JPH05217819A

JPH05217819A - 半導体基板貼り合わせ装置

Info

Publication number: JPH05217819A
Application number: JP4194392A
Authority: JP
Inventors: Toru Takizawa; 亨滝沢; Kazuki Kanbe; 千樹神戸; Mitsuhiro Ishii; 三弘石井; Kenji Yamagata; 憲二山方; Yasutomo Fujiyama; 靖朋藤山; Takao Yonehara; 隆夫米原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1992-01-31
Publication date: 1993-08-27

Abstract

(57)【要約】【目的】反りの大きな半導体基板を吸引可能とする半
導体基板の貼り合わせ装置を実現する。【構成】材質が石英でできた内側吸引台１と外側吸引
台２は、間隙を真空気密に保持するためにＯリング５で
シールされている。貼り合わせられる半導体基板４の反
り量に合わせて、内側吸引台を外側吸引台に対して上下
に動かして調節したのち、内側、外側の吸引リング間の
半導体基板が接触する部分の間隙を吸引口３から真空吸
引して基板を吸引固定し、内側吸引台の上下動の速度を
制御しながら、他の基板に貼り合わせ工程を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数枚の半導体基板を
貼り合わせる装置に関し、特に貼り合わせ法によるＳＯ
Ｉ構造の半導体装置の貼り合わせ時に用いられる半導体
基板貼り合わせ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体基板を貼り合わせることに
より、ＳＯＩ基板等の目的とする構造の基板を得る方法
が行なわれている。このような半導体基板の貼り合わせ
工程では、貼り合わせる２枚の半導体基板の貼り合わせ
界面に気泡が入るのを防止するため、貼り合わせる基板
の片方、又は両方を、中央が凸になるように反らせ、中
央部から外周に向かって貼り合わせを進行させる方法が
一般にとられている。

【０００３】また、基板を反らせる手段としては、所望
の反り量に設計した半導体基板支持台に真空吸引するこ
とにより半導体基板を反らせていた。

【０００４】図８は、従来の基板貼り合わせ装置の模式
的断面図である。図８を用いて従来の方法を具体的に説
明すると、同図に示すように、半導体基板（４）をあら
かじめ決められた量のテーパもしくは曲率を有する支持
台（２１）に載せ、真空吸引口（２２）を介して半導体
基板（４）周辺部を吸引し、凸状にする。その後、もう
一枚の半導体基板（４’）を重ね合わせ、真空吸引を解
除して貼り合わせを半導体基板中央部から周辺部に向か
って進行させる。

【０００５】

【発明が解決しようとしている課題】上記の従来の方法
によれば、テーパまたは曲率を有した支持台に、あまり
大きくない反り量の半導体基板を吸引することは可能で
ある。

【０００６】しかしながら、たとえば多孔質Ｓｉ上にエ
ピタキシャル層を形成した半導体基板、または単結晶Ｓ
ｉの片面にＳｉＯ₂ 膜をつけた半導体基板など膨張係数
の異なる複数の層から構成された半導体基板は１００μ
ｍ以上の反りをあらかじめ有するものもあり、従来の支
持台では真空吸引できないという問題があった。

【０００７】実際に、本発明者は、貼り合わせ面側に１
００μｍ以上の凹状の反りを有する半導体基板を、貼り
合わせ面側に凸状に中央部と周辺部の差がおよそ１００
μｍになるようにして吸引支持できるかどうかの実験を
行なった。

【０００８】図９は、本実験に用いた吸引支持台の形状
を示す上面図（ａ）、その断面図（ｂ）である。吸引支
持領域の内径は１０１ｍｍ外径は１１９ｍｍであり、内
径部と外径部は２０μｍの段差を有する。

【０００９】また実験に用いた半導体基板は、厚さ０．
６２５ｍｍの５インチ半導体基板であり、以下の３種類
を用意した。（ｉ）一般に半導体製造工程において使用される反り
のほとんど無い半導体基板。（ｉｉ）常圧ＣＶＤでＳｉＯ₂ を片面１．５μｍ堆積
後１０００℃アニールした、貼り合わせ面側におよそ８
０μｍの凹状の反りを有する半導体基板。（ｉｉｉ）片面２０μｍの多孔質Ｓｉ上に１μｍエピ
タキシャル層を形成し、ＳｉＯ₂ を１０００Åつけた、
貼り合わせ面側におよそ１０５μｍの凹状の反りを有す
る半導体基板。

【００１０】先ず、図９の吸引支持台を使って、約２０
０ｔｏｒｒの真空圧で吸引したところ、上述した（ｉ）
及び（ｉｉ）の半導体基板は吸引固定できたが、（ｉｉ
ｉ）の半導体基板は吸引できなかった。

【００１１】（発明の目的）本発明は上述の問題点を解
消するために、反りの大きい半導体基板の吸引支持も可
能とする半導体基板の貼り合わせ装置を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述した課題
を解決するための手段として、半導体基板表面の形状に
合わせて摺動可能に密着して、該基板を支持する複数の
吸引支持台と、該支持台を該基板に密着させる真空吸引
手段と、を有することを特徴とする半導体基板貼り合わ
せ装置を提供するものである。

【００１３】また、前記基板を前記複数の吸引支持台に
吸引支持した後、一部の前記支持台を摺動させて前記基
板の反りを変化させる手段を有することを特徴とし、ま
た、前記支持台は、互いに摺動可能な、半径の異なる複
数個の同心円リング状支持台で構成され、該複数個のリ
ングに囲まれた間隙を真空吸引することにより、前記半
導体基板表面の形状に密着して、該基板を支持すること
を特徴とし、また、前記支持台において、複数個の吸引
口を有することを特徴とし、また、前記支持台におい
て、前記半導体基板と接触する部分が石英であることを
特徴とし、また、前記摺動部に、Ｏリング、又はベロー
ズ、又は金属密接構造を配置することで真空気密とする
構造を有することを特徴とする半導体基板貼り合わせ装
置により、前記課題を解決しようとするものである。

【００１４】

【作用】上記の構成によれば、複数個の吸引支持台を相
対的に摺動させることができるため、基板表面形状に合
わせて摺動させて密着させ、その複数個の支持台に囲ま
れた間隙を真空吸引することにより、大きな反りを有す
る基板であっても吸引支持することができる。

【００１５】また半導体基板を吸引支持したまま一部の
支持台を摺動させることにより、所望の凸形状または凹
形状または平面に矯正することができる。

【００１６】また、もう一枚の半導体基板を支持台に吸
引支持された半導体基板に重ね合わせ、複数個のリング
または独立した吸引支持台を速度を制御しながら相対的
に動かすことにより、半導体基板間に気泡が入らない貼
り合わせを可能にする。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。（実施例１）図１は本発明の一実施例による半導体基板
の貼り合わせ装置の断面図である。

【００１８】同図において（１）は内側吸引台（吸引支
持台）、（２）は外側吸引台（吸引支持台）、（３）は
吸引口、（４）は貼り合わせられる第１の半導体基板、
（５）はＯリングを表す。

【００１９】本実施例では内側吸引台（１）と外側吸引
台（２）の材質を石英とし、内側吸引台（１）と外側吸
引台（２）の間にＯリング（ゴム等の伸縮材料を円筒形
に成型してＯ型のリングとしたシール材）（５）を入
れ、内側吸引台（１）と外側吸引台（２）の間隙を吸引
口（３）から真空吸引する構造になっている。

【００２０】貼り合わせられる半導体基板の反り量に合
わせて、内側吸引台（１）を外側吸引台（２）に対して
上下に動かす。

【００２１】たとえばＳｉＯ₂ 膜を半導体基板のどちら
かの面のみに付けたような場合、図１に示すように貼り
合わせ面が凹型の反りを発生した基板（４）となる。こ
の場合は、内側吸引台（１）を外側吸引台（２）よりも
下げることにより、基板（４にそれぞれの吸引台を密着
させ、吸引口（３）から真空吸引することにより基板
（４）を支持する。

【００２２】また、基板（４）の反りが図２のように貼
り合わせ面が凸型となっている場合は、内側吸引台
（１）を上に動かすことにより密着させることができ
る。

【００２３】また、図３に示すように、一般に半導体製
造工程において使用される半導体基板のように、反りが
ほとんどない場合は、内側吸引台（１）を外側吸引台
（２）に対してほとんど段差を設けないようにして吸引
することができる。

【００２４】このように、本発明の装置によれば、半導
体基板の反りに合わせて吸引部が形成できるため、半導
体基板の反り量にかかわりなく吸引することができる。

【００２５】また、外側吸引台（２）を固定したまま内
側吸引台（１）を上下に動かすことにより、所望の反り
量を半導体基板に持たせることもできる。

【００２６】次に、図１の支持台を用い、実際に半導体
基板の吸引及び、貼り合わせを行った実施例を以下に示
す。本支持台は、従来例で使用した支持台と同様、吸引
支持領域の内径は１０１ｍｍ外径は１１９ｍｍになって
いる。

【００２７】最初に、従来例の支持台で吸引できなかっ
た前述した（ｉｉｉ）の、１０５μｍの反りを有する半
導体基板の吸引手順及び結果を説明する。

【００２８】まず、図４（ａ）に示すように、内側吸引
台（１）を外側吸引台（２）に対しおよそ２０μｍ下げ
て吸引口（３）から真空引きし、半導体基板（４）を吸
引させる。

【００２９】次に、図４（ｂ）に示すように、吸引を保
持したまま内側吸引台（１）を上に動かし、平面とし、
更に図４（ｃ）に示すように半導体基板（４）を貼り合
わせ面側に凸になるように反らせることができた。

【００３０】なお、内側吸引台（１）を外側吸引台
（２）に対し、およそ２０μｍの段差を付けることで図
４（ｃ）に示すように反り量はおよそ１００μｍにする
ことができた。

【００３１】次に、図４（ｄ）の実際に第２の半導体基
板（４’）を貼り合わせる場合の一例のように、加圧ピ
ン（９）をウエハ（４）の中心に押しつけ、内側吸引台
（１）を下方に動かす速度を制御することにより、中心
から外周に向かって気泡を入れること無く貼り合わせを
進行させることができる。

【００３２】また、図４（ｃ）の後、内側吸引台（１）
を下方に緩やかに下ろすことにより図４（ｂ）に示すよ
うに半導体基板（４）を平面状に矯正することもでき
た。本実施例に用いた半導体基板の中で最大の反りを持
つ半導体基板は、減圧ＣＶＤでＳｉ₃ Ｎ₄ 膜を５０００
Å堆積後、片面エッチング処理によるものであり、中央
部と外周部で貼り合わせ面側に最大１３５μｍの凹状の
反りを持っている。この半導体基板を用いた実施例を以
下に説明する。

【００３３】まず、図４（ａ）に示すように、まず内側
吸引台（１）を外側吸引台（２）に対しおよそ２４μｍ
下げ、吸引口（３）から真空引きし、半導体基板（４）
を吸引させる。

【００３４】次に、図４（ｂ）に示すように、吸引を保
持したまま内側吸引台（１）を、上方に動かして平面状
とし、更に図４（ｃ）に示すように、内側吸引台（１）
が外側吸引台（２）に対し、およそ２０μｍの段差にな
るように上に動かすことで、反り量を貼り合わせ面側に
凸になるように、およそ１００μｍにすることができ
た。

【００３５】以下、同様に図４（ｄ）に示すように、貼
り合わせ工程を行なう。

【００３６】また、図４（ｃ）の後、内側吸引台（１）
を下方に緩やかに下ろすことにより、図４（ｂ）に示す
ように半導体基板を平面状にすることもできた。（実施例２）次に、本発明の実施例２を、図５の本実施
例の貼り合わせ装置の断面図により説明する。

【００３７】図５において（４’）は、反り量が１００
μｍ以上のような比較的大きな反りが発生している半導
体基板である。半導体基板（４’）の反り量に対し、少
し曲率が小さくなるように、反りの少ない半導体基板
（４）を矯正吸引する。

【００３８】次に、基板支持具（１０）に設置した半導
体基板（４’）に、半導体基板（４）を押しあて、外側
吸引台（２）を固定したまま内側吸引台（１）を下方へ
動かす。

【００３９】内側吸引台（１）を下方へ動かす速度を制
御することにより、貼り合わせを半導体基板中央部から
外周に向かって気泡を入れること無く進行させることが
可能である。本実施例では、第２の基板（４’）の支持
具１０を用いることにより、反りを持った状態で貼り合
わせることができる。

【００４０】（実施例３）上記の二つの実施例では同心
円上の半径の異なる二つのリングで構成された支持台を
有する半導体基板の貼り合わせ装置について説明した
が、図６を用いて本発明の他の実施例を説明する。

【００４１】図６において、（１２）は第１の吸引支持
台、（１３）は第２の吸引支持台、（１４）、（１５）
は吸引口、（４）は貼り合わせられる第１の半導体基板
を表す。吸引台（１２）及び（１３）はそれぞれ独立し
た真空吸引口を有している。

【００４２】本実施例では第１及び第２の二つの同心円
リング状の支持台に、それぞれ独立した真空吸引口を有
する例を示したが、吸引部の支持台、及び真空吸引口は
二つに限ることはない。また、リング状でなくてもかま
わない。

【００４３】さまざまな反りを持つ半導体基板の吸引方
法、凸状に反らせる方法、及び二枚目の半導体基板を重
ね合わせ、第１の吸引支持台あるいは第２の吸引支持台
を速度を制御しながら戻す方法は前述した実施例の方法
と同じである。

【００４４】これまで説明した実施例における吸引支持
台はそれ自体が石英でできており、Ｏリングで真空気密
を保つ例を示してきた。

【００４５】（実施例４）次にあげる実施例は、吸引内
筒及び吸引外筒の母材そのものはステンレスなどの金属
材料を使い、金属コンタミ（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏ
ｎ）を防止するため半導体基板との接触部分を石英にし
たものである。

【００４６】図７により本実施例における支持台の構成
を説明する。

【００４７】同図において（１６）は内側吸引台、（１
７）は外側吸引台、（１８）は吸引口、（４）は貼り合
わせられる第１の半導体基板、（１９）、（２０）は石
英リングを表す。同図において、内側吸引台（１６）及
び外側吸引台（１７）は金属性である。

【００４８】また、同図において真空気密の方法はＯリ
ングを使用しているが、他のシール方法としては、たと
えば、ベローズ（蛇腹状の伸縮自在シール材）等のシー
ル部品を使う方法、あるいは、金属製の内側吸引台と外
側吸引台の間の隙間をきわめて小さくすることにより真
空気密を保つようにすることも可能である。

【００４９】なお、本貼り合わせ装置は、基板の反り矯
正を必要とする他の装置に応用することも可能である。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、ＳＯＩ基板形成のため
の半導体基板の貼り合わせ装置において、半導体基板を
吸引支持し他の半導体基板を貼り合わせる支持台を、半
導体基板の吸引を保持したまま吸引部が摺動可能な構造
にしたことにより、従来困難であった、反りの大きな半
導体基板をも吸引することができるようになった。

【００５１】しかも、貼り合わせ面を任意の凸形状に反
らせることができるため、半導体基板間に気泡が入るの
を防止することがより容易にできるようになった。従っ
て半導体基板の貼り合わせにおいて歩留まりの高い製造
をする事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の貼り合わせ装置の断面図で
ある。

【図２】図１の装置において、半導体基板の反りに応じ
て支持した状態を示す断面図である。

【図３】図１の装置において、半導体基板の反りに応じ
て支持した状態を示す断面図である。

【図４】本発明の実施例１の基板貼り合わせ工程を示す
工程断面図である。

【図５】本発明の実施例２の貼り合わせ装置の模式的断
面図である。

【図６】本発明の実施例３の貼り合わせ装置の模式的断
面図である。

【図７】本発明の実施例４の貼り合わせ装置の模式的断
面図である。

【図８】従来例の基板貼り合わせ装置の模式的断面図で
ある。

【図９】従来例の貼り合わせ装置の構造を示す図であ
る。

【符号の説明】

１内側吸引台（第１の吸引支持台）２外側吸引台（第２の吸引支持台）３真空吸引口４，４’ 半導体基板５Ｏリング９加圧ピン

フロントページの続き (72)発明者山方憲二東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者藤山靖朋東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者米原隆夫東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板表面の形状に合わせて摺動可
能に密着して、該基板を支持する複数の吸引支持台と、
該支持台を該基板に密着させる真空吸引手段と、を有す
ることを特徴とする半導体基板貼り合わせ装置。
【請求項２】前記基板を前記複数の吸引支持台に吸引
支持した後、一部の前記支持台を摺動させて前記基板の
反りを変化させる手段を有することを特徴とする請求項
１に記載の半導体基板貼り合わせ装置。
【請求項３】前記支持台は、互いに摺動可能な、半径
の異なる複数個の同心円リング状支持台で構成され、該
複数個のリングに囲まれた間隙を真空吸引することによ
り、前記半導体基板表面の形状に密着して、該基板を支
持することを特徴とする請求項１に記載の半導体基板貼
り合わせ装置。
【請求項４】前記支持台において、複数個の吸引口を
有することを特徴とする請求項１に記載の半導体基板貼
り合わせ装置。
【請求項５】前記支持台において、前記半導体基板と
接触する部分が石英であることを特徴とする請求項１〜
４のいずれか１項に記載の半導体基板貼り合わせ装置。
【請求項６】前記摺動部に、Ｏリング、又はベロー
ズ、又は金属密接構造を配置することで真空気密とする
構造を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか
１項に記載の半導体基板貼り合わせ装置。