(57)【要約】【課題】本発明は、基板貼り合せ装置において、ボイドの発生、基板の変形などのなく、生産性の高い、大型の基板にも容易に対応可能な、基板貼り合せを実現することを目的とする。【解決手段】基板を押圧する貼り付けプレート１の形状を、押圧面側が広く貼り付けプレートの軸側に行くに従い狭くなる略円錐台形を成すようにし、貼り合せ時における押圧面の変形を最小限にすることができた。それにより、ボイドの発生や基板の変形を無くし、貼り合せ精度が高く、生産性の高い、基板貼り合せ装置を実現した。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の筐体に固定された受圧プレートと、他方の筐体に固定された貼り付けプレート駆動源と、前記貼り付けプレート駆動源に貼り付けプレートの軸を介して取り付けられた貼り付けプレートとを備え、
２枚の基板が前記受圧プレートと前記貼り付けプレートの間に保持され、少なくとも一方の基板には、他方の基板と対向した面に接着層が形成されており、前記貼り付けプレート駆動源によって前記貼り付けプレートが駆動し、前記受圧プレートに対して基板を押圧するとにより、前記２枚の基板を貼り合せる基板貼り合せ装置において、
前記貼り付けプレートの形状が、押圧面側が広く貼り付けプレートの軸側に行くに従い狭くなる略円錐台形を成していることを特徴とする基板貼り合せ装置。
【請求項２】
密閉空間を構成する上ケース及び下ケースと、前記上ケースと前記下ケースの接触面をシールする第１のシール部材と、前記上ケースに固定された受圧プレートと、前記密閉空間の下方の筐体に固定された貼り付けプレート駆動源と、前記貼り付けプレート駆動源に貼り付けプレートの軸を介して取り付けられた貼り付けプレートと、前記貼り付けプレートの軸部と前記下ケースの接触面をシールする第２のシール部材と、前記密閉空間を減圧する排気手段と、減圧された前記密閉空間をベントするベント機構とを備え、
前記受圧プレートと、前記貼り付けプレートとが前記密閉空間内に配置され、２枚の基板が前記受圧プレートと前記貼り付けプレートの間に保持され、少なくとも一方の基板には、他方の基板と対向した面に接着層が形成されており、前記排気手段によって前記密閉空間を所定の減圧雰囲気に減圧し、前記貼り付けプレート駆動源によって前記貼り付けプレートが駆動し、前記受圧プレートに対して基板を押圧するとにより、前記２枚の基板を貼り合せる基板貼り合せ装置において、
前記貼り付けプレートの形状が、押圧面側が広く貼り付けプレートの軸側に行くに従い狭くなる略円錐台形を成していることを特徴とする基板貼り合せ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板貼り合せ装置に関し、例えば半導体ウェハの製造工程において基板に保護用シート・ガラス基板・セラミック板等を貼り付ける工程、さらには、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｋ）等の貼り合せ型光ディスクの製造工程おいて２枚の基板を貼り合せて１枚のディスクとする工程に用いられる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の光ディスクの動向として、ＤＶＤの普及も順調に推移し、更なる高密度化を実現した新たなるディスク規格「Ｂｌｕ―ｒａｙ　Ｄｉｓｃ」が制定されるに至り、新規格においても貼り合せ型光ディスクが採用されている。一方、半導体分野においても半導体チップの微細化・高集積化は年々その要求を厳しくしており、３次元実装技術の進歩により様々な方式の半導体チップが登場するに至っている。このような状況下で、光ディスク・半導体チップいずれの分野においても、貼り合せ工程の重要性は増大している。具体的には、接着剤層でのボイド（気泡、空隙）の発生の防止、および貼り合せた基板の変形（反り）量のミニマム化といった貼り合せ精度に対する要求が高くなっている。すなわちボイドや基板の変形量といった貼り合せ精度が低いと、以下のような不具合が生じるためである。まず光ディスクにおいては記録情報を再生できないといった問題が生じ、半導体チップにおいては貼り合せの後工程である研磨を行う場合に、研磨後の基板厚さが不均一になったり、研磨時に基板が破損したりする。
【０００３】
このような基板貼り合せ装置として、貼り合せ型光ディスク用基板貼り合せ装置の一例として、例えば、特開２０００−３１５３３８号公報、及び、特開２０００−３４８３８９号公報に開示されている。
【０００４】
特開２０００−３１５３３８号公報にて開示されているディスク製造装置は、減圧雰囲気下で基板貼り合せを行うことにより、接着剤層への気泡混入を防止することを特徴としたディスク製造装置である。その部分正面図を図５に示す。その動作を以下に説明する。接着剤を塗布した一対のディスク基板を各ディスクホルダー２１，３３に保持させる。その後、各バルブ体２０，２３が各バルブ駆動機構１７，２５によって駆動し、真空容器２２の開口部を閉塞する。真空容器２２内が図示されない排気機構により所定の減圧雰囲気下に減圧された後、上側ディスクホルダー駆動機構１８により上側ディスクホルダー２１が下降し、ディスク基板が貼り合わされる。
【０００５】
特開２０００−３４８３８９号公報にて開示されているディスク製造装置は、前述の特開２０００−３１５３３８号公報による装置と同様に、減圧下で貼り合せを行うディスク製造装置であり、且つ、減圧雰囲気下で貼り合せた後、ディスク加圧装置によってディスク基板を両面から加圧することを特徴としている。その装置構成は図６に示したとおりで、以下にその詳細を説明する。基板供給装置２６の一対の基板供給部２６ａ，２６ｂから一対のディスク基板が供給される。供給された一対のディスク基板は、第１の搬送装置２７により一対の低速スピン部２８ａ，２８ｂに載置され、低速回転させながら接着剤をリング状に塗布され、その後第２の搬送装置２９により一対の高速スピン部３０ａ，３０ｂに載置される。この一対の高速スピン部３０ａ，３０ｂにおいてディスク基板を高速回転させることにより、接着剤を均一に分散させる。接着剤を均一に分散させた一方のディスク基板は反転移載アーム３１により接着剤塗布面を下側に向けて、上側回転体１５に設けられた上側稼動バルブ体２０の内側に設けられた上側ディスクホルダー２１に保持される。他方のディスク基板は移載アーム３２により下側回転体２４に設置された下側稼動バルブ体２３の内側に設けられた下側ディスクホルダー３３に保持される。各ディスクホルダーに保持された一方及び他方のディスク基板はそれぞれ、貼り合せ装置３４の所定の位置に搬送され、真空容器２２内で所定の減圧雰囲気下で貼り合わされる。貼り合わされたディスク基板はディスク加圧装置３５により両側から加圧された後、接着剤硬化装置３６により接着剤が硬化される。その後、ディスク検査装置３７により検査されたディスクは、検査の合否判定に応じて、合格品は第１のスタッカ３８へ、不合格品は第２のスタッカ３９へ、第３の搬送装置４０によって払い出される。この工程を図７のフローチャートに示す。
【０００６】
半導体ウェハ用基板貼り合せ装置の一例として、例えば特開平０５−８２４９３号公報に開示されている。かかる公報に開示のウェハ接着装置によれば、ウェハ加圧部が、ウェハ加圧部の加圧面に凸形状を成す弾性体を設け、この弾性体の縦方向の変化を吸収するクリアランスと、この弾性体の横方向への変形を防止する押さえ部材により構成されている。ウェハ加圧部を加圧シリンダにより下降させ、弾性体によりウェハを加圧する時に、ウェハ中央部より始まり外周部へと連続的に加圧力をかけていくことが可能となり、それにより接着層内への気泡の残留（ボイド発生）を防ぎ、且つ、ウェハ全面に対して均等に加圧力をかけ、基板外周部での押圧ムラを防ごうというものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述した従来技術には以下に述べるような問題を有している。
【０００８】
まず特開２０００−３１５３３８号公報におけるディスク製造装置は、貼り合せ時の雰囲気を減圧雰囲気とすることにより、ボイドの発生を防ぐ装置である。図４に示したような形状の上側ディスクホルダー（貼り付けプレート）においては、そのプレート部と軸部の形状より、加圧時に押圧面の外周部においてプレート部の変形が生じてしまう恐れがある。その結果として押圧ムラが生じ、ボイドの発生を完全に防止できるとは言い難い。また基板の変形に対しても同様に、押圧面の変形により押圧ムラが生じ、基板変形量が大きくなってしまう恐れがある。
【０００９】
一方、特開２０００−３４８３８９号公報におけるディスク製造装置は貼り合せ後に貼り合せた基板を加圧する工程を設けており、これにより貼り合せ時に発生したボイド、及び、変形を消滅せしめようとしている。しかしながら、工程が増えることにより生産性が低下してしまう場合がある。また基板の変形を完全に矯正できない恐れがある。
【００１０】
また特開平０５−８２４９３号公報における基板貼り合せ装置は、加圧面に設けられた凸形状をした弾性体の精度により貼り合せ精度が決まるため、この部品の加工精度が高く要求されることになる。そのため、現状の大型化した基板に適した方法とは考えにくい。また凸形状をした部材に弾性体を用いるため、弾性体の経時変化により、弾性が低下した場合には貼り合せ精度が低下し、歩留まりが低下する。そのため歩留まりを維持するために部品交換頻度が高くなり、生産性が悪くなってしまう。以上のことより、生産に最適な方法とは言い難い。
【００１１】
このように従来の技術では、ボイドの発生や基板の変形を防止し、且つ生産性を高め、大型の基板に対応することはできなかった。そのため、本発明においては、ボイドの発生や基板の変形を防止し、且つ生産性も高く、基板の大型化にも容易に対応できる基板貼り合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】このような問題を解決するために、本願による基板貼り合せ装置においては、基板貼り付け時における基板面内での押圧力の圧力分布を均一化するために、一方の筐体に固定された受圧プレートと、他方の筐体に固定された貼り付けプレート駆動源と、前記貼り付けプレート駆動源に貼り付けプレートの軸を介して取り付けられた貼り付けプレートとを備え、２枚の基板が前記受圧プレートと前記貼り付けプレートの間に保持され、少なくとも一方の基板には、他方の基板と対向した面に接着層が形成されており、前記貼り付けプレート駆動源によって前記貼り付けプレートが駆動し、前記受圧プレートに対して基板を押圧するとにより、前記２枚の基板を貼り合せる基板貼り合せ装置において、前記貼り付けプレートの形状が、押圧面側が広く貼り付けプレートの軸側に行くに従い狭くなる略円錐台形を成していることを特徴としている。
【００１３】
また、密閉空間を構成する上ケース及び下ケースと、前記上ケースと前記下ケースの接触面をシールする第１のシール部材と、前記上ケースに固定された受圧プレートと、前記密閉空間の下方の筐体に固定された貼り付けプレート駆動源と、前記貼り付けプレート駆動源に貼り付けプレートの軸を介して取り付けられた貼り付けプレートと、前記貼り付けプレートの軸部と前記下ケースの接触面をシールする第２のシール部材と、前記密閉空間を減圧する排気手段と、減圧された前記密閉空間をベントするベント機構とを備え、前記受圧プレートと、前記貼り付けプレートとが前記密閉空間内に配置され、２枚の基板が前記受圧プレートと前記貼り付けプレートの間に保持され、少なくとも一方の基板には、他方の基板と対向した面に接着層が形成されており、前記排気手段によって前記密閉空間を所定の減圧雰囲気に減圧し、前記貼り付けプレート駆動源によって前記貼り付けプレートが駆動し、前記受圧プレートに対して基板を押圧するとにより、前記２枚の基板を貼り合せる基板貼り合せ装置において、前記貼り付けプレートの形状が、押圧面側が広く貼り付けプレートの軸側に行くに従い狭くなる略円錐台形を成していることを特徴としてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる基板貼り合せ装置の実施形態に関して図１〜図８を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係わる基板貼り合せ装置の基本構成を示す部分正面図である。
【００１６】
該基板貼り合せ装置においては、図示されていない基板保持機構に保持された基板４ａ，４ｂがあり、少なくとも一方には接着層５が形成されている。この基板４ａ，４ｂを貼り付けプレート駆動源２によって駆動された貼り付けプレート１によって受圧プレート３に押し付けることによって基板を貼り合わせる。
【００１７】
貼り付けプレート１はプレート部１ａと軸部１ｂから成り、プレート部１ａの下側と軸部１ｂの一部は溶接やねじ込み等の方法によって連結されている。又、これらプレート部１ａと軸部１ｂは一体成型としても良い。
【００１８】
基板貼り合せにおける、ボイドの発生や基板変形といった問題は、その原因として、押圧ムラが挙げられる。押圧ムラが生じる理由として貼り付けプレート１の押圧面の変形がある。この押圧面の変形量は貼り付けプレート１の形状に依存する。
【００１９】
そこに着目し、貼り付けプレートの押圧面の変形量に関してシミュレーションを行った。シミュレーション条件は、材質ＳＵＳ３０４、押圧面直径２００ｍｍ、押圧面にかかる圧力１Ｎ／ｍｍ２として行った。モデル４１は特開２０００−３１５３３８号公報におけるディスク製造装置の上側可動ディスクホルダーの形状を参考に、プレート部の板厚を５ｍｍ、軸径を直径５５ｍｍとしている。モデル４２はモデル４１のプレート部の板厚を１１０ｍｍとしたものである。モデル４３は本発明による形状をしており、二つの稜線のなす角度を６０度とし、底面の直径を５５ｍｍとしている。シミュレーションの結果、貼り付けプレートの変形量はモデル４１は０．２９ｍｍ、モデル４２は０．００４３ｍｍ、本発明のモデル４３は０．００４５ｍｍと成っている。また貼り付けプレートの重量は、モデル４１は５ｋｇ、モデル４２は３０ｋｇ、本発明のモデル４３は１７ｋｇとなっている。この結果を表１にまとめた。
【００２０】
【表１】
2004014049.tif 000003
【００２１】
この表１より明らかな様に変形量においてはモデル４２と本発明によるものの間で同等であるが、重量においてはモデル４２が本発明によるものの２倍となっている。そのためモデル４２の貼り付けプレートを使用した場合には、貼り付けプレート駆動源２が大型になり、貼り付けプレート１自体も重いため、メンテナンス性・ランニングコストという面から考えて、実用的ではない。また、重量においてはモデル４１が本発明の１／３であるが、変形量が６５倍と大きくなってしまっている。そのためモデル４１の貼り付けプレートを使用した場合には、貼り付けプレートの変形量が大きく、押圧ムラが大きくなり、要求される貼り合せ精度を実現できるものではないと考えられる。以上の結果より、本発明による形状が、変形量も少なく、重量も実用に耐えうる範囲内であり、最も優れていると判断できる。
【００２２】
今回のシミュレーションにおいては材質をＳＵＳ３０４としたが、Ａ７０７５等のアルミ合金を使うことにより、貼り付けプレートの軽量化が可能となり、貼り付けプレート駆動源２も小型化が可能となり、メンテナンス性・ランニングコストの改善につながる。
【００２３】
以上のシミュレーション結果より、本発明による形状をした貼り付けプレートを基板貼り合せ装置に用いることによって、基板貼り合せ時に貼り付けプレートの変形を防ぎ、押圧ムラをなくすことが可能となり、その結果、ボイドの発生や基板変形のない基板貼り合せが実現できる。
【００２４】
またこの時に、貼付けプレート１及び受圧プレート３の基板接触面を研磨し平坦度を高めていれば、よりいっそう貼り合せ精度を高めることが可能である。
【００２５】
またこの時に、図２に示すように、貼付けプレート１及び受圧プレート３の両方もしくは片方の基板接触面に保護部材８ａ、８ｂを設けてもよい。それにより押圧面や受圧面の損傷、汚損を防止でき、部品交換の頻度や、交換に要する作業時間を減らすことができるので、生産性を向上させることができる。保護部材８ａ、８ｂの材質としては、基板より軟らかい材料が適しており、具体的にはポリミド、テフロン（登録商標）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などが考えられる。また保護部材８ａ、８ｂの形状は、貼り付けプレート１の押圧面の外径と略同径とし、厚さにおいては、可能な限り薄くすると、なお好ましい。
【００２６】
またこの時に、貼り付けプレート１内に加熱機構（図示せず）を内蔵すると、ホットメルトタイプの接着剤を使用する場合などに、より好適である。すなわち、貼り付けプレート１に加熱前の接着剤を塗布した基盤を載置して、貼り付けプレート１を加熱することにより、間接的に基板が温められるので、接着剤が十分に加熱されることになる。これにより他のポジションに加熱機構を設ける必要が無くなり、装置の小型化が可能である。
【００２７】
またこの時に、図３に示すように、受圧プレート３´側にも受圧プレート駆動源９を設け、駆動可能としても良い。それにより装置レイアウトの自由度が増し、多種多様の基板の貼り合せに対応することが可能となる。
【００２８】
図４は本発明の実施形態として基板貼り合せ装置の変形例を示すものである。
【００２９】
図４に示す変形例では、減圧雰囲気下で貼り合せを行う例である。減圧雰囲気をつくるための密閉空間は上ケース１０、下ケース１１、第１のシール部材１２、第２のシール部材１３によって構成される。密閉空間には真空ポンプ１４と排気バルブ１５からなる排気手段と、ベントバルブ１６からなるベント手段が設けられている。それにより貼り付けプレート１と受圧プレート３をこの密閉空間内に配置し、減圧雰囲気下で基板を貼り合せることが可能となっている。具体的には、図示されない基板保持機構に、少なくとも一方に接着層を形成した一対の基板を保持させる。その後、上ケース１０を所定の位置に設置し、密閉空間を形成した後、排気手段により密閉空間内を所定の減圧雰囲気に減圧する。減圧が完了した後、貼り付けプレート駆動源２により貼り付けプレート１を駆動させ、基板を受圧プレート３に押し付けることにより貼り合せを行う。貼り合せ後、ベント手段により密閉空間内を大気圧へと戻し、上ケース１０を外し、基板を取り出す。これにより供給される基板の形状、接着剤の特性などによる貼り合せ精度への影響を小さくし、特にボイドの発生において、さらに精度の高い基板の貼り合せが可能となる。
【００３０】
たとえば、前述の、特開２０００−３４８３８９号公報にて開示されているディスク製造装置に本発明を使用した場合には、ディスク加圧装置３５を無くすことが可能となる。それにより、タクトタイムの短縮ができるので更なる生産性の向上に繋がることになる。
【００３１】
図６においては真空ポンプ１１に油回転ポンプのみを表記してあるが、真空ポンプ１１とバルブ１２の間にターボ分子ポンプを設けることにより、より高真空の減圧雰囲気を密閉空間内に生成することが可能となり、より高い貼り合せ精度を得ることが可能である。
【００３２】
図１〜図４においては、上側に受圧プレート３を、下側に貼り付けプレート１を配置しているが、上側に貼り付けプレート１を、下側に受圧プレート３を配置したとしても、同様の効果が得られることは、いうまでもない。
【００３３】
【発明の効果】本発明による基板貼り合せ装置においては、貼り付けプレートの形状を円錐台形とすることにより、貼り合せ時における押圧面の変形を最小限にすることができた。それにより、貼り合せ時の押圧ムラをなくし、貼り合せ精度の高い貼り合せを実現し、生産性の高い、基盤の大型にも容易に対応できる基板貼り合せ装置を提供することができる。
【００３４】
また貼り合せを減圧雰囲気下で行うことにより、より貼り合せ精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の基板貼り合せ装置の基本構成を示す部分正面図である。
【図２】図２は本発明の他の実施例である、基板貼り合せ装置の基本構成を示す部分正面図である。
【図３】図３は本発明の他の実施例である、基板貼り合せ装置の基本構成を示す部分正面図である。
【図４】
図３は本発明の他の実施例である、基板貼り合せ装置の基本構成を示す部分正面図である
【図５】図５は従来のディスク製造装置の基本構成を示す部分正面図である。
【図６】図６は従来のディスク製造装置の装置全体を示す平面図である。
【図７】図７は従来のディスク製造装置の貼り合せ工程を示すフローチャートである。
【図８】図８はシミュレーションに使用したモデルの形状を示す概略図である。
【符号の説明】
１　　　貼り付けプレート
１ａ　　貼り付けプレートのプレート部
１ｂ　　貼り付けプレートの軸部
２　　　貼り付けプレート駆動源
３，３’　受圧プレート
４ａ　　基板１
４ｂ　　基板２
５　　　接着層
６　　　一方の筐体
７　　　他方の筐体
８ａ　　貼り付けプレートの保護部材
８ｂ　　受圧プレートの保護部材
９　　　受圧プレート駆動源
１０　　上ケース
１１　　下ケース
１２　　第１のシール部材
１３　　第２のシール部材
１４　　真空ポンプ
１５　　排気バルブ
１６　　ベントバルブ
４１　　従来例のモデル１
４２　　従来例のモデル２
４３　　本発明のモデル
【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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