(57)【要約】【課題】半導体ウエハや金属箔等の薄板状のものと他の部材とを高精度でかつ確実にしかも効率よく貼り合わせることができ、さらに貼り合わせた後効率よく分離することができる貼合せ方法および貼合せ装置を提供すること。【解決手段】第１および第２の保持部材４４，４６に薄板体１および他の部材２を高平面度で保持し、制御機構４０ａにより、位置認識機構３３，３４の情報に基づいて、移動機構４５および平行度を調節する機構５２を制御して薄板体１と他の部材とが所定の位置関係になるように位置合わせするとともに、加熱手段４９により液状に保持された液晶ワックス４を薄板体１と他の部材２との間に挟んだ状態で移動機構４５を制御し、薄板体１と他の部材２とを相対的に移動させることにより液状の液晶ワックス４を全面に広げる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板体と他の部材とを貼り合わせる貼合せ方法であって、
前記薄板体と前記他の部材とを、これらの貼合せ面が高平面度を維持しつつ上下に対向するように、かつ相対的にＸ，Ｙ，Ｚ，θに移動可能なようにそれぞれ第１および第２の保持部材に保持させる工程と、
前記薄板体および前記他の部材のうち下側に位置されるものの上に液晶ワックスを供給する工程と、
前記液晶ワックスを加熱して液状に保持する工程と、
前記液状の液晶ワックスを前記薄板体と前記他の部材との間に挟んで前記薄板体と前記他の部材とを相対的に移動させることにより前記液状の液晶ワックスを全面に広げる工程と、
前記液状の液晶ワックスを所定の厚さに制御する工程と、
前記液状の液晶ワックスを冷却して固化させる工程と
を具備することを特徴とする貼合せ方法。
【請求項２】
薄板体と他の部材とを貼り合わせる貼合せ方法であって、
前記薄板体と前記他の部材とを、相対的にＸ，Ｙ，Ｚ，θに移動可能な第１の保持部材および第２の保持部材に、これらが上下に対向するように、かつこれらの貼合せ面が高平面度を維持するように保持させる工程と、
前記薄板体および前記他の部材のうち下側に位置されるものの上に液晶ワックスを供給する工程と、
前記薄板体および前記他の部材の位置を認識し、その結果に基づいてこれらの位置合わせを行う工程と、
前記液晶ワックスを加熱して液状に保持する工程と、
前記液状の液晶ワックスを前記薄板体と前記他の部材との間に挟んで前記薄板体と前記他の部材とを相対的に移動させることにより前記液状の液晶ワックスを全面に広げる工程と、
前記薄板体および前記他の部材を前記位置合わせされた位置にして前記液状の液晶ワックスを所定の厚さに制御する工程と、
前記液状の液晶ワックスを冷却して固化させる工程と
を具備することを特徴とする貼合せ方法。
【請求項３】
前記位置合わせを行う工程は、前記薄板体および前記他の部材の平面的位置関係およびこれらの平行度を調節することを特徴とする請求項２に記載の貼合せ方法。
【請求項４】
前薄板体および前記他の部材の平行度の調節は、ピエゾ素子によりなされることを特徴とする請求項３に記載の貼合せ方法。
【請求項５】
前記位置合わせを行う工程は、前記第１の保持部材に保持された前記薄板体の画像および前記第２の保持部材に保持された前記他の部材の画像を把握し、これらの画像に基づいて前記薄板体と前記他の部材との位置を認識し、その情報に基づいて位置合わせを行うことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の貼合せ方法。
【請求項６】
前記第１の保持部材は、真空吸着により前記薄板体を保持することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の貼合せ方法。
【請求項７】
前記第１の保持部材は、前記薄板体の面方向に引張応力を付加した状態で前記薄板体を保持することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の貼合せ方法。
【請求項８】
前記第２の保持部材は、真空吸着により前記他の部材を保持することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の貼合せ方法。
【請求項９】
前記薄板体と前記他の部材との間の液晶ワックスの厚さは、前記第１および第２の保持部材の間のギャップを調節することにより制御されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の貼合せ方法。
【請求項１０】
前記薄板体と前記他の部材との間の液晶ワックスの厚さは、液晶ワックス中に粒子を混入させ、前記第１および第２の保持部材を移動させて、前記薄板体と前記他の部材とで前記粒子を挟持することにより、その粒子の径に制御されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の貼合せ方法。
【請求項１１】
前記薄板体として凹凸パターンを有するものを用いた場合に、前記薄板体と前記他の部材との間の液晶ワックスの厚さは、前記第１および第２の保持部材を移動させて、前記薄板体のパターンの凸部先端が前記他の部材に達した際に、そのパターンの高さに制御されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の貼合せ方法。
【請求項１２】
前記薄板体と前記他の部材とは熱膨張係数の値が近い材料であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の貼合せ方法。
【請求項１３】
前記薄板体はシリコンウエハであり、前記他の部材はシリコンウエハまたはガラスであることを特徴とする請求項１２に記載の貼合せ方法。
【請求項１４】
前記薄板体は金属箔であり、前記他の部材は金属板であることを特徴とする請求項１２に記載の貼合せ方法。
【請求項１５】
薄板体と他の部材とを貼り合わせる貼合せ装置であって、
前記薄板体と前記他の部材とを、その貼合せ面が対向するようにそれぞれ保持する第１および第２の保持部材と、
前記第１および第２の保持部材にそれぞれ前記薄板体と前記他の部材とを平面状に保持させる第１および第２の保持機構と、
前記第１および第２の保持部材の間に相対的なＸ，Ｙ，Ｚ，θ移動を生じさせる移動機構と、
前記薄板体および前記他の部材のうち下側に位置されるものの上に液晶ワックスを供給する液晶ワックス供給機構と、
前記第１および第２の保持部材の少なくとも一方に設けられた加熱手段と、
前記第１および第２の保持部材の少なくとも一方に設けられた冷却手段と、
前記加熱手段により液状にされた液晶ワックスを前記薄板体と前記他の部材との間に挟んだ状態で前記移動機構を制御し、前記薄板体と前記他の部材とを相対的に移動させることにより前記液状の液晶ワックスを全面に広げる制御機構と
を具備することを特徴とする貼合せ装置。
【請求項１６】
前記移動機構により前記第１および第２の保持部材の間の相対的な移動を生じさせて前記薄板体と前記他の部材との間のギャップを調節することにより前記液晶ワックスの厚さが制御されることを特徴とする請求項１５に記載の貼合せ装置。
【請求項１７】
薄板体と他の部材とを貼り合わせる貼合せ装置であって、
前記薄板体と前記他の部材とを、その貼合せ面が対向するようにそれぞれ保持する第１および第２の保持部材と、
前記第１および第２の保持部材にそれぞれ前記薄板体と前記他の部材とを平面状に保持させる第１および第２の保持機構と、
前記第１および第２の保持部材の間に相対的なＸ，Ｙ，Ｚ，θ移動を生じさせる移動機構と、
前記薄板体および前記他の部材の位置を認識する位置認識機構と、
前記薄板体と前記他の部材との間の平行度を調節する機構と、
前記薄板体および前記他の部材のうち下側に位置されるものの上に液晶ワックスを供給する液晶ワックス供給機構と、
前記第１および第２の保持部材の少なくとも一方に設けられた加熱手段と、
前記第１および第２の保持部材の少なくとも一方に設けられた冷却手段と、
前記平行度を調節する機構および前記移動機構を制御する制御機構と
を具備し、
前記制御機構は、前記位置認識機構の情報に基づいて、前記移動機構および前記平行度を調節する機構を制御して前記薄板体と前記他の部材とが所定の位置関係になるように位置合わせするとともに、加熱手段により液状に保持された液晶ワックスを前記薄板体と前記他の部材との間に挟んだ状態で前記移動機構を制御し、前記薄板体と前記他の部材とを相対的に移動させることにより前記液状の液晶ワックスを全面に広げることを特徴とする貼合せ装置。
【請求項１８】
前記制御手段は、前記移動機構のＺ方向の移動を制御して、前記薄板体と前記他の部材との間のギャップを調整することにより前記液晶ワックスの厚さを制御することを特徴とする請求項１７に記載の貼合せ装置。
【請求項１９】
前記平行度を調節する機構は、ピエゾ素子を有していることを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の貼合せ装置。
【請求項２０】
前記位置認識機構は、前記第１の保持部材に保持された前記薄板体の画像を撮影する第１カメラと、前記第２の保持部材に保持された前記他の部材の画像を撮影する第２カメラとを備え、これらの画像に基づいて前記薄板体と前記他の部材との位置を認識することを特徴とする請求項１７から請求項１９のいずれか１項に記載の貼合せ装置。
【請求項２１】
前記第１の保持機構は、真空吸着により前記薄板体を保持させることを特徴とする請求項１５から請求項２０のいずれか１項に記載の貼合せ装置。
【請求項２２】
前記第１の保持機構は、前記薄板体の面方向に引張応力を付加した状態で前記薄板体を保持させることを特徴とする請求項１５から請求項２１のいずれか１項に記載の貼合せ装置。
【請求項２３】
前記第２の保持機構は、真空吸着により前記他の部材を保持させることを特徴とする請求項１５から請求項２２のいずれか１項に記載の貼合せ装置。
【請求項２４】
２つの金属製の薄板体を貼り合わせる貼合せ方法であって、
前記２つの薄板体を別個に連続的に繰り出す工程と、
繰り出された前記２つの薄板体をそれらの間に所定のギャップを形成した状態で下方に案内する工程と、
前記ギャップに上方から液状の液晶ワックスを供給する工程と、
前記液状の液晶ワックスを介在させた状態で下方に案内される前記２つの薄板体を加圧してこれらを貼り合わせる工程と、
前記２つの薄板体を貼り合わせた後、前記２つの薄板体の間の液晶ワックスを冷却して固化させる工程と、
前記２つの薄板体が貼り合わされた貼合せ体を切断する工程と
を具備することを特徴とする貼合せ方法。
【請求項２５】
２つの金属製の薄板体を貼り合わせる貼合せ装置であって、
前記２つの薄板体を別個に連続的に繰り出す２つの繰出ロールと、
前記２つの繰出ロールから繰り出された前記２つの薄板体をそれらの間に所定のギャップを形成した状態で下方に案内する案内ロールと、
前記ギャップに上方から液状の液晶ワックスを供給する供給機構と、
前記液状の液晶ワックスを介在させた状態で下方に案内される前記２つの薄板体を加圧してこれらを貼り合わせる加圧ロールと、
前記加圧ロールで前記２つの薄板体を加圧している際にこれらを加熱する加熱手段と、
前記加圧ロールにより前記２つの薄板体を加圧してこれらを貼り合わせた後、前記２つの薄板体の間の液晶ワックスを冷却して固化させる冷却手段と、
前記２つの薄板体が貼り合わされた貼合せ体を切断する切断手段と
を具備することを特徴とする貼合せ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハや金属箔等の薄板状のものを他の物体と貼合せる貼合せ方法および貼合せ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造においては、半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）の大型化や薄型化にともない、ウエハのハンドリングの際の反りや割れが無視できないものとなっている。例えば、ウエハ搬送やＣＭＰ研磨、ドライエッチングやイオン注入等の処理の際の静電チャック等への吸着において、反りが生じていると、高精度の処理を行うことができない。また、割れが発生しやすいという問題もある。
【０００３】
このようなことから、ウエハをワックス等の接着剤で支持基板に貼り合わせて研磨等の処理を行うことが提案されている。例えば、特許文献１にはスタンパによりこれらを貼り合わせる付ける技術が、特許文献２にはゲージブロックを用いてこれらを貼り合わせる技術が開示されている。
【０００４】
しかしながら、ワックスを用いた場合には、貼り合わせ可能な液体の状態と固体の状態との変化に比較的長時間を要し、貼り合わせ処理および取り外し処理に時間がかかってしまう。また、凝固に時間がかかることから、凝固している間にずれが生じやすく、さらに上述したようにスタンパやゲージブロックを用いただけでは、ワックスを気泡を生じさせずに全面に均一な厚さで供給して十分な平面度で精度良く確実に貼り合わせることが困難である。
【０００５】
一方、半導体デバイスの実装の分野においては情報の大容量化の要請から高密度実装が可能な積層パッケージ技術が開発されており、この技術においては、配線部分の面積をなくすために、シリコンチップと同サイズ程度のインターポーザー（変換器）を準備し、シリコンチップの下面の電極とインターポーザーの信号取り出し電極とを接続する手法が提案されているが、インターポーザーは３０〜１００μｍと非常に薄い銅箔と、基板層からなっており、そのハンドリングのために支持基板を貼り合わせることが必要となる。この場合に上述の特許文献１，２の技術を適用しようとすると、やはり処理時間の問題や精度の問題が存在するし、さらにこれらの技術では上記のような１００μｍ以下の箔状のものを貼り合わせることは困難である。
【特許文献１】特開平８−１３９１６５号公報
【特許文献２】特開平１０−１２５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、半導体ウエハや金属箔等の薄板状のものと他の部材とを高精度でかつ確実にしかも効率よく貼り合わせることができ、さらに貼り合わせた後効率よく分離することができる貼合せ方法および貼合せ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点においては、薄板体と他の部材とを貼り合わせる貼合せ方法であって、前記薄板体と前記他の部材とを、これらの貼合せ面が高平面度を維持しつつ上下に対向するように、かつ相対的にＸ，Ｙ，Ｚ，θに移動可能なようにそれぞれ第１および第２の保持部材に保持させる工程と、前記薄板体および前記他の部材のうち下側に位置されるものの上に液晶ワックスを供給する工程と、前記液晶ワックスを加熱して液状に保持する工程と、前記液状の液晶ワックスを前記薄板体と前記他の部材との間に挟んで前記薄板体と前記他の部材とを相対的に移動させることにより前記液状の液晶ワックスを全面に広げる工程と、前記液状の液晶ワックスを所定の厚さに制御する工程と、前記液状の液晶ワックスを冷却して固化させる工程とを具備することを特徴とする貼合せ方法を提供する。
【０００８】
また、本発明の第２の観点においては、薄板体と他の部材とを貼り合わせる貼合せ方法であって、前記薄板体と前記他の部材とを、相対的にＸ，Ｙ，Ｚ，θに移動可能な第１の保持部材および第２の保持部材に、これらが上下に対向するように、かつこれらの貼合せ面が高平面度を維持するように保持させる工程と、前記薄板体および前記他の部材のうち下側に位置されるものの上に液晶ワックスを供給する工程と、前記薄板体および前記他の部材の位置を認識し、その結果に基づいてこれらの位置合わせを行う工程と、前記液晶ワックスを加熱して液状に保持する工程と、前記液状の液晶ワックスを前記薄板体と前記他の部材との間に挟んで前記薄板体と前記他の部材とを相対的に移動させることにより前記液状の液晶ワックスを全面に広げる工程と、前記薄板体および前記他の部材を前記位置合わせされた位置にして前記液状の液晶ワックスを所定の厚さに制御する工程と、  前記液状の液晶ワックスを冷却して固化させる工程とを具備することを特徴とする貼合せ方法を提供する。
【０００９】
さらに、本発明の第３の観点においては、薄板体と他の部材とを貼り合わせる貼合せ装置であって、前記薄板体と前記他の部材とを、その貼合せ面が対向するようにそれぞれ保持する第１および第２の保持部材と、前記第１および第２の保持部材にそれぞれ前記薄板体と前記他の部材とを平面状に保持させる第１および第２の保持機構と、前記第１および第２の保持部材の間に相対的なＸ，Ｙ，Ｚ，θ移動を生じさせる移動機構と、前記薄板体および前記他の部材のうち下側に位置されるものの上に液晶ワックスを供給する液晶ワックス供給機構と、前記第１および第２の保持部材の少なくとも一方に設けられた加熱手段と、前記第１および第２の保持部材の少なくとも一方に設けられた冷却手段と、前記加熱手段により液状にされた液晶ワックスを前記薄板体と前記他の部材との間に挟んだ状態で前記移動機構を制御し、前記薄板体と前記他の部材とを相対的に移動させることにより前記液状の液晶ワックスを全面に広げる制御機構とを具備することを特徴とする貼合せ装置を提供する。
【００１０】
さらにまた、本発明の第４の観点においては、薄板体と他の部材とを貼り合わせる貼合せ装置であって、前記薄板体と前記他の部材とを、その貼合せ面が対向するようにそれぞれ保持する第１および第２の保持部材と、前記第１および第２の保持部材にそれぞれ前記薄板体と前記他の部材とを平面状に保持させる第１および第２の保持機構と、前記第１および第２の保持部材の間に相対的なＸ，Ｙ，Ｚ，θ移動を生じさせる移動機構と、前記薄板体および前記他の部材の位置を認識する位置認識機構と、前記薄板体と前記他の部材との間の平行度を調節する機構と、前記薄板体および前記他の部材のうち下側に位置されるものの上に液晶ワックスを供給する液晶ワックス供給機構と、前記第１および第２の保持部材の少なくとも一方に設けられた加熱手段と、前記第１および第２の保持部材の少なくとも一方に設けられた冷却手段と、前記平行度を調節する機構および前記移動機構を制御する制御機構とを具備し、前記制御機構は、前記位置認識機構の情報に基づいて、前記移動機構および前記平行度を調節する機構を制御して前記薄板体と前記他の部材とが所定の位置関係になるように位置合わせするとともに、加熱手段により液状に保持された液晶ワックスを前記薄板体と前記他の部材との間に挟んだ状態で前記移動機構を制御し、前記薄板体と前記他の部材とを相対的に移動させることにより前記液状の液晶ワックスを全面に広げることを特徴とする貼合せ装置を提供する。
【００１１】
さらにまた、本発明の第５の観点においては、２つの金属製の薄板体を貼り合わせる貼合せ方法であって、前記２つの薄板体を別個に連続的に繰り出す工程と、繰り出された前記２つの薄板体をそれらの間に所定のギャップを形成した状態で下方に案内する工程と、前記ギャップに上方から液状の液晶ワックスを供給する工程と、前記液状の液晶ワックスを介在させた状態で下方に案内される前記２つの薄板体を加圧してこれらを貼り合わせる工程と、前記２つの薄板体を貼り合わせた後、前記２つの薄板体の間の液晶ワックスを冷却して固化させる工程と、前記２つの薄板体が貼り合わされた貼合せ体を切断する工程とを具備することを特徴とする貼合せ方法を提供する。
【００１２】
さらにまた、本発明の第６の観点においては、２つの金属製の薄板体を貼り合わせる貼合せ装置であって、前記２つの薄板体を別個に連続的に繰り出す２つの繰出ロールと、前記２つの繰出ロールから繰り出された前記２つの薄板体をそれらの間に所定のギャップを形成した状態で下方に案内する案内ロールと、前記ギャップに上方から液状の液晶ワックスを供給する供給機構と、前記液状の液晶ワックスを介在させた状態で下方に案内される前記２つの薄板体を加圧してこれらを貼り合わせる加圧ロールと、前記加圧ロールで前記２つの薄板体を加圧している際にこれらを加熱する加熱手段と、前記加圧ロールにより前記２つの薄板体を加圧してこれらを貼り合わせた後、前記２つの薄板体の間の液晶ワックスを冷却して固化させる冷却手段と、前記２つの薄板体が貼り合わされた貼合せ体を切断する切断手段とを具備することを特徴とする貼合せ装置を提供する。
【００１３】
本発明においては、薄板体と他の部材とを接着するのに液晶ワックスを使うが、液晶ワックスは所定の温度で液体と固体との間で急激に変化するので、貼り合わせおよび取り外しを極めて短時間で行うことができ、かつ貼り合わせの際に位置ずれし難い。
【００１４】
また、上記第１〜第４の観点では、薄板体と他の部材とを、これらが上下に対向するように、かつこれらの貼合せ面が高平面度を維持するように保持させ、かつ相対的にＸ，Ｙ，Ｚ，θに移動可能としたので、貼合せ面を良好な平面度に保持したまま精度良くこれらを貼り合わせることができる。また、前記液状の液晶ワックスを前記薄板体と前記他の部材との間に挟んで前記薄板体と前記他の部材とを相対的に移動させることにより前記液状の液晶ワックスを全面に広げるので、気泡を生じさせずに全面に均一な厚さで液晶ワックスを供給して確実に貼り合わせることができる。
【００１５】
特に上記第２および第４の観点では、薄板体および他の部材の位置を認識し、その位置情報に基づいて、薄板体および他の部材の位置合わせを行うので、より一層高精度で薄板体と他の部材とを貼り合わせることができる。具体的には、薄板体および他の部材の位置情報に基づいて、薄板体および他の部材の平面的位置合わせを行うとともに、前記薄板体と前記他の部材との間の平行度を調整することにより極めて高精度で薄板体と他の部材とを貼り合わせることができる。
【００１６】
また、上記第５および第６の観点では、２つの金属薄板を別個に連続的に繰り出し、それらの間に所定のギャップを形成した状態でこれらを下方に案内し、このギャップに上方から液状の液晶ワックスを供給するとともに、液状の液晶ワックスを介在させた状態で下方に案内される前記２つの薄板体を加圧してこれらを貼り合わせるので、効率よくかつ精度よく気泡を生じさせずに確実に貼り合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る貼合せ装置を搭載した貼合せシステムの全体構成の一例を示す模式図である。この貼合せシステム１００は、貼合せ対象である薄板体１およびこの薄板体１の搬送用のキャリア体２を搬入出するロード・アンロード部１０と、これらを貼り合わせる貼合せ機構部３０と、これらの間に位置する搬送機構部２０とを備えている。
【００１８】
貼合せ機構部３０には、貼合せ装置４０が配置されている。この貼合せ装置４０は、中央部に配置された装置本体部３１と、その側方に配置された、搬送途中のキャリア体２の上に液晶ワックスを供給する液晶ワックス供給機構３２とを有している。なお、図示の参照符号３３および３４は、それぞれ、貼合せ装置４０の上側位置合せ機構および下側位置合せ機構である。なお、貼合せ装置４０は貼合せ装置コントローラ４０ａにより制御される。
【００１９】
ロード・アンロード部１０には、薄板体１を収容する薄板体カセット１１と、キャリア体２を収容するキャリア体カセット１２と、これらを貼り合わせた後の完成品３が収容される完成品カセット１３とが配置されている。薄板体１としてはシリコンウエハや銅箔のような金属箔が例示される。また、キャリア体２としてはシリコンウエハやステンレス板のような金属板が例示される。
【００２０】
搬送機構部２０は、ロード・アンロード部１０における薄板体カセット１１、キャリア体カセット１２、完成品カセット１３の配列方向に沿って敷設された搬送路２１と、その上を走行するアームロボット２２とが設けられている。アームロボット２２は、ロード・アンロード部１０側に向いた姿勢と、反対側の貼合せ機構部３０側に向いた姿勢の間で旋回可能にかつ前後に伸縮可能に構成された保持アーム２３を有している。保持アーム２３は、薄板体カセット１１およびキャリア体カセット１２から、それぞれ貼合せ前の薄板体１およびキャリア体２を取り出して保持し、貼合せ装置４０にセットする動作と、貼合せ済の完成品を貼合せ装置４０から取り出して、完成品カセット１３に収納する動作を行う。なお、アームロボット２２は、搬送コントローラ２２ａにより制御される。
【００２１】
次に、貼合せ装置４０について図２を参照しながら詳細に説明する。図２は貼合せ装置４０を示す断面図である。貼合わせ装置４０の装置本体３１は、半導体ウエハ検査用のウエハプローバーのアライメント機構と同様な精密なアライメント機構を採用している。すなわち、この装置本体３１は、図２に示すように、ヘッドプレート４１とベースプレート４２とを有しており、これらが互いに平行にかつ所定の位置関係を保つように図示しない筐体の上下に固定されるようになっている。ヘッドプレート４１は矢印方向に開動して開閉可能となっている。
【００２２】
ヘッドプレート４１の下面には、フローティング機構４３を介して貼合せ対象である薄板体１をその下面に保持するプレート状をなす第１の保持部材４４がヘッドプレート４１から浮いた状態で移動可能に設けられている。一方、ベースプレート４２の上にはＸＹＺθ移動機構４５を介して貼合せ対象であるキャリア体２をその上面に保持するプレート状をなす第２の保持部材４６がＸＹＺθ方向に移動可能に第１の保持部材４４に対向するように設けられている。これにより第１の保持部材４４に保持された薄板体１と第２の保持部材４６に保持されたキャリア体２とはそれらの貼合せ面が対向するように配置されることとなる。なお、第１の保持部材４４および第２の保持部材４６の吸着面は、液晶ワックスが広がりやすいように、耐熱ガラスにより構成されている。また、ＸＹ方向は図１に示すように水平面の面内方向であり、Ｚ方向は高さ方向、θ方向は水平面内の回転方向である。
【００２３】
第１の保持部材４４には、薄板体１を保持する保持機構（第１の保持機構）としての真空吸着機構４７が設けられている。この真空吸着機構４７は、第１の保持部材４４の下面に複数形成された真空吸着溝４７ａと、これら真空吸着溝４７ａが接続され第１の保持部材４４内に水平に延びる排気路４７ｂと、排気路４４ｂに接続された排気ライン４７ｃとを有しており、図示しない真空ポンプを作動させて排気ライン４７ｃを介して真空引きすることにより薄板体１が第１の保持部材４４の下面に真空吸着され、高平面度を維持しつつ第１の保持部材４４の下面に保持される。薄板体１が１００μｍ以下の極めて薄いものの場合、反り等が発生しやすいが、真空吸着溝４７ａを適切に設計することにより、このように薄いものでも高平面度で吸着することができる。
【００２４】
第２の保持部材４６にも、キャリア体２を保持する保持機構（第２の保持機構）としての真空吸着機構４８が設けられている。この真空吸着機構４８は、第２の保持部材４６の上面に複数形成された真空吸着溝４８ａと、これら真空吸着溝４８ａが接続され第２の保持部材４６内に水平に延びる排気路４８ｂと、排気路４８ｂに接続された排気ライン４８ｃとを有しており、図示しない真空ポンプを作動させて排気ライン４８ｃを介して真空引きすることによりキャリア体２が第２の保持部材４６の上面に真空吸着され、高平面度を維持しつつ第２の保持部材４６の上面に保持される。
【００２５】
第２の保持部材４６の中には、加熱手段としてのヒーター４９が埋設されている。このヒーター４９はヒーター電源５０から給電されて発熱するようになっている。また、第２の保持部材４６の中には、冷却手段として、冷却水のような冷却媒体を通流する冷媒流路５１が設けられている。ヒーター４９に給電することにより、その上面に保持されたキャリア体２が加熱され、キャリア体２の上に供給された接着剤としての液晶ワックス４が液状に維持される。また、冷媒流路５１に冷却水等の冷却媒体が通流されることにより、キャリア体２の上に供給された液晶ワックスが固化される。
【００２６】
ヘッドプレート４１には、薄板体１の貼合せ面とキャリア体２の貼合せ面との平行度を調節する平行度調節機構としてのピエゾ機構５２が設けられている。このピエゾ機構５２は、ヘッドプレートの中央に設けられた空間４１ａの中に設けられ、固定板４１ｂによりヘッドプレート４１に固定されている。ピエゾ機構５２は、固定板４１ｂに固定された支持体５２ａと、支持体５２ａの下面に支持された複数のピエゾ素子５２ｂを有しており、これらピエゾ素子５２ｂの下端は第１の保持部材４４の上面に固定されている。そしてピエゾ素子５２ｂにそれぞれ所定の電圧を与えることによりこれらピエゾ素子５２ｂに所望の変位を生じさせ、これにより第１の保持部材４４の傾きを調整し、薄板体１の貼合せ面とキャリア体２の貼合せ面との平行度を調節する。
【００２７】
ＸＹＺθ移動機構４５は、ベースプレート４２の上面に設けられたＹ方向に延びるガイドレール５３に沿ってＹ方向に移動するＹテーブル５４と、Ｙテーブルの上面に設けられたＸ方向に延びるガイドレール５５に沿ってＸ方向に移動するＸテーブル５６と、第２の保持部材４６を支持する支持部材５７と、Ｘテーブル５６と支持部材５７とを連結し、支持部材５７をＺ方向およびθ方向に移動可能なＺθ部材５８とを有している。そして、Ｙテーブル５４のＹ方向駆動、Ｘテーブル５６のＸ方向駆動、Ｚθ部材５８のＺ方向駆動およびθ方向駆動は、それぞれ図示しないＹ方向駆動機構、Ｘ方向駆動機構、Ｚ方向駆動機構、θ方向駆動機構によってなされ、このＸＹＺθ移動機構４５により第２の保持部材４６をＸＹＺθ方向に移動させて、薄板体１とキャリア体２との間の位置調節を高精度で行うことができる。
【００２８】
上記ピエゾ機構５２とＸＹＺθ移動機構４５とは、貼合せ装置コントローラ４０ａにより制御されるようになっており、これにより薄板体１とキャリア体２との位置制御を高精度で行うとともに、液晶ワックスによる貼合せの際の第２の保持部材４６の移動制御も行う。
【００２９】
支持部材５７の上の第２の保持部材４６の側方には、薄板体１の画像を撮影して位置情報を検出するための下側位置合せ機構３４が設けられている。下側位置合せ機構３４は、撮像部３６ａを上向きにした姿勢の下側カメラ３６を備えている。また、上側位置合せ機構３３は、第２の保持部材４６の高さよりも高い位置に配置され、第２の保持部材４６に保持されたキャリア体２の画像を撮影して位置情報を検出するためのものであり、撮像部３５ａを下向きにした姿勢の上側カメラ３５を備えており、さらにこの上側カメラ３５をＹ方向に走査するための機構も備えている。
【００３０】
液晶ワックス供給機構３２は、液晶ワックスを搬送中のキャリア体２の上に供給するディスペンサー５９と、ディスペンサー５９に液晶ワックスを供給する液晶ワックス供給源６０と、ディスペンサー５９を水平方向に移動させる駆動機構６１とを有している。そして、図示しない加熱手段により液晶ワックス供給源６０からディスペンサー５９に至るまでの間、液晶ワックスが液状になるようにされ、液状の液晶ワックスがディスペンサー５９からキャリア体２の上に供給される。
【００３１】
接着に用いる液晶ワックスは、溶融時にも結晶性を示すものであり、液相と固相との間での相変化がある温度で急激に生じる性質を有する。液晶ワックスとしては、長鎖アルキル基含有有機カルボン酸誘導体を主成分とするもの、アルコールを主成分とするもの、エステルを主成分とするものが挙げられる。
【００３２】
次に、以上のような装置を用いた、薄板体１とキャリア体２との貼合せ動作について図３のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３３】
まず、図１のロード・アンロード部１０のキャリア体カセット１２からキャリア体２をアームロボット２２の保持アーム２３により取り出し、搬送途中で液晶ワックス供給機構３２において、保持アーム２３上のキャリア体２に液晶ワックス４を供給する（ＳＴＥＰ１）。この場合に、必要量の液晶ワックスを予め設定しておき、貼合せ装置コントローラ４０ａにより、液晶ワックスの供給量を制御する。
【００３４】
その後、液晶ワックス４が供給されたキャリア体を、貼合せ装置４０の第２の保持部材４６の上に搬送し、真空吸着により保持部材４６の上面に保持させる（ＳＴＥＰ２）。
【００３５】
次に、ロード・アンロード部１０の薄板体カセット１１から薄板体１を取り出し、ヘッドプレート４１を開いた状態の貼合せ装置４０の第１の保持部材４４に対応する位置に搬送し、ヘッドプレート４１を閉じてヘッドプレートに固定された第１の保持部材４４の下面に薄板体１を吸着させる（ＳＴＥＰ３）。
【００３６】
次に、上側位置合せ機構３３の上側カメラ３５と、下側位置合せ機構３４の下側カメラ３６とにより、キャリア体２の貼合せ面および薄板体１の貼合せ面の位置情報を認識し、これに基づいて薄板体１とキャリア体２との間の位置合せ（アライメント）を行う（ＳＴＥＰ４）。具体的には、ＸＹＺθ移動機構４５による薄板体１とキャリア体２の平面的なアライメントと、ピエゾ機構５２による薄板体１とキャリア体２の平行度の調整を行う。
【００３７】
その後、ＸＹＺθ移動機構４５により第２の保持部材４６を上昇させ、薄板体１とキャリア体２とを所定の位置まで近づけ、ヒーター４９により第２の保持部材４６を加熱し、キャリア体２上の液晶ワックス４を溶融させる（ＳＴＥＰ５）。そして、溶融した液晶ワックス４を薄板体１とキャリア体２との間に挟んだ状態で、ＸＹＺθ移動機構４５のＸ方向の移動およびＹ方向の移動を組み合わせてキャリア体２を回転動作させることにより、液晶ワックス４を全面に広げる（ＳＴＥＰ６）。
【００３８】
この際の動作について図４に基づいて詳細に説明する。まず、図４の（ａ）に示すように、薄板体１とキャリア体２との間に液晶ワックス４を挟んだ状態で加熱して溶融させ、第２の保持部材４６を上昇させて液晶ワックス４を加圧し、図４の（ｂ）に示すように液晶ワックスをある程度広げ、図４の（ｃ）に示すように、ＸＹＺθ移動機構４５による第２の保持部材４６のＸ方向の移動およびＹ方向の移動を組み合わせてキャリア体２を薄板体１に対して公転させ、両者の間に相対的な回転移動を生じさせる。この場合に、液晶ワックスが広がる過程でキャリア体２からはみ出す場合が生じるが、その場合にも液晶ワックス４の表面張力により液晶ワックス４が漏れ出すことはない。これにより、予め設定された必要量の液晶ワックス４を気泡を巻き込むことなく全面に広げることができ、図４の（ｄ）に示すように、薄板体１とキャリア体２との間の全体に液晶ワックス４が存在する状態とすることができる。
【００３９】
次に、前記平面的な位置合わせを行った際の情報に基づいて、ＸＹＺθ移動機構４５によりキャリア体２の位置をその際の位置に合わせ、液状の液晶ワックス４を所定の厚さに制御する（ＳＴＥＰ７）。この際には、液晶ワックス４は固化していないので、このような位置合わせおよび厚さ制御を容易に行うことができる。
【００４０】
この際の液晶ワックス４の厚さ制御は、ＸＹＺθ移動機構４５のＺ方向の精度が十分なものであれば、ＸＹＺθ移動機構４５により第２の保持部材４６をＺ方向に移動させて薄板体１とキャリア体２との間のギャップを調整することにより行うことができる。この厚さ制御は、特に薄板体１に凹凸パターンが存在しない場合に有効である。
【００４１】
また、薄板体１に凹凸パターンがない場合に、液晶ワックス４にほぼ一定の粒径の粒子を含有させておくことにより、図５に示すように、薄板体１とキャリア体２とが液晶ワックス４内の粒子５を挟むようになるまで、第２の保持機構４６を上昇させれば液晶ワックス４の厚さが粒子５の径の値に制御される。この際に、粒子５を挟むと挟持圧力が上昇するのでその挟持圧力の上昇を検出すればよい。薄板体１に凹凸パターンがない場合の液晶ワックス４の厚さは５〜１０μｍ程度が好ましい。
【００４２】
薄板体１に凹凸パターン６がある場合には、図６に示すように、パターン６の下端がキャリア体２に接するまで第２の保持機構４６を上昇させれば液晶ワックス４の厚さがパターン６の高さに制御される。この際にも、パターン６の下端がキャリア体２に接すると挟持圧力が上昇するのでその挟持圧力の上昇を検出すればよい。
【００４３】
このようにして液晶ワックス４の厚さを制御し、一定時間、加熱状態を保持した後、第２の保持部材４６内の冷媒流路５１に冷却媒体、例えば冷却水を通流させて第２の保持部材４６を冷却し、キャリア体２を介して液晶ワックス４の降温時間を制御しつつ液晶ワックス４を冷却・固化させる（ＳＴＥＰ８）。この際に、液晶ワックス４は、２００℃以上の温度に加熱されて溶融し、２００〜１５０℃において固化する。液晶ワックス４を固化させる際には、固化するまでは１０℃／ｍｉｎの冷却速度で冷却させることが好ましい。
【００４４】
このようにして冷却して、貼り合せた後の完成品の温度が所定の温度に降下後、第１の保持部材４４の真空吸着を停止して完成品を第２の保持部材４６に保持させた後、第２の保持部材４６の真空吸着を停止し、アームロボット２２の保持アーム２３により完成品をロード・アンロード部１０の完成品カセット１３に搬送する（ＳＴＥＰ９）。
【００４５】
このように、薄板体１とキャリア体２とを貼り合わせる際に、液晶ワックスを使うことにより、その所定の温度で液体と固体との間で急激に変化するという特性により、貼り合わせおよび取り外しを極めて短時間で行うことができ、かつ貼り合わせの際に位置ずれし難い。
【００４６】
また、薄板体１とキャリア体２とを、これらが上下に対向するように、かつ真空吸着によりこれらの貼合せ面が高平面度を維持した状態で保持させることができ、かつこれらをＸＹＺθ移動機構４５により、相対的にＸ，Ｙ，Ｚ，θに移動可能とし、さらに、上側位置合せ機構３３と下側位置合せ機構３４により薄板体および他の部材の位置を認識し、その位置情報に基づいて、これらの平面的位置合わせを行い、ピエゾ機構５２により薄板体１とキャリア体２との間の平行度を調節するので、貼合せ面を良好な平面度を保ったまま精度良くこれらを貼り合わせることができる。また、液状の液晶ワックス４を薄板体１とキャリア体２との間に挟んでこれらの間で相対的な移動をさせて液晶ワックス４を全面に広げるので、気泡を生じさせずに全面に均一な厚さで供給して確実に貼り合わせることができる。また、この際に液晶ワックス４の表面張力により液晶ワックス４が薄板体１およびキャリア体２の間から漏出することもない。
【００４７】
なお、薄板体１が非常に薄くなり、例えば、薄板体１が金属箔（例えば銅箔）のように１００μｍ以下になると、上述したように、反り等が発生しやすく、真空吸着のみでは薄板体１が要求される平面度を満たさない場合もあり得る。このような場合には、図７に示すように、真空吸着に代えてまたは真空吸着とともに、薄板体１の両側にワイヤー取り付け部７３，７４を設け、そこに取り付けたワイヤー７５，７６のうち、ワイヤー７５を固定壁７１に固定し他方のワイヤー７６にウエイト７２を取り付けることにより、薄板体１に引張応力を付加した状態で第１の保持部材４４に保持することが好ましい。このように引張応力を付加すれば薄板体１は強制的に平面状にされ、薄板体１が極めて薄い場合でも所望の平面度を得ることができる。
【００４８】
また、以上のような貼合せ作業は熱をともなうものであるから、薄板体１とキャリア体２との間で熱膨張係数の差が大きい場合には、冷却過程において、これらの熱膨張差により、一旦貼り合わされた薄板体１とキャリア体２が剥がれるおそれがある。例えば、銅の熱膨張係数は１６．７８×１０−６／℃、シリコンは３．６３×１０−６／℃、低熱膨張ガラスは３〜３．５×１０−６／℃であるから、薄板体１として銅箔を用い、キャリア体２としてシリコンウエハや低熱膨張ガラスを用いた場合に冷却の際に剥がれが生じやすい。
【００４９】
したがって、薄板体１がシリコンウエハの場合には、キャリア体２は熱膨張係数が同等なシリコンウエハまたは低熱膨張ガラス基板であることが好ましく、薄板体１が銅箔のように熱膨張係数の大きい金属の場合には、キャリア体２も同様に金属であることが好ましい。キャリア体２を構成する金属材料としては、例えばステンレス鋼（例えばＳＵＳ３１６Ｌ）を用いることができる。この場合に、この金属製のキャリア体としては、歪みを除去したものであることが好ましい。
【００５０】
液晶ワックスの流れ出しを一層確実に防止し、かつ気泡を一層確実に除去するために、キャリア体２としてその貼り合わせ面が溝加工またはディンプル加工したものを用いることが好ましい。
【００５１】
薄板体１に凹凸パターンがある場合には、図２に示すように、液晶ワックス４を１ヶ所に供給したのでは、パターンに妨げられて液晶ワックスが薄板体１およびキャリア体２の全面に液晶ワックス４が行きわたらず、空間部ができやすくなる場合が生じる。そのような場合には、図８に示すように、貼合せ装置コントローラ４０ａに予めパターンのデータを入力しておき、貼合せ装置コントローラ４０ａにより液晶ワックス供給機構３２の駆動機構６１を制御してディスペンサー５９をパターンに応じて移動させながらパターンの凹部に対応する複数箇所に供給することが好ましい。これにより、パターンの凹部に優先的に液晶ワックス４が供給され、空間が生じる可能性を極めて少なくすることができる。
【００５２】
なお、以上の実施形態において、薄板体１とキャリア体２の貼り合わせについて説明したが、必ずしもキャリア体を用いる必要はなく、両方が機能体であってもよい。例えば、両方が機能体であるシリコンウエハを貼り合わせる場合にも適用することができるし、金属箔同士を貼り合わせてもよい。他の部材として厚さの厚い部材を用いることもできる。また、ＸＹＺθ移動機構４５により、下側の第２の保持部材４６のみを移動させたが、上側の第１の保持部材４４のみを移動させても、これら両方を移動させてもよい。さらに、キャリア体２を装置本体３１に入れる前に、保持アーム２３上のキャリア体２の上に液晶ワックス４を供給したが、液晶ワックス４の供給タイミングはこれに限定されるものではなく、装置本体内に入ってから等、他のタイミングで供給することができる。また、薄板体１とキャリア体２は上下入れ替わってもよく、その場合には薄板体１に液晶ワックスが供給される。
【００５３】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図９は、本発明の他の実施形態に係る貼合せ装置を示す断面図である。この貼合せ装置８０は、金属箔８１例えば銅箔と、金属箔を支持して搬送等に供する金属製キャリア体８２例えばステンレス鋼製キャリアとを貼り合わせるものであり、金属箔８１を繰り出す第１の繰出ロール９１と、金属製キャリア体８２を繰り出す第２の繰出ロール９２が並置されており、これら第１の繰出ロール９１および第２の繰り出しロール９２から繰り出された金属箔８１および金属製キャリア体８２はこれらが近接するように斜め下に繰り出される。
【００５４】
繰り出された金属箔８１および金属製キャリア体８２は、案内ロール９３にガイドされて互いに近接した状態で下方へ案内される。案内ロール９３の上方には、案内ロール９３により下方に案内される金属箔８１と金属製キャリア体８２との間に液晶ワックスを供給するディスペンサー９４が設けられている。ディスペンサー９４には液晶ワックス供給源９５から液晶ワックスが供給される。この場合に、液晶ワックスを円滑に供給するため、図示しない加熱手段により液晶ワックスを加熱して溶融状態にする。
【００５５】
下方に案内される金属箔８１と金属製キャリア体８２の間の幅方向端部には、図１０の水平断面図に示すように、スペーサ８４が介在される。このスペーサー８４は図示しないロールから金属箔８１と金属製キャリア体８２の間の幅方向端部に繰り出され、貼合せ装置８０の下端で図示しない巻取ロールに巻き取られる。このスペーサー８４は、液晶ワックス８３の厚さを規定するとともに、貼合せ体の幅を規定するものである。
【００５６】
案内ロール９３の下方には、複数対（図では３対）の加圧ロール９６が下方に金属箔８１と金属製キャリア体８２に沿って配置されている。これら加圧ロール９６は、金属箔８１と金属製キャリア体８２の間に液晶ワックス８３が供給された状態でこれらを加圧し、液晶ワックス８３の厚さをスペーサー８４の厚さに制御するようになっている。
【００５７】
案内ロール９３から加圧ロール９６の下端にかけて、これらロールの外側に液晶ワックス８３を加熱して溶融状態を維持するためのヒーター９７が設けられている。
【００５８】
加圧ロール９６の下には、金属箔８１と金属製キャリア体８２が液晶ワックス８３が介在された状態で加圧され、液晶ワックス８３の厚さが規定された後、溶融状態の液晶ワックスを冷却するための複数対（図では３対）の冷却ガスノズル９８が設けられている。
【００５９】
冷却ガスノズル９８の下方には、液晶ワックス８３が固化して金属箔８１と金属製キャリア体８２が一体化して構成された貼合せ体を所定の長さに切断するためのカッター９９が設けられている。
【００６０】
このように構成される貼り合わせ装置８０においては、金属箔８１と金属製キャリア体８２を別個に連続的に繰り出し、それらの間にスペーサー８４により所定のギャップを形成した状態でこれらを案内ロール９３により下方に案内し、このギャップに上方から液状の液晶ワックス８３を供給するとともに、液状の液晶ワックスを介在させた状態で下方に案内される前記２つの薄板体を加圧ロール９６で加圧するので、気泡を巻き込んでも気泡を上方へ放出することができ、しかも液晶ワックス８３の重量により充填性良く金属箔８１と金属製キャリア体８２の間のスペースに液晶ワックス８３を供給することができる。したがって、気泡を巻き込まずに確実に金属箔８１と金属製キャリア体８２を貼合せることができる。また、スペーサー８４の厚さを高精度で制御し、かつ繰出ロール９１，９２、案内ロール９３、加圧ロール９６の設定を高精度することにより、これらを高精度で貼り合わせることができる。また、このように連続的に金属箔８１と金属製キャリア体８２とを貼り合わせることができるので極めて高効率である。
【００６１】
この実施形態において、貼合せ対象は、金属箔と金属製キャリア体に限らず、両方が金属箔等、金属製の薄板体であれば適用することができる。
【００６２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記装置構成は例示であり、本発明の要旨を逸脱しない限りどのような構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態に係る貼合せ装置を搭載した貼合せシステムの全体構成の一例を示す模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係る貼合せ装置を示す断面図。
【図３】図２の貼合せ装置の貼合せ動作を説明するためのフローチャート。
【図４】薄板体とキャリア体との間で液晶ワックスを全面に広げる際の動作を説明するための図。
【図５】粒子入り液晶ワックスで液晶ワックスの厚さを制御する例を示す断面図。
【図６】凹凸パターンを有する薄板体を用いて液晶ワックスの厚さを制御する例を示す断面図。
【図７】薄板体を張力を付与して保持する例を説明するための断面図。
【図８】液晶ワックスをキャリア体に供給する方法の他の例を説明するための図。
【図９】本発明の他の実施形態に係る貼合せ装置を示す断面図。
【図１０】図９の装置において、下方に案内される間に液晶ワックスが充填された金属箔と金属製キャリア体の水平断面図。
【符号の説明】
【００６４】
１    薄板体
２    キャリア体
４    液晶ワックス
５    粒子
６    凹凸パターン
１０    ロード・アンロード部
２０    搬送機構部
２３    保持アーム
３０    貼合せ機構部
３１    装置本体
３２    液晶ワックス供給機構
３３    上側位置合わせ機構
３４    下側位置合わせ機構
４０，８０    貼合せ装置
４０ａ    貼合せ装置コントローラ
４１    ヘッドプレート
４２    ベースプレート
４４    第１の保持部材
４５    ＸＹＺθ移動機構
４６    第２の保持部材
４７    真空吸着機構（第１の保持機構）
４８    真空吸着機構（第２の保持機構）
４９    ヒーター（加熱手段）
５１    冷媒流路（冷却手段）
５２    ピエゾ機構
５２ｂ    ピエゾ素子
５９    ディスペンサー
６０    液晶ワックス供給源
６１    駆動機構
８１    金属箔
８２    金属製キャリア体
８３    液晶ワックス
８４    スペーサー
９１，９２    繰出ロール
９３    案内ロール
９４    ディスペンサー
９５    液晶ワックス供給源
９６    加圧ロール
９７    ヒーター（加熱手段）
９８    冷却ガスノズル（冷却手段）
【図１】
2005051055.tif 000003
【図２】
2005051055.tif 000004
【図３】
2005051055.tif 000005
【図４】
2005051055.tif 000006
【図５】
2005051055.tif 000007
【図６】
2005051055.tif 000008
【図７】
2005051055.tif 000009
【図８】
2005051055.tif 000010
【図９】
2005051055.tif 000011
【図１０】
2005051055.tif 000012