WO2011040116A1 - 貼り合せ装置及び貼り合せ方法 - Google Patents

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WO2011040116A1
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frame
support substrate
wafer
roller
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Inventor
充一 中村
直樹 秋山
宗生 原田
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092Apparatus for mechanical treatment

Definitions

  • the present invention relates to a bonding apparatus for bonding members such as a semiconductor wafer and a bonding method using the bonding apparatus.
  • a three-dimensional integration technique in which devices are three-dimensionally stacked is used.
  • a thin semiconductor wafer hereinafter referred to as “wafer”
  • the thin plate-like wafer has low rigidity and may be broken when processing such as polishing or cutting. Therefore, when processing a thin wafer, the wafer support substrate (hereinafter referred to as “support substrate”) with an adhesive sheet attached is bonded to the wafer while pressing it with a roller, etc., to give rigidity to the wafer.
  • support substrate the wafer support substrate with an adhesive sheet attached is bonded to the wafer while pressing it with a roller, etc.
  • the length of the portion D1 to be different from the length of the portion D2 that contacts when the vicinity of the center portion of the wafer W is pressed is different. For this reason, even if the wafer W is pressed while the load on the holding body 101 side by the roller 100 is kept constant, the load per unit area on the wafer W by the roller 100, that is, the pressure is the contact between the wafer W and the roller 100. It changes with the length of the part to be changed and is not constant. For this reason, the bonding could not be performed with high accuracy over the entire surface of the wafer W. In particular, since the outer peripheral end portion of the wafer W is in contact with the roller 100 at a point, there is a significant difference in pressure between the vicinity of the central portion of the wafer W.
  • the present invention has been made in view of such a point, and reduces the pressure difference when the substrate and the support substrate supporting the substrate are pressed and bonded together, and the substrates are bonded together over the entire surface with high accuracy. It is aimed.
  • the present invention for achieving the above object is a bonding apparatus for bonding a substrate and a support substrate that supports the substrate, wherein the substrate and the support substrate are overlapped, and the outer surface of the substrate is overlapped.
  • a frame fitted to the outer surface of the support substrate, the substrate fitted to the frame, a holding body for holding the support substrate, and the substrate and the support substrate together with the frame A pressing member that presses toward the body, wherein the pressing member has a length in the longitudinal direction larger than the diameter of the substrate and a length in the short direction smaller than the diameter of the substrate.
  • the substrate and the support substrate that are fitted to the frame body are pressed by a roller whose width in the rotation axis direction is larger than the diameter of the substrate. Therefore, when the roller presses the substrate, the substrate and the support substrate are pressed. The roller comes into contact with both the substrate and the frame fitted to the outer surface of the substrate. Thereby, the load by the roller is dispersed not only in the substrate and the support substrate but also in the frame. In particular, at the outer peripheral edge of the wafer W, the roller and the substrate can be prevented from coming into contact with each other at a point. Therefore, it is possible to reduce the pressure difference due to the roller that changes with the shape of the substrate, particularly the pressure difference between the vicinity of the outer peripheral end and the vicinity of the center. Therefore, bonding can be performed with high accuracy over the entire surface of the wafer W.
  • the present invention it is possible to reduce the pressure difference when the substrate and the support substrate supporting the substrate are pressed and bonded together, and the substrates can be bonded over the entire surface with high accuracy.
  • the bonding apparatus 1 includes a wafer 10 as a substrate and a frame 10 fitted to a support substrate G superimposed on the wafer W via an adhesive B for supporting the wafer W, and the wafer W and the support substrate G.
  • a plate-like glass substrate is used as the support substrate G in the present embodiment.
  • the adhesive B in the present embodiment for example, a paste having fluidity is used, but as the adhesive B, an adhesive sheet or the like in which an adhesive material is applied on both sides may be used. .
  • the wafer W has a thickness A1 and is formed in a substantially disk shape having a diameter R in plan view.
  • the support substrate G also has the same diameter R as the wafer W in plan view, and is formed in a substantially disk shape with a thickness of A2.
  • the thickness A3 of the frame 10 is, for example, the thickness A1 of the wafer W, the thickness A2 of the support substrate G, and the thickness A4 of the adhesive B applied between the wafer W and the support substrate G. It is formed to be equal to the sum of. Therefore, the lower surface of the frame body 10 and the lower surface of the wafer W fitted to the frame body 10 and the upper surface of the frame body 10 and the upper surface of the support substrate G fitted to the frame body 10 are on the same plane without any step. Is located.
  • the frame 10 is made of a material having rigidity that does not bend when pressed by the roller 11. In the present embodiment, for example, aluminum is used.
  • the surface of the frame 10 has a liquid repellency with respect to the adhesive B.
  • the surface of the frame 10 is liquid-repellent with a fluororesin-based material. It comes to peel off. For this reason, the wafer W and the support substrate G fitted in the frame body 10 are not attached to the frame body 10 by the adhesive B.
  • the roller 11 has a substantially cylindrical upper roller 30 and a lower roller 31 as pressing members, which are vertically opposed to each other at a predetermined interval H as shown in FIG.
  • the axial length L of the upper roller 30 and the lower roller 31 is formed larger than the diameter R of the wafer W as shown in FIG.
  • the roller 11 is arranged so that one side of the frame 10 and the axial direction of the roller 11 are parallel to each other.
  • a shaft rod 32 is inserted through the central axis of the upper roller 30 as shown in FIG.
  • the shaft rod 32 is provided with a rotation mechanism 33 that rotationally drives the shaft rod 32.
  • the upper roller 30 is rotated by the rotation mechanism 33, for example, clockwise at a predetermined speed.
  • the shaft bar 32 is supported from above by a support bar 34 that slidably supports the shaft bar 32.
  • the upper end of the support bar 34 is connected to an elevating mechanism 35 that elevates and lowers the upper roller 30 in the vertical direction (X direction in FIG. 1), and the wafer sandwiched between the rollers 11 by lowering the upper roller 30 vertically downward. W and the support substrate G can be pressed to the lower roller 31 side. Therefore, by adjusting the vertical position of the upper roller 30, that is, the distance H between the upper roller 30 and the lower roller 31 by the elevating mechanism 35, the load pressing the wafer W sandwiched between the rollers 11 and the support substrate G is reduced. Can be controlled.
  • the lower roller 31 has a shaft 32 and a rotation mechanism 33 like the upper roller 30 and rotates counterclockwise at the same speed as the upper roller 30. Therefore, the wafer W sandwiched between the upper roller 30 and the lower roller 31 that rotate in opposite directions, the support substrate G, and the frame body 10 are pressed by the upper roller 30 and the lower roller 31, respectively, That is, it is conveyed in the left direction in FIG.
  • the shaft rod 32 of the lower roller 31 is supported from below by a support rod 36 that slidably supports the shaft rod 32.
  • the lower end portion of the support bar 36 is fixed to a pedestal 37, and a vertically downward load by the upper roller 30 is supported.
  • the surfaces of the upper roller 30 and the lower roller 31 are formed by an elastic body 50 having elasticity, such as silicon rubber. Therefore, when the wafer 11 and the support substrate G are pressed by the roller 11, the elastic body 50 on the surface is bent, and for example, as shown in FIG. Contact with a surface having a width Z of In FIG. 4, only the upper roller 30 is illustrated for convenience of illustration, but the wafer W, the frame body 10 and the lower roller 31 are also in contact with each other on a surface having a predetermined width Z.
  • the combined device 1 attached according to this embodiment is configured as described above, it will now be described bonding between the wafer W and the supporting substrate G to be performed by the bonding device 1.
  • the wafer W is fitted into the frame body 10 so that the lower surface of the frame body 10 and the lower surface of the wafer W are flush with each other, and the adhesive B is applied to the upper surface of the wafer W.
  • the support substrate G is fitted on the upper surface of the wafer W to which the adhesive B is applied.
  • the thickness of the adhesive B applied to the upper surface of the wafer W is adjusted to A4 so that the upper surface of the support substrate G and the upper surface of the frame body 10 are flush with each other.
  • the wafer W and the support substrate W may be preliminarily overlapped with the adhesive B and then fitted to the frame body 10, The procedure can be arbitrarily determined regardless of this embodiment.
  • the wafer W and the support substrate G fitted in the frame body 10 are placed on the transport mechanism 12 together with the frame body 10 and transported toward the roller 11.
  • the vertical position of the upper roller 30 is adjusted by the elevating mechanism 35 so that the distance H between the upper roller 30 and the lower roller 31 is larger than the thickness A3 of the frame 10, for example, as shown in FIG. ing.
  • the upper roller 30 descends to a predetermined position as shown in FIG.
  • the upper surface of the body 10 is pressed.
  • the vertical position of the upper roller 30, that is, the distance H between the upper roller 30 and the lower roller 31 is determined in advance so that the load pressing the frame body 10 becomes a predetermined value by a test or the like.
  • the upper roller 30 may be lowered to a predetermined position in advance before the frame body 10 is conveyed between the rollers 11.
  • the wafer W and the support substrate G are pressed together with the frame 10 while being conveyed in the rotation direction of the roller 11, and the bonding of the wafer W and the support substrate G is completed.
  • the wafer W and the support substrate G that have been bonded together are transferred to the outside of the bonding apparatus 1 by the transfer mechanism 12 together with the frame body 10, and this operation is repeated.
  • the roller 11 presses the wafer W and the support substrate G together with the frame body 10 by the roller 11 whose length L is larger than the diameter R of the wafer W.
  • the frame 10 is also pressed by the roller 11.
  • the load by the roller 11 at the time of bonding is distributed to the wafer W and the frame body 10, and in particular, the roller 11 and the wafer W are prevented from coming into contact with each other at the outer peripheral end portion of the wafer W. it can. Therefore, for example, the pressure difference between the vicinity of the outer peripheral end of the wafer W and the vicinity of the center, which has occurred when the conventional bonding method, that is, bonding without using the frame body 10, can be reduced. Therefore, bonding can be performed with high accuracy over the entire surface of the wafer W.
  • the roller 11 presses the frame body 10 before pressing the wafer W and the support substrate G, and the vertical position of the upper roller 30 is controlled at that time so that the load by the roller 11 becomes a predetermined value. Since it can be adjusted, the load by which the roller 11 presses the wafer W and the support substrate G does not become excessive or small. Therefore, the wafer W and the support substrate G can be bonded together with an appropriate pressure.
  • the roller 11 When the surface of the roller 11 is not formed of the elastic body 50, that is, when the surface of the roller 11 does not have elasticity, the roller 11, the wafer W, the support substrate G, and the frame body 10 are not a plane but a line. In this case as well, since the load by the roller 11 is appropriately distributed between the wafer W and the frame body 10, the surface of the roller 11 is elastic by using the frame body 10 according to the present invention. Regardless of whether or not the wafer W is present, the bonding can be performed with high accuracy over the entire surface of the wafer W.
  • the shape of the frame 10 is not limited to a rectangle, and may be a substantially elliptical shape in a plan view as shown in FIG. 9 as long as the load by the roller 11 can be dispersed.
  • the opening 20 does not need to be provided at the center of the frame 10, and the center of the opening 20 may be eccentric with respect to the center of the frame 10 as shown in FIG. 10.
  • the shape of the wafer W as the substrate is not limited to a circle. That is, when conventional bonding without using the frame 10 as shown in FIGS. 16 and 17 is performed, the lengths of the portions where the roller 100 and the wafer W are in contact with each other are different from each other.
  • a shape such as a trapezoidal shape or an elliptical shape is conceivable.
  • the present invention can be suitably used for wafers W having all such shapes.
  • the surface of the roller 11 is formed by the elastic body 50, for example, as shown in FIG. 11, the inner surface 10 a of the frame 10 and the outer surface Wa of the wafer W, or the frame Even if there is a gap U between the body 10 and the support substrate G, the roller 11 can contact the frame body 10 and the wafer W or both the frame body 10 and the support substrate G across the gap U. . For this reason, the roller 11 does not contact the outer peripheral end of the wafer W or the outer peripheral end of the support substrate G with a point or line, and the wafer W and the support substrate G and the roller 11 are always in surface contact. Can keep.
  • the wafer W and the support substrate G are fitted into the opening 20 of the frame body 10, so that the alignment between the wafer W and the support substrate G can be performed accurately. Further, when the wafer W and the support substrate G are pressed by the roller 11, horizontal force due to the rotation of the roller 11 acts on the wafer W and the support substrate G, but the outer surfaces Wa and Ga are the openings of the frame body 10. Since it is supported by the inner surface of the portion 20, it is possible to prevent the relative position between the wafer W and the support substrate G from being displaced by a horizontal force.
  • the diameter R of the wafer W and the support substrate G is the same, but the diameter of the wafer W and the diameter of the support substrate G may be large or small. The one where the diameter of the support substrate G is larger is preferable.
  • the adhesive B that has flowed into the groove M can be appropriately discharged, and the discharged adhesive B can be temporarily stored in the groove M, so that the adhesive B leaks to the outside of the frame 12, and the roller It is possible to prevent the adhesive B from adhering to 11 etc.
  • channel M may be formed in multiple numbers along the inner periphery of the frame 10, for example, as shown in FIG.
  • the groove M is formed in the frame 10, and the protrusion 10a is made to have the same thickness as the thickness A2 of the wafer W as shown in FIG.
  • a gap V may be formed between 10a and the support substrate G. In such a case, the excess adhesive B can be discharged more easily.
  • the gap V may be provided in communication with the groove M.
  • the wafer W and the support substrate G are sandwiched between the pair of rollers 11 and bonded together while being pressed by the rollers 11.
  • the rollers 11 do not necessarily have to be provided in pairs.
  • a chuck 60 as a holding body that holds the wafer W by suction may be used instead of the lower roller 31.
  • a horizontal movement mechanism 61 that moves the upper roller 30 in the horizontal direction is provided, and the wafer W and the support substrate G placed on the chuck 60 are pressed together with the frame 10 by the upper roller 30. Bonding is performed while moving the upper roller 30 by the horizontal movement mechanism 61.
  • the bonding apparatus 1 is used to bond the wafer W and the support substrate G.
  • the bonding apparatus 1 bonds the wafer W to each other or bonds the chip to the chip. It can also be used in the case of bonding, or in the case of bonding with solder instead of the adhesive B. That is, the bonding apparatus 1 can be used effectively when three-dimensionally stacking semiconductor devices.
  • the bonding apparatus 1 can also be used when the member to be bonded is another member such as an FPD (flat panel display) other than a wafer or a mask reticle for a photomask.
  • the present invention is useful when bonding substrates together.

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Abstract

 円形の平面形状を有するウェハと、当該ウェハを支持する支持基板とを貼り合せる貼り合せ装置は、ウェハと支持基板Gを重ね合せた状態で、ウェハの外側面と支持基板の外側面に嵌め合される枠体と、枠体に嵌め合されたウェハと支持基板を枠体ごと押圧するローラと、を有している。ローラは軸方向の長さが、ウェハの径よりも大きく、且つ直径方向の長さがウェハの径よりも小さく形成されている。ローラの表面は、弾性体により形成されている。

Description

貼り合せ装置及び貼り合せ方法
  本発明は、半導体ウェハ等の部材を貼り合せる貼り合せ装置及びその貼り合せ装置を用いた貼り合せ方法に関する。
 近年、半導体デバイス(以下、「デバイス」という)の製造においては、デバイスの高集積化が進んでいる。その一方で、高集積化された複数のデバイスを配線で接続して製品化する場合、配線長が増大し、それにより配線の抵抗が大きくなること、及び配線遅延が大きくなることが問題となる。
 この問題を解決するための技術として、デバイスを3次元に積層する3次元集積技術が用いられる。この3次元集積技術においては、積層したデバイスの高さを抑えるために薄板状の半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という)が用いられるのが通常である。しかしながら、薄板状のウェハは剛性が低く、研磨や切断といった加工を行う際に割れてしまうことがある。そこで、薄板状のウェハを加工するにあたり、粘着シート等を貼付したウェハ支持用の基板(以下、「支持基板」という)をローラ等で押圧しながらウェハに貼り合せることで、ウェハに剛性を付与する方法が提案されている(特許文献1)。
特開2007-258210号公報
 ところで、ウェハと支持基板を精度よく貼りあわせるためには、均一かつ高荷重でウェハと支持基板を押圧する必要がある。しかしながら、例えば特許文献1に示される、保持体に保持されたウェハと支持基板とをローラを用いて貼り合せる場合、ローラがウェハを押圧する場所が変化するにつれて、ローラがウェハに接する部分の長さも変化する。具体的には、例えば図16に示すように、ローラ100が保持体101上のウェハWと支持基板Gの外周部近傍を押圧する際に、図17に示されるウェハWとローラ100とが接触する部分D1の長さと、ウェハWの中央部近傍を押圧する際に接触する部分D2の長さとは、異なった値となる。このため、ローラ100による保持体101側への荷重を一定に保ちながらウェハWを押圧しても、ローラ100によるウェハWへの単位面積あたりの荷重、即ち圧力はウェハWとローラ100との接触する部分の長さにつれて変化し一定とならない。このため、ウェハWの全面に亘り精度よく貼り合せを行うことができなかった。特に、ウェハWの外周端部ではローラ100と点で接触するため、ウェハWの中央部近傍とでは圧力に著しい差が生じてしまっていた。
 本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、基板と、当該基板を支持する支持基板を押圧して貼り合せる際の圧力差を低減し、基板の全面に亘って精度よく貼り合せることを目的としている。
 上記目的を達成するための本発明は、基板と、当該基板を支持する支持基板とを貼り合せる貼り合せ装置であって、前記基板と前記支持基板を重ね合せた状態で、当該基板の外側面と当該支持基板の外側面に嵌め合される枠体と、前記枠体に嵌め合された前記基板と前記支持基板を保持する保持体と、前記基板と前記支持基板を前記枠体ごと前記保持体側に押圧する押圧部材と、を有し、前記押圧部材は、長手方向の長さが前記基板の径よりも大きく、且つ短手方向の長さが前記基板の径よりも小さいことを特徴としている。
 本発明によれば、枠体に嵌め合せた状態の基板と支持基板を、回転軸方向の幅が基板の径よりも大きいローラで押圧するので、前記ローラが基板を押圧する際、基板及び支持基板と、基板の外側面に嵌め合された枠体の両方にローラが接触した状態となる。これにより、ローラによる荷重が基板と支持基板のみでなく枠体にも分散する。特に、ウェハWの外周端部においては、ローラと基板とが点で接触することを防止できる。そのため、基板の形状につれて変化するローラによる圧力差、特に外周端部近傍と中央部近傍との圧力差を低減することができる。したがって、ウェハWの全面に亘り精度よく貼り合せを行うことができる。
 本発明によれば、基板と、当該基板を支持する支持基板を押圧して貼り合せる際の圧力差を低減し、基板の全面に亘って精度よく貼り合せることができる。
本実施の形態にかかる貼り合せ装置の構成の概略を示す側面図である。 本実施の形態にかかる貼り合せ装置の構成の概略を示す平面図である。 枠体の構成の概略を示す説明図である。 枠体にウェハ及び支持基板が嵌め合された様子、及び枠体とローラが接触した様子を示す断面図である。 ローラと枠体とが接触した状態を示す説明図である。 ローラとウェハ、支持基板及び枠体との接触状態を示す説明図である。 ローラによる貼り合せの様子を示す説明図である。 枠体がローラに対して傾いて配置された状態を示す説明図である。 他の実施の形態にかかる枠体の構成の概略を示す説明図である。 他の実施の形態にかかる枠体の構成の概略を示す説明図である。 枠体とウェハとの間に隙間が形成された状態を示す説明図である。 突出部が形成された枠体を示す説明図である。 複数の溝が形成された枠体の構成の概略を示す平面図である。 枠体の突出部と支持基板との間に隙間を設けた状態を示す説明図である。 他の実施の形態にかかる貼り合せ装置の構成の概略を示す側面図である。 従来の貼り合せ装置の構成の概略を示す側面図である。 ローラとウェハ及び支持基板との接触状態を示す説明図である。
 以下、本発明の実施の形態について説明する。図1は実施の形態にかかる貼り合せ装置1の構成の概略を示す縦断面図であり、図2は実施の形態にかかる貼り合せ装置1の構成の概略を示す平面図である。
 貼り合せ装置1は、基板としてのウェハW及びウェハW支持のために接着剤Bを介してウェハWに重ね合された支持基板Gに嵌め合される枠体10と、ウェハWと支持基板Gを枠体10ごと挟んで押圧する一対のローラ11と、枠体10と共にウェハW及び支持基板Gを搬送する搬送機構12を有している。なお、本実施の形態における支持基板Gには、例えば板状のガラス基板が用いられる。また、本実施の形態における接着剤Bとしては、例えば流動性を有するペースト状のものが用いられるが、接着剤Bとしては両面に粘着性の材料が塗布された粘着シート等を用いてもよい。
 ウェハWは、図3及び図4に示すように、その厚みがA1で、平面視において直径Rの略円盤状に形成されている。支持基板Gも、平面視においてウェハWと同一の直径Rを有し、厚みがA2の略円盤状に形成されている。
 枠体10は、図3に示すように、例えば平面視において一辺の長さがCの略矩形で、厚みがA3の板状に形成されている。枠体10には、ウェハW及び支持基板Gの平面形状に倣った、即ち直径Rの開口部20が形成されており、当該開口部20に、図4に示すように、ウェハWの外側面Wa及び支持基板Gの外側面Gaが嵌め合される。ウェハW及び支持基板Gは、枠体10の開口部20において、例えば下からウェハW、接着剤B、支持基板Gの順で重ね合されている。なお、ウェハWと支持基板Gとの重ね合せの順序は本実施の形態に限定されるものではなく、支持基板Gの上にウェハWが重ね合されていてもよい。
 枠体10の厚みA3は、図4に示すように、例えばウェハWの厚みA1、支持基板Gの厚みA2、及びウェハWと支持基板Gとの間に塗布される接着剤Bの厚みA4との和に等しくなるように形成されている。したがって、枠体10の下面と枠体10に嵌め合されたウェハWの下面、及び枠体10の上面と枠体10に嵌め合された支持基板Gの上面とは、夫々段差なく同一平面上に位置している。
 枠体10には、ローラ11により押圧された際に撓むことのない剛性を有する材質が用いられ、本実施の形態においては、例えばアルミなどが用いられる。枠体10の表面は、接着剤Bに対して撥液性を有する、例えばフッ素樹脂系の材料により撥液処理されており、枠体10に付着した接着剤Bが、枠体10から容易に剥れるようになっている。このため、枠体10に嵌め合されたウェハWと支持基板Gは、接着剤Bによって枠体10に貼り付いてしまうことはない。
 ローラ11は、図1に示すように所定の間隔Hで上下に対向配置された、押圧部材としての略円筒形の上ローラ30と下ローラ31を有している。上ローラ30及び下ローラ31の軸方向の長さLは、図2に示すように、ウェハWの直径Rよりも大きく形成されている。ローラ11は、例えば枠体10の一の辺とローラ11の軸方向とが平行となるように配置されている。
 上ローラ30の中心軸には、例えば図1に示すように軸棒32が挿通されている。軸棒32には、当該軸棒32を回転駆動する回転機構33が設けられ、上ローラ30は、回転機構33により、例えば時計回りに所定の速度で回転する。軸棒32は、軸棒32を摺動自在に支持する支持棒34により上方から支持されている。支持棒34の上端部は、上ローラ30を鉛直方向(図1のX方向)に昇降させる昇降機構35に接続されており、上ローラ30を鉛直下方に降下させることでローラ11に挟まれるウェハWと支持基板Gを下ローラ31側に押圧することができる。したがって、上ローラ30の鉛直方向の位置、即ち上ローラ30と下ローラ31との間隔Hを昇降機構35により調整することで、ローラ11に挟まれるウェハWと支持基板Gとを押圧する荷重を制御することができる。
 下ローラ31は、上ローラ30と同様に軸棒32と回転機構33を有し、上ローラ30と同じ速度で反時計回りに回転する。したがって、夫々逆方向に回転する上ローラ30と下ローラ31に挟まれたウェハW、支持基板G、及び枠体10は、上ローラ30と下ローラ31に押圧されながら、ローラ11の回転方向、即ち図1の左方向に搬送される。下ローラ31の軸棒32は、当該軸棒32を摺動自在に支持する支持棒36により下方から支持されている。支持棒36の下端部は、台座37に固定されており、上ローラ30による鉛直下向きの荷重が支持される。
 上ローラ30及び下ローラ31は、その表面が、例えばシリコンゴムなど弾性を有する弾性体50により形成されている。したがって、ローラ11によりウェハW及び支持基板Gを押圧する際に表面の弾性体50が撓み、例えば図4に示すように、支持基板G及び枠体10と上ローラ30とは、線ではなく所定の幅Zを有する面で接触する。なお、図4においては図示の都合上、上ローラ30のみ描図しているが、ウェハW及び枠体10と下ローラ31とも同様に所定の幅Zを有する面で接触する。
 ウェハWと支持基板Gを枠体10と共に搬送する搬送機構12は、例えば図1に示すように、ローラ11の回転方向(図1のY方向)に沿って、ローラ11の両側に設けられている。搬送機構12としては、例えばベルトコンベアーなどが用いられる。搬送機構12は、例えばその上面が下ローラ31の上端と同一平面になるように高さ方向の配置が調整されており、ローラ11に向けてウェハW、支持基板G及び枠体10を搬送すると共に、ローラ11で押圧されたウェハW、支持基板G及び枠体10の貼り合せ装置1からの搬出を行う。
 本実施の形態にかかる貼り合せ装置1は以上のように構成されており、次にこの貼り合せ装置1で行われるウェハWと支持基板Gとの貼り合せについて説明する。
 先ず、枠体10の下面とウェハWの下面が同一平面となるように枠体10にウェハWを嵌め合わせ、ウェハWの上面に接着剤Bを塗布する。次いで、接着剤Bが塗布されたウェハWの上面に支持基板Gを嵌め合せる。この際、支持基板Gの上面と枠体10の上面とが同一平面となるように、ウェハWの上面に塗布される接着剤Bは、その厚みがA4に調整されている。なお、枠体10にウェハWと支持基板Wを嵌め合せる際は、予めウェハWと支持基板Gとを接着剤Bを介して重ね合せておいてから枠体10に嵌め合せてもよく、その手順は本実施の形態によらず任意に決定可能である。
 次いで、枠体10に嵌め合されたウェハWと支持基板Gを枠体10ごと搬送機構12に載置し、ローラ11に向けて搬送する。この際、上ローラ30と下ローラ31との間隔Hが、例えば図1に示すように、枠体10の厚みA3より大きくなるよう、昇降機構35により上ローラ30の鉛直方向の位置が調整されている。
 その後、搬送機構12により搬送される枠体10における進行方向の端部がローラ11の間を横切ると、図5に示すように、上ローラ30が所定の位置まで下降し、上ローラ30により枠体10の上面が押圧される。この際、上ローラ30の鉛直方向の位置、即ち上ローラ30と下ローラ31の間隔Hは、試験などにより枠体10を押圧する荷重が所定の値となるような間隔が予め求められている。なお、上ローラ30は、枠体10がローラ11の間に搬送される前に予め所定の位置まで下降されていてもよい。
 その後、ウェハWと支持基板Gは、枠体10と共にローラ11及び搬送機構12によりローラ11の回転方向(図5のX方向負方向側)に向かって搬送され、ウェハWと支持基板Gとが順次ローラ11により押圧され、貼り合せが行われる。この際、例えば図6に斜線で示すように、ローラ11におけるウェハW及び支持基板Gに対応する部分Y1はウェハW及び支持基板Gと、枠体10に対応する部分Y2は枠体10と夫々所定の幅Zで接触する。即ち、ローラ11は、枠体10の長さCとローラ11の接触部の幅Zとの積で表される接触面積を保ちながら、枠体10、ウェハW及び支持基板Gとに接触する。ウェハWと支持基板Gは、図7に示すように、そのまま枠体10ごとローラ11の回転方向に搬送されながら押圧され、ウェハWと支持基板Gとの貼り合せが完了する。貼り合せが完了したウェハWと支持基板Gは、枠体10ごと搬送機構12により貼り合せ装置1の外部に搬送され、この作業が繰り返し行われる。
 以上の実施の形態によれば、その長さLがウェハWの直径Rより大きいローラ11によりウェハWと支持基板Gを枠体10ごと押圧するので、ローラ11がウェハWと支持基板Gを押圧する際は、枠体10もローラ11により押圧された状態となる。このため、貼り合せの際のローラ11による荷重が、ウェハWと枠体10とに分散され、特に、ウェハWの外周端部においては、ローラ11とウェハWとが点で接触することを防止できる。したがって、従来の貼り合せ方法、即ち枠体10を用いずに貼り合せを行う際に生じていた、例えばウェハWの外周端部近傍と中央部近傍との圧力差を低減することができる。したがって、ウェハWの全面に亘り精度よく貼り合せを行うことができる。
 また、ローラ11がウェハWと支持基板Gを押圧するに先立ち枠体10を押圧し、その際に上ローラ30の鉛直方向の位置を制御し、ローラ11による荷重が所定の値となるように調整することができるので、ローラ11がウェハWと支持基板Gを押圧する荷重が過大になったり過小になったりすることがない。したがって、ウェハWと支持基板Gを適正な圧力で貼り合せることができる。
 さらには、枠体10を矩形状とし、ローラ11が枠体10の一の辺に平行に設けられているので、例えば図6に示すように、ローラ11がウェハW及び支持基板Gと接触する部分Y1と、ローラ11が枠体10と接触する部分Y2の面積の和である、枠体10の長さCとローラ11の接触部の幅Zとの積で表される接触面積は枠体10の全面に亘って一定となる。したがって、ローラ11の荷重を一定に保つことで、ウェハWと支持基板Gを均一な圧力で押圧し、更に精度の高い貼り合せを行うことができる。なお、例えば図8に示すように、ローラ11と枠体10の一の辺とが傾いて配置されている場合でも、図8に斜線部で示すようにローラ11がウェハW及び支持基板Gとに接する、平面視において例えば平行四辺形となる領域Nにおいて、図6に示されるローラ11と接触する部分Y1、2の面積の和が一定となればよいので、ローラ11と枠体10とは必ずしも平行である必要はない。このことは、ローラ11と枠体10とのアライメントを厳密に行う必要が無いことを意味している。
 また、ローラ11の表面が弾性体50で形成されていない場合、即ちローラ11の表面が弾性を有しない場合は、ローラ11とウェハW、支持基板G及び枠体10とは面ではなく線で接触することとなるが、この場合もローラ11による荷重はウェハWと枠体10とに適正に分散されるため、本発明によれば、枠体10を用いることで、ローラ11の表面が弾性を有するか否かにかかわらず、ウェハWの全面に亘り精度よく貼り合せを行うことができる。
 なお、枠体10の形状は矩形に限定されるものではなく、ローラ11による荷重を分散できれば、例えば図9に示すように平面視において略楕円形状等であってもよい。また、開口部20は枠体10の中心に設けられる必要はなく、図10に示すように、開口部20の中心が枠体10の中心に対して偏心していてもよい。また、基板としてのウェハWの形状も円形に限定されるものではない。即ち、図16及び図17に示すような、枠体10を使用しない従来の貼り合せを行った際に、ローラ100とウェハWとが接触する部分の長さであるD1とD2が異なった値となるようなウェハWの形状には、円形以外に台形や楕円形といった形状が考えられるが、そのような全ての形状のウェハWに対して本発明は好適に用いることができる。
 また、以上の実施の形態においては、ローラ11の表面が弾性体50により形成されているので、例えば、図11に示すように枠体10の内側面10aとウェハWの外側面Wa、或いは枠体10と支持基板Gとの間に隙間Uが存在していたとしても、ローラ11は当該隙間Uを跨いで枠体10とウェハW或いは枠体10と支持基板Gの両方に接触可能である。このため、ローラ11がウェハWの外周端部、若しくは支持基板Gの外周端部と点、或いは線で接触することがなく、ウェハW及び支持基板Gとローラ11とは常に面接触の状態を保つことができる。したがって、ウェハW或いは支持基板と枠体10との間に隙間Uがある場合でも、ウェハWの外周端部或いは支持基板Gの外周端部に荷重が集中し、ウェハW或いは支持基板Gの一部に過大な力が掛かることを防止できる。それゆえ、安定して精度の良い貼り合せを行うことが可能である。
 また、以上の実施の形態によれば、ウェハWと支持基板Gを枠体10の開口部20に嵌め合せるので、それによりウェハWと支持基板Gとのアライメントを正確に行うことができる。さらには、ウェハWと支持基板Gがローラ11により押圧される際、ウェハWと支持基板Gにはローラ11の回転による水平方向の力が働くが、外側面Wa、Gaが枠体10の開口部20の内側面により支持されるので、ウェハWと支持基板Gとの相対的な位置が、水平方向の力によりずれてしまうことを防止できる。
 以上の実施の形態においては、ウェハWと支持基板Gの直径Rは同一であったが、ウェハWの径と支持基板Gの径の大きさは大小を問わないが、好ましくはウェハWよりも支持基板Gの径の方が大きい方が好ましい。
 支持基板Gの径をウェハWの径よりも大きくした場合、例えば図12に示すように、枠体10の開口部20の内側面に、ウェハWの外側面Wa側に突出した突出部10aを形成してもよい。突出部10aを形成することで、ウェハWを突出部10aに、ウェハWの直径Rより大きい直径の支持基板Gを開口部20の内側面に、それぞれ嵌め合せることができる。突出部10aを設けた場合でも、ウェハWを突出部10aに、開口部20の内側面に支持基板Gを嵌め合せることで、正確なアライメントを行うことができる。
 以上の実施の形態では、枠体10の開口部20はウェハWの外側面Wa及び支持基板Gの外側面Gaに倣った形状としていたが、例えば図3に破線で示すように、開口部20の内側面に枠体10の上面に連通する溝Mを形成してもよい。溝Mを形成することで、例えばウェハWと支持基板Gとの間に塗布する接着剤Bの量を所定の量より多く塗布した場合でも、ウェハWと支持基板Gを押圧する際に接着剤Bの余剰分が溝Mに流れ込み、枠体10の厚みA3と、ウェハW、支持基板G及び接着剤Bの厚みA1、A2、A4の和が等しくなる。したがって、接着剤Bの塗布量を厳密に調整する必要が無くなる。また、溝Mに流れ込んだ接着剤Bを適切に排出すると共に、排出された接着剤Bを一時的に溝Mに溜めることができるので、枠体12の外部に接着剤Bが漏れ出し、ローラ11等に接着剤Bが付着することを防止できる。なお、溝Mは、例えば図13に示すように、枠体10の内周に沿って複数形成されていてもよい。
 また、枠体10に突出部10aを設ける場合、枠体10に溝Mを形成すると共に、例えば図14に示すように、突出部10aの厚みをウェハWの厚みA2と同程度とし、突出部10aと支持基板Gとの間に隙間Vを形成するようにしてもよい。かかる場合、余剰な接着剤Bの排出をより容易にすることができる。また、隙間Vは溝Mと連通して設けられていてもよい。
 以上の実施の形態では、ウェハWと支持基板Gを一対のローラ11に挟んで、ローラ11で押圧しながら貼り合せを行っていたが、ローラ11は必ずしも上下一対に設けられている必要はなく、例えば図15に示すように、下ローラ31に代えてウェハWを吸着保持する保持体としてのチャック60を用いてもよい。チャック60を用いる場合は、上ローラ30を水平方向に移動させる水平移動機構61を設け、チャック60上に載置されたウェハWと支持基板Gを枠体10ごと上ローラ30で押圧した状態で、上ローラ30を水平移動機構61により移動させながら貼り合せが行われる。
 なお、以上の実施の形態では、押圧部材として上ローラ30などを用いたが、押圧部材の形状としては、必ずしもローラ状である必要はなく、ウェハW及び枠体10の上面を滑らせてウェハWと支持基板Gとを枠体10ごと押圧する、例えば棒状の部材などであってもよい。
 以上の実施の形態では、貼り合せ装置1を用いてウェハWと支持基板Gを貼り合せたが、本実施の形態の貼り合せ装置1は、ウェハW同士を貼り合せる場合やチップとチップを貼りあわせる場合、あるいは接着剤Bにかえて半田により貼り合せを行う場合にも用いることができる。すなわち、貼りあわせ装置1は、半導体デバイスを3次元に積層する際にも有効に用いることができる。また、貼り合せる部材が、ウェハ以外のFPD(フラットパネルディスプレイ)、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の部材である場合にも、貼り合せ装置1を用いることができる。
 以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
 本発明は、基板を貼り合せる際に有用である。
  1  貼り合せ装置
  10 枠体
  10a 突出部
  11 ローラ
  12 搬送機構
  20 開口部
  30 上ローラ
  31 下ローラ
  32 軸棒
  33 回転機構
  34 支持棒
  35 昇降機構
  36 支持棒
  37 台座
  50 弾性体
  60 チャック
  61 水平移動機構
  G  支持基板
  W  ウェハ

Claims (18)

  1. 基板と、当該基板を支持する支持基板とを貼り合せる貼り合せ装置であって、
    前記基板と前記支持基板を重ね合せた状態で、当該基板の外側面と当該支持基板の外側面に嵌め合される枠体と、
    前記枠体に嵌め合された前記基板と前記支持基板を保持する保持体と、
    前記基板と前記支持基板を前記枠体ごと前記保持体側に押圧する押圧部材と、を有し、
    前記押圧部材は、長手方向の長さが前記基板の径よりも大きく、且つ短手方向の長さが前記基板の径よりも小さいことを特徴とする、貼り合せ装置。
  2. 前記押圧部材の表面は、弾性を有することを特徴とする、請求項1に記載の貼り合せ装置。
  3. 前記支持基板の径は前記基板の径より大きく、
    前記枠体の内側面には、前記基板側に突出した突出部が形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の貼り合せ装置。
  4. 前記保持体は、前記押圧部材に対向して配置された他の押圧部材であることを特徴とする、請求項1に記載の貼り合せ装置。
  5. 前記枠体は平面視において矩形状に形成され、
    前記押圧部材は前記枠体の一の辺と平行に配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の貼り合せ装置。
  6. 前記基板は、円形の平面形状を有することを特徴とする、請求項1に記載の貼り合せ装置。
  7. 前記押圧部材は、ローラであることを特徴とする、請求項1に記載の貼り合せ装置。
  8. 前記基板と前記支持基板は、流動性を有する接着剤を介して貼り合わされ、
    前記枠体の突出部と前記支持基板との間には、前記基板と前記支持基板の間から前記接着剤を流出させるための隙間が形成されていることを特徴とする、請求項3に記載の貼り合せ装置。
  9. 前記枠体の内側面には、前記基板と前記支持基板の間から前記接着剤を前記枠体の表面に排出するための溝が形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の貼り合せ装置。
  10. 前記溝は、前記枠体の内周に沿って複数形成されていることを特徴とする、請求項9に記載の貼り合せ装置。
  11. 前記枠体の表面は、前記接着剤に対して撥液性を有することを特徴とする、請求項8に記載の貼り合せ装置。
  12. 基板と、当該基板を支持する支持基板とを貼り合せる貼り合せ方法であって、
    前記基板と前記支持基板を重ね合せた状態で、当該基板の外側面と支持基板の外側面に枠体を嵌め合せ、
    長手方向の長さが前記基板の径より大きく、且つ短手方向の長さが前記基板の径より小さい押圧部材と、保持体とで前記基板と前記支持基板を枠体ごと挟み、
    前記押圧部材で押圧しながら前記基板と前記支持基板とを貼り合せる、貼り合せ方法。
  13. 前記押圧部材の表面は、弾性を有することを特徴とする、請求項12に記載の貼り合せ方法。
  14. 前記支持基板の径は、前記基板の径より大きく、
    前記枠体の内側面には、前記支持基板に嵌合される内側面が突出した突出部が形成されていることを特徴とする、請求項12に記載の貼り合せ方法。
  15. 前記保持体は、前記押圧部材に対向して配置された他の押圧部材であることを特徴とする、請求項12に記載の貼り合せ方法。
  16. 前記枠体は矩形の平面形状を有し、
    前記押圧部材を前記枠体の一の辺と平行に保ち、前記押圧部材を前記枠体に対して相対的に移動させながら押圧することを特徴とする、請求項12に記載の貼り合せ方法。
  17. 前記基板は、円形の平面形状を有することを特徴とする、請求項12に記載の貼り合せ方法。
  18. 前記押圧部材は、ローラであることを特徴とする、請求項12に記載の貼り合せ方法。
     
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