JP5756429B2 - 貼り合わせ装置及び該貼り合わせ装置を用いた貼り合わせ位置調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、板状の第１部材と第２部材を貼り合わせる貼り合わせ装置及び該貼り合わせ装置を用いた貼り合わせ位置調整方法に関する。

近年、半導体ウエハの大口径化及び薄肉化の要求に伴い、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）を補強する目的で、当該ウエハに補強用基板であるガラス基板又は別のウエハを貼り合わせる貼り合わせ装置が開発されている。

このような貼り合わせ装置として、薄板状の第１部材を載置する載置テーブルと、該載置テーブルの上部に対向配置され薄板状の第２部材を保持する保持板と、該保持板の外周に設けられた真空チャンバーリングとを有する貼り合わせ装置が提案されている。この貼り合わせ装置では、先ず、保持板と真空チャンバーリングを載置テーブル側に下降させ、真空チャンバーリングとテーブルとをシールリングを介して当接させ、その後、保持板と、真空チャンバーリングと載置テーブルとで真空チャンバーを形成し、真空チャンバーリングの側面に形成された開口部から真空チャンバー内の雰囲気ガスを吸気して、当該真空チャンバー内を真空雰囲気にし、次いで、保持板を載置テーブル側にさらに下降させることによって、薄板状の第１部材と第２部材の貼り合わせが行われる（例えば、特許文献１参照）。

ところで、このような貼り合わせ装置を用いて薄板状の第１部材と第２部材とを貼り合わせる際、両部材の貼り合わせ面に空気が閉じ込められてボイドが発生するという問題があり、第１部材と第２部材とを貼り合わせた貼り合わせ体の品質又は歩留まりを低下させる要因となっている。従って、このような問題を解消させるために、載置テーブルに対向配置された保持板を可撓性材料で構成し、第１部材と第２部材との間に存在する気体（空気）を逃がしつつ両者を貼り合わせる貼り合わせ装置が開発されている（例えば、特許文献２参照）。

国際公開ＷＯ２００４／０２６５３１ 国際公開ＷＯ２０１０／０５５７３０

しかしながら、上記貼り合わせ装置は貼り合わせ体におけるボイドの発生を抑制できるものの、第１の保持部及び第２の保持部にそれぞれ第１部材及び第２部材を保持した後、貼り合わせ操作を開始する前に、第１部材に対する第２部材の位置を可変、調整することができず、第１部材と第２部材との間に位置ずれが生じて貼り合わせ体における品質又は歩留まり率が低下するという問題がある。

本発明の課題は、第１部材と第２部材を貼り合わせた貼り合わせ体における第１部材と第２部材との位置ずれがなく、高品質の貼り合わせ体が得られる貼り合わせ装置及び該貼り合わせ装置を用いた貼り合わせ位置調整方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１記載の貼り合わせ装置は、板状の第１部材と第２部材を貼り合わせる貼り合わせ装置であって、前記第１部材を上面に載置して保持する第１の保持部と、該第１の保持部の上部に対向配置され前記第２部材を保持する第２の保持部と、前記第１の保持部に保持された前記第１部材と、前記第２の保持部に保持された前記第２部材との貼り合わせ位置を調整する位置調整機構と、を有し、前記第２の保持部は円形板状部であり、前記位置調整機構は、前記第２の保持部の外周面に沿って等間隔に配置された４つの位置調整用カム部材を備え、前記第２の保持部を水平方向に移動させることを特徴とする。

請求項２記載の貼り合わせ装置は、請求項１記載の貼り合わせ装置において、前記位置調整用カム部材は、隣接する任意の２つを１セットとして前記第２の保持部に当接し、又は離間して前記第２の保持部の水平位置を調整することを特徴とする。

請求項３記載の貼り合わせ装置は、請求項１又は２記載の貼り合わせ装置において、前記位置調整機構は、さらに、前記第２の保持部の外周面に設けられた突出部を押圧して前記第２の保持部を、当該第２の保持部の円形の中心を回転の中心として水平面上で回動させる角度調整用カム部材を有することを特徴とする。

上記課題を解決するために、請求項４記載の貼り合わせ装置は、板状の第１部材と第２部材を貼り合わせる貼り合わせ装置であって、前記第１部材を上面に載置して保持する第１の保持部と、該第１の保持部の上部に対向配置され前記第２部材を保持する第２の保持部と、前記第１の保持部に保持された前記第１部材と、前記第２の保持部に保持された前記第２部材との貼り合わせ位置を調整する位置調整機構と、を有し、前記第１の保持部は円形板状部であり、前記位置調整機構は、前記第１の保持部の外周面に沿って等間隔に配置された４つの位置調整用カム部材を備え、前記第１の保持部を水平方向に移動させることを特徴とする。

請求項５記載の貼り合わせ装置は、請求項４記載の貼り合わせ装置において、前記位置調整用カム部材は、隣接する任意の２つを１セットとして前記第１の保持部に当接し、又は離間して前記第１の保持部の水平位置を調整することを特徴とする。

請求項６記載の貼り合わせ装置は、請求項４又は５記載の貼り合わせ装置において、前記位置調整機構は、さらに、前記第１の保持部の外周面に設けられた突出部を押圧して前記第１の保持部を、当該第１の保持部の円形の中心を回転の中心として水平面上で回動させる角度調整用カム部材を有することを特徴とする。

上記課題を解決するために、請求項７記載の貼り合わせ装置は、板状の第１部材と第２部材を貼り合わせる貼り合わせ装置であって、前記第１部材を上面に載置して保持する第１の保持部と、該第１の保持部の上部に対向配置され前記第２部材を保持する第２の保持部と、前記第１の保持部に保持された前記第１部材と、前記第２の保持部に保持された前記第２部材との貼り合わせ位置を調整する位置調整機構と、を有し、前記第２の保持部は円形板状体に支持されており、前記位置調整機構は、前記円形板状体の外周面に沿って等間隔に配置された４つの位置調整用カム部材を備え、前記円形板状体を水平方向に移動させることによって前記第２の保持部を移動させることを特徴とする。

請求項８記載の貼り合わせ装置は、請求項７記載の貼り合わせ装置において、下部チャンバーと、該下部チャンバーに当接する上部チャンバーとを備えた貼り合わせチャンバーをさらに有しており、前記第１の保持部及び前記第２の保持部は、それぞれ前記下部チャンバー内及び前記上部チャンバー内に設けられており、前記円形板状体は、前記上部チャンバーの天板であることを特徴とする。

請求項９記載の貼り合わせ装置は、請求項７又は８記載の貼り合わせ装置において、前記位置調整用カム部材は、隣接する任意の２つを１セットとして前記円形板状体に当接し、又は離間して前記円形板状体の水平位置を調整することを特徴とする。

請求項１０記載の貼り合わせ装置は、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の貼り合わせ装置において、前記位置調整機構は、さらに、前記円形板状体の外周面に設けられた突出部を押圧して前記円形板状体を、当該円形板状体の円形の中心を回転の中心として水平面上で回動させる角度調整用カム部材を有することを特徴とする。

請求項１１記載の貼り合わせ装置は、請求項３，６，１０のいずれか１項に記載の貼り合わせ装置において、前記位置調整用カム部材及び前記角度調整用カム部材は、円筒状の外周リングと、該外周リングにベアリングを介して内装された円柱状の偏心カムと、該偏心カムを駆動する駆動軸とを有することを特徴とする。

請求項１２記載の貼り合わせ装置は、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の貼り合わせ装置において、前記第１の保持部に保持された前記第１部材と前記第２の保持部に保持された前記第２部材との貼り合わせ位置のずれ量を測定するずれ量測定機構を有することを特徴とする。

上記課題を解決するために、請求項１３記載の貼り合わせ位置調整方法は、貼り合わせ装置を用いて板状の第１部材と第２部材を貼り合わせる際の前記第１部材と第２部材との貼り合わせ位置を調整する貼り合わせ位置調整方法であって、前記貼り合わせ装置は、前記第１部材を上面に載置して保持する第１の保持部と、該第１の保持部の上部に対向配置され前記第２部材を保持する第２の保持部と、前記第１の保持部に保持された前記第１部材と、前記第２の保持部に保持された前記第２部材との貼り合わせ位置を調整する位置調整機構と、を有し、前記第２の保持部は円形板状部であり、前記位置調整機構は、前記第２の保持部の外周面に沿って等間隔に配置された４つの位置調整用カム部材、及び前記第２の保持部の外周面に設けられた突出部を押圧して前記第２の保持部を、当該第２の保持部の円形の中心を回転の中心として水平面上で回動させる角度調整用カム部材を備えており、前記貼り合わせ位置調整方法は、前記第１の保持部及び前記第２の保持部にそれぞれ第１部材及び第２部材を保持させる部材保持工程と、前記第１部材の位置に対する前記第２部材の位置のずれ量を測定するずれ量測定工程と、前記測定したずれ量に基づいて、前記４つの位置調整用カム部材における前記第２部材を移動させるべき側に係る２つの隣接する位置調整用カム部材を駆動して当該２つの位置調整用カム部材を前記第２の保持部の外周面から離間させるカム離間工程と、前記離間した位置調整用カム部材と対向する別の２つの隣接する位置調整用カム部材を駆動して前記第２の保持部を該第２の保持部に保持された第２部材ごと前記第２部材を移動させるべき側に押圧して移動させ、水平ずれを補正して前記第１部材に対する前記第２部材の位置合わせを行う位置合わせ工程と、を有することを特徴とする。

請求項１４記載の貼り合わせ位置調整方法は、請求項１３記載の貼り合わせ位置調整方法において、前記位置合わせ工程後、前記角度調整用カム部材を用いて前記第２の保持部を、該第２の保持部の円形の中心を回転の中心として水平面上で回動させて前記第１部材に対する前記第２部材の角度ずれを補正する角度調整工程を有することを特徴とする。

請求項１５記載の貼り合わせ位置調整方法は、請求項１３又は１４記載の貼り合わせ位置調整方法において、前記部材保持工程の前段に、前記位置調整用カム部材を用いて前記第１の保持部に対する前記第２の保持部の位置合わせを行うセンタリング工程を有することを特徴とする。

本発明によれば、第１部材と第２部材を貼り合わせた貼り合わせ体における第１部材と第２部材との位置ずれがなく、高品質の貼り合わせ体を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る貼り合わせ装置の概略構成を示す縦断面図である。 図１における位置調整機構の概略構成を示す平面図である。 図１における位置調整機構におけるカム部材の構成を示す平面図である。 図２におけるカム部材の機能を示す図である。 図２のカム部材における偏心カムの偏心量と当接部材の移動量との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る貼り合わせ位置調整方法の工程を示す図である。 図６の各工程におけるカム部材の動きを示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る貼り合わせ装置の概略構成を示す縦断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る貼り合わせ装置の概略構成を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る貼り合わせ装置の概略構成を示す縦断面図である。

図１において、貼り合わせ装置１０は、第１部材であるウエハＷ１を上面で保持する第１の保持部としての下部チャック１１と、第２部材であるウエハＷ２を下面で保持する第２の保持部としての上部チャック１２を備えており、上部チャック１２は、下部チャック１１の上方に間隔を隔てて当該下部チャック１１と対向するように配置されている。

ウエハＷ１及びウエハＷ２は共に円形薄板状を呈しており、これらを保持する下部チャック１１及び上部チャック１２は円形板状の部材である。

下部チャック１１の内部には、ウエハＷ１を吸着保持するための吸引管が設けられている（図示省略）。下部チャック１１は、ウエハＷ１とウエハＷ２を貼り合わせる際の荷重によっても変形しない強度を有する材料、例えば、炭化ケイ素セラミック、窒化アルミセラミックなどのセラミックで構成されている。

下部チャック１１の下面側には、該下部チャック１１を鉛直方向に移動させる移動機構（図示省略）が設けられている。移動機構は、ウエハＷ１とウエハＷ２を貼り合わせる際、下部チャック１１を上昇させて当該下部チャック１１を上部チャック１２に接近させることによって貼り合わせ空間（図示省略）を形成する。貼り合わせ空間は、下部チャック１１と、上部チャック１２と、上部チャック１２の下面外周部に周方向に沿って設けられたＯリング（図示省略）に囲まれた空間をいう。

上部チャック１２は、つり下げ機構としての吊りワイヤ１５によって、その上方に配置された支持板１６に釣支されている。吊りワイヤ１５は上部チャック１２の周方向に沿って等間隔に複数個、例えば３つ配置されており、各吊りワイヤ１５は、それぞればね部材１５ａによって鉛直方向に伸縮自在に構成されている。

つり下げ機構として吊りワイヤ１５を用いたことにより、上部チャック１２の位置は固定されず、水平方向に微動可能及び上部チャック１２の円形の中心を回転の中心として所定角度、例えば、０．４°回転可能に支持される。上部チャック１２の内部には、ウエハＷ２を吸着、保持するための吸引管が設けられている。また、上部チャック１２には、貼り合わせ空間内を減圧するための減圧機構（図示省略）が設けられている。

上部チャック１２は、ある程度の可撓性を有する材料、例えばジュラルミンで構成されている。これによって、ウエハＷ１とウエハＷ２を貼り合わせる際、先ず、ウエハＷ２の一部である、例えば中心部をウエハＷ１に当接させ、その後、順次中心部以外の部分をウエハＷ１に当接させることができるので、ウエハＷ１とウエハＷ２との貼り合わせ面における空気の残留を阻止してボイドの発生を抑制することができる。

貼り合わせ空間が形成される前の下部チャック１１及び上部チャック１２の間の空間Ｓ内には、下部チャック１１に保持されたウエハＷ１の位置と上部チャック１２に保持されたウエハＷ２の位置とのずれ量を測定するずれ量測定機構としての監視カメラ１７が設けられている。監視カメラ１７としては公知のものが適用される。

監視カメラ１７は支持台１８によって空間Ｓに対して進出及び退出自在に配設されており、下部チャック１１にウエハＷ１が保持され、上部チャック１２にウエハＷ２が保持された後、空間Ｓ内に進出してウエハＷ１とウエハＷ２とのずれ量を測定し、その後、退出する。測定したずれ量に基づいて、後述するように、上部チャック１２を該上部チャック１２に保持されたウエハＷ２ごと、所定方向に所定幅だけ移動させることによって位置ずれが補正される。

上部チャック１２に隣接するように位置調整機構２０が設けられている。位置調整機構２０は、複数のカム部材２１を有し、該カム部材２１はそれぞれ支持板１６の上部に配置された駆動源としてのモータ２９によって駆動される。

上部チャック１２と支持板１６との間には伸縮容器１４ａを有する加圧機構１４が設けられている。加圧機構１４は、ウエハＷ２をウエハＷ１に貼り合わせる際に使用され、伸縮容器１４ａに加圧流体を導入することによって下方に伸長して上部チャック１２を下部チャック１１に向かって押圧する。

図２は、図１における位置調整機構２０の概略構成を示す平面図である。

図２において、位置調整機構２０は、円形板状の上部チャック１２の外周面に沿って等間隔、すなわち９０°間隔に配置された４つの位置調整用カム部材２１を備えている。位置調整用カム部材２１は上部チャック１２を水平方向に移動させる。位置調整機構２０は、また上部チャック１２の外周面に設けられた突出部としての回転補助部材２２の側面に当接し、該回転補助部材２２を所定方向に押圧することによって、上部チャック１２をその円形の中心を回転の中心として回動させる角度調整用カム部材２３を備えている。角度調整用カム部材２３は、上部チャック１２の外周面から離間して駆動する。

回転補助部材２２には、角度調整用カム部材２３による押圧力が作用しなくなった場合に、該回転補助部材２２を所定の基準位置まで押し戻す付勢機構（図示省略）が設けられている。付勢機構は、例えば、ばね部材等の弾性体で構成されている。

位置調整用カム部材２１及び角度調整用カム部材２３（以下、単にそれぞれ「カム部材２１」及び「カム部材２３」という。）は、上部チャック１２に対する配置位置及び機能は異なるが、同様の構造を有している。

図３は、図１における位置調整機構２０におけるカム部材２１及びカム部材２３の構成を示す平面図である。

図３において、カム部材２１及びカム部材２３は、円筒状の外周リング２５と、該外周リング２５にベアリング２６を介して内装された円柱状の偏心カム２７と、該偏心カム２７を駆動する駆動軸２８とから主として構成されている。駆動軸２８は、モータ２９（図１参照）によって駆動される。

図４は、図２におけるカム部材の機能を示す図である。

図４（Ａ）において、カム部材２１は上部チャック１２の外周面から離間している。この状態で、駆動軸２８を矢印ａ方向に回転させると、該駆動軸２８の回転に伴って偏心カム２７が同じ方向に回転する。このとき、偏心カム２７が偏心しているので、図４（Ｂ）に示すように、外周リング２５の位置が変位し、該外周リング２５の外周面が上部チャック１２の外周面に当接し、該上部チャック１２を矢印ｂ方向に押圧して所定幅ｄだけ移動させる。

図５は、図２のカム部材における偏心カムの偏心量と当接部材の移動量との関係を示す図である。

図５において、偏心カム２７における駆動軸２８の偏心量をｅ、偏心カム２７の回転角度をθとすると、カム部材２３の押し込み量、すなわち当接部材２２の移動量ｒは、下記（１）式によって求められる。

ｒ ＝ ｅ × ｓｉｎθ ・・・・・・（１）
式（１）から、カム部材２３の偏心カム２７の径に関わらず、駆動軸２８の偏心量に比例した押し込み量が得られ、駆動軸２８の偏心量を大きくするほど、押し込み量が大きくなることが分かる。

カム部材２１及びカム部材２３は、上部チャック１２又は回転補助部材２２に対して当接及び離間を繰り返して上部チャック１２を任意の方向に押圧して移動させ、又は上部チャック１２をその円形の中心を回転の中心として所定角度だけ回動させる。カム部材２１による上部チャック１２の移動幅は、例えば−１〜＋１ｍｍ、移動精度は、例えば±３０μｍであり、カム部材２３による上部チャック１２の回転角度幅は、例えば−０．２〜＋０．２°、回転精度は、例えば±０．０２°である。

このような構成の貼り合わせ装置１０において、第１部材であるウエハＷ１と第２部材であるウエハＷ２とを貼り合わせる際、貼り合わせ位置の調整が行われる。

図６は、本発明の実施の形態に係る貼り合わせ位置調整方法の工程を示す図、図７は、図６の各工程におけるカム部材の動きを示す平面図である。

以下、図６及び図７を用いて本発明の実施の形態に係る貼り合わせ位置調整方法について説明する。本貼り合わせ位置調整方法は、回路の付いたＳｉウエハ（以下、「ウエハＷ２」という。）をＳｉのサポートウエハ（（以下、「ウエハＷ１」という。）に貼りあわせる際の貼り合わせ位置調整方法である。

貼り合わせ位置を調整する際、下部チャック１１と上部チャック１２とを所定の間隔を隔てて対向配置させ、且つ位置調整機構２０の４つのカム部材２１が上部チャック１２の外周面から離間した状態を初期状態とする（図６（Ａ））。このとき、上部チャック１２は、例えばウエハＷ１とウエハＷ２とを貼り合わせる際の接着材の硬化温度まで加熱されている。従って、貼り合わせ位置調整方法を実行する前の初期状態では、上部チャック１２とカム部材２１とを離間させて、カム部材２１が間接的に加熱されることによる悪影響を回避している。

このような初期状態において、まず、２つのカム部材２１を駆動して上部チャック１２を所定方向に所定幅だけ水平移動させ、これによって、下部チャック１１に対して上部チャック１２の位置合わせを行う（センタリング工程）（図６（Ｂ））。なお、上部チャック１２の移動は、後述する位置合わせ工程に準じて行う。

次いで、ウエハＷ１を搬入して下部チャック１１の上面に載置すると共に、ウエハＷ２を搬入して上部チャック１２の下面に吸着管によって吸着保持し（部材保持工程）、その後、監視カメラ１７によってウエハＷ１の位置に対するウエハＷ２の位置のずれ量を測定する（ずれ量測定工程）（図６（Ｃ））。なお、「ずれ」には、水平方向のずれ（以下、「水平ずれ」という。）と、回転方向のずれ（以下、「角度ずれ」という。）とがある。

次いで、監視カメラ１７によって求めたずれ量に基づいて上部チャック１２を該上部チャック１２に保持したウエハＷ２ごと所定方向に移動してウエハＷ１に対して位置合わせを行う（図６（Ｄ））。

すなわち、上部チャック１２の外周面に当接した４つのカム部材２１（図７（Ａ）参照）のうち、ウエハＷ２を移動させるべき側の２つの隣接するカム部材２１を駆動させて（図７（Ｂ）参照）、当該２つのカム部材２１の外周面を上部チャック１２の外周面から離間させる（カム離間工程）（（図７（Ｃ）参照）。

次いで、離間させた２つのカム部材２１に対向する別の２つの隣接するカム部材２１を駆動させ、当該別の２つカム部材２１の外周面によって上部チャック１２の外周面を押圧し（図７（Ｄ）参照）、これによって上部チャック１２を、該上部チャック１２で保持したウエハＷ２ごと押し込んで、ウエハＷ２を移動させるべき側に所定幅ΔＹだけ移動させ（図７（Ｅ）参照）、上部チャック１２に保持されたウエハＷ２の位置を下部チャック１１で保持されたウエハＷ１の位置に位置合わせする（位置合わせ工程）。

次いで、必要に応じて角度調整を行う。すなわち、上部チャック１２に保持されたウエハＷ２の水平方向の位置（外形）が下部チャック１１に保持されたウエハＷ１の位置（外形）に一致したとしても、例えば、ウエハＷ２に形成されたノッチとウエハＷ１に形成されたノッチの位置（共に図示省略）がずれている場合がある。かかる場合は、角度調整用のカム部材２３を駆動させて、該カム部材２３の外周面によって上部チャック１２の外周面に設けられた回転補助部材２２の側面を所定方向に押圧し（図７（Ｆ）参照）、これによって、上部チャック１２をその円形の中心を回転の中心として所定角度だけ回転させてウエハＷ１に対するウエハＷ２の角度を調整してノッチの位置を整合させる（角度調整工程）（図６（Ｅ））。

角度調整工程は、４つのカム部材２１の外周面がそれぞれ上部チャック１２の外周面に当接した状態で行われる。これによって、上部チャック１２の円形の中心と回転の中心とのずれを防止して上部チャック１２を正確に回動させてウエハＷ２のノッチをウエハＷ１のノッチに位置合わせすることができる。

次いで、監視カメラ１７を空間Ｓ内に進出させてウエハＷ１とウエハＷ２との水平ずれ及び角度ずれを再度測定する（図６（Ｆ））。測定の結果、ウエハＷ１とウエハＷ２との水平ずれ及び角度ずれが修正されている場合は、加圧機構１４（図１参照）を使用して上部チャック１２を下部チャック１１に向かって押圧し、これによってウエハＷ２とウエハＷ１とを貼り合わせて貼り合わせ体３０を得る（図６（Ｇ））。

一方、ずれ量測定の結果、ウエハＷ２とウエハＷ１との水平ずれ又は角度ずれが修正されていない場合は、再度貼り合わせ位置を調整してウエハＷ１の位置に対するウエハＷ２の位置を位置合わせした後、貼り合わせ工程を実行する。

本実施の形態によれば、ウエハＷ１及びウエハＷ２をそれぞれ下部チャック１１及び上部チャック１２に保持させた後であっても、位置調整機構２０によって、下部チャック１１に保持されたウエハＷ１と上部チャック１２に保持されたウエハＷ２との位置合わせを行うことができるので、貼り合わせ体３０におけるウエハＷ１とウエハＷ２との位置ずれをなくして、高品質の貼り合わせ体３０を得ることができる。

また、本実施の形態によれば、位置調整機構２０が、上部チャック１２の外周面に沿って等間隔に配置された４つの位置調整用のカム部材２１を有することにより、上部チャック１２を移動させるべき側の２つの隣接するカム部材２１を上部チャック１２から離間させ、この状態で別の２つのカム部材２１を駆動して上部チャック１２を、当該上部チャック１２を移動させたい方向に押圧して移動させることができる。従って、隣接する２つのカム部材２１に押圧される上部チャック１２の移動可能方向が、例えば２７０°の方向に亘り、これによって、位置調整機構２０の制御性を著しく向上させることができる。

また、本実施の形態によれば、位置調整機構２０が角度調整用のカム部材２３を有するので、該カム部材２３によって上部チャック１２に設けられた回転補助部材２２を所定方向に押し込むことによって容易に角度ずれを補正して、ウエハＷ２をウエハＷ１に位置合わせすることができる。本実施の形態において、ウエハＷ１に対するウエハＷ２の角度ずれとは、ウエハＷ２に形成されたノッチと、ウエハＷ１に形成されたノッチの周方向位置のずれをいい、このノッチの位置ずれをなくしてウエハＷ２に形成されたノッチ位置と、ウエハＷ１に形成されたノッチ位置とを整合させるために角度調整が必要となる。

また、本実施の形態によれば、カム部材２１及びカム部材２３における外周リング２５と偏心カム２７との間にベアリング２６を設けたことにより、偏心カム２７の回転運動は、外周リング２５に伝達されないので、外周リング２５と、当接部材である、例えば上部チャック１２及び回転補助部材２２との当接面に摺動面が形成されることはない。従って、カム部材の外周リング２５の外周面だけでなく、上部チャック１２の外周面及び回転補助部材２２の側面の摩耗を防止することができる。

本実施の形態において、ウエハＷ１にウエハＷ２を貼り合わせる場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ガラス基板ＧにウエハＷを貼り合わせることもでき、貼り合わせ体３０を得るための貼り合わせ部材は、特に限定されない。

また、本実施の形態において、カム部材２１及びカム部材２３として、ベアリング２６を備え、外周リング２５と、該外周リング２５が当接する当接部材との当接面が摺動しない構造のカム部材を用いたが、本発明において、カム部材２１及びカム部材２３として、当接部材との当接面に摺動面を形成する公知のカム部材を用いることもできる。

図８は、本発明の第２の実施の形態に係る貼り合わせ装置の概略構成を示す縦断面図である。

図８において、この貼り合わせ装置５０が図１の貼り合わせ装置１０と異なるところは、下部チャック１１を支持部材１３によって水平方向にスライド自在に支持し、位置調整機構２０を下部チャック１１に隣接して設け、これによって、上部チャック１２又は上部チャック１２に保持されたウエハＷ２に対して下部チャック１１又は下部チャック１１に保持されたウエハＷ１を位置合わせするようにした点である。それ以外の構成は、上述した実施の形態（図１参照）と同様であり、同様に作用する。

本実施の形態によれば、下部チャック１１に隣接して位置調整機構２０を設けたことにより、下部チャック１１を移動させるべき側に押圧してその位置を補正することができる。従って、上部チャック１２に保持されたウエハＷ２に対して下部チャック１１に保持されたウエハＷ１を位置合わせすることができ、これによって、水平ずれ及び角度ずれのない高品質の貼り合わせ体３０を得ることができる。

図９は、本発明の第３の実施の形態に係る貼り合わせ装置の概略構成を示す縦断面図である。この貼り合わせ装置は、上部チャンバーと下部チャンバーとを備える貼り合わせチャンバーを有する点以外の基本的な構成は上述した第１の実施の形態と同様であるので、同様の部材については同一符号を付して説明を省略し、第１の実施の形態に係る貼り合わせ装置との相違点を中心に説明する。

図９において、貼り合わせ装置６０は、下部支持板６１と、該下部支持板６１に対向する上部支持板６２と、下部支持板６１及び上部支持板６２の間に設けられ、下部チャンバー６３と該下部チャンバー６３に当接する上部チャンバー６４とを備えた貼り合わせチャンバーと、下部チャンバー６３内に配置された下部チャック１１と、上部チャンバー６４内に配置された上部チャック１２とから主として構成されている。

下部チャンバー６３は、下部支持板６１と、該下部支持板６１の上面に配置された、例えば円筒状の側壁６５とから主として構成され、下部チャック１１は、下部支持板６１と側壁６５とで囲まれた空間内に配置されている。また、上部チャンバー６４は、上部支持板６２に吊りワイヤ１５によって釣支された円板状部材としての天板６６と、該天板６６の下面の外周部を囲む、例えば円筒状の側壁６７とから主として構成されており、上部チャック１２は、天板６６と側壁６７とで囲まれた空間内に、側壁６７の内周面に沿って、等間隔に複数、例えば３つ配置され、上端部が天板６６に支持された鈎状部材６８によってその下面が支持されており、これによって、上部チャック１２が、天板６６に対して位置決めされている。

吊りワイヤ１５は天板６６の周方向に沿って等間隔に複数個、例えば３つ配置されており、各吊りワイヤ１５は、それぞればね部材１５ａによって鉛直方向に伸縮自在に構成されている。天板６６のつり下げ機構として吊りワイヤ１５を用いたことにより、天板６６の上部支持板６２に対する位置は固定されず、水平方向に微動可能及び天板６６の円形の中心を回転の中心として所定角度、例えば、０．４°程度回転可能に支持される。

上部チャック１２と天板６６との間には、円筒状の伸縮容器１４ａを有する加圧機構１４が設けられている。加圧機構１４は、上部チャック１２に保持されたウエハＷ２を下部チャック１１に保持されたウエハＷ１に貼り合わせる際に使用され、伸縮容器１４ａに加圧流体を導入することによって下方に伸長して上部チャック１２を下部チャック１１に向かって押圧する。

天板６６の外周面に隣接するように位置調整機構２０が設けられている。位置調整機構２０は、複数、例えば４つのカム部材２１を有し、該カム部材２１はそれぞれ上部支持板６２の上部に配置された駆動源としてのモータ２９によって駆動される。

上部チャック１２には、ウエハＷ１とウエハＷ２とを貼り合わせる際、下部チャック１１と、上部チャック１２と、該上部チャック１２の下面外周部に沿って設けられたＯリング（図示省略）に囲まれた貼り合わせ空間を減圧するための減圧機構（図示省略）が設けられている。減圧機構は、ウエハＷ１とウエハＷ２とを貼り合わせる際、貼り合わせ空間を減圧する。

下部チャック１１と上部チャック１２との間の空間Ｓ内には、下部チャック１１に保持されたウエハＷ１の位置と上部チャック１２に保持されたウエハＷ２の位置のずれ量を測定するずれ量測定機構としての監視カメラ１７が設けられている。監視カメラ１７としては公知のものが適用される。

監視カメラ１７は支持台１８によって空間Ｓに対して進出及び退出自在に設けられており、下部チャック１１にウエハＷ１が保持され、上部チャック１２にウエハＷ２が保持された後、空間Ｓ内に進出してウエハＷ１とウエハＷ２とのずれ量を測定し、その後、退出する。

このような構成の貼り合わせ装置６０において、ウエハＷ１と、ウエハＷ２を貼り合わせる際の貼り合わせ位置の調整は、以下のように行われる。

すなわち、下部チャンバー６３と上部チャンバー６４とを離間させた初期状態で、第１の実施の形態と同様、下部チャック１１に対する上部チャック１２の位置合わせを行い、その後、ウエハＷ１を搬入して下部チャック１１の上面に載置すると共に、ウエハＷ２を搬入して上部チャック１２の下面に吸着保持し、その後、位置調整機構２０を上述した第１の実施の形態と同様に操作して天板６６を水平方向に移動させ、これによって、上部チャンバー６４内に配置された上部チャック１２を水平方向に移動させて該上部チャック１２に保持されたウエハＷ２の下部チャンバー６３内に配置された下部チャック１１に保持されたウエハＷ１に対する位置合わせを行う。

ウエハＷ１に対するウエハＷ２の位置合わせが完了した後（このとき、監視カメラ１７は、空間Ｓから退出している）、図示省略した昇降機構によって、例えば、下部支持板６１を上部支持板６２に向かって移動させ、これによって下部チャンバー６３を上部チャンバー６４に当接させて貼り合わせチャンバーを形成し、次いで、別の昇降機構によって下部チャック１１を上部チャック１２に向かって移動させ、これによって貼り合わせ空間を形成する。その後、貼り合わせチャンバー内の圧力及び貼り合わせ空間の圧力を必要に応じて調整した後、伸縮容器１４ａに加圧流体として、例えば圧縮空気を導入することによって該伸縮容器１４ａを下方に伸長して上部チャック１２を下部チャック１１に向かって押圧し、これによって、ウエハＷ２をウエハＷ１に貼り合わせる。

本実施の形態によれば、上部支持板６２に支持された上部チャンバー６４内に配置された上部チャック１２に保持されたウエハＷ２を、位置調整機構２０を用いて天板６６と共に水平方向に移動させることによって下部チャンバー６３内に配置された下部チャック６１に保持されたウエハＷ１に対して位置合わせすることができ、これによって、ウエハＷ１とウエハＷ２とを貼り合わせた貼り合わせ体におけるウエハＷ１とウエハＷ２との位置ずれがなく、高品質の貼り合わせ体を得ることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて詳細に説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。

１０、５０、６０ 貼り合わせ装置
１１ 下部チャック
１２ 上部チャック
１５ 吊りワイヤ
２０ 位置調整機構
２１ 位置調整用カム部材
２２ 回転補助部材
２３ 角度調整用カム部材
６３ 下部チャンバー
６４ 上部チャンバー
６８ 鈎状部材
Ｗ１ ウエハ
Ｗ２ ウエハ

Claims (15)

1. 板状の第１部材と第２部材を貼り合わせる貼り合わせ装置であって、
   前記第１部材を上面に載置して保持する第１の保持部と、
   該第１の保持部の上部に対向配置され前記第２部材を保持する第２の保持部と、
   前記第１の保持部に保持された前記第１部材と、前記第２の保持部に保持された前記第２部材との貼り合わせ位置を調整する位置調整機構と、を有し、
   前記第２の保持部は円形板状部であり、
   前記位置調整機構は、前記第２の保持部の外周面に沿って等間隔に配置された４つの位置調整用カム部材を備え、前記第２の保持部を水平方向に移動させることを特徴とする貼り合わせ装置。
2. 前記位置調整用カム部材は、隣接する任意の２つを１セットとして前記第２の保持部に当接し、又は離間して前記第２の保持部の水平位置を調整することを特徴とする請求項１記載の貼り合わせ装置。
3. 前記位置調整機構は、さらに、前記第２の保持部の外周面に設けられた突出部を押圧して前記第２の保持部を、当該第２の保持部の円形の中心を回転の中心として水平面上で回動させる角度調整用カム部材を有することを特徴とする請求項１又は２記載の貼り合わせ装置。
4. 板状の第１部材と第２部材を貼り合わせる貼り合わせ装置であって、
   前記第１部材を上面に載置して保持する第１の保持部と、
   該第１の保持部の上部に対向配置され前記第２部材を保持する第２の保持部と、
   前記第１の保持部に保持された前記第１部材と、前記第２の保持部に保持された前記第２部材との貼り合わせ位置を調整する位置調整機構と、を有し、
   前記第１の保持部は円形板状部であり、
   前記位置調整機構は、前記第１の保持部の外周面に沿って等間隔に配置された４つの位置調整用カム部材を備え、前記第１の保持部を水平方向に移動させることを特徴とする貼り合わせ装置。
5. 前記位置調整用カム部材は、隣接する任意の２つを１セットとして前記第１の保持部に当接し、又は離間して前記第１の保持部の水平位置を調整することを特徴とする請求項４記載の貼り合わせ装置。
6. 前記位置調整機構は、さらに、前記第１の保持部の外周面に設けられた突出部を押圧して前記第１の保持部を、当該第１の保持部の円形の中心を回転の中心として水平面上で回動させる角度調整用カム部材を有することを特徴とする請求項４又は５記載の貼り合わせ装置。
7. 板状の第１部材と第２部材を貼り合わせる貼り合わせ装置であって、
   前記第１部材を上面に載置して保持する第１の保持部と、
   該第１の保持部の上部に対向配置され前記第２部材を保持する第２の保持部と、
   前記第１の保持部に保持された前記第１部材と、前記第２の保持部に保持された前記第２部材との貼り合わせ位置を調整する位置調整機構と、を有し、
   前記第２の保持部は円形板状体に支持されており、
   前記位置調整機構は、前記円形板状体の外周面に沿って等間隔に配置された４つの位置調整用カム部材を備え、前記円形板状体を水平方向に移動させることによって前記第２の保持部を移動させることを特徴とする貼り合わせ装置。
8. 下部チャンバーと、該下部チャンバーに当接する上部チャンバーとを備えた貼り合わせチャンバーをさらに有しており、前記第１の保持部及び前記第２の保持部は、それぞれ前記下部チャンバー内及び前記上部チャンバー内に設けられており、前記円形板状体は、前記上部チャンバーの天板であることを特徴とする請求項７記載の貼り合わせ装置。
9. 前記位置調整用カム部材は、隣接する任意の２つを１セットとして前記円形板状体に当接し、又は離間して前記円形板状体の水平位置を調整することを特徴とする請求項７又は８記載の貼り合わせ装置。
10. 前記位置調整機構は、さらに、前記円形板状体の外周面に設けられた突出部を押圧して前記円形板状体を、当該円形板状体の円形の中心を回転の中心として水平面上で回動させる角度調整用カム部材を有することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の貼り合わせ装置。
11. 前記位置調整用カム部材及び前記角度調整用カム部材は、円筒状の外周リングと、該外周リングにベアリングを介して内装された円柱状の偏心カムと、該偏心カムを駆動する駆動軸とを有することを特徴とする請求項３，６，１０のいずれか１項に記載の貼り合わせ装置。
12. 前記第１の保持部に保持された前記第１部材と前記第２の保持部に保持された前記第２部材との貼り合わせ位置のずれ量を測定するずれ量測定機構を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の貼り合わせ装置。
13. 貼り合わせ装置を用いて板状の第１部材と第２部材を貼り合わせる際の前記第１部材と第２部材との貼り合わせ位置を調整する貼り合わせ位置調整方法であって、
    前記貼り合わせ装置は、
    前記第１部材を上面に載置して保持する第１の保持部と、
    該第１の保持部の上部に対向配置され前記第２部材を保持する第２の保持部と、
    前記第１の保持部に保持された前記第１部材と、前記第２の保持部に保持された前記第２部材との貼り合わせ位置を調整する位置調整機構と、を有し、
    前記第２の保持部は円形板状部であり、前記位置調整機構は、前記第２の保持部の外周面に沿って等間隔に配置された４つの位置調整用カム部材、及び前記第２の保持部の外周面に設けられた突出部を押圧して前記第２の保持部を、当該第２の保持部の円形の中心を回転の中心として水平面上で回動させる角度調整用カム部材を備えており、
    前記貼り合わせ位置調整方法は、
    前記第１の保持部及び前記第２の保持部にそれぞれ第１部材及び第２部材を保持させる部材保持工程と、
    前記第１部材の位置に対する前記第２部材の位置のずれ量を測定するずれ量測定工程と、
    前記測定したずれ量に基づいて、前記４つの位置調整用カム部材における前記第２部材を移動させるべき側に係る２つの隣接する位置調整用カム部材を駆動して当該２つの位置調整用カム部材を前記第２の保持部の外周面から離間させるカム離間工程と、
    前記離間した位置調整用カム部材と対向する別の２つの隣接する位置調整用カム部材を駆動して前記第２の保持部を該第２の保持部に保持された第２部材ごと前記第２部材を移動させるべき側に押圧して移動させ、水平ずれを補正して前記第１部材に対する前記第２部材の位置合わせを行う位置合わせ工程と、
    を有することを特徴とする貼り合わせ位置調整方法。
14. 前記位置合わせ工程後、前記角度調整用カム部材を用いて前記第２の保持部を、該第２の保持部の円形の中心を回転の中心として水平面上で回動させて前記第１部材に対する前記第２部材の角度ずれを補正する角度調整工程を有することを特徴とする請求項１３記載の貼り合わせ位置調整方法。
15. 前記部材保持工程の前段に、前記位置調整用カム部材を用いて前記第１の保持部に対する前記第２の保持部の位置合わせを行うセンタリング工程を有することを特徴とする請求項１３又は１４記載の貼り合わせ位置調整方法。
    

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