JP5799993B2 - Substrate bonding apparatus and substrate bonding method - Google Patents

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Description

本発明は、複数の基板を位置合わせして接合させる基板接合装置及び基板接合方法に関する。 The present invention relates to a substrate bonding apparatus and a substrate bonding how are bonded by aligning a plurality of substrates.

半導体集積回路を使用するノートパソコンや携帯電話などは、近年、ますます高度の機
能を備えるようになっている。この結果、半導体集積回路の高密度化、高機能化の要求が
高まっている。
In recent years, notebook computers and mobile phones that use semiconductor integrated circuits have become increasingly sophisticated. As a result, there is an increasing demand for higher density and higher functionality of semiconductor integrated circuits.

半導体集積回路の高密度化、高機能化のための一つの方法は、ウエハなどの基板を接合
し、基板を積層させることである。
One method for increasing the density and functionality of semiconductor integrated circuits is to bond substrates such as wafers and stack the substrates.

基板を接合させる場合には、たとえば、ウエハの電極同士を接合させる必要があるので
、互いに位置合わせして接合させる必要がある。基板を位置合わせして接合させるには、
一対の基板保持手段を備える基板接合装置を使用する。ここで、接合させる基板を第1お
よび第2の基板とする。まず、第1および第2の基板を、それぞれ一対の基板保持手段に
位置合わせして保持させる。つぎに、一対の基板保持手段を位置合わせした状態で、一対
の基板保持手段の少なくとも一方を移動させることによって第1および第2の基板を接合
させる。
In the case of bonding the substrates, for example, since it is necessary to bond the electrodes of the wafer, they need to be aligned and bonded to each other. To align and bond the substrates,
A substrate bonding apparatus provided with a pair of substrate holding means is used. Here, the substrates to be bonded are first and second substrates. First, the first and second substrates are respectively positioned and held by a pair of substrate holding means. Next, with the pair of substrate holding means aligned, at least one of the pair of substrate holding means is moved to join the first and second substrates.

上記のような基板接合装置は、たとえば、特許文献1に記載されている。   Such a substrate bonding apparatus is described in Patent Document 1, for example.

特開2005−302858号公報JP 2005-302858 A

しかし、上記のような基板接合装置によって基板を接合させる際に、基板(たとえば、
ウエハ)表面の平坦度のばらつきや塗布した樹脂の厚みむらなどにより、接合した基板の
間に空気だまり(ボイド)が発生することがある。このような空気だまりを発生させない
ように、基板表面の中央部分が凸になるような状態で基板を接触させ、中央部分から徐々
に接触面積を広げる接合方法が知られている。ところが、基板表面の中央部分が凸になる
ような状態で接合を行った場合、接合のために加える力が中央部分(接触部分)のみに集
中し、基板の面全体にわたり接合が均一に行われないという問題があった。
However, when the substrate is bonded by the substrate bonding apparatus as described above, the substrate (for example,
Due to variations in the flatness of the wafer surface and uneven thickness of the applied resin, air pockets (voids) may be generated between the bonded substrates. There is known a bonding method in which the substrate is brought into contact with the substrate so that the central portion of the substrate surface is convex so as to prevent such air accumulation and the contact area is gradually increased from the central portion. However, when bonding is performed in such a way that the central portion of the substrate surface is convex, the force applied for bonding is concentrated only on the central portion (contact portion), and bonding is performed uniformly over the entire surface of the substrate. There was no problem.

そこで、接合した基板の間に空気だまりが発生しないようにしながら、基板の面全体に
わたり接合を均一に行うことのできる基板接合装置、基板接合方法および基板ホルダに対
するニーズがある。
Therefore, there is a need for a substrate bonding apparatus, a substrate bonding method, and a substrate holder that can perform bonding uniformly over the entire surface of the substrate while preventing air accumulation between the bonded substrates.

本発明による基板接合装置は、二つの基板を互いに接合する接合装置であって、一方の前記基板を保持する第1の基板保持手段と、他方の前記基板を保持する第2の基板保持手段と、を備え、少なくとも前記二つの基板を含む空間が真空にされており、少なくとも前記第1の基板保持手段は、前記二つの基板を互いに接合する際に前記一方の基板の一部が前記他方の基板に最初に接触し、前記二つの基板の接触面積が前記一方の基板の前記一部から広がるように、前記一方の基板の少なくとも前記一部を凸にすることを特徴とする。
The substrate bonding apparatus according to the present invention is a bonding apparatus for bonding two substrates to each other, and includes a first substrate holding unit that holds one of the substrates, and a second substrate holding unit that holds the other substrate. The space including at least the two substrates is evacuated, and at least the first substrate holding means is configured such that when the two substrates are joined to each other, a part of the one substrate is the other substrate. The substrate is first contacted, and at least a part of the one substrate is convex so that a contact area of the two substrates extends from the part of the one substrate .

本発明による基板接合装置によれば、制御手段は、基板の接触面積にしたがって第1お
よび第2の基板保持手段に作用させる力を制御するので、接合のために加える力が接触部
分のみに集中することはなく、基板の面全体にわたり接合を均一に行うことができる。
According to the substrate bonding apparatus of the present invention, the control means controls the force acting on the first and second substrate holding means according to the contact area of the substrate, so that the force applied for bonding is concentrated only on the contact portion. The bonding can be performed uniformly over the entire surface of the substrate.

本発明による基板接合方法は、二つの基板を互いに接合する接合方法であって、少なくとも一方の前記基板の少なくとも一部を凸にする段階と、前記一方の基板の前記一部を他方の前記基板に接触させる段階と、少なくとも前記二つの基板を含む空間を真空にする段階と、前記空間を真空にした状態で、前記二つの基板の接触面積が前記一方の基板の前記一部から広がるように前記二つの基板を互いに接合する段階と、を含むことを特徴とする。 A substrate bonding method according to the present invention is a bonding method for bonding two substrates to each other, wherein at least a part of at least one of the substrates is convex, and the part of the one substrate is made to be the other substrate. A step of bringing the two substrates into contact with each other, a step of evacuating a space including at least the two substrates, and a contact area of the two substrates extending from the part of the one substrate in a state where the space is evacuated. Joining the two substrates to each other .

本発明による基板接合方法によれば、基板の接触面積にしたがって第1および第2の基
板保持手段に作用させる力を制御するので、接合のために加える力が接触部分のみに集中
することはなく、基板の面全体にわたり接合を均一に行うことができる。
According to the substrate bonding method of the present invention, since the force applied to the first and second substrate holding means is controlled according to the contact area of the substrate, the force applied for bonding does not concentrate only on the contact portion. The bonding can be performed uniformly over the entire surface of the substrate.

本発明の参考形態による基板接合装置用基板ホルダは、基板を保持する面の周縁部の少なくとも一部を除く領域に凸の部分を有し、基板を保持する面に弾性材料を備えたことを特徴とする。 A substrate holder for a substrate bonding apparatus according to a reference embodiment of the present invention has a convex portion in a region excluding at least a part of a peripheral portion of a surface that holds a substrate, and includes an elastic material on the surface that holds the substrate. Features.

本発明の参考形態による基板接合装置用基板ホルダは、基板を保持する面に弾性材料を備えているので、基板面の一部のみが接触した場合に、弾性材料が変形し、基板の形状が変化するので、基板面の接触した部分のみに過大な力が作用するのを防止できる。 The substrate holder for a substrate bonding apparatus according to the reference embodiment of the present invention includes an elastic material on the surface that holds the substrate. Therefore, when only a part of the substrate surface comes into contact, the elastic material is deformed and the shape of the substrate is changed. Since it changes, it can prevent that excessive force acts only on the part which the substrate surface contacted.

本発明の参考形態による基板接合装置用基板ホルダは、基板を保持する面の周縁部の少なくとも一部を除く領域に凸の部分を有し、気体または液体を充填した、中空部を備えたことを特徴とする。 A substrate holder for a substrate bonding apparatus according to a reference embodiment of the present invention has a hollow portion having a convex portion in a region excluding at least a part of a peripheral portion of a surface holding a substrate and filled with gas or liquid. It is characterized by.

本発明の参考形態による基板接合装置用基板ホルダは、気体または液体を充填した、中空部を備えているので、基板面の一部のみが接触した場合に、中空部内の気体または液体の圧力は均一となるので、基板面の接触した部分のみにおいて圧力が過大になるのが防止される。 Since the substrate holder for a substrate bonding apparatus according to the reference embodiment of the present invention includes a hollow portion filled with gas or liquid, when only a part of the substrate surface is in contact, the pressure of the gas or liquid in the hollow portion is Since it becomes uniform, it is possible to prevent the pressure from becoming excessive only at the contacted portion of the substrate surface.

本発明によれば、接合した基板の間に空気だまりが発生しないようにしながら、基板の面全体にわたり接合を均一に行うことのできる基板接合装置及び基板接合方法が得られる。 According to the present invention, the air reservoir between the joined substrates while not occurred, the substrate bonding apparatus and a substrate bonding how that can be performed uniformly bonding over the entire surface of the substrate is obtained.

本発明の一実施形態による、基板接合装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the board | substrate bonding apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による、加圧装置および制御装置の詳細な構成を示す図である。It is a figure which shows the detailed structure of a pressurization apparatus and a control apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による第1の基板ホルダおよび第2の基板ホルダの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 1st substrate holder and 2nd substrate holder by one Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態による第1の基板ホルダおよび第2の基板ホルダの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 1st board | substrate holder and 2nd board | substrate holder by other embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による基板接合方法を示す流れ図である。3 is a flowchart illustrating a substrate bonding method according to an embodiment of the present invention.

図1は、本発明の一実施形態による、基板接合装置の構成を示す図である。本実施形態
による基板接合装置は、上部フレーム301と下部フレーム303とを備える。上部フレ
ーム301に第1のプレート103が設置され、第1のプレート103に第1の基板ホル
ダ101が設置される。第1の基板ホルダ101は、第1の基板W1を保持する。下部フ
レーム303に加圧装置250が設置され、加圧装置250に第2のプレート203が備
わり、第2のプレート203に第2の基板ホルダ201が設置される。第2の基板ホルダ
201は、第2の基板W2を保持する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a substrate bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. The substrate bonding apparatus according to the present embodiment includes an upper frame 301 and a lower frame 303. The first plate 103 is installed on the upper frame 301, and the first substrate holder 101 is installed on the first plate 103. The first substrate holder 101 holds the first substrate W1. A pressure device 250 is installed on the lower frame 303, the pressure device 250 is provided with a second plate 203, and a second substrate holder 201 is installed on the second plate 203. The second substrate holder 201 holds the second substrate W2.

加圧装置250が第2のプレート203を上昇させることにより、第2の基板ホルダ2
01が上昇し、第1の基板ホルダ101に保持された第1の基板W1と第2の基板ホルダ
201に保持された第2の基板W2とが接合される。基板がウエハである場合に、予めウ
エハの接合面に樹脂を塗布しておき、ウエハによって樹脂を挟み込むことでウエハを接合
してもよい。なお、本明細書および特許請求の範囲において「加圧」とは、基板を最初に
接合するために基板に力を加えることをいう。
The pressurizing device 250 raises the second plate 203, so that the second substrate holder 2
01 rises, and the first substrate W1 held by the first substrate holder 101 and the second substrate W2 held by the second substrate holder 201 are joined. When the substrate is a wafer, the wafer may be bonded by previously applying a resin to the bonding surface of the wafer and sandwiching the resin between the wafers. In the present specification and claims, “pressurization” means applying a force to the substrate in order to join the substrates first.

さらに、本実施形態による基板接合装置は、加圧装置250を制御するための制御装置
300を備える。
Furthermore, the substrate bonding apparatus according to the present embodiment includes a control device 300 for controlling the pressure device 250.

基板接合装置の第1の基板ホルダ101および第2の基板ホルダ201を含む空間Sを
密閉して、真空度を上げてもよい。真空度を上げれば、接合の際に基板の間の空気だまり
が生じにくくなる。
The space S including the first substrate holder 101 and the second substrate holder 201 of the substrate bonding apparatus may be sealed to increase the degree of vacuum. If the degree of vacuum is increased, air accumulation between the substrates is less likely to occur during bonding.

図2は、本発明の一実施形態による、加圧装置250および制御装置300の詳細な構
成を示す図である。加圧装置250は、ベース部251と昇降部253とからなり、昇降
部253には、第2のプレート203が備わる。制御装置300は、電空レギュレータ3
01と加圧力設定装置303とからなる。加圧装置250のベース部251の内部の圧力
を変化させ、昇降部253を昇降させる。制御装置300によって、ベース部251の内
部の圧力を制御する。具体的には、制御装置300の加圧力設定装置303が設定した加
圧力を実現するように、制御装置300の電空レギュレータ301がベース部251の内
部の圧力を制御する。
FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the pressurizing device 250 and the control device 300 according to an embodiment of the present invention. The pressurizing device 250 includes a base part 251 and an elevating part 253, and the elevating part 253 is provided with a second plate 203. The control device 300 includes an electropneumatic regulator 3
01 and a pressure setting device 303. The pressure inside the base portion 251 of the pressurizing device 250 is changed, and the elevating unit 253 is moved up and down. The pressure inside the base portion 251 is controlled by the control device 300. Specifically, the electropneumatic regulator 301 of the control device 300 controls the pressure inside the base portion 251 so as to realize the pressurization set by the pressurization setting device 303 of the control device 300.

昇降部253は、ストロークガイド207に沿って昇降するように構成されており、ス
トロークガイド207には昇降部253の位置を検出するための位置測定器(たとえば、
リニアガイドなど)305が設置されている。位置測定器305によって測定された位置
の測定値は、制御装置300の加圧力設定装置303に送られる。加圧力設定装置303
については、後で詳細に説明する。
The elevating unit 253 is configured to move up and down along the stroke guide 207, and the stroke guide 207 includes a position measuring device (for example, a position measuring device for detecting the position of the elevating unit 253).
305) is installed. The position measurement value measured by the position measuring device 305 is sent to the pressure setting device 303 of the control device 300. Pressure setting device 303
Will be described in detail later.

加圧装置250のベース部251を支持するようにロードセル307を設置し、加圧装
置250による加圧力を測定するようにしてもよい。電空レギュレータ301は、ロード
セル307によって測定された加圧力の測定値を使用して加圧力を制御してもよい。
The load cell 307 may be installed so as to support the base portion 251 of the pressurizing device 250, and the pressure applied by the pressurizing device 250 may be measured. The electropneumatic regulator 301 may control the applied pressure using the measured value of the applied pressure measured by the load cell 307.

加圧装置250の駆動源は、モータなど他のものであってもよい。また、加圧装置によ
って第1の基板ホルダ101を昇降させるように構成してもよい。
The drive source of the pressurizing device 250 may be other such as a motor. Moreover, you may comprise so that the 1st substrate holder 101 may be raised / lowered with a pressurization apparatus.

図3は、本発明の一実施形態による第1の基板ホルダ101Aおよび第2の基板ホルダ
201Aの構成を示す図である。第1の基板ホルダ101Aおよび第2の基板ホルダ20
1Aは、静電チャックまたは真空チャックによって基板を保持するように構成してもよい
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the first substrate holder 101A and the second substrate holder 201A according to an embodiment of the present invention. First substrate holder 101A and second substrate holder 20
1A may be configured to hold the substrate by an electrostatic chuck or a vacuum chuck.

第1の基板ホルダ101Aの基板を保持する面は平面であるが、第2の基板ホルダ10
2Aの基板を保持する面は中央部分が凸になるように構成されている。このため、基板を
接合する際に、第2の基板ホルダ102Aに保持される第2の基板W2の中央部分が凸に
なるので、第2の基板W2の中央部分と第1の基板W1の中央部分とが最初に接触し、次
第に接触面積が広がるように接合される。基板の接合が円滑に行われるように、第2の基
板ホルダ102の基板を保持する面の曲率は面全体にわたり大きく変化しないのが好まし
い。基板を保持する面の曲率は、空気だまりを生じることなく基板の接合が円滑に行われ
るように定める。
The surface of the first substrate holder 101A that holds the substrate is a plane, but the second substrate holder 10
The surface holding the 2A substrate is configured so that the central portion is convex. For this reason, when the substrates are joined, the central portion of the second substrate W2 held by the second substrate holder 102A becomes convex, so the central portion of the second substrate W2 and the center of the first substrate W1 It joins so that a part may contact initially and a contact area may spread gradually. It is preferable that the curvature of the surface of the second substrate holder 102 that holds the substrate does not change significantly over the entire surface so that the substrates can be joined smoothly. The curvature of the surface holding the substrate is determined so that the substrates can be smoothly joined without causing air accumulation.

他の実施形態において、第1の基板ホルダ101Aの基板を保持する面の中央部分が凸
になるように構成してもよい。あるいは、両方の基板ホルダの基板を保持する面の中央部
分が凸になるように構成してもよい。
In another embodiment, the first substrate holder 101A may be configured such that the central portion of the surface that holds the substrate is convex. Or you may comprise so that the center part of the surface holding the board | substrate of both board | substrate holders may become convex.

さらに、一方または両方の基板ホルダの基板を保持する面の周縁部の少なくとも一部を
除く部分が凸になるように構成し、基板を接合させる際に、該凸の部分に対応する基板の
部分が最初に接触し、凸でない周縁部の少なくとも一部から空気が除かれるようにしても
よい。
Further, the portion of one or both of the substrate holders is configured such that a portion excluding at least a part of the peripheral portion of the surface holding the substrate is convex, and the substrate portion corresponding to the convex portion when the substrates are joined May be contacted first and air may be removed from at least a portion of the non-convex periphery.

また、図3に示すように、第1の基板ホルダ101Aおよび第2の基板ホルダ201A
の基板を保持する面は、弾性材料1011および2011を備える。本実施形態によれば
、基板面の一部のみが接触した場合に、第1の基板ホルダ101Aの弾性材料1011お
よび第2の基板ホルダ201Aの弾性材料2011が変形し、基板の形状が変化するので
、基板面の接触した部分のみに過大な力が作用するのを防止できる。弾性材料1011お
よび2011は、導電性のフィラー、樹脂、銅など柔らかい金属の箔などである。弾性材
料1011、2011の材質および厚さは、弾性率などを考慮して基板面の一部のみが接
触した状態で、基板面の接触した部分に過大な力がかからないように定める。
Also, as shown in FIG. 3, the first substrate holder 101A and the second substrate holder 201A
The surface holding the substrate includes elastic materials 1011 and 2011. According to this embodiment, when only a part of the substrate surface comes into contact, the elastic material 1011 of the first substrate holder 101A and the elastic material 2011 of the second substrate holder 201A are deformed, and the shape of the substrate changes. Therefore, it is possible to prevent an excessive force from acting only on the contacted portion of the substrate surface. The elastic materials 1011 and 2011 are conductive metal, soft metal foil such as resin, copper, or the like. The material and thickness of the elastic materials 1011 and 2111 are determined so that an excessive force is not applied to the contacted portion of the substrate surface in a state where only a portion of the substrate surface is in contact with the elastic modulus.

他の実施形態において、一方の基板ホルダのみが弾性材料を備えてもよい。   In other embodiments, only one substrate holder may comprise an elastic material.

このように、基板を保持する面の中央部分が凸になるように構成し、基板を保持する面
に弾性材料を備えた基板ホルダを使用して接合を行えば、基板面の一部のみが接触した場
合に、基板の弾性材料が変形し、基板の形状が変化するので、基板面の接触した部分のみ
に過大な力が作用するのを防止できる。
In this way, if the center part of the surface holding the substrate is configured to be convex and bonding is performed using a substrate holder provided with an elastic material on the surface holding the substrate, only a part of the substrate surface is formed. In the case of contact, the elastic material of the substrate is deformed and the shape of the substrate changes, so that it is possible to prevent an excessive force from acting only on the contacted portion of the substrate surface.

図4は、本発明の他の実施形態による第1の基板ホルダ101Bおよび第2の基板ホル
ダ201Bの構成を示す図である。図3に示した実施形態と同様に、第1の基板ホルダ1
01Bの基板を保持する面は平面であるが、第2の基板ホルダ201Bの基板を保持する
面の中央部分が凸になるように構成されている。本実施形態において、第2の基板ホルダ
201Bは中空部2013を備える。中空部2013には、所定の圧力を有するように気
体または液体を充填する。本実施形態によれば、基板面の一部のみが接触した場合に、中
空部2013内の気体または液体の圧力は均一となるので、基板面の接触した部分のみに
おいて圧力が過大になるのが防止される。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the first substrate holder 101B and the second substrate holder 201B according to another embodiment of the present invention. Similar to the embodiment shown in FIG. 3, the first substrate holder 1
The surface for holding the 01B substrate is a flat surface, but the center portion of the surface for holding the substrate of the second substrate holder 201B is configured to be convex. In the present embodiment, the second substrate holder 201 </ b> B includes a hollow portion 2013. The hollow portion 2013 is filled with gas or liquid so as to have a predetermined pressure. According to the present embodiment, when only a part of the substrate surface is in contact, the pressure of the gas or liquid in the hollow portion 2013 becomes uniform, so that the pressure is excessive only at the contacted portion of the substrate surface. Is prevented.

他の実施形態において、第1の基板ホルダ101Bの基板を保持する面の中央部分が凸
になるように構成してもよい。あるいは、両方の基板ホルダの基板を保持する面の中央部
分が凸になるように構成してもよい。
In another embodiment, the first substrate holder 101B may be configured such that the central portion of the surface that holds the substrate is convex. Or you may comprise so that the center part of the surface holding the board | substrate of both board | substrate holders may become convex.

さらに、一方または両方の基板ホルダの基板を保持する面の周縁部の少なくとも一部を
除く部分が凸になるように構成し、基板を接合させる際に、該凸の部分に対応する基板の
部分が最初に接触し、凸でない周縁部の少なくとも一部から空気が除かれるようにしても
よい。
Further, the portion of one or both of the substrate holders is configured such that a portion excluding at least a part of the peripheral portion of the surface holding the substrate is convex, and the substrate portion corresponding to the convex portion when the substrates are joined May be contacted first and air may be removed from at least a portion of the non-convex periphery.

また、第1の基板ホルダ101Bが中空部を備えるように構成してもよい。あるいは、
両方の基板ホルダが中空部を備えるように構成してもよい。
Moreover, you may comprise so that the 1st board | substrate holder 101B may be provided with a hollow part. Or
You may comprise so that both board | substrate holders may be provided with a hollow part.

このように、基板を保持する面の中央部分が凸になるように構成し、所定の圧力を有す
る気体または液体を充填した、中空部を備えた基板ホルダを使用して接合を行えば、中空
部内の気体または流体の圧力は均一となるので、接触面の局所において圧力が過大になる
のが防止される。
As described above, if a substrate holder having a hollow portion, which is configured so that the central portion of the surface holding the substrate is convex and is filled with a gas or liquid having a predetermined pressure, is joined, Since the pressure of the gas or fluid in the part becomes uniform, it is possible to prevent the pressure from becoming excessive in the local area of the contact surface.

図5は、本発明の一実施形態による基板接合方法を示す流れ図である。   FIG. 5 is a flowchart illustrating a substrate bonding method according to an embodiment of the present invention.

図5のステップS5010において、第1の基板W1および第2の基板W2を、第1の
基板ホルダ101および第2の基板ホルダ201に保持させる。ここで、第1基板W1お
よび第2の基板W2の各々は、既に接合された複数の基板の組であってもよい。基板ホル
ダと基板とをフィデューシャルマークなどを使用して予め位置合わせしておいてもよい。
In step S5010 of FIG. 5, the first substrate holder 101 and the second substrate holder 201 hold the first substrate W1 and the second substrate W2. Here, each of the first substrate W1 and the second substrate W2 may be a set of a plurality of substrates already bonded. The substrate holder and the substrate may be aligned in advance using a fiducial mark or the like.

図5のステップS5020において、制御装置300が加圧装置250を駆動して、第
1の基板W1および第2の基板W2が互いに接触するまで、第1の基板ホルダ101およ
び第2の基板ホルダ201を接近させる。
In step S5020 of FIG. 5, the first substrate holder 101 and the second substrate holder 201 are driven until the control device 300 drives the pressure device 250 and the first substrate W1 and the second substrate W2 come into contact with each other. Approach.

図5のステップS5030において、制御装置300の加圧力設定装置303が第1の
基板ホルダ101および第2の基板ホルダ201に作用させる力の目標値を求める。第1
の基板ホルダ101および第2の基板ホルダ201に作用させる力の目標値は、基板の接
触面積が変化する間に、常に単位面積あたりの加圧力(圧力)が所望の値となるように定
める。圧力が所望の値となるようにするには、基板の接触面積を推定し、推定した接触面
積に所望の圧力値を乗じて加圧力を定めればよい。ここで、所望の圧力値は経験値から定
めてもよい。
In step S5030 of FIG. 5, a target value of a force that is applied to the first substrate holder 101 and the second substrate holder 201 by the pressure setting device 303 of the control device 300 is obtained. First
The target value of the force applied to the substrate holder 101 and the second substrate holder 201 is determined so that the applied pressure (pressure) per unit area always becomes a desired value while the contact area of the substrate changes. In order to achieve the desired pressure, the contact area of the substrate is estimated, and the applied pressure is determined by multiplying the estimated contact area by the desired pressure value. Here, the desired pressure value may be determined from experience values.

以下に、加圧力設定装置303の機能を詳細に説明する。   The function of the pressure setting device 303 will be described in detail below.

加圧力設定装置303は、第1の基板ホルダ101および第2の基板ホルダ201に作
用させる力の目標値を求める際に、第2の基板ホルダ201の位置から接触面積を推定し
てもよい。第1の基板ホルダ101の位置は固定であり既知である。また、第1および第
2の基板ホルダならびに基板の寸法および弾性率などの物理的性質は既知である。したが
って、第2の基板ホルダ201の位置がわかれば、接触による基板の変形および接触面積
を推定することができる。
The pressure setting device 303 may estimate the contact area from the position of the second substrate holder 201 when determining the target value of the force to be applied to the first substrate holder 101 and the second substrate holder 201. The position of the first substrate holder 101 is fixed and known. Also, the physical properties such as the first and second substrate holders and the dimensions and elastic modulus of the substrate are known. Therefore, if the position of the second substrate holder 201 is known, the deformation of the substrate due to contact and the contact area can be estimated.

具体的に、加圧力設定装置303は、ストロークガイド207に設置された、昇降部2
53の位置を検出するための位置検出器(たとえば、リニアガイドなど)305からの位
置の測定値により、第2の基板ホルダ201の位置を求め、第2の基板ホルダ201の位
置から基板の接触面積を推定する。
Specifically, the pressurizing force setting device 303 is installed on the stroke guide 207, and the elevating unit 2.
The position of the second substrate holder 201 is obtained from the position measurement value from a position detector (for example, a linear guide) 305 for detecting the position 53, and the substrate contact is determined from the position of the second substrate holder 201. Estimate the area.

また、他の実施形態において、加圧力設定装置303は、第1の基板ホルダ101およ
び第2の基板ホルダ201の一方または両方に取り付けたレーザ距離計などの距離センサ
により、第1の基板ホルダ101および第2の基板ホルダ201の間の距離を測定し、該
距離から基板の接触面積を推定してもよい。
In another embodiment, the pressure setting device 303 is configured such that the first substrate holder 101 includes a distance sensor such as a laser distance meter attached to one or both of the first substrate holder 101 and the second substrate holder 201. The distance between the second substrate holder 201 and the second substrate holder 201 may be measured, and the contact area of the substrate may be estimated from the distance.

さらに、基板がガラス基板のような透明な基板である他の実施形態において、第1の基
板ホルダ101および第2の基板ホルダ201の材質も透明な材質とし、加圧力設定装置
303は、基板接触部分の画像を取得することにより、直接接触面積を測定してもよい。
Further, in another embodiment in which the substrate is a transparent substrate such as a glass substrate, the material of the first substrate holder 101 and the second substrate holder 201 is also a transparent material, and the pressure setting device 303 is configured to contact the substrate. You may measure a direct contact area by acquiring the image of a part.

加圧力設定装置303は、推定した接触面積に所望の圧力値を乗じて、加圧力の目標値
を求め、電空レギュレータ301に設定する。ここで、所望の圧力値は、接触面積にかか
わらず一定としてもよい。あるいは、接触面積にしたがって変化させてもよい。
The pressurizing force setting device 303 multiplies the estimated contact area by a desired pressure value to obtain a target value of the pressurizing force and sets it in the electropneumatic regulator 301. Here, the desired pressure value may be constant regardless of the contact area. Or you may change according to a contact area.

図5のステップS5040において、制御装置300の電空レギュレータ301が、加
圧力の目標値にしたがって第1の基板ホルダ101および第2の基板ホルダ201に作用
させる力を制御する。
In step S5040 of FIG. 5, the electropneumatic regulator 301 of the control device 300 controls the force applied to the first substrate holder 101 and the second substrate holder 201 according to the target value of the applied pressure.

本実施形態の基板接合方法によれば、基板の接触面に所望の圧力値を作用することがで
きるので、空気だまりを発生させないように、基板の一部のみを最初に接触させて接触面
積を広げるように基板の接合を行っても、基板の接触面に過度の圧力が作用するのが防止
される。
According to the substrate bonding method of the present embodiment, since a desired pressure value can be applied to the contact surface of the substrate, only a part of the substrate is first contacted so as not to generate air pockets, thereby reducing the contact area. Even if the substrates are joined so as to be spread out, excessive pressure is prevented from acting on the contact surface of the substrate.

このように本発明によれば、接合した基板の間に空気だまりが発生しないようにしなが
ら、基板の面全体にわたり接合を均一に行うことのできる基板接合装置、基板接合方法お
よび基板ホルダが得られる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a substrate bonding apparatus, a substrate bonding method, and a substrate holder capable of uniformly bonding the entire surface of the substrate while preventing air accumulation between the bonded substrates. .

本発明の一実施形態は、第1および第2の基板保持手段の少なくとも一方の基板を保持
する面の中央部分が凸であることを特徴とする。
One embodiment of the present invention is characterized in that a central portion of a surface for holding at least one of the first and second substrate holding means is convex.

本実施形態によれば、基板の中央部分から接触面積を徐々に広げて基板間に空気だまり
を生じさせないように接合を行うことができる。
According to this embodiment, it is possible to perform bonding so that the contact area is gradually increased from the central portion of the substrate and no air pool is generated between the substrates.

本発明の他の実施形態は、第1および第2の基板保持手段の少なくとも一方が、弾性材
料を備えたことを特徴とする。
Another embodiment of the present invention is characterized in that at least one of the first and second substrate holding means includes an elastic material.

本実施形態によれば、基板面の一部のみが接触した場合に、弾性材料が変形し、基板の
形状が変化するので、基板面の接触した部分のみに過大な力が作用するのを防止できる。
According to this embodiment, when only a part of the substrate surface comes into contact, the elastic material is deformed and the shape of the substrate changes, so that an excessive force is prevented from acting only on the contacted part of the substrate surface. it can.

本発明の他の実施形態は、第1および第2の基板保持手段の少なくとも一方が、中空部
を備えたことを特徴とする。
Another embodiment of the present invention is characterized in that at least one of the first and second substrate holding means includes a hollow portion.

本実施形態によれば、基板面の一部のみが接触した場合に、中空部内の気体または液体
の圧力は均一となるので、基板面の接触した部分のみにおいて圧力が過大になるのが防止
される。
According to this embodiment, when only a part of the substrate surface is in contact, the pressure of the gas or liquid in the hollow portion becomes uniform, so that it is prevented that the pressure is excessive only in the contacted part of the substrate surface. The

本発明の他の実施形態は、第1および第2の基板保持手段の位置にしたがって、基板面
の接触面積が推定されることを特徴とする。
Another embodiment of the present invention is characterized in that the contact area of the substrate surface is estimated according to the positions of the first and second substrate holding means.

本実施形態によれば、第1および第2の基板保持手段の位置にしたがって、基板面の接
触面積を、確実かつ容易に推定される。
According to the present embodiment, the contact area of the substrate surface is reliably and easily estimated according to the positions of the first and second substrate holding means.

101,101A,101B…第1の基板ホルダ、201,201A,201B…第2の
基板ホルダ、250…加圧装置、300…制御装置
101, 101A, 101B ... first substrate holder, 201, 201A, 201B ... second substrate holder, 250 ... pressure device, 300 ... control device

Claims (7)

二つの基板を互いに接合する接合方法であって、
少なくとも一方の前記基板の少なくとも一部を凸にする段階と、
前記一方の基板の前記一部を他方の前記基板に接触させる段階と、
互いに接触した領域において前記二つの基板にかかる単位面積あたりの加圧力が予め定めた目標値となるように互いに接触した前記二つの基板を加圧し、その加圧力によって前記一方の基板の前記一部の形状を変化させることにより、前記二つの基板の接触面積が前記一方の基板の前記一部から広がるように前記二つの基板を互いに接合する段階と、
を含む接合方法。
A joining method for joining two substrates together,
Making at least a portion of at least one of the substrates convex;
Contacting the portion of the one substrate with the other substrate;
The two substrates in contact with each other are pressurized so that the applied pressure per unit area applied to the two substrates in a region in contact with each other is a predetermined target value, and the part of the one substrate is applied by the applied pressure. Bonding the two substrates together so that the contact area of the two substrates extends from the part of the one substrate by changing the shape of
A joining method including:
少なくとも前記二つの基板を含む空間を真空にする段階を備え、
前記空間を真空にした状態で、前記二つの基板の接触面積が前記一方の基板の前記一部から広がるように前記二つの基板を互いに接合する請求項1に記載の接合方法。
Vacuuming a space containing at least the two substrates;
The bonding method according to claim 1, wherein the two substrates are bonded to each other so that a contact area of the two substrates extends from the part of the one substrate in a state where the space is evacuated.
前記接触面積を測定する段階と、
前記二つの基板の少なくとも一方を保持する基板保持手段に作用させる力を前記接触面積にしたがって制御する段階と、
を有する請求項1または請求項2に記載の接合方法。
Measuring the contact area;
Controlling the force acting on the substrate holding means for holding at least one of the two substrates according to the contact area;
The joining method according to claim 1 or 2, wherein
前記二つの基板の画像を取得することにより前記接触面積を測定する請求項3に記載の接合方法。   The bonding method according to claim 3, wherein the contact area is measured by acquiring images of the two substrates. 前記二つの基板の距離に基づいて前記接触面積を推定する請求項3の記載の接合方法。   The bonding method according to claim 3, wherein the contact area is estimated based on a distance between the two substrates. 前記二つの基板の一方を保持する第1の基板保持手段、および、他方の前記基板を保持する第2の基板保持手段の少なくとも一方の位置に基づいて前記接触面積を推定する請求項3に記載の接合方法。   The contact area is estimated based on at least one position of a first substrate holding unit that holds one of the two substrates and a second substrate holding unit that holds the other substrate. Joining method. 二つの基板を互いに接合する接合装置であって、
一方の前記基板を保持する第1の基板保持手段と、
他方の前記基板を保持する第2の基板保持手段と、
前記第1の基板保持手段および前記第2の基板保持手段の少なくとも一方を移動させる昇降部と、
を備え、
少なくとも前記第1の基板保持手段は、前記二つの基板を互いに接合する際に前記一方の基板の一部が前記他方の基板に最初に接触するように、前記一方の基板の少なくとも前記一部を凸にし、
前記昇降部は、前記第1の基板保持手段および前記第2の基板保持手段の少なくとも一方を移動させることにより、互いに接触した領域において前記二つの基板にかかる単位面積あたりの加圧力が予め定めた目標値となるように互いに接触した前記二つの基板を加圧し、その加圧力によって前記一方の基板の前記一部の形状を変化させることにより、前記二つの基板の接触面積が前記一方の基板の前記一部から広がるように前記二つの基板を互いに接合する接合装置。
A joining device for joining two substrates together,
First substrate holding means for holding one of the substrates;
Second substrate holding means for holding the other substrate;
An elevating part for moving at least one of the first substrate holding means and the second substrate holding means;
With
At least the first substrate holding means moves at least the portion of the one substrate so that the portion of the one substrate first contacts the other substrate when the two substrates are bonded to each other. Convex,
The elevating unit moves at least one of the first substrate holding unit and the second substrate holding unit, so that a pressing force per unit area applied to the two substrates in a region in contact with each other is predetermined. By pressurizing the two substrates in contact with each other so as to be a target value, and changing the shape of the part of the one substrate by the applied pressure, the contact area of the two substrates becomes the one of the one substrate A bonding apparatus for bonding the two substrates to each other so as to spread from the part.
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