(57)【要約】【課題】２枚の基板を正確に位置決めしつつこれを保持し、位置ずれを起こすことなく迅速に貼り合わせが可能な、生産性・信頼性に優れた基板貼り合わせ装置を提供する。【解決手段】基板ホルダ６は、基板４ａ，４ｂ及び貼り付けプレート３が通過可能な円形の開口部７を有するリング状部材からなり、開口部７の内周縁に沿って、基板４ａ，４ｂを保持する第１の支持部８及び第２の支持部９が取り付けられている。また、基板ホルダ６には基板４ａ，４ｂのノッチに対応した位相合わせ用ガイド１１が設けられている。さらに、基板ホルダ６には基板４ａ，４ｂの中心を出すセンター合わせガイド１０が設けられている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧雰囲気を維持可能な真空容器を備え、この真空容器内に受圧プレートと、該受圧プレートに対し接離する方向に移動自在な貼り付けプレートとを対向して配置し、これら両プレートの間に２枚の基板を所定の間隔を持って保持し、基板同士の対向面のうち少なくとも一方に接着層を設け、前記貼り付けプレートが移動して前記受圧プレートに対し前記基板を押圧することにより２枚の基板を貼り合わせるよう構成した基板貼り合わせ装置において、
前記貼り付けプレート及び前記受圧プレートの間に、前記基板が通過可能な開口部を有するリング状あるいは枠状の基板ホルダを設け、
前記基板ホルダの開口部には前記貼り付けプレートに近い側の基板外周を接触支持する第１の支持部と、前記受圧プレートに近い側の基板外周を接触支持する第２の支持部とを設置し、
さらに前記基板ホルダには各基板の外周に接触して該基板の中心を出すセンター合わせガイドを設けたことを特徴とする基板貼り合わせ装置。
【請求項２】
前記センター合わせガイドは基板の外周部に合わせて移動可能としたことを特徴とする請求項１に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項３】
２枚の基板がノッチあるいはオリフラを有する場合、前記基板ホルダにこれらノッチあるいはオリフラと対応した位相合わせ用ガイドを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項４】
前記貼り付けプレート及び前記受圧プレートの間に、前記基板ホルダが着脱可能なホルダ取付部を配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の支持部は前記貼り付けプレートの移動方向と同じ方向に移動可能としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板貼り合わせ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減圧雰囲気下で２枚の基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置に関するものであり、特に、貼り合わせに際して基板を保持する構成に改良を加えたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、チップサイズパッケージの半導体デバイスや光ディスクの分野では２枚の基板を貼り合わせる工程が取り入れられている。例えば、半導体デバイスでは三次元実装技術の進歩により５０μｍの極薄チップが登場しているが、その製造工程においてデバイスのない裏面を研削して、Ｓｉ又はＧａＡｓ又はアルミナなどの絶縁物からなるウェハを薄化することが不可欠である。この研削作業ではウェハを非常に薄くするので、ウェハが損傷し易い。そこで、前工程での配線完成後、ウェハに対し、ガラス、ベアウェハあるいはセラミックなどの補強用剛体を、両面テープなどの接着層によって貼り合わせた上で、ウェハを５０μｍの薄さにまで研削している。また、光ディスクの分野でもＤＶＤや次世代規格である「Ｂｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃ」など、光ディスク同士を貼り合わせるタイプが登場している。このような状況を背景として、２枚の基板を貼り合わせる技術には高い関心が寄せられている。
【０００３】
ところで、基板の貼り合わせに際して、加熱しながら所定の圧力を加えて基板同士を貼り合わせていくので、基板間や接着層にボイド（気泡）が発生したり、基板が変形したりするおそれがある。ボイドの発生や基板の変形は、基板が光ディスクの場合には記録情報が再生不能となる原因となる。また、基板が半導体デバイスの場合には研削後の基板厚さが不均一になったり、研削時の破損を招くといった不具合が生じる。そのため、基板を貼り合わせる時、ボイドの発生や基板変形量を抑え、基板同士の貼り合わせ精度を高めることが望まれている。
【０００４】
例えば、図８に示した基板貼り合わせ装置は、減圧雰囲気下で同径の２枚の基板４ａ（下側），基板４ｂ（上側）を貼り合わせる装置である。ここでは、真空容器２２が配置されており、その開口部２２ａをバルブ体２０，２３が上下方向から閉鎖するように構成されている。このうち、下側のバルブ体２３上面には下側の基板４ａを保持する下側基板ホルダ３３が載置されている。また、バルブ体２３下面には下側基板ホルダ３３及びバルブ体２３を一体的に駆動する下側駆動機構２５が連結されている。上側のバルブ体２０下方には上側の基板４ｂを保持する上側基板ホルダ２１が配置されている。上側基板ホルダ２１にはホルダ駆動機構１８が連結され、バルブ体２０上方にはバルブ駆動機構１７が連結されている。なお、基板４ａ，４ｂの対向面には両面テープなどからなる接着剤５が取り付けられている。
【０００５】
このような構成を有する基板貼り合わせ装置では、ホルダ駆動機構１８及び下側駆動機構２５が駆動することで、上側基板ホルダ２１が下降動作を行い、下側基板ホルダ３３が上昇動作を行って、基板４ａ，４ｂを保持したまま各ホルダ２１，３３を真空容器２２の開口部２２ａ内に収容する。この時、下側基板ホルダ３３と同期してバルブ体２３も上昇するため、開口部２２ａの下部をバルブ体２３が閉じる。続いて、バルブ駆動機構１７の動作によりバルブ体２０が下降し、開口部２２ａの上部をバルブ体２０が閉じる。こうして真空容器２２の開口部２２ａをバルブ体２０，２３が閉塞した後、図示されない排気機構によって真空容器２２内を所定の減圧雰囲気下に減圧する。このような状態で、ホルダ駆動機構１８により上側基板ホルダ２１をさらに下降させ、基板４ａ，４ｂ同士を接触させて加圧し、接着剤５により両者を貼り合わせている。以上のような基板貼り合わせ装置によれば、減圧雰囲気下となった真空容器２２の開口部２２ａ内部で２枚の基板４ａ，４ｂを貼り合わせることができるため、接着剤５や、接着剤５と基板４ａ，４ｂとの間に気泡が混入するおそれがない。したがって、基板４ａ，４ｂ間でボイドの発生を防ぐことができ、優れた貼り合わせ精度を得ることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３１５３３８号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、基板の貼り合わせ精度を高めるためには、ボイドをなくすだけではなく、貼り合わせに際して基板の位置合わせを正確に行うことも重要である。しかし、上記の従来技術では、上下の基板ホルダ２１，３３と、それに保持される基板４ａ，４ｂとの位置合わせをそれぞれ行い、その上で基板ホルダ２１，３３同士の位置合わせ作業が行う必要であった。このため、作業数が多く、位置ずれが起きる可能性が大きかった。したがって、慎重な作業が要求され、作業時間が増大していた。また、上記従来例ではバルブ体２０，２３と一体的に移動するためホルダ２１，３３の移動ストロークは大きく、基板ホルダ２１，３３から基板４ａ，４ｂがずれ易いといった問題点もあった。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するために提案されたものであり、その目的は、２枚の基板を正確に位置決めしつつこれを保持し、位置ずれを起こすことなく迅速に貼り合わせが可能な、生産性・信頼性に優れた基板貼り合わせ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、減圧雰囲気を維持可能な真空容器を備え、この真空容器内に受圧プレートと、該受圧プレートに対し接離する方向に移動自在な貼り付けプレートとを対向して配置し、これら両プレートの間に２枚の基板を所定の間隔を持って保持し、基板同士の対向面のうち少なくとも一方に接着層を設け、前記貼り付けプレートが移動して前記受圧プレートに対し前記基板を押圧することにより２枚の基板を貼り合わせるよう構成した基板貼り合わせ装置において、次のような技術的な構成を有している。
【００１０】
請求項１の発明は、前記貼り付けプレート及び前記受圧プレートの間に、前記基板が通過可能な開口部を有するリング状あるいは枠状の基板ホルダを設け、前記基板ホルダの開口部には前記貼り付けプレートに近い側の基板外周を接触支持する第１の支持部と、前記受圧プレートに近い側の基板外周を接触支持する第２の支持部とを設置し、前記基板ホルダには各基板の外周に接触して該基板の中心を出すセンター合わせガイドを設けたことを特徴としている。
【００１１】
以上のような本発明では、１つの基板ホルダが２枚の基板を同時に保持するので、基板ホルダを２つ準備する必要がなく、基板ホルダに基板を取り付ける作業を簡略化できる。また、基板ホルダ同士の位置合わせ作業を省略することができる。このため、基板の位置ずれが起き難く、２枚の基板を正確且つ迅速に貼り合わせることができる。これにより、基板の貼り合わせ装置における生産性及び信頼性が大幅に向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下、「実施形態」と呼ぶ）の一例について、図面を参照して具体的に説明する。
〔代表的な実施形態の構成〕
請求項１〜５記載の発明に対応する実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。図１は本実施形態の全体構成を示す正面図、図２は本実施形態の要部平面図、図３は本実施形態の要部斜視図、図４は図２のＡ−Ａ断面図、図５は本実施形態における第１の支持部の側面図、図６は本実施形態における第２の支持部の側面図、図７は本実施形態の要部拡大正面図である。なお、本実施形態は図８に示した従来例と同様、減圧雰囲気下で基板４ａ，４ｂを貼り合わせる装置に適用した例である。ここでは、下側の基板４ａがウェハであり、上側の基板４ｂがガラスやセラミックなどの補強用剛体である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態では、減圧雰囲気を維持可能な真空容器１が設けられている。この真空容器１内には受圧プレート２（上側）及び貼り付けプレート３（下側）が対向して配置されている。これら両プレート２，３間にはホルダ取付部１３が形成され、ここに２枚の基板４ａ，４ｂを所定の間隔を持って保持する基板ホルダ６が着脱自在に配置されている。なお、図７に示すように基板４ａ，４ｂ同士の対向面のうち、基板４ａには両面テープなどからなる接着剤５が設けられている。受圧プレート２は補強用剛体を覆うフラットな面を有しており、押し付け荷重に合わせた材料強度を持つ部材からなる。貼り付けプレート３は受圧プレート２に対し接離する方向、すなわち上下方向に移動自在であり、下方から基板４ａ，４ｂを押し上げて受圧プレート２に押しつけ、ヒータなどにより接着剤５を加熱しつつ２枚の基板４ａ，４ｂを貼り合わせるようになっている。
【００１４】
図２及び図３に示すように、基板ホルダ６は、基板４ａ，４ｂ及び貼り付けプレート３が通過可能な円形の開口部７を有するリング状部材からなり、開口部７の内周縁に沿って、第１の支持部８が４つ、第２の支持部９が６つ、取り付けられている。これら支持部８，９は略長方形の爪状部材から構成され、第１の支持部８は、９０度づつ均等な間隔を持って配置されている。
【００１５】
また、第２の支持部９は、後述する位相合わせ用ガイド１１（図２中、開口部７の上側に位置する）を挟むようにして２つ、位相合わせ用ガイド１１とは離れた位置にある２つの第１の支持部８（図２中、開口部７の下側に位置する）を挟むように２つずつ配置されている。なお、第１の支持部８は開口部７の上面と水平に取り付けられているのに対し、第２の支持部９は、開口部７の上面よりも３ｍｍ高い位置に水平に取り付けられている。これら支持部８，９の先端部には基板４ａ，４ｂの外周が１ｍｍ程度係合され、第１の支持部８により下側の基板４ａが接触支持され（図５参照）、第２の支持部により上側の基板４ｂが接触支持される（図６参照）。さらに、第１及び第２の支持部８，９はヒンジ構造をしており、その先端部が貼り付けプレート３の移動方向と同じく上下方向に回動するようになっている。
【００１６】
ところで、２枚の基板４ａ，４ｂはノッチを有しており、基板ホルダ６にはノッチと対応した位相合わせ用ガイド１１が設けられている。また、基板ホルダ６には基板４ａ，４ｂの外周に接触して基板４ａ，４ｂの中心を出すセンター合わせガイド１０が３つ、均等な間隔で設けられている。より詳しくは、位相合わせ用ガイド１１と対向した位置に１つ配置され、これを起点として１２０度の角度を持って他の２つが配置されている。これらセンター合わせガイド１０は基板４ａ，４ｂの外周部に合わせて基板ホルダ６の半径方向に移動可能となっている。さらに、基板ホルダ６の両端部にはホルダ取付部１３（図１に図示）に着脱自在な２本のプランジャ１２が外方に突出して取り付けられている。
【００１７】
〔代表的な実施形態の作用効果〕
以上のような構成を有する本実施形態の作用効果は次の通りである。すなわち、第１の支持部８が下側の基板４ａを支持し、第２の支持部が上側の基板４ｂを支持している時、位相合わせ用ガイド１１は基板４ａ，４ｂのノッチに対応して位相を合わせ、３つのセンター合わせガイド１０が基板４ａ，４ｂ外周部に同時に接することで、センター合わせを行う。このようにして基板４ａ，４ｂの位置を決め、この状態のまま、プランジャ１２をホルダ取付部１３に差し込んで、基板ホルダ６を貼り付けプレート３と受圧プレート２との間に配置する。そして、貼り付けプレート３は上昇動作を行い、下方から基板４ａ，４ｂを押し上げて受圧プレート２に押しつけ、ヒータなどにより接着剤５を加熱して２枚の基板４ａ，４ｂを貼り合わせることができる。なお、貼り付けプレート３による加熱温度は通常、１２０℃程度であり、接着剤５の耐熱温度以下に設定されている。
【００１８】
なお、貼り付けプレート３が基板４ａ，４ｂを押し上げる時、各基板４ａ，４ｂを支持する支持部８，９はヒンジ構造をとっているので、貼り付けプレート３の外縁部により跳ね上げられて外周方向に逃げる。そして、支持部８，９の先端部は貼り付けプレート３の外周部を滑っていき、貼り付けプレート３の上昇動作を妨げることがない。跳ね上げられた支持部８，９は貼り付けプレート３が上昇している間は貼り付けプレート３の外周部に規制されてその状態を保つが、貼り付けプレート３が下降し、プレート３の外周部が支持部８，９の先端部から離れると、元の水平状態に復帰する。
【００１９】
以上のような本実施形態では、基板ホルダ６を２枚の基板４ａ，４ｂを両方とも保持する一体的なユニットとなっている。そのため、基板４ａ，４ｂの取付作業が容易であり、基板ホルダを２つ用意していた従来例に比べて部材数を低減化できる。また、従来例のように基板ホルダ同士の位置合わせも不要である。さらに、基板ホルダ６はセンター合わせガイド１０及び位相合わせ用ガイド１１を、支持部８，９とは分離独立して設けているため、基板４ａ，４ｂを支持すると同時に、そのセンター合わせ及び位相合わせを２枚分まとめて実施可能である。しかも、基板ホルダ６が基板４ａ，４ｂの位置決めをした状態のまま、これを貼り付けプレート３と受圧プレート２との間に差し込むことができるので、基板４ａ，４ｂがずれる心配がなく、作業を迅速に行うことができ、作業時間の短縮化を図ることができる。このような実施形態に係る基板貼り合わせ装置によれば、減圧雰囲気下で２枚の基板４ａ，４ｂを貼り合わせてボイドの発生を抑えることができると同時に、基板４ａ，４ｂの貼り合わせを正確且つ効率良く行うことが可能となり、生産性及び信頼性が大幅に向上する。
【００２０】
〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、各部材の構成や材質、配置数などは適宜選択可能であり、２枚の基板は違径サイズであっても良い。また、２枚の基板がオリフラを有する場合、基板ホルダにオリフラと対応した位相合わせ用ガイドを設けた実施形態も包含する。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の基板貼り合わせ装置によれば、貼り付けプレート及び受圧プレートの間に、基板ホルダを設け、この基板ホルダに、一方の基板を支持する第１の支持部と、他方の基板を支持する第２の支持部と、さらに基板の中心を出すセンター合わせガイドとを設けることにより、２枚の基板を同時に位置決めし、迅速な貼り合わせが実施可能であり、生産性・信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る代表的な実施形態の正面図。
【図２】本実施形態の要部平面図。
【図３】本実施形態の要部斜視図。
【図４】図２のＡ−Ａ断面図。
【図５】本実施形態における第１の支持部の側面図。
【図６】本実施形態における第２の支持部の側面図。
【図７】本実施形態の要部拡大正面図。
【図８】従来の基板貼り合わせ装置の基本構成を表す正面図。
【符号の説明】
１，２２…真空容器
２…受圧プレート
３…貼り付けプレート
４ａ…下側の基板
４ｂ…上側の基板
５…接着剤
６…基板ホルダ
７…開口部
８…第１の支持部
９…第２の支持部
１０…センター合わせガイド
１１…位相合わせ用ガイド
１２…プランジャ
１３…ホルダ取付部
１７…バルブ駆動機構
１８…ホルダ駆動機構
２０，２３…バルブ体
２１…上側基板ホルダ
３３…下側基板ホルダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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