JPH0582493A - ウエハ接着装置およびその装置を用いたウエハの接着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はウエハの接着装置およびその装置を用
いたウエハの接着方法に関し、貼付プレ−トとウエハの
間の接着層に侵入および残留するエアを効率的に排除す
るとともに、安定した接着層を得る方法を提供すること
にある。 【構成】ウエハをプレ−トに接着するためのウエハ接着
装置は加圧シリンダ６と、ウエハ加圧部分が円錐形の凸
形状の付いた弾性体１と、弾性体１の縦方向の変形を吸
収するクリアランス７と、弾性体１の横方向の変形を防
止する押え部材８とを有し、その弾性体をウエハに圧接
することによりウエハをプレ−トに接着させることによ
り達成される。 【効果】貼付プレ−トとウエハの間の接着層に侵入およ
び残留するエアを効率的に排除でき、更にウエハ外周部
にも十分な加圧力が加わり、ウエハ外周部の押圧ムラを
防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体技術分野、特に
その分野における半導体ウエハの貼り付け技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に半導体ウエハ、例えばシリコンウ
エハは、主面に酸化膜形成、拡散等の処理工程を行うに
先立って、鏡面研摩（ミラ−ポリッシング）が行なわれ
る。この鏡面研摩を行なうにあたっては、まずウエハは
プレ−ト上にワックス等の接着剤を用いて貼り付けられ
る。しかる後、ウエハ主面は研摩材を用いて所望の研摩
面が得られるように研摩される。

【０００３】ところで、ウエハの均一な研摩を成すため
には、平坦度の高いウエハの貼り付けが要求される。こ
のウエハの貼り付けにあたっては、ウエハ接着装置が用
いられる。

【０００４】この種のウエハ接着装置の一つは、例えば
特開昭６１−８１４７４号公報に開示されている。かか
る公報に開示のウエハ接着装置は、押圧体で貼付プレ−
トとウエハの間の接着層に侵入および残留するエアをウ
エハ中心部から外周部へと段階的に排除するものであ
る。

【０００５】また、他のウエハ接着装置は、特公昭６３
−３２２５８号公報に開示の如く、下向きにふくらんだ
曲面のある弾性体を用い、２段階で貼付プレ−トとウエ
ハの間の接着層の厚さを均一にするものがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来における前者のウ
エハ接着装置にあっては、同心円上に設けられた複数の
押圧部材を段階的にウエハ中心部から外周部へ押圧せし
め、貼付プレ−トとウエハの間の接着層に存在するエア
を排除するものである。

【０００７】しかし、この接着装置では、エアを段階的
にウエハ中心部から外周部へ排除するための機構が複雑
となり、コスト高につながる。また、各押圧部材間のふ
し目部分で必ずしも充分な押圧が得られず、エアの残存
が考えられる。

【０００８】一方、後者のウエハ接着装置にあっては、
弾性体の内圧を調整するための内圧調整装置を具備せし
めるため、装置が複雑となる。したがって、かかるウエ
ハ接着装置においてもコスト高となる。

【０００９】本発明の目的は、ウエハをウエハ貼付プレ
−トに高精度に接着するための新規なウエハ接着装置お
よびその接着装置を用いた接着方法を提供することにあ
る。

【００１０】本発明の具体的な目的は、貼付プレ−トと
ウエハとの間の接着層に侵入および残留するエアを、ウ
エハ中心部から外周部へ効率的に排除することにより、
ウエハの接着力と平坦度を向上させることのできるウエ
ハ接着装置を提供することにある。

【００１１】本発明の他の具体的な目的は、ウエハ全面
を十分な加圧力で均一に加圧して、加圧ムラの発生しな
い、特にウエハ外周部での加圧不足を解消する簡便で安
価なウエハ接着装置を提供することにある。

【００１２】本発明のさらなる目的は、平坦精度の高い
ウエハ平面研摩方法を提供することにある。

【００１３】本発明の前記並びに他の目的と新規な特徴
は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろ
う。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明の代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通
りである。

【００１５】すなわち、本発明のウエハ接着装置におい
ては、ウエハを加圧するための加圧部が円錐形の凸形状
を成す弾性体により構成され、該弾性体の底部には加圧
時の凸形状の変形を吸収するためのクリアランスが設け
られ、また該弾性体周囲には該弾性体の横方向への変形
によるウエハ外周部の加圧不足を防止するための押え部
材（枠部材）が設けられている。

【００１６】

【作用】上記のように構成されたウエハ接着装置によれ
ば、弾性体がウエハ全面を加圧するために変形する過程
は、該弾性体の円錐形の凸形状部先端がウエハ中心部を
加圧し、次いでウエハ外周部へと連続的にその加圧面積
を広げて行くものである。その際、ウエハ中心部周辺に
接触する該弾性体の縦方向の変形を前記弾性体の底部に
あるクリアランスが吸収する。

【００１７】すなわち、加圧時に凸形状先端部が潰れ、
その先端部と反対方向に位置した底部がクリアランス内
に盛り上がるように変形することになる。このため、加
圧力はウエハ中心部よりウエハ外周部へと分散されてゆ
く。このため、貼付プレ−トとウエハとの間の接着層に
侵入および残留するエアを、ウエハ中心部から外周部へ
効率的にウエハの接着力と平坦度を向上させることがで
きる。

【００１８】また、前記加圧シリンダからの加圧力によ
る該弾性体の横方向の変形は該弾性体外周部に設けた押
え部材によって押し止められ、ウエハ外周部での圧力分
散による圧力低下を抑制することができる。

【００１９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００２０】

【実施例】図１は本発明に係るウエハ接着装置の基本構
成を示す部分正面図である。

【００２１】図１に示したウエハ接着装置は、弾性体１
とその弾性体１上部にクリアランス７を有する弾性体押
え部材８とから成るウエハを加圧するための加圧部１０
と、ウエハ貼付プレ−ト４を支持するタ−ンテ−ブル形
状のテ−ブル５と、加圧部１０を上下動させるための加
圧シリンダ６および加圧シリンダ６を支持する支柱１１
から構成されている。

【００２２】弾性体１はその下部（加圧先端部）に円錐
形の凸部が付してあり、その材質は弾力性をもった材
料、例えばシリコンゴムあるいはポリウレタンゴムより
成る。そして、その弾性体の大きさは接着するウエハ２
の径と同等あるいはそれ以上である。

【００２３】尚、貼付プレ−ト４は平坦度の高いセラミ
ックスプレ−トの使用が好ましい。

【００２４】弾性体１の円錐形凸部の傾斜角θは、接着
するウエハ２の径、使用するワックス３の粘度、ワック
ス塗布厚、弾性体１の加圧速度等の条件により変化する
ため、試作により作業条件に合った角度にしている。例
えば、直径１５０ｍｍ（約６インチ）のウエハに適用さ
れる弾性体の傾斜角θは、約０．９°に設定される。す
なわち、凸部の高さは、１．２ｍｍ程度である。

【００２５】弾性体１の直上（円錐形底部）には、その
弾性体１が加圧シリンダ６の加圧力によって、その弾性
体１の円錐形の凸部が平面状に変形した際、その変形を
吸収するのに十分なスペ−スをもつクリアランス７があ
る。つまり、このクリアランス７の存在により弾性体１
の底部はそのクリアランス７内に盛り上がるように変形
し、ウエハ中央部の過度な持続的加圧力が吸収される。

【００２６】また、弾性体１の周囲には、加圧シリンダ
６の加圧力によって、弾性体１が横方向に変形すること
により発生する接着物外周部の加圧不足を防止するため
の押え部材８がある。つまり、この押え部材８がウエハ
外周部での圧力分散のストッパ−としての役目を果た
し、ウエハ外周部での加圧力低下を防ぐことができる。

【００２７】次に、このウエハ接着装置を用いたウエハ
接着方法について説明する。貼付プレ−ト４に対するウ
エハ２の接着は、図２に示した処理フロ−図の如く実行
される。

【００２８】図２において、まず貼付プレ−ト側は、そ
の貼付プレ−ト４表面上に残存する既着のワックス３を
アルカリ系溶剤とブラシを用いて除去（ワックス除去工
程）し、更にウエハ２との接着面の付着物（例えば、研
磨剤）を純水とブラシを用いて取り去る（接着面クリ−
ニング工程）。

【００２９】次に、その表面の水分を除去するのために
ドライエアで乾燥（乾燥工程）させ、更にウエハ２の接
着適正温度を得るためにホットプレ−トを用いて、約１
１０℃〜１４０℃に加熱する（加熱工程）。

【００３０】一方、ウエハ側はそのウエハ２表面に付着
している塵埃等の異物を除去するために洗浄（ウエハ洗
浄工程）し、更にその表面の水分を取り除くために、ウ
エハ２を真空吸着後スピンナで回転乾燥を行う（乾燥工
程）。そして、ウエハ２の表面（研摩される面とは反対
の面）に、例えば粘度４ｃｐｓ〜１０ｃｐｓのワックス
を、スピン塗布法（回転滴下）により塗布厚１．５μｍ
〜２．５μｍ程度にコントロ−ルしながら、ワックス塗
布を行う（ワックス塗布工程）。

【００３１】その後、ワックス３の溶媒だまりによる加
圧ムラ発生防止のために、前記ウエハ２に塗布したワッ
クス３に赤外線を照射して溶媒を除去する(赤外ベ−ク
工程)。 以上の工程が終了した後、貼付プレ−ト４に
対するウエハ２の接着は以下の如く行なわれる。

【００３２】ワックス３を塗布した前記ウエハ２はワッ
クス３塗布面を下向きにして、前記貼付プレ−ト４上の
所定位置に載置する。このとき、貼付プレ−ト４は前も
って十分加熱されているため、その余熱でワックス３の
融点以上の高温になっている。従って、ウエハ２と貼付
プレ−ト４との間のワックス３は溶融状態乃至軟化状態
に保持されている（接着工程）。

【００３３】次に、貼付プレ−ト４上のウエハ２は、図
１に示したウエハ接着装置を用いて接着される。すなわ
ち、上方に位置する加圧シリンダ６の加圧力が、加圧シ
リンダ６下端に取付けられた弾性体１を介してウエハ２
に伝わることにより、ウエハ２は貼付プレ−ト４に接着
される（スタンピング工程）。

【００３４】このスタンピング工程での加圧プロセス
（弾性体の働きとその変形）を図３乃至図４に示したウ
エハ接着装置の部分拡大断面図を参照し、詳細に説明す
る。

【００３５】図３に示したように、弾性体１は最初にそ
の円錐形の凸部の先端１ａがウエハ２の中心部に接す
る。尚、１２は接着層に残留しているエアを示し、若干
強調するために大きく図示している。

【００３６】次に、図４に示したように、弾性体１が降
下するに従ってスム−ズにウエハ２の外周部へとその接
触面積を広げていく。と同時に接着層に侵入および残留
するエア１２をウエハ中心部から外周部へと排除する。

【００３７】そして、ウエハ２に弾性体１の加圧力が広
がっていくにつれて、最初に接触した弾性体１の円錐形
の凸部周辺のウエハが強圧状態になるが、弾性体１上部
に設けたクリアランス７により、その弾性体１の上部
（底部）１ｂがクリアランス７内に盛り上がった形とな
り、前記ウエハ２中心部の加圧力が上方向に逃げ緩和さ
れる。

【００３８】そしてさらに、加圧シリンダ６によるウエ
ハ２への加圧が進行すると、その加圧力は弾性体１を横
方向にも変形させるが、図５に示したように、弾性体１
周囲にこの変形によるウエハ外周部の加圧不足を防止す
るための弾性体押え部材８が設けられていることによ
り、ウエハ外周部での圧力分散による加圧力低下を抑制
し、ウエハ全面を十分な加圧力で均一に加圧することが
できる。特に、図３に示したように弾性体１は弾性体押
え部材８に対して、その弾性体１の側部１ｃが弾性体押
え部材８から露出するように固定されている。このた
め、図５に示したように弾性体１の側部１ｃが外方向へ
押し出されるように変形し、その変形押圧力によりウエ
ハ外周部での接着層に侵入および残留するエアを確実に
吐き出す。

【００３９】このようなウエハのスタンピング工程は、
タ−ンテ−ブル形状をなした貼付プレ−ト４上に所定の
枚数のウエハ２を所定のインデックスで貼付プレ−ト４
を回転させて連続して行なわれる。図６は貼付プレ−ト
に６枚のウエハ２が接着された例を示したものであり、
それらウエハは、オリエンテ−ションフラットと称する
ウエハの切欠部２ａがプレ−ト４の外周向きに位置する
ように接着される。切欠部２ａの外周向き位置は、次に
述べるミラ−ポリシング時において研摩剤の局部的な溜
りを防止することができる。

【００４０】先の図２に示した如く、所定の枚数のウエ
ハ２を貼付プレ−ト４上に接着した（接着工程およびス
タンピング工程）後、貼付プレ−ト４全面を平面板（図
示せず）で一様に加圧しながら冷却することで、ウエハ
２相互間の接着層の厚さを均一にするとともにワックス
を固化させる（加圧冷却工程）。

【００４１】以上の方法によりウエハ接着が完了した
後、引き続きミラ−ポリッシングを行う。以下、このミ
ラ−ポリッシング方法について説明する。

【００４２】図７はミラ−ポリッシングの実施形態図を
示す。図６に示した如くウエハ２が接着された貼付プレ
−ト４は、ウエハ２の研摩面を下向きにして加圧リング
２１を介して加圧ベ−ス２０に固定される。一方、定盤
２２主面には研摩クロス２３が貼付けられている。そし
て、ウエハ２の研摩面のポリッシングにあたっては、シ
リカ等の研摩剤２４を用いて加圧ベ−ス２０を回転させ
ることによって実行される。

【００４３】以上、ウエハのミラ−ポリッシングは、そ
の前処理としてのウエハ接着が高精度に行ない得られる
ので、平坦度の高い安定した加工が実行できる。

【００４４】図８は図２に示す処理フロ−を連続的に行
うためのウエハ接着装置の概略斜視図である。図８に示
されたウエハ接着装置は、貼付プレ−トを供給するロ−
ダ１００、洗浄部１０１、ヒ−タ−部１０２、スタンピ
ング部１０３、加圧冷却部１０４、そしてアンロ−ダ１
０５から成る。洗浄部１０１は貼付プレ−トのワックス
除去および接着面クリ−ニングを行う。ヒ−タ−部１０
２はホットプレ−ト、ワックス供給部そしてプレ−ト移
送機等より構成され、貼付プレ−トの乾燥、加熱またウ
エハロ−ダ１０６から供給されたウエハのワックス塗布
およびベ−クを行なう。貼付部１０３では図１に示した
ウエハ接着装置が備えられ、貼付プレ−トに対するウエ
ハの接着およびスタンピングが成される。加圧冷却部１
０４は、ウエハ相互間の接着層の厚さを均一にするた
め、加圧しながらの冷却を行なう。そして、アンロ−ダ
１０５にはウエハが接着されたプレ−トが複数枚収納さ
れる。 以上、本発明の内容を具体的実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることは言うまでもない。

【００４５】例えば、ウエハを加圧するための加圧部
は、図９に示したように、弾性体１の底部に皿状もしく
は凹部状の窪み１ｄを設けることによってクリアランス
７を形成してもよい。また、図１０に示したように弾性
体１の凸形状先端部１ａは下向きに円弧を成したもので
あってもよい。

【００４６】さらに、図１に示したウエハ接着装置には
その弾性体１の加圧面を水平面内において加圧せしめる
回転機構を具備せしめ、ウエハを加圧しながら若しくは
加圧後回転させてもよい。この場合、残留するエアを効
率よくウエハ中心部から外周部へと排除する効果を奏す
る。特に回転中心軸は回転時にウエハ中心部から外周部
へ移動せしめるとエア排除は効果的である。

【００４７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下のような効果を奏する。

【００４８】（１）加圧シリンダの加圧力による弾性体
の凸部縦方向の変形を、その弾性体の上部に設けてある
クリアランスが吸収することで、ウエハを中心部から外
周部へ局部的に強圧することなくスム−ズに加圧できる
ので、貼付プレ−トとウエハの間の接着層に侵入および
残留したエアを排除できる。

【００４９】（２）ウエハを加圧する弾性体が加圧シリ
ンダの加圧力によってウエハの周囲に広がるためウエハ
の外周部で加圧不足が発生するが、これを防止するため
の押え部材を弾性体周囲に設けることにより、ウエハ外
周部にも十分な加圧力が加わり、ウエハ外周部の加圧ム
ラを防止することができる。 （３）上記（１）（２）の理由によりウエハをプレ−ト
に平坦度の高い高精度の接着が可能となり、この結果、
平坦度の高いミラ−ポリッシングが実現できる。（４）
弾性体の円錐形の凸部の傾斜角と加圧シリンダの加圧速
度および加圧力によって、貼付プレ−トとウエハの間の
接着層に侵入および残留したエアの排除速度とウエハの
加圧力を調整することもできる。

【００５０】（５）加圧装置の弾性体の成型、加工が容
易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウエハ接着装置の基本構成を示す部分
正面図である。

【図２】本発明のウエハ接着方法の処理フロ−図であ
る。

【図３】本発明のウエハ接着装置の加圧プロセスの部分
拡大断面図である。

【図４】本発明のウエハ接着装置の加圧プロセスの部分
拡大断面図である。

【図５】本発明のウエハ接着装置の加圧プロセスの部分
拡大断面図である。

【図６】本発明のウエハ接着装置に使用する貼付プレ−
トの平面図である。

【図７】ミラ−ポリッシングの実施形態を示す断面図で
ある。

【図８】本発明のウエハ接着方法の処理フロ−を連続的
に行なうためのウエハ接着装置の概略斜視図である。

【図９】本発明の他の実施例であるウエハ接着装置の加
圧部を示す断面図である。

【図１０】本発明の他の実施例であるウエハ接着装置の
加圧部を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 弾性体 １ａ 弾性体凸部の先端 １ｂ 弾性体の上部 １ｃ 弾性体の側部 １ｄ 弾性体底部の窪み ２ ウエハ ２ａ ウエハの切欠部 ３ ワックス ４ 貼付プレ−ト ５ テ−ブル ６ 加圧シリンダ ７ クリアランス ８ 押え部材 １０ 加圧部 １１ 支柱 １２ エア ２０ 加圧ベ−ス ２１ 加圧リング ２２ 定盤 ２３ 研摩クロス ２４ 研摩剤 １００ ロ−ダ １０１ 洗浄部 １０２ ヒ−タ−部 １０３ スタンピング部 １０４ 加圧冷却部 １０５ アンロ−ダ １０６ ウエハロ−ダ θ 円錐形凸部の傾斜角

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエハを加圧するための加圧面が凸形状を
   成す弾性体により構成され、該加圧面に対する反対主面
   にはクリアランスが設けられ、該弾性体周囲には押え部
   材が設けられて成ることを特徴とするウエハ接着装置。
2. 【請求項２】ウエハを加圧する弾性体の加圧面に対する
   反対主面が凹形状を成していることを特徴とする請求項
   １記載のウエハ接着装置。
3. 【請求項３】ウエハを加圧する加圧面が円弧を成してい
   ることを特徴とする請求項１記載のウエハ接着装置。
4. 【請求項４】前記弾性体の加圧面を水平面内において回
   転せしめる回転機構を具備してなることを特徴とする請
   求項１記載のウエハ接着装置。
5. 【請求項５】前記弾性体はシリコンゴムまたはポリウレ
   タンゴムから成ることを特徴とする請求項１記載のウエ
   ハ接着装置。
6. 【請求項６】（１）ウエハの一主面に接着剤を塗布する
   段階、 （２）貼付プレ−トに対し該ウエハを該接着剤を介して
   保持する段階、 （３）ウエハを加圧するための加圧面が凸形状を成す弾
   性体により構成され、 該加圧面に対する反対主面にはクリアランスが設けら
   れ、該弾性体周囲には押え部材が設けられて成るウエハ
   加圧体を用い、その加圧体の加圧面を前記ウエハの他主
   面に押圧する段階とを有することを特徴とするウエハ接
   着方法。
7. 【請求項７】上記（３）の段階で加圧面を回転せしめる
   ことを特徴とする請求項６記載のウエハ接着方法。
8. 【請求項８】（１）ウエハの一主面に接着剤を塗布する
   段階、 （２）貼付プレ−トに対し該ウエハを該接着剤を介して
   保持する段階、 （３）ウエハを加圧するための加圧面が凸形状を成す弾
   性体により構成され、 該加圧面に対する反対主面にはクリアランスが設けら
   れ、該弾性体周囲には押え部材が設けられて成るウエハ
   加圧体を用い、その加圧体の加圧面を前記ウエハの他主
   面に押圧する段階、 （４）前記他主面を研摩する段階とを有するウエハ研摩
   方法。
9. 【請求項９】前記ウエハはＳｉまたはＧａＡｓより選択
   された半導体ウエハであることを特徴とする請求項８記
   載のウエハ研摩方法。
10. 【請求項１０】（ａ）貼付プレ−トを供給するロ−ダ
    部、 （ｂ）貼付プレ−トを洗浄するための洗浄部、 （ｃ）貼付プレ−トを加熱するためのヒ−タ−部、 （ｄ）ウエハを貼付プレ−トに接着するためのスタンピ
    ング部、 （ｅ）ウエハが接着された貼付プレ−トを加熱冷却する
    ための加熱冷却部、 （ｆ）ウエハが接着された貼付プレ−トを収納するため
    のアンロ−ダ部から成ることを特徴とするウエハ接着装
    置。
11. 【請求項１１】加圧力が中心から周囲へ順次伝わる加圧
    体を有するウエハ接着機構であって、ウエハを押圧する
    ための弾性部材と、その部材の側部の変形を押える押え
    部材とを有し、前記弾性体の上部には変形を吸収する空
    間部が設けられていることを特徴とするウエハ接着機
    構。
12. 【請求項１２】主面が凸形状を成し、その主面と反対の
    主面が凹形状を成していることを特徴とするウエハを接
    着するために用いられる弾性体。
13. 【請求項１３】その材質がシリコンゴムまたはポリウレ
    タンゴムから成ることを特徴とする請求項１２記載の弾
    性体。