合わせ用のノッチが形成された第2円板が対向保持され、前記第1円板および前記第2円板と中心合わせがなされた加圧円板により前記第2円板の上面を均等な力で加圧して前記第1円板および前記第2円板を貼り合せて円板積層体を作製するものである。そして、本発明の貼り合せ方法では、加圧処理工程で、前記第2円板の前記ノッチに対応して、前記加圧円板の下面と面一に設定された突起部が側面に形成された加圧円板を使用する。
大気中に含まれる成分による前記第1円板および前記第2円板の汚染を防止するため、前記加圧円板による加圧処理は高真空下で行うことが望ましい。
なお、前記第2円板の直径寸法を、前記第1円板の直径寸法より大きく設定すると、加圧処理の際に、第1円板の上面に塗布された接着剤層が第1円板の外側にはみ出しても、当該第1円板よりもひとまわり大きな第2円板の下面の外縁部に流動してそこに付着して留まるため、第1円板の側面に接着剤が付着することがない。したがって、貼り合せ後の第1円板の直径寸法が円周方向で不均一になることが防止される。
最適な直径寸法を有する加圧円板は前記円板積層体のロット毎に異なる。したがって、ロット毎に加圧円板の最適な直径寸法を管理しておけば、ロットが変更されたときは対応する加圧円板に交換するだけで容易に対応出来る。
前記第1円板は一例としてシリコンウェーハが用いられ、前記第2円板は一例としてガラス製の支持体が用いられる。前記接着剤は一例として、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂が用いられる。
この発明によれば、加圧円板の圧力によって2枚の円板を接着剤層を介して貼り合せるにあたり、一方の円板の側面の一箇所に角度合わせ用のノッチがあっても貼り合せた後の円板積層体の円周方向の厚みプロファイルに不均衡が生ずるのを抑制することが可能となる。また、この発明によれば、側面の複数箇所をピンで把持された円板の上方から加圧円板の圧力を付加して円板を下降させるにあたり、円板を変形させることなく下降させることが可能となる。
本発明の第1の実施形態に係る貼り合せ装置の概略構成を示す側面図であり、第1円板および第2円板に対する加圧処理実行前の状態を示している。 同上貼り合せ装置の概略構成を示す側面図であり、第1円板および第2円板に対する加圧処理実行中の状態を示している。 第2円板の保持機構を説明する平面図である。 図4(A)は可動ピンの移動機構を説明する側面図であり、第2円板の側面に可動ピンを押圧させて第2円板を保持した状態を示している。図4(B)は可動ピンの移動機構を説明する側面図であり、第2円板の側面から可動ピンを離間させて第2円板の保持を解除した状態を示している。 加圧円板の一例を示す平面図である。 加圧円板の他の例を示す平面図である。 加圧円板のさらに他の例を示す平面図である。 本発明の加圧円板を用いてピンに把持されている第2円板を下降させるときの様子を説明する側面図である。 貼り合せ装置の原理を説明する図ある。 図10(A)は加圧工程での接着剤層の外縁部の盛り上がりの潰れ方を加圧円板の直径寸法との関係で説明する図であり、加圧円板の直径寸法が第2円板に比べてかなり小さい場合を示している。図10(B)は加圧工程での接着剤層の外縁部の盛り上がりの潰れ方を加圧円板の直径寸法との関係で説明する図であり、加圧円板の直径寸法が第2円板と同程度である場合を示している。 加圧処理実行中の接着剤の流動態様を説明する平面図である。 従来の加圧円板を用いてピンに把持されている第2円板を下降させるときの様子を説明する側面図である。
以下、本発明を具現化した実施形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る貼り合せ装置の概略構成を示す正面図である。この貼り合せ装置では、あらかじめいずれか一方に接着剤が均一塗布されて対向配置される2種類の第1円板W1および第2円板W2を貼り合せて円板積層体を作製する。第1円板は一例としてシリコンウェーハなどの半導体製の円形被加工体であり、第2円板は一例としてガラス製の円形支持体である。
図1に示すように、貼り合せ装置10は、主要な構成要素として、チャンバ(処理室)20、減圧機構30、開閉機構40、ステージ50、加圧円板60、昇降機構70および保持機構80を備える。
この貼り合せ装置10には、ベース板11および該ベース板11に固定された門型の支持フレーム12が備えられる。なお、ベース板11および支持フレーム12は十分に高い剛性を有する材質にて形成されている。支持フレーム12の内側には処理室としてのチャンバ20が備えられる。チャンバ20は上下に分割され、上側容器20Aと下側容器20Bとから構成されている。チャンバ20の開口部、すなわち、上側容器20Aと下側容器20Bが当接する箇所には、それらの間をシールしてチャンバ20内の気密を保つためのOリング21が設けられている。
下側容器20Bはベース板11に支持されている。上側容器20Aは支持フレーム12に吊下支持されており、かつ、開閉機構40によって昇降(上下動)可能に構成されている。
開閉機構40は、アクチュエータ41、昇降板42および支柱43を備える。アクチュエータ41はピストン411およびシリンダ412を有する。ピストン411はアクチュエータ41の不動部であり、支持フレーム12の天井壁上面中央に垂直に立設される。シリンダ412はアクチュエータ41の可動部であり、ピストン411に沿って上下動可能に構成される。アクチュエータ41は一例としてソレノイドや油圧、空圧などを動力として駆動され、制御機構(不図示)を用いて電気的な信号によって制御可能に構成される。昇降板42はアクチュエータ41のシリンダ412に固定され、シリンダ412と共に水平を保ったまま上下動可能である。ピストン411は昇降板42の中心に挿通されている。
昇降板42の下面外縁部には、垂直に垂下する複数の支柱43の上端が固定されている。支柱43は支持フレーム12の天井壁を貫通され、その下端は上側容器20Aの上面に固定されている。これによって、上側容器20Aは支柱43を介して昇降板42に吊下支持される。
上記の開閉機構40の構成において、アクチュエータ41が駆動されると、そのシリンダ412の上下動に連動して、上側容器20Aが下側容器20Bに対して上下動される。これにより、チャンバ20の開閉動作が行われるようになっている。図1はチャンバ20が開かれた状態を示し、図2はチャンバ20が閉じられた状態を示している。
減圧機構30は真空ライン31、ベントライン32、真空ポンプ33、真空バルブ34およびベントバルブ35を備える。真空ライン31は真空材料にて作製された配管で形成され、吸気側は下側容器20Bを貫通させて取付けられる。これにより、真空ライン31はチャンバ20内に連通している。真空ライン31には真空ポンプ33および真空バルブ34が設けられる。ベントライン32は真空バルブ34の上流側で真空ライン31から分岐され、不活性ガス(例えば、窒素)を収容する耐圧容器に連結されている。ベントライン32は配管で形成される。ベントライン32にはベントバルブ35が設けられる。
上記の減圧機構30の構成で、図2のようにチャンバ20が閉じられた状態で真空バルブ34を開にして、真空ポンプ33を駆動するとチャンバ20内の空気が真空ライン31を通って排気される。これによってチャンバ20内が減圧され、高真空が得られる。ベントバルブ35は、窒素などの不活性ガスをベントライン32を通じてチャンバ20内にリークさせてチャンバ20内の圧力を常圧に戻す際に開かれる。チャンバ20内の圧力は、上側容器20Aの外側に取付けられた真空計17により監視される。
チャンバ20内には、第1円板W1を支持する支持板としてのステージ50および第2円板W2を加圧する加圧円板60が対向して配置されている。ステージ50は、吸引吸着力または静電吸着力のうち少なくとも一方を作用させて第1円板W1を吸着保持する機構を有する。
加圧円板60は、上側容器20Aに設けられた昇降機構70によって昇降可能に支持されている。昇降機構70は、アクチュエータ71、取付台72、支軸73および円板磁石74を備える。加圧円板60はステージ50に対して4μm以下の平行度で取付け調整されている。
アクチュエータ71はピストン711およびシリンダ712を有する。シリンダ712はアクチュエータ71の不動部であり、その軸方向が垂直に配向され、上側容器20Aの天井壁に固定された取付台72に取付けられている。ピストン711はアクチュエータ71の可動部であり、取付台72を貫通し、シリンダ712の軸方向に移動可能、すなわち上下動可能に構成される。アクチュエータ71は一例としてソレノイド、油圧、空圧などを動力として駆動され、制御機構(不図示)を用いて電気的な信号によって制御可能に構成される。
支軸73の上端はアクチュエータ71のピストン711の下端に同軸に固定される。支軸73は円柱状に形成されており、上側容器20Aの天井壁中心に設けられた貫通孔に挿通される。上側容器20Aの貫通孔には軸シール14が備えられ、その軸シール14により上側容器20Aと支軸73との間をシールするようになっている。支軸73の下端には円板磁石74が水平に取付けられる。円板磁石74は、その中心が同軸設定されている、ピストン711および支軸73の軸線に精密に位置合わせなされた状態で取付けられている。加圧円板60は磁性を有する材質(例えば、磁性材料を含む合金など)で形成されており、円板磁石74の磁性吸着力を作用させて吸着保持させることが可能である。
加圧円板60の直径寸法および加圧面(下面)の平滑性は極めて高精度に加工されている。加圧円板60の上面にはその中心および中心まわりの円周方向に複数の位置決め突起(不図示)が形成されている。一方、円板磁石74の下面の位置決め突起に対応する箇所には複数の位置決め穴が形成されている。したがって、加圧円板60上面の各位置決め突起を円板磁石74下面の対応する各位置決め穴に嵌合させるように、加圧円板60を円板磁石74に吸着保持させると、加圧円板60は位置ずれが防止された状態で、かつ、その中心がピストン711および支軸73の軸線に合わされて装着される。
円板磁石74およびその位置決め穴、ならびに加圧円板60の位置決め突起は加圧円板60を着脱自在にする着脱機構の一例である。この磁性吸着を利用した着脱機構では、ビスなどの固定部品が不要であるため、着脱作業がワンタッチで極めて簡便に行える。特に、円板積層体のロット毎に加圧円板60の交換が必要になる本発明の加圧方式では交換が容易に行えるため、非常に有用な着脱機構となる。
上記の昇降機構70の構成において、アクチュエータ71が制御機構によって駆動されると、そのピストン711の上下動に連動して、加圧円板60がステージ50に対して上下動される。したがって、図2に示すように、チャンバ20が閉じられた状態で、加圧円板60を下降させることで、加圧円板60とステージ50との間に挟まれた被加圧物、すなわち第1円板W1および第2円板W2に対して上下方向の圧力が付与される。
ステージ50は下側容器20Bに支持されている。ステージ50には、下方から複数のリフトピン13が貫通されている。複数のリフトピン13は支持部材16上に垂直に立設される。支持部材16は昇降機構90により上下動可能であり、これによってステージ50の支持面(上面)からリフトピン13の先端部を出没可能に構成される。昇降機構90の構成は上述した加圧円板60の昇降機構70と同様である。
第1円板W1はアライメント装置(不図示)を用いて予め中心合わせおよび角度合わせがなされた状態で、ロボットアームを備えた搬送装置(不図示)によってステージ50の上方に搬送され、ステージ50上に突出するリフトピン13に支持される。この状態でリフトピン13を下降させると第1円板W1はステージ50の支持面の定位置に支持される。
第2円板W2は、保持機構80によって、ステージ50の上方、かつ、加圧円板60の下方に離脱可能に保持される。本実施の形態では、保持機構80は第2円板W2の側面を把持可能に構成されている。保持機構80は可動ピン81、不動ピン82および移動機構(装置)83を備える。
図3は保持機構80を説明する平面図である。図4(A)、図4(B)は可動ピン81の移動機構83を説明する側面図である。保持機構80の詳細を図3、図4(A)、図4(B)を参照して説明する。図3に示すように、可動ピン81は、第2円板W2の側面の一箇所に形成された角度合わせ用ノッチNに係合され、2本の不動ピン82は第2円板W2の側面の2箇所に当接される。1本の可動ピン81および2本の不動ピン82は中心角120°で第2円板W2の円周を3等分した平面配置で設けられる。可動ピン81および不動ピン82は一例として円柱状に形成されている。図1に示すように、不動ピン82は上側容器20Aの天井壁内面に、軸方向を垂直にして固定される。
移動機構83は可動ピン81を第2円板W2の半径方向に往復移動可能に構成される。図4に示すように、移動機構83はステッピングモータ831、ボールスクリューナット832、ボールスクリュー833、ステム834、支軸835、ストッパー836、フランジ837、圧縮コイルバネ838および軸受839を備える。
ステッピングモータ831は上側容器20Aの天井壁外面に、その駆動軸が第2円板W2の半径方向において中心から離れる方向に配向されて固定される。ステッピングモータ831はパルス駆動によって正逆両方向に駆動軸を回転可能に構成され、その駆動力はボールスクリューナット832に伝達され、ボールスクリューナット832を正方向または逆方向に所定量だけ回転させる。ボールスクリューナット832の回転運動は、ボールスクリュー833の直線運動に変換される。ボールスクリュー833の先端は垂直に延びるステム834の上部に取り付けられる。ステム834の下部には、ボールスクリュー833と平行に延びる支軸835の基端が取り付けられる。
支軸835は上側容器20Aの側壁の貫通孔に挿通される。上側容器20Aの貫通孔には軸シール14が備えられ、その軸シール14により上側容器20Aと支軸835との間をシールするようになっている。支軸835の軸方向において上側容器20Aの内側に位置する部分にはフランジ837が形成される。支軸835の先端部は可動ピン81の貫通孔に挿通される。可動ピン81の貫通孔には軸受839が備えられ、その軸受839により可動ピン81の支軸835に沿ったスライドを可能としている。
支軸835の軸方向においてフランジ837と可動ピン81との間の部分には圧縮コイルバネ838が備えられ、その圧縮コイルバネ838により可動ピン81を支軸835の先端側へ付勢している。支軸835の先端にはストッパー836が取り付けられており、そのストッパー836により可動ピン81は支軸835から抜け止めされている。
このような移動機構83の構成で、ステッピングモータ831が正回転駆動されると、図4(A)の矢印で示すように支軸835が第2円板W2の半径方向において中心に近づく方向に移動する。これによって、圧縮コイルバネ838で付勢される可動ピン81が第2円板W2の側面に押圧され、この可動ピン81と2本の不動ピン82によって第2円板W2が側面の3カ所で把持される。なお、図3に示すように、第2円板W2の中心は、加圧円板60の中心に合わされるように不動ピン82の取付位置は設定されているものとする。このとき、可動ピン81を第2円板W2の側面の一カ所に設けたノッチNに係合させれば、第2円板W2の角度合わせも行える。
一方、ステッピングモータ831が逆回転駆動されると、図4(B)の矢印で示すように、支軸835が第2円板W2の半径方向において中心から離れる方向に移動する。これによって、可動ピン81が第2円板W2の側面から離間され、第2円板W2は離脱する。加圧円板60により第2円板W2を、第1円板W1に対してステージ50上で加圧する際は、図4(B)のように第2円板W2を離脱された状態にしてもよいし、図4(A)のように第2円板W2がピンに把持された状態で加圧を行ってもよい。後者の場合は加圧時の第2円板W2の位置ズレを防ぐのに効果的がある。第2円板W2の把持力は圧縮コイルバネ838のバネ定数で調整が可能である。
図5〜図7は本発明の貼り合せ装置で用いられる加圧円板60を例示している。加圧円板60の側面には、3つの突起部61,62,62が形成されている。突起部61は第2円板W2のノッチN(図3参照。)に対応して設けられる。ノッチNは可動ピン81(図3参照。)が係合(当接)される箇所でもあるため、この突起部61は第2円板W2の側面の可動ピン81(図3参照。)が当接される箇所にも対応していることになる。突起部62は、第2円板W2の側面の不動ピン82が当接される箇所に対応して設けられる。突起部61,62の下面は第2円板60の下面と面一に設定される。なお、突起部61,62の下面が第2円板60の下面と面一に設定されていれば、第2円板60の厚み方向の全体に亘って突起部61,62が形成されている必要はない。
本実施形態では、製作容易性から、突起部61,62は加圧円板60と一体に形成されている。なお、突起部61,62を加圧円板60とは別部材として準備し、後付けで接着などにより加圧円板60に取付けられるようにしても構わない。
図5は突起部61,62の平面形状が矩形、図6は半円形、図7は三角形である場合を例示しているが、これらは一例であって限定されない。突起部61,62の平面形状はノッチの形状や大きさなどに合わせて適宜最適な形状を選択すればよい。
上記のように構成される貼り合せ装置10の使用方法について説明する。まず準備段階として、チャンバ20が開かれた状態で保持機構80に第2円板W2を保持させるとともに、この第2円板W2を位置合わせの基準にして、第1円板W1をステージ50上に支持させる。これにより、チャンバ20内で第1円板W1と第2円板W2が上下方向で対向配置される。なお、第1円板W1の上面には、上面に接着剤が所定の膜厚で均等に塗布されている。そして、開閉機構40により上側容器20Aを下降させてチャンバ20を閉じた後、減圧機構30を動作させてチャンバ20内を高真空に保つ。
このようにして保持されている円形支持体W2に対して昇降機構70を動作させて加圧円板60を下降させていき、第2円板W2の上面に加圧円板60の下面が接触した後、さらに加圧円板60を下降させていくことで第2円板W2に下向きの力を加える。これによって第2円板W2が下降していき、やがてステージ50上に支持された第1円板W1の上面に塗布された接着剤層Rに第2円板W2の下面が接触する。
ここで、図3に示すように、加圧円板60は、第2円板W2の側面のピン81,82が当接される箇所に対応して、加圧円板60の下面と面一に設定された突起部61,62を有するので、第2円板を加圧する加圧円板60の下面の中心から外縁までの寸法が、ピン81,82が当接される箇所では、突起部61,62の分だけ、ピン81,82が当接されてない箇所(すなわち、半径と同一寸法。)に比べて長くなる。このため、第2円板W2を下降させるときに、抵抗力が相対的に大きくなる、ピン81,82が当接される箇所に加圧円板60の圧力がしっかりと作用するようになる。したがって、第2円板W2の外縁部がめくれ上がることが抑制される。この結果、第2円板W2の下面の平面性が確保された状態で接着剤層に接触され、保持機構特有の問題として貼り合せ後の仕上がりに悪影響が出ることが抑制される。
次に、加圧円板60を昇降機構70により下降を続けながら、保持機構80から第2円板W2を離脱させる。これにより、第2円板W2の上面が加圧円板60によりステージ50上で均等な力で加圧され、第1円板W1の上面とおよび第2円板W2の下面が接着剤層を介して貼り合された円板積層体が作製される。第1円板W1、第2円板W2および加圧円板60はあらかじめ中心合わせがなされている。
ここで、図3に示すように、加圧円板60は、第2円板W2のノッチNが形成された箇所に対応して、加圧円板60の下面と面一に設定された突起部61を有するので、第2円板W2を加圧する加圧円板60の下面の中心から外縁までの寸法が円周方向で均一ではなくなり、ノッチ部では、突起部61の分だけ、ノッチが形成されていない箇所(すなわち、半径と同一寸法。)に比べて長くなる。このため、加圧処理時に、接着剤のはみ出せる量が絶対的に少ないノッチ部に加圧円板の圧力がしっかりと作用するようになる。したがって、ノッチ部での接着剤の半径方向の広がりが促進され(矢印E参照。)、主流となるこの方向の接着剤の流れに阻害されるように横方向からのはみ出しも抑制される。この結果、貼り合せ後の円板積層体の半径方向の厚みが、ノッチ部で厚くなることが抑制される。つまり、加圧処理工程において、ノッチ部に起因する接着剤の広がりの不均一が抑制され、円板積層体の円周方向の厚みプロファイルに不均衡が生じることが抑制される。
接着剤は一例として熱硬化性樹脂やUV硬化性樹脂が用いられる。貼り合せ後の円板積層体は貼り合せ装置10から取出され、次工程で加熱あるいやUV照射を行うことにより、接着剤層が固化されて製品となる。
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10…貼り合せ装置
20…チャンバ
30…減圧機構
40…開閉機構
50…ステージ
60…加圧円板
61,62…突起部
70…昇降機構
80…保持機構
81…可動ピン
82…不動ピン
83…移動機構
W1…第1円板
W2…第2円板

Claims (7)

  1. ステージ上に支持され、上面に接着剤が均一に塗布された第1円板の上方に、側面の一箇所に角度合せ用のノッチを有する第2円板が対向配置されており、前記第2円板よりも小さな直径寸法に設定されるとともに、前記第1円板および前記第2円板に対して中心合わせがなされ、前記第2円板の上面に密着して前記ステージ上で前記第1円板に対して前記第2円板を加圧する加圧円板であって、
    前記第2円板の前記ノッチに対応して、前記加圧円板の側面に、前記加圧円板の下面と面一に設定される突起部が形成されたことを特徴とする加圧円板。
  2. 前記第2円板は、その側面の複数箇所に当接される複数のピンによって中心方向に向かう力を受けて前記ステージの上方、かつ、前記加圧円板の下方に離脱可能に保持されており、前記複数のピンが当接される箇所に対応して、前記加圧円板の側面に、前記加圧円板の下面と面一に設定される突起部が形成された、請求項1に記載の加圧円板。
  3. 請求項1に記載の加圧円板と、
    気密性を有する処理室と、
    前記処理室内に配置され、前記第1円板を支持するステージと、
    前記加圧円板を昇降可能に支持する昇降機構と、
    前記第2円板を、前記ステージの上方、かつ、前記加圧円板の下方に離脱可能に保持する保持機構と、
    を有する、貼り合せ装置。
  4. 請求項2に記載の加圧円板と、
    気密性を有する処理室と、
    前記処理室内に配置され、前記第1円板を支持するステージと、
    前記加圧円板を昇降可能に支持する昇降機構と、
    前記第2円板を、前記ステージの上方、かつ、前記加圧円板の下方に離脱可能に保持する保持機構と、
    を有する、貼り合せ装置。
  5. 前記保持機構は、前記第2円板の側面の一箇所に当接する1本の可動ピンと、前記第2円板の側面の複数箇所に当接する複数本の不動ピンと、前記可動ピンを前記第2円板の半径方向に往復移動させる移動機構と、を備える、請求項4に記載の貼り合せ装置。
  6. 前記可動ピンは前記第2円板の側面の一箇所に設けられた角度合わせ用ノッチに係合される、請求項5に記載の貼り合せ装置。
  7. ステージ上に支持された、接着剤が上面に均一に塗布された第1円板の上方に、側面の一箇所に角度合わせ用のノッチが形成された第2円板が対向保持され、前記第1円板および前記第2円板と中心合わせがなされた加圧円板により前記第2円板の上面を均等な力で加圧して前記第1円板および前記第2円板を貼り合せて円板積層体を作製する貼り合せ方法において、
    前記加圧円板に、前記第2円板の前記ノッチに対応する箇所に突起部が形成された加圧円板を用いる、貼り合せ方法。
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