(57)【要約】【課題】接着剤内に気泡が入り込まないようにウェハと補強用基板を貼り合わせる。【解決手段】処理容器１０内には，下部チャック１１と，上部チャック１２が互いに対向するように設けられる。下部チャック１１には，ヒータ２１と冷媒流路２３が設けられる。下部チャック１１は，シリンダ３３により上下動できる。処理容器１０には，負圧発生装置９１に連通する排気管９０が接続される。貼り合せ処理の際には，下部チャック１１に補強用基板Ｓが保持され，上部チャック１２にウェハＷが保持され，その補強用基板Ｓ上に固体の液晶ワックスが置かれる。ヒータ２１により補強用基板Ｓが加熱され，液晶ワックス溶融される。排気管９０からの排気により，処理容器１０内が減圧され，液晶ワックス内の気体が除去される。下部チャック１１が上昇され，補強用基板ＳとウェハＷとが貼り合せられる。冷媒流路２３により，液晶ワックスが冷却されて固化される。【選択図】図１
2007109999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホットメルト型の接着剤を用いて２枚の基板を貼り合せる方法であって，
２枚の基板を上下に対向配置する工程と，
下側の基板上に固体状態のホットメルト型の接着剤を置く工程と，
前記下側の基板上の前記接着剤を加熱して融解する工程と，
融解した前記接着剤の周辺雰囲気を減圧する工程と，
前記減圧を維持した状態で，前記融解した接着剤を挟んで前記２枚の基板を合わせる工程と，
前記２枚の基板の間の前記接着剤を冷却して固化する工程と，を有することを特徴とする，貼り合せ方法。
【請求項２】
前記接着剤を融解する工程は，前記下側の基板と上側の基板を近接配置し，当該両基板を加熱することにより行われることを特徴とする，請求項１に記載の貼り合せ方法。
【請求項３】
前記上側の基板の加熱温度は，前記下側の基板の加熱温度よりも高く設定されることを特徴とする，請求項２に記載の貼り合せ方法。
【請求項４】
前記２枚の基板を合わせた直後に，前記接着剤の周辺雰囲気を常圧に戻すことを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の貼り合せ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，ホットメルト型の接着剤を用いて２枚の基板を貼り合せる貼り合せ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，半導体デバイスの製造においては，半導体ウェハ（以下，「ウェハ」とする）の大型化と薄型化が進んでいる。例えば大口径で薄いウェハを，そのまま搬送したり，研磨すると，ウェハに反りや割れが生じる恐れがある。このため，例えばウェハを補強するために，ウェハを例えば補強用基板に貼り付けることが行われている。また，ウェハを薄型化するためには，ウェハを研削する必要があり，この際ウェハを支持基板に貼り付ける必要がある。
【０００３】
例えば上述のウェハと補強用基板との貼り合せは，通常貼り合せ装置を用いて行われる。この貼り合せ装置では，例えばウェハと補強用基板とを上下のチャックにより対向するように保持し，ホットメルト型の接着剤である例えば液晶ワックスをウェハ上で熱により溶かしている。そして，チャックを移動させて，ウェハと補強用基板を互いに押圧し，液晶ワックスを全面に広げ，その後液晶ワックスを冷却して固化することによって，ウェハと補強用基板を接着していた（例えば，特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５１０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，上述したように液晶ワックスを融解させると，その液晶ワックス内に気泡が生じ，その状態でウェハと補強用基板とを貼り合わせると，ウェハと補強用基板との接着性が落ちることがあった。また，ウェハの熱処理時に，液晶ワックス内の気泡が膨縮して，ウェハが破損する恐れがある。さらに，研削材によりウェハを研削処理する際には，気泡により研削がウェハ面内で均一に行われず，ウェハを適正に平坦化できないことがあった。
【０００６】
本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，液晶ワックスなどのホットメルト型の接着剤を用いて，ウェハと補強用基板などの２枚の基板を貼り合せる際に，接着剤内に気泡が入らないようにすることをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明は，ホットメルト型の接着剤を用いて２枚の基板を貼り合せる方法であって，２枚の基板を上下に対向配置する工程と，下側の基板上に固体状態のホットメルト型の接着剤を置く工程と，前記下側の基板上の前記接着剤を加熱して融解する工程と，融解した前記接着剤の周辺雰囲気を減圧する工程と，前記減圧を維持した状態で，前記融解した接着剤を挟んで前記２枚の基板を合わせる工程と，前記２枚の基板の間の前記接着剤を冷却して固化する工程と，を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば，接着剤を融解させた後，接着剤の周辺雰囲気を減圧させて，接着剤内の気泡を除去できるので，２枚の基板を貼り合せた際に接着剤内に気泡が入り込むことを抑制できる。これにより，２枚の基板を高い接着力で接着できる。また，基板の研削処理を基板面内で均一に行うことができる。接着剤中に入り込む気泡が低減されるので，基板の熱処理を適正に行うことができる。
【０００９】
前記接着剤を融解する工程は，前記下側の基板と上側の基板を近接配置し，当該両基板を加熱することにより行われてもよい。また，前記上側の基板の加熱温度は，前記下側の基板の加熱温度よりも高く設定されていてもよい。
【００１０】
前記２枚の基板を合わせた直後に，前記接着剤の周辺雰囲気を常圧に戻すようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば，２枚の基板の間の接着剤に気泡が入ることが抑制されるので，貼り合わせられた基板の処理が適正に行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下，本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は，本実施の形態にかかる貼り合せ方法が行われる貼り合せ装置１の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【００１３】
貼り合せ装置１は，例えば気密に閉鎖可能な処理容器１０を有している。処理容器１０の中央には，例えば補強用基板Ｓを載置して保持する第１の保持部材としての下部チャック１１が設けられている。また，下部チャック１１の上方で，下部チャック１１に対向する位置には，例えばウェハＷを保持する第２の保持部材としての上部チャック１２が設けられている。なお，本実施の形態において，ウェハＷは，デバイスが形成される基板である。また，補強用基板Ｓには，ウェハＷと同じ径の基板が用いられる。
【００１４】
下部チャック１１は，例えば厚みのある略円盤形状を有している。下部チャック１１の上面には，補強用基板Ｓの径よりも大きい水平の保持面１１ａが形成されている。この保持面１１ａは，平坦化する表面処理が施されており，例えば中心線平均粗さ５μｍ以下に形成されている。下部チャック１１の保持面１１ａには，図示しない吸引口が形成されており，この吸引口による吸引により，補強用基板Ｓを保持面１１ａに吸着できる。これにより，下部チャック１１は，保持面１１ａ上に，貼り合せ面を上に向けた状態で補強用基板Ｓを保持できる。
【００１５】
下部チャック１１の内部には，電源２０からの給電により発熱する加熱部材であるヒータ２１が内蔵されている。このヒータ２１により，下部チャック１１上の補強用基板Ｓや当該補強用基板Ｓ上の接着剤を加熱できる。なお，本実施の形態においては，例えば電源２０及びヒータ２１によって加熱機構が構成されている。
【００１６】
また，下部チャック１１の内部には，例えば冷媒供給装置２２から供給される冷媒を通流させる冷却部材である冷媒流路２３が形成されている。これにより，下部チャック１１上の補強用基板Ｓや当該補強用基板Ｓ上の接着剤を冷却できる。
【００１７】
下部チャック１１は，例えば断熱板３０と支持板３１を介してロッド３２に支持されている。ロッド３２は，例えばシリンダ３３により上下動する。これによって，下部チャック１１を上部チャック１２側に上昇させ，下部チャック１１に保持された補強用基板Ｓを上部チャック１２に保持されたウェハＷに押し付けることができる。なお，本実施の形態においては，ウェハＷと補強用基板Ｓとを合わせるために，下部チャック１１を移動させる保持部材駆動機構がロッド３２とシリンダ３３によって構成されている。
【００１８】
上部チャック１２は，例えば厚みのある略円盤形状を有している。上部チャック１２の下面には，ウェハＷの径よりも大きい水平の保持面１２ａが形成されている。この保持面１２ａは，平坦化する表面処理が施されており，例えば中心線平均粗さ５μｍ以下に形成されている。保持面１２ａには，図示しない吸引口が形成されており，この吸引口による吸引により，保持面１２ａにウェハＷの上面を吸着できる。上部チャック１２は，ウェハＷの貼り合せ面を下に向けた状態で，下部チャック１１の補強用基板Ｓに対向するようにウェハＷを保持できる。
【００１９】
上部チャック１２の内部には，電源４０からの給電により発熱する加熱部材であるヒータ４１が内蔵されている。このヒータ４１により，例えば上部チャック１２の下面のウェハＷを加熱できる。また上部チャック１２からの放射熱により，下部チャック１１の補強用基板Ｓや接着剤も加熱できる。
【００２０】
上部チャック１２の上面には，例えば円盤状の断熱板５０が取り付けられている。断熱板５０の上面には，支持板５１が取り付けられている。支持板５１の中央部は，処理容器１０の天井面に取り付けられたボールプランジャー５２により支持されている。ボールプランジャー５２を回すことによって上部チャック１２全体の高さを調整できる。
【００２１】
支持板５１上には，上端部が処理容器１０の天井面に取り付けられ，下端部が支持板５１に取り付けられた引き上げ部材としての引きネジ６０が設けられている。引きネジ６０を回すことにより，ボールプランジャー５２のある支持板５１の中心部（上部チャック１２の中心部）を支点として上部チャック１２を上方に引き上げることができる。また，支持板５１上には，上端部が処理容器１０の天井面に取り付けられ，下端部が支持板５１の上面に当接された押し下げ部材としての押しネジ６１が設けられている。押しネジ６１を回すことにより，支持板５１の中心部を支点として上部チャック１２を下方に押し下げることができる。
【００２２】
引きネジ６０と押しネジ６１は，例えば図２に示すように平面から見て支持板５１（上部チャック１２）の径方向に沿って中心側から順に配置されている。また，引きネジ６０と押しネジ６１は，それぞれが複数個所，例えば３箇所に設けられている。引きネジ６０と押しネジ６１は，それぞれが同一円周上に等間隔（１２０°間隔）に配置されている。これらの引きネジ６０と押しネジ６１により，上部チャック１２の高さを調整して，上部チャック１２と下部チャック１１の平行度を調整できる。なお，本実施の形態においては，例えばボールプランジャー５２，引きネジ６０及び押しネジ６１により平行度調整機構が構成されている。
【００２３】
支持板５１の外周部には，図１に示すように板ばね７１が設けられている。この板ばね７０によっており，支持板５１は上面側から押さえられている。板ばね７０は，例えば処理容器１０の天井面に取り付けられた支持柱７１によって支持されている。板ばね７０は，例えば図２に示すように１２０°おきに３箇所に配置されている。また，一対の引きネジ６０及び押しネジ６１と，板ばね７０とが交互に等間隔に配置されている。
【００２４】
下部チャック１１の保持面１１ａの外周部には，図１に示すようにスペーサ８０が設けられている。スペーサ８０は，例えば図３に示すように保持面１１ａに保持される補強用基板Ｓの周りを囲むように形成されている。スペーサ８０は，例えば４つの突状部８１から形成されている。例えば４つの突状部８１は，同じ高さ，同じ長さで直線状に形成され，補強用基板Ｓの周りを正方形の枠状に囲むように配置されている。各突状部８１の高さは，例えば図４に示すように下部チャック１１と上部チャック１２が接近してスペーサ８０が上部チャック１２に当接した際の隙間を規定し，補強用基板ＳとウェハＷと接着剤Ａを合わせた接合体Ｂが所望の厚みになるように設定されている。このスペーサ８０により，接合時の下部チャック１１と上部チャック１２の隙間が保持面内で一定に維持されるので，補強用基板ＳとウェハＷが平行に接着される。
【００２５】
また，図３に示すようにスペーサ８０の各突状部８１の間には，通気部８２が形成されている。これにより，図４に示すように下部チャック１１のスペーサ８０が上部チャック１２に当接した際にも，接合体Ｂのある領域とスペーサ８０より外側の領域とが連通し，例えば接着剤Ａから脱泡した気体をスペーサ８０の外側に排出することができる。
【００２６】
図１に示すように処理容器１０の側壁面には，排気管９０が接続されている。排気管９０は，真空ポンプなどの負圧発生装置９１に接続されている。これにより，処理容器１０内を所定の圧力に減圧できる。なお，本実施の形態においては，例えば排気管９０及び負圧発生装置９１によって，液晶ワックスＡの周辺雰囲気を減圧する減圧機構が構成されている。
【００２７】
例えば上述したシリンダ３３，ヒータ２１，４１，冷媒供給装置２２及び負圧発生装置９１などの動作の制御は，例えば制御部１００によって行われている。制御部１００は，例えばコンピュータであり，例えば記憶されたプログラムを実行し，各部材や装置を駆動して，貼り合せ処理を制御できる。
【００２８】
次に，以上のように構成された貼り合せ装置１を用いた，補強用基板ＳとウェハＷとの貼り合せ方法について説明する。図５は，貼り合せ処理における補強用基板Ｓの温度，処理容器１０の圧力，下部チャック１１の位置についてのタイムチャートである。また，図６は，貼り合せ処理の各工程時の処理容器１０内の様子を示す説明図である。
【００２９】
先ず，図１に示すように処理容器１０内の下部チャック１１と上部チャック１２に，補強用基板ＳとウェハＷが互いに対向するように吸着保持される。このとき，図５に示すように補強用基板Ｓは，例えば常温Ｔ１（例えば２３℃）に維持されている。処理容器１０内の圧力は，例えば常圧Ｐ１に維持されている。また，下部チャック１１は，上部チャック１２と離れた待機位置Ｋ１に配置されている。なお，このときの下部チャック１１と上部チャック１２との距離は，５〜３０ｍｍ程度，より好ましくは１０ｍｍ以下に設定される。
【００３０】
補強用基板ＳとウェハＷが下部チャック１１と上部チャック１２に保持されると，ホットメルト型の接着剤である固形の液晶ワックスＡが補強用基板Ｓの中央部に置かれる（図６の（ａ））。その後，例えばヒータ２１が発熱し，図５に示すように補強用基板Ｓの温度が，例えば液晶ワックスＡの融点温度Ｔ２（例えば１４８℃）を超える貼り合せ温度Ｔ３（例えば１７０℃）まで上昇される。貼り合せ温度Ｔ３は，例えば融点温度Ｔ２より５℃〜３０℃程度高い温度に設定される。また，ヒータ４１の発熱により，ウェハＷも例えば融点温度Ｔ２以上であって，貼り合せ温度Ｔ３との差が１０℃以内の温度，例えば貼り合せ温度Ｔ３よりも５℃程度高い温度に加熱される。この補強用基板ＳとウェハＷの加熱により，液晶ワックスＡが融点温度Ｔ２を超えて融解する（図６の（ｂ））。この液晶ワックスＡの融解は，例えば補強用基板Ｓからの伝熱とウェハＷからの放射熱により行われる。その後，補強用基板Ｓの温度は，図５に示すように貼り合せ温度Ｔ３に維持される。
【００３１】
続いて，排気管９０からの排気により処理容器１０内の圧力が，常圧Ｐ１から，例えば２０ｋＰａ以下の低圧Ｐ２に減圧される。この減圧により，液晶ワックスＡ中の気泡が除去される（図６の（ｃ））。
【００３２】
その後，処理容器１０内を減圧雰囲気に維持した状態で，下部チャック１１が貼り合せ位置Ｋ２まで上昇され，補強用基板ＳがウェハＷに押し付けられて，補強用基板ＳとウェハＷとが合わせられる（図６の（ｄ））。このときの下部チャック１１の上昇に伴い，スペーサ８０が上部チャック１２に当接し，上部チャック１２と下部チャック１１の隙間が保持面内で一定に維持され，補強用基板ＳとウェハＷが平行に維持される。これにより，補強用基板Ｓ，液晶ワックスＡ及びウェハＷからなる接合体Ｂの厚みがウェハ面内で均一になる。
【００３３】
補強用基板ＳとウェハＷが互いに加圧された後，図５に示すように処理容器１０内の圧力が，低圧Ｐ２から常圧Ｐ１に戻され維持される。これにより，液晶ワックスＡが圧力差によって補強用基板ＳとウェハＷの間から外側に漏れて飛散することが防止される。また，その後，例えば冷却流路２３に冷媒を流すことより，補強用基板Ｓが冷却され，補強用基板Ｓの温度が，液晶ワックスＡの固化温度Ｔ４（例えば１１３℃）より低い最終温度Ｔ５（例えば１０３℃）まで徐々に下げられる。液晶ワックスＡは，固化温度Ｔ４になると固化し，補強用基板ＳとウェハＷとが接着される。なお，この冷却時の温度変動速度は，加熱時の温度変動速度よりも小さい，例えば５℃/ｍｉｎ以下に設定される。
【００３４】
補強用基板Ｓが最終温度Ｔ５まで冷却されると，上部チャック１２のウェハＷの吸着が解除される。その後，図５に示すように下部チャック１１が待機位置Ｋ１まで下降し，下部チャック１１と上部チャック１２が離される（図６の（ｅ））。こうして，補強用基板ＳとウェハＷとの貼り合せ処理が終了する。なお，この一連の貼り合せ処理は，制御部１００がシリンダ３３，ヒータ２１，４１，冷媒供給装置２２及び負圧発生装置９１などの動作を制御することにより行われている。
【００３５】
以上の実施の形態によれば，補強用基板Ｓ上で液晶ワックスＡを融解した後，処理容器１０内を減圧するので，溶けた液晶ワックスＡ内の混入している気泡を，ウェハＷと補強用基板Ｓを貼り合せる前に液晶ワックスＡから除去することができる。これにより，貼り合せ後の液晶ワックスＡ内に気泡が残存することがなく，ウェハＷと補強用基板Ｓの強い接着力を確保できる。また，熱により気泡が膨縮することがなく，貼り合せ後の加熱処理を適正に行うことができる。さらに，貼り合せ後の研削処理をウェハ面内で均一に行うことができる。
【００３６】
ウェハＷと補強用基板Ｓとを合わせる際に，減圧を維持したので，液晶ワックスＡがウェハＷと補強用基板Ｓの間で拡散する間も，気泡を除去できる。また，減圧により，液晶ワックスＡには外側の力が働き，液晶ワックスＡの拡散を補助することができる。この結果，ウェハＷと補強用基板Ｓとの間に，より短時間で均一に液晶ワックスＡが広げられる。
【００３７】
補強用基板Ｓを加熱する際に，上方のウェハＷを加熱したので，液晶ワックスＡが補強用基板ＳとウェハＷにより両面から加熱される。このため，補強用基板Ｓとの接触部である液晶ワックスＡの下面だけが融解することがなく，液晶ワックスＡが補強用基板Ｓ上を滑って移動することがない。この結果，液晶ワックスＡが補強用基板Ｓの中央部で融解し，その後の加圧により補強用基板Ｓ上で均一に広げられる。ウェハＷの加熱温度を補強用基板Ｓの加熱温度よりも高くしたので，液晶ワックスＡの表面側も放射熱により十分に融解できる。
【００３８】
ウェハＷと補強用基板Ｓを合わせた直後に，処理容器１０内の圧力を常圧に戻すようにしたので，減圧により液体の液晶ワックスＡが外側に引っ張られることがなく，液晶ワックスＡがウェハＷと補強用基板Ｓとの間から外側に漏れて飛散することを防止できる。
【００３９】
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相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。
【００４０】
例えば，以上の実施の形態では，下部チャック１１に冷却機能を設け，液晶ワックスＡの固化時には，液晶ワックスＡを積極的に冷却していたが，自然冷却であってもよい。また，以上の実施の形態では，下部チャック１１が上下動して，補強用基板ＳとウェハＷを貼り合わせていたが，上部チャック１２が上下動してもよい。また，上部チャック１２と下部チャック１１の両方が上下動してもよい。以上の実施の形態では，下部チャック１１側に補強用基板Ｓを保持し，上部チャック１２側にウェハＷを保持していたが，逆であってもよい。さらに，下部チャック１１と上部チャック１２の両側にウェハＷを保持し，ウェハ同士を貼り合わせる際にも本発明は適用できる。本発明は，ウェハＷや補強用基板Ｓ以外の基板の貼り合せにも適用できる。また，本発明は，液晶ワックス以外のホットメルト型の接着剤を用いる場合にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は，接着剤内に気泡が入り込まないように２枚の基板を貼り合わせる際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】貼り合せ装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図２】上部チャックの平面図である。
【図３】下部チャックの平面図である。
【図４】貼り合せ時の状態を説明する上部チャックと下部チャックの断面図である。
【図５】（ａ）は，補強用基板上に液晶ワックスを置いた状態を示す説明図である。（ｂ）は，液晶ワックスが融解した状態を示す説明図である。（ｃ）は，液晶ワックスから脱泡する様子を示す説明図である。（ｄ）は，補強用基板とウェハを貼り合せた状態を示す説明図である。（ｅ）は，ウェハを上部チャックから離した状態を示す説明図である。
【図６】貼り合せ処理における補強用基板の温度と，処理容器内の圧力と，下部チャックの位置の制御を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１    貼り合せ装置
１０  処理容器
１１  下部チャック
１１ａ  保持面
１２  上部チャック
２１  ヒータ
３３  シリンダ
９０  排気管
９１  負圧発生装置
Ｓ    補強用基板
Ｗ    ウェハ
Ａ    液晶ワックス
【図１】
2007109999.tif 000003
【図２】
2007109999.tif 000004
【図３】
2007109999.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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