(57)【要約】【課題】接合基板にクラックを発生させることなく基礎基板に接合させる基板接合装置を提供する。【解決手段】基板接合装置３００は、上位基板２２０をクランプで上方から押圧しないので、この押圧に起因したクラックが上位基板２２０に発生することを防止できる。しかし、下位基板２１０の外周部にガイドピン３１０が立設されているので、下位基板２１０に接合される上位基板２２０の位置を適切に規制することができ、下位基板２１０と上位基板２２０とを適切に接合させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合基板を移動自在に支持して基礎基板の粘着性の樹脂が塗布されている表面に接合させる基板接合装置であって、
前記接合基板を裏面で支持するスペーサと、
前記接合基板および前記基礎基板の外周部に立設されていて前記接合基板および前記基礎基板の外周面と対向して位置を規制する位置規制部材と、
を有する基板接合装置。
【請求項２】
前記スペーサを変位自在に支持して前記接合基板を保持する環状の移動自在なフィクスチャを、さらに有し、
前記位置規制部材は、前記フィクスチャに立設されている請求項１に記載の基板接合装置。
【請求項３】
略円形の前記基礎基板の外周部に略均等な配置で三本の前記位置規制部材が立設されている請求項１または２に記載の基板接合装置。
【請求項４】
前記位置規制部材は、軸心方向が前記接合基板と前記基礎基板との接合方向と略平行な円筒状のガイドピンからなる請求項１ないし３の何れか一項に記載の基板接合装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の基板接合装置を使用した基板接合方法であって、
表面に粘着性の前記樹脂が塗布されている前記基礎基板を前記位置規制部材の内側に配置し、
前記接合基板を前記スペーサにより裏面で支持して前記位置規制部材の内側に配置し、
前記スペーサを前記接合基板の裏面から退避させ、
前記接合基板を前記樹脂が塗布されている前記基礎基板の表面に落下させて接合する基板接合方法。
【請求項６】
前記樹脂がフォトリソグラフィ法によりパターニングされている前記基礎基板を前記接合基板に接合する請求項５に記載の基板接合方法。
【請求項７】
下方に配置した前記接合基板に前記基礎基板を上方から接合する請求項５または６に記載の基板接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合基板を移動自在に支持して基礎基板の粘着性の樹脂が塗布されている表面に接合させる基板接合装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基礎基板の粘着性の樹脂が塗布されている表面に、接合基板を移動自在に支持して接合させる基板接合装置がある。例えば、半導体素子を形成した半導体ウエハを薄層化する際に、半導体ウエハを支持基板に接着剤にて貼着する方法に関し、接着剤中に気泡が残留しない状態で半導体ウエハと支持基板が貼着する提案がある(特許文献１)。
【０００３】
その技術では、表面に半導体素子を形成した半導体ウエハの表面側を支持基板に接着剤にて接着し、半導体ウエハの裏面側を研磨する工程を有する半導体装置の製造に於いて、接着剤を被着した支持基板を加熱して接着剤を溶融しながら、支持基板上に半導体ウエハを接着するとともに、半導体ウエハ上に薄層シートで支持した重りを、半導体ウエハ上で回転移動させながら載置して半導体ウエハを押圧し、接着剤中に含有されている気泡を除去しながら半導体ウエハと支持基板とを接着する。
【０００４】
また、作業工数が少なく、良品率が高く、安全性に優れた陽極接合装置の提案もある(特許文献２)。その技術では、接合対象基板であるガラス基板やシリコンウェハを保持・位置決めするための部材として、窒化アルミニウムおよび窒化ホウ素を主成分とする機械加工性の良いセラミックスからなるベースプレートを備える。ベースプレートは、接合対象基板を搭載する保持板および接合対象基板を位置決めするワークガイドで構成される。加熱ヒータの表面に、上記のセラミックスからなる加熱プレートを取り付けるのも有効であり、この場合には、保持板にガイド孔を、加熱プレートにベースプレートガイドを設ける
。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０６−０２９３８５号公報
【特許文献２】特開２００５−０９３７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の基板接合装置は、二枚の半導体ウェハを接着した接着剤から気泡を排除するものでしかなく、上位の半導体ウェハを移動自在に支持して下位の半導体ウェハに適切に接合させるものではない。また、特許文献２の装置は陽極接合装置であり、基礎基板の表面に接合基板を粘着性の樹脂で接続する基板接合装置には利用できない。
【０００７】
そこで、上述のような課題を解決した基板接合装置としては、詳細には後述するが、図３ないし図６に例示するような装置が想定できる。接合基板を裏面外周で支持する細長形状のスペーサと、表面外周で接離自在に保持するクランプとが、円環状のフィクスチャに搭載されている。
【０００８】
このような基板接合装置では、接合基板がフィクスチャのスペーサとクランプとで、例えば、三点保持される。このような状態で、フィクスチャに基礎基板とスペーサとを介して接合基板が上方に配置される。そして、スペーサがフィクスチャの内部に変位すると、接合基板は樹脂が塗布されている基礎基板の表面に落下し、それぞれの基板が加温された上下のプレートで加圧されることで接合される。
【０００９】
しかし、上述のような基板接合装置では、接合基板をスペーサとクランプとで上下方向に挟持するため、このクランプの位置で接合基板にクラックが発生することがあった。これは、接合基板の表面がクランプで上方から下方に押圧されていることに起因する。
【００１０】
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、基礎基板の粘着性の樹脂が塗布されている表面に接合させる接合基板にクラックを発生させることを防止できる基板接合装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の基板接合装置は、接合基板を移動自在に支持して基礎基板の粘着性の樹脂が塗布されている表面に接合させる基板接合装置であって、接合基板を裏面で支持するスペーサと、接合基板および基礎基板の外周部に立設されていて接合基板および基礎基板の外周面と対向して位置を規制する位置規制部材と、を有する。
【００１２】
従って、本発明の基板接合装置では、接合基板をクランプで上方から押圧しないので、この押圧に起因したクラックが接合基板に発生することを防止できる。しかし、基礎基板の外周部に位置規制部材が立設されているので、基礎基板に接合される接合基板の位置が適切に規制される。
【００１３】
なお、上述のような基板接合装置において、スペーサを変位自在に支持して接合基板を保持する環状の移動自在なフィクスチャを、さらに有し、位置規制部材は、フィクスチャに立設されていてもよい。
【００１４】
また、上述のような基板接合装置において、略円形の基礎基板の外周部に略均等な配置で三本の位置規制部材が立設されていてもよい。
【００１５】
また、上述のような基板接合装置において、位置規制部材は、軸心方向が接合基板と基礎基板との接合方向と略平行な円筒状のガイドピンからなってもよい。
【００１６】
本発明の基板接合方法は、本発明の基板接合装置を使用した基板接合方法であって、表面に粘着性の樹脂が塗布されている基礎基板を位置規制部材の内側に配置し、接合基板をスペーサにより裏面で支持して位置規制部材の内側に配置し、スペーサを接合基板の裏面から退避させ、接合基板を樹脂が塗布されている基礎基板の表面に落下させて接合する。
【００１７】
また、上述のような基板接合方法において、樹脂がフォトリソグラフィ法によりパターニングされている基礎基板を接合基板に接合してもよい。
【００１８】
また、上述のような基板接合方法において、下方に配置した接合基板に基礎基板を上方から接合してもよい。
【００１９】
なお、本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の基板接合装置では、接合基板をクランプで上方から押圧しないので、この押圧に起因したクラックが接合基板に発生することを防止できる。しかし、基礎基板および接合基板の外周部に位置規制部材が立設されているので、基礎基板に接合される接合基板の位置を適切に規制することができ、基礎基板と接合基板とを適切に接合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態の基板接合装置の構造を示す模式的な縦断正面図である。
【図２】基板接合装置の要部の構造を示す模式的な平面図である。
【図３】基板接合装置の構造を示す模式的な平面図である。
【図４】比較例の基板接合装置の構造を示す模式的な縦断正面図である。
【図５】基板接合装置の要部の構造を示す模式的な平面図である。
【図６】基板接合装置の構造を示す模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の一形態を図面を参照して以下に説明する。図１に示すように、本実施の形態の基板接合装置３００は、粘着性の樹脂２１１が表面に塗布されているシリコン基板などの基礎基板である下位基板２１０を基板保持部の表面で支持する円環状のフィクスチャ１２０を有する。
【００２３】
また、ガラス基板などの接合基板である上位基板２２０を裏面外周で支持する細長形状のスペーサ１２１が、円環状のフィクスチャ１２０の内周面に出没自在に支持されている。フィクスチャ１２０により下位基板２１０の上方に空間を形成して上位基板２２０を配置する。基板接合装置３００には、内部の大気を排気するチャンバがある。
【００２４】
また、上位基板２２０を下位基板２１０に押圧する上部プレート１３０が上下方向に変位自在に配置されており、下位基板２１０を上位基板２２０に押圧する下部プレート１１０が支持されている。
【００２５】
そして、本実施の形態の基板接合装置３００は、図１および図２に示すように、下位基板２１０の外周部に位置規制部材であるガイドピン３１０がフィクスチャ１２０の外周部に立設されていて下位基板２１０と上位基板２２０との位置を規制する。
【００２６】
そのガイドピン３１０は、軸心方向が上位基板２２０と下位基板２１０との接合方向である上下方向と略平行な、円筒状に形成されている。さらに、ガイドピン３１０は、図３に示すように、略円形の下位基板２１０の外周部に略均等な配置で三本が立設されている。
【００２７】
上述のような構成において、本実施の形態の基板接合方法は、本実施の形態の基板接合装置３００を使用した基板接合方法であって、表面に粘着性の樹脂２１１が塗布されている下位基板２１０と、その上方にスペーサ１２１を介して上位基板２２０とを、三本のガイドピン３１０の内側に配置し、フィクスチャ１２０ごとチャンバ内の下部プレート１１０上に移動する。
【００２８】
つぎに、上部プレート１３０と下部プレート１１０とを所望の温度に加温し、チャンバ内を所望の圧力まで排気した後、スペーサ１２１を上位基板２２０の裏面から退避させ、上位基板２２０を樹脂２１１が塗布されている下位基板２１０の表面に落下させて加温および加圧することにより接合する。
【００２９】
より詳細には、本実施の形態の基板接合装置３００を利用した基板接合方法では、下位基板２１０をフィクスチャ１２０の基板保持部で保持する。つぎに、スペーサ１２１を下位基板２１０の上方に移動させ、下位基板２１０に接触しない高さに保持する。つぎに、スペーサ１２１の表面に上位基板２２０をセットする。このとき、上位基板２２０はフィクスチャ１２０に接合されているガイドピン３１０で位置合わせされる。
【００３０】
このフィクスチャ１２０を基板接合装置３００のチャンバ内に移動させて下部プレート１１０上に搭載する。このとき、フィクスチャ１２０の基板保持部が接触しないように下部プレート１１０には切り欠きが形成されている。さらに、上位基板２２０は下方のスペーサ１２１と外周面上のガイドピン３１０とで保持されているので、フィクスチャ１２０から変位することが防止される。
【００３１】
そして、スペーサ１２１により設けられた上位／下位基板２２０，２１０の間隙の空気を排気して所望の圧力にした後、スペーサ１２１がフィクスチャ１２０の内部に変位すると、上位基板２２０は樹脂２１１が塗布されている下位基板２１０の表面に落下する。
【００３２】
さらに、温度が設定された上部プレート１３０が上位基板２２０を上方から、温度が設定された下部プレート１１０が下位基板２１０を下方から押圧することで、下位基板２１０と上位基板２２０とが樹脂２１１で接合される。
【００３３】
本実施の形態の基板接合装置３００では、上位基板２２０をクランプで上方から押圧しないので、この押圧に起因したクラックが上位基板２２０に発生することを防止できる。
【００３４】
しかし、フィクスチャ１２０にガイドピン３１０が立設されているので、下位基板２１０に接合される上位基板２２０の位置を適切に規制することができ、下位基板２１０と上位基板２２０とを適切に接合させることができる。
【００３５】
また、三本のガイドピン３１０が上位／下位基板２２０，２１０の外周部に均等に配置されているので、上位基板２２０の位置を必要最小限のガイドピン３１０で正確に規制することができる。なお、樹脂２１１が形成されている基板を上位基板２２０の位置、基礎基板を下位基板２１０の位置、に配置することもできる。
【実施例１】
【００３６】
[実施例]
まず、本発明者は、実際に上述のような基板接合装置３００を試作して実験した。その実験結果を実施例として以下に説明する。まず、本発明の基板接合装置３００では、フィクスチャ１２０は５〜１５ｍｍの板厚に形成されており、スペーサ１２１は１００〜５００μｍの板厚に形成されている。ガイドピン３１０の全高は３〜６ｍｍであり、直径は２〜６ｍｍである。ガイドピン３１０と上位基板２２０および下位基板２１０とのクリアランスは０．２〜１．０ｍｍである。
【００３７】
ガラス基板からなる上位基板２２０は、例えば、１００〜１０００μｍの板厚に形成されている。シリコンウェハからなる下位基板２１０は、例えば、４００〜１０００μｍの板厚に形成されており、その表面に樹脂２１１は５〜１００μｍの厚さに形成されており、例えば、５０μｍの厚さに形成され、フォトリソグラフィ法によりパターニングされている。
【００３８】
このような基板接合装置３００で下位基板２１０に上位基板２２０を接合させたところ、上位基板２２０にクラックが発生することがなく、上位基板２２０を下位基板２１０に適切に接合できることが確認された。また、ガラス基板を下位基板２１０、樹脂パターン付きシリコンウェハを上位基板２２０としてセットしても、同様に接合できることが確認された。
【００３９】
[比較例]
つぎに、本発明者が比較例として実施した基板接合装置１００を図４ないし図６を参照して以下に説明する。
【００４０】
この基板接合装置１００は、粘着性の樹脂２１１が表面に塗布されているシリコン基板などの下位基板２１０と、ガラス基板などの上位基板２２０を裏面外周で支持する細長形状のスペーサ１２１が、円環状のフィクスチャ１２０の内周面に出没自在に支持されている。このフィクスチャ１２０の上部には、上位基板２２０を表面で接離自在に保持するクランプ１２２が変位自在に装着されている。
【００４１】
上述のような構成において、まず、粘着性の樹脂２１１が表面に塗布されている下位基板２１０がフィクスチャ１２０のスペーサ１２１を介して上位基板２２０に配置され、上位基板２２０の上部をクランプ１２２で、例えば、三点保持される。
【００４２】
このような状態で、フィクスチャ１２０が移動して基板接合装置１００にあるチャンバ内の下部プレート１１０上に配置される。このとき、上位基板２２０は下方のスペーサ１２１と上方のクランプ１２２とで保持されているので、フィクスチャ１２０から変位することが防止される。
【００４３】
そして、上位／下位基板２２０，２１０の間隙の空気を排気した後、クランプ１２２を外し、スペーサ１２１がフィクスチャ１２０の内部に変位すると、上位基板２２０は樹脂２１１が塗布されている下位基板２１０の表面に落下する。さらに、上部プレート１３０が上位基板２２０を上方から、下部プレート１１０が下位基板２１０を下方から、押圧することで、下位基板２１０と上位基板２２０とが樹脂２１１で接合される。
【００４４】
しかし、上述のような基板接合装置１００では、上位基板２２０をスペーサ１２１とクランプ１２２で上下方向に挟持するため、このクランプ１２２の位置で上位基板２２０にクラックが発生することがあった。
【００４５】
なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。
【符号の説明】
【００４６】
１００    従来の基板接合装置
１１０    下部プレート
１２０    フィクスチャ
１２１    スペーサ
１２２    クランプ
１３０    上部プレート
２１０    下位基板
２１１    樹脂
２２０    上位基板
３００    本実施の形態の基板接合装置
３１０    ガイドピン
【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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