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JP7640158B2 - Substrate bonding apparatus and substrate bonding method - Google Patents
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Description

本発明は、基板貼り合わせ装置及び基板貼り合わせ方法に関する。 The present invention relates to a substrate bonding apparatus and a substrate bonding method.

複数の基板を重ねた状態で貼り合わせる基板貼り合わせ装置が知られている。このような基板貼り合わせ装置として、第1のウエハが、ステージ上に保持された第2のウエハ上に載置され、加圧機構から加えられる加圧力が第1のウエハに印加されることにより、第1のウエハと第2のウエハとが加圧接合される構成が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Substrate bonding devices that bond multiple substrates together in a stacked state are known. One such substrate bonding device has been disclosed in which a first wafer is placed on a second wafer held on a stage, and a pressure force is applied from a pressure mechanism to the first wafer, thereby pressure bonding the first wafer and the second wafer together (see, for example, Patent Document 1).

特開2007-301593号公報JP 2007-301593 A

特許文献1に開示された基板貼り合わせ装置では、第1のウエハと第2のウエハとを加圧接合するに先立ち、第1のウエハ、及び第2のウエハのアライメントを実施する。この際、第1のウエハ、第2のウエハを支持部材で下方から支えた状態で、アライメント機構によりアライメントを実施する。すると、機能面を下方に向けた第1のウエハの場合、アライメントのために第1のウエハを移動させると、支持部材と機能面とが擦れ、機能面の損傷、異物の発生、チップ飛び等に繋がることがある。 In the substrate bonding apparatus disclosed in Patent Document 1, the first and second wafers are aligned prior to pressure bonding them. At this time, the alignment mechanism performs alignment while the first and second wafers are supported from below by a support member. In the case of a first wafer with its functional surface facing downward, moving the first wafer for alignment may cause friction between the support member and the functional surface, which may lead to damage to the functional surface, generation of foreign matter, chip flying, etc.

本発明は、基板のアライメントを行う際に基板の機能面の損傷、異物の発生、チップ飛び等を抑え、基板どうしを良好な品質で貼り合わせることが可能な基板貼り合わせ装置、基板貼り合わせ方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a substrate bonding apparatus and a substrate bonding method that can bond substrates together with good quality while minimizing damage to the functional surfaces of the substrates, generation of foreign matter, and chip flying when aligning the substrates.

本発明の態様では、下側プレートと、下側プレートに設けられ、搬入された基板を支持して昇降するリフトピンと、先に搬入された基板をリフトピンから受け取って保持する保持部と、下側プレートの上方に配置され、保持部で保持した基板の上面側に当接可能な上側押え部と、を備え、後に搬入された基板をリフトピンにより上昇させて、先に搬入された基板と、後に搬入された基板とを貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、下側プレートに設けられ、リフトピンが下降した際に、先に搬入された基板の下面外周部に当接して基板を支持する支持部材と、支持部材に支持された基板を、基板の表面に沿った方向に挟み込むことで基板を位置決めし、貼り合わされる基板のうち後に搬入された基板を、リフトピンに支持した状態で基板の表面に沿った方向に挟み込むことで基板を位置決めするアライメント機構と、を備える、基板貼り合わせ装置が提供される。
また、本発明の態様では、2枚の基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、下方側の下側プレートと、下側プレートに設けられ、搬入された基板を支持して昇降するリフトピンと、先に搬入された基板をリフトピンから受け取って保持する保持部と、下側プレートの上方に配置され、貼り合わされる2枚の基板のうち上側の基板の上面側に当接可能な上側押え部と、下側プレートに設けられ、リフトピンが下降した際に基板の下面外周部に当接して基板を支持する支持部材と、支持部材に支持された基板を、基板の表面に沿った方向に挟み込むことで基板を位置決めするアライメント機構と、を備える、基板貼り合わせ装置が提供される。
In one aspect of the present invention, there is provided a substrate bonding apparatus comprising a lower plate, lift pins provided on the lower plate which support and raise and lower a substrate brought in, a holding section which receives and holds a previously brought in substrate from the lift pins, and an upper pressing section which is arranged above the lower plate and can abut against the upper surface side of the substrate held by the holding section, and which raises the later brought in substrate with the lift pins to bond the previously brought in substrate and the later brought in substrate together, the substrate bonding apparatus comprising: a support member provided on the lower plate which abuts against the outer periphery of the lower surface of the previously brought in substrate when the lift pins are lowered to support the substrate; and an alignment mechanism which positions the substrate by clamping the substrate supported by the support member in a direction along the surface of the substrate, and positions the substrate by clamping the later brought in substrate among the substrates to be bonded in a direction along the surface of the substrate while supported by the lift pins.
Also, according to an aspect of the present invention, there is provided a substrate bonding apparatus for bonding two substrates together, the substrate bonding apparatus comprising: a lower plate on a lower side; lift pins provided on the lower plate which support and raise and lower a substrate brought in; a holding section which receives and holds the substrate brought in earlier from the lift pins; an upper pressing section which is arranged above the lower plate and can abut against the upper surface side of the upper substrate of the two substrates to be bonded; a support member provided on the lower plate which abuts against the outer periphery of the lower surface of the substrate when the lift pins are lowered to support the substrate; and an alignment mechanism which positions the substrate by clamping the substrate supported by the support member in a direction along the surface of the substrate.

本発明の態様では、2枚の基板を貼り合わせる方法であって、搬入された基板をリフトピンにより支持することと、先に搬入された基板をリフトピンから受け取って保持部で保持することと、リフトピンから基板の下面外周部に当接する支持部材に渡して、貼り合わされる2枚の基板のうち上側の基板を支持部材により支持することと、支持部材に支持された基板を、基板の表面に沿った方向に挟み込むことで基板を位置決めすることと、貼り合わされる2枚の基板のうち下側の基板が後に搬入され、基板をリフトピンに支持した状態で基板の表面に沿った方向に挟み込むことで基板を位置決めすることと、を含む、基板貼り合わせ方法が提供される。
また、本発明の態様では、2枚の基板を貼り合わせる方法であって、搬入された基板をリフトピンにより支持することと、リフトピンから基板の下面外周部に当接する支持部材に渡して、基板を支持部材により支持することと、支持部材に支持された基板を、基板の表面に沿った方向に挟み込むことで基板を位置決めすることと、を含む、基板貼り合わせ方法が提供される。
In one aspect of the present invention, there is provided a method for bonding two substrates, the method including supporting a loaded substrate with lift pins, receiving a previously loaded substrate from the lift pins and holding it with a holding section, passing the substrate from the lift pins to a support member abutting the outer periphery of the lower surface of the substrate, and supporting the upper substrate of the two substrates to be bonded with the support member, positioning the substrate by clamping the substrate supported by the support member in a direction along the surface of the substrate, and the lower substrate of the two substrates to be bonded is loaded later, and positioning the substrate by clamping the substrate in a direction along the surface of the substrate while supported by the lift pins.
Also, an aspect of the present invention provides a method for bonding two substrates, the method including supporting a loaded substrate with lift pins, passing the substrate from the lift pins to a support member abutting the outer periphery of the lower surface of the substrate and supporting the substrate with the support member, and positioning the substrate by clamping the substrate supported by the support member in a direction along the surface of the substrate.

本発明の態様によれば、基板のアライメントを行う際に基板の機能面と接触しないので、基板の機能面の損傷、異物の発生を抑え、基板どうしを良好な品質で貼り合わせることができる。 According to this aspect of the present invention, since the functional surface of the substrate is not contacted when aligning the substrate, damage to the functional surface of the substrate and generation of foreign matter are suppressed, and the substrates can be bonded together with good quality.

第1実施形態に係る基板貼り合わせ装置の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a substrate bonding apparatus according to a first embodiment. 上側の基板を下方から視た図である。FIG. 2 is a view of the upper substrate as viewed from below. 上側の基板の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the upper substrate. 下側プレートを上方から視た平面図である。FIG. 4 is a plan view of the lower plate as viewed from above. 図4のA―A矢視断面図である。5 is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. 4 . 実施形態に係る基板貼り合わせ方法の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an example of a substrate bonding method according to the embodiment. 図6に続いて、実施形態に係る基板貼り合わせ方法の一例を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing an example of the substrate bonding method according to the embodiment. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、上側の基板をチャンバ内に搬入し、リフトピンで支持した図である。13A and 13B show an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which the upper substrate is carried into the chamber and supported by lift pins. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、上側の基板を支持部材上に載置した図である。11A and 11B are diagrams showing an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which an upper substrate is placed on a supporting member. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、上側の基板に対してアライメント動作を行った図である。13A to 13C are diagrams showing an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which an alignment operation is performed on the upper substrate. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、上側の基板を保持部(吸着パッド)で保持した図である。13A and 13B are diagrams showing an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which the upper substrate is held by a holding portion (suction pad). 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、下側の基板をチャンバ内に搬入し、リフトピンで支持した図である。13A and 13B show an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which the lower substrate is carried into the chamber and supported by lift pins. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、下側の基板に反り抑制ベーク処理を行う図である。13A to 13C are diagrams showing an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which a warp suppression bake process is performed on the lower substrate. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、下側の基板を下側プレートで支持した図である。13A and 13B are diagrams showing an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which the lower substrate is supported by the lower plate. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、下側の基板に対してアライメント動作を行った図である。13A to 13C are diagrams showing an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which an alignment operation is performed on the lower substrate. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、リフトピンを上昇させて上側基板と下側基板とを貼り合わせた図である。13A to 13C are diagrams showing an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which the lift pins are raised to bond the upper substrate and the lower substrate together. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、保持部による保持を解除した後にリフトピンを下降させて、貼り合わされた上側基板及び下側基板を下降させた図である。FIG. 13 shows an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which the lift pins are lowered after the holding by the holding parts is released, thereby lowering the bonded upper and lower substrates. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、貼り合わされた上側基板及び下側基板をリフトピンからアームに渡した図である。13A and 13B are diagrams showing an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which the bonded upper and lower substrates are transferred from the lift pins to the arm. 第2実施形態に係る基板貼り合わせ装置の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a substrate bonding apparatus according to a second embodiment. 実施形態に係る基板貼り合わせ方法の他の例を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing another example of the substrate bonding method according to the embodiment. 図7に続いて、実施形態に係る基板貼り合わせ方法の他の例を示すフローチャートである。7 is a flowchart showing another example of the substrate bonding method according to the embodiment. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、上側の基板をチャンバ内に搬入し、リフトピンで支持した図である。13A and 13B show an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which the upper substrate is carried into the chamber and supported by lift pins. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、上側の基板を支持部材上に載置した図である。11A and 11B are diagrams showing an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which an upper substrate is placed on a supporting member. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、上側の基板に対してアライメント動作を行った図である。13A to 13C are diagrams showing an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which an alignment operation is performed on the upper substrate. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、上側の基板を保持部(スペーサ)で保持した図である。13A to 13C are diagrams showing an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which the upper substrate is held by a holding portion (spacer). 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、下側の基板をチャンバ内に搬入し、リフトピンで支持した図である。13A and 13B show an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which the lower substrate is carried into the chamber and supported by lift pins. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、下側の基板に反り抑制ベーク処理を行う図である。13A to 13C are diagrams showing an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which a warp suppression bake process is performed on the lower substrate. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、下側の基板を下側プレートで支持した図である。13A and 13B are diagrams showing an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which the lower substrate is supported by the lower plate. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、下側の基板に対してアライメント動作を行った図である。13A to 13C are diagrams showing an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which an alignment operation is performed on the lower substrate. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、上側押え部を下降させ、プッシャーピンで上側基板を押すことで上側基板と下側基板とを貼り合わせた図である。FIG. 13 shows an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which the upper pressing portion is lowered and the upper substrate is pushed by the pusher pin, thereby bonding the upper substrate and the lower substrate together. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、スペーサを退避させた図である。13A and 13B are diagrams showing an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which the spacers are retracted. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、リフトピンを下降させて、貼り合わされた上側基板及び下側基板を下降させた図である。13A and 13B show an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which the lift pins are lowered to lower the bonded upper and lower substrates. 基板貼り合わせ装置の動作の一例を示し、貼り合わされた上側基板及び下側基板をリフトピンからアームに渡した図である。13A and 13B are diagrams showing an example of the operation of the substrate bonding apparatus, in which the bonded upper and lower substrates are transferred from the lift pins to the arm.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は、以下の説明に限定されない。また、図面においては実施形態をわかり易く説明するため、一部分を省略して表現している部分がある。さらに、一部分を大きく又は強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現しており、実際の製品とは大きさ、形状が異なっている場合がある。以下の各図において、XYZ直交座標系を用いて図中の方向を説明する。このXYZ直交座標系においては、水平面に平行な平面をXY平面とする。このXY平面において基板S1と基板S2との搬送方向に平行な方向をX方向とし、X方向に直交する方向をY方向とする。また、XY平面に垂直な方向をZ方向(高さ方向)と表記する。X方向、Y方向及びZ方向のそれぞれは、図中の矢印の指す方向が+方向であり、矢印の指す方向とは反対の方向が-方向であるとして説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description. In addition, in the drawings, some parts are omitted in order to easily explain the embodiment. Furthermore, some parts are enlarged or emphasized, and the scale is appropriately changed, and the size and shape may differ from the actual product. In each of the following figures, the directions in the figures are explained using an XYZ Cartesian coordinate system. In this XYZ Cartesian coordinate system, a plane parallel to the horizontal plane is the XY plane. In this XY plane, the direction parallel to the transport direction of the substrates S1 and S2 is the X direction, and the direction perpendicular to the X direction is the Y direction. In addition, the direction perpendicular to the XY plane is expressed as the Z direction (height direction). The X direction, Y direction, and Z direction are explained by assuming that the direction indicated by the arrow in the figure is the + direction, and the direction opposite to the direction indicated by the arrow is the - direction.

[第1実施形態]
<基板貼り合わせ装置>
第1実施形態に係る基板貼り合わせ装置100について説明する。図1は、第1実施形態に係る基板貼り合わせ装置100の一例を示す図である。基板貼り合わせ装置100は、接着層Fを形成した基板S1と、接着層Fを形成した基板S2とを、互いの接着層Fを当接させて貼り付ける。なお、接着層Fは、基板S1及び基板S2の双方に形成されることに限定されず、いずれか一方の基板S1又は基板S2に形成される形態であってもよい。接着層Fは、基板貼り合わせ装置100に搬入される前に、例えば塗布装置等により基板S1、基板S2に塗布、乾燥されることで形成される。なお、この塗布装置は、基板貼り合わせ装置100に備える形態であってもよい。
[First embodiment]
<Substrate bonding device>
A substrate bonding apparatus 100 according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram showing an example of the substrate bonding apparatus 100 according to the first embodiment. The substrate bonding apparatus 100 bonds a substrate S1 on which an adhesive layer F is formed and a substrate S2 on which an adhesive layer F is formed by bringing the adhesive layers F into contact with each other. The adhesive layer F is not limited to being formed on both the substrate S1 and the substrate S2, and may be formed on either the substrate S1 or the substrate S2. The adhesive layer F is formed by applying and drying the substrates S1 and S2 by, for example, a coating device before being carried into the substrate bonding apparatus 100. The coating device may be provided in the substrate bonding apparatus 100.

本実施形態では、貼り付けられる2枚の基板のうち、上側基板を基板S1と称し、下側基板を基板S2と称する。基板S1及び基板S2は、例えばガラス基板、半導体基板、樹脂性基板などである。本実施形態では、例えば、上側の基板S1がガラス基板、下側の基板S2がシリコン基板である。また、基板S1と基板S2とを貼り付けた形態を基板S(図18参照)と称する。基板S1及び基板S2は、いずれも平面視において(Z方向から見て)円形状の円形基板が使用されるが、円形基板に限定されず、平面視において矩形状(正方形状、長方形状)の角形基板、楕円形状、長円形状等の基板であってもよい。 In this embodiment, of the two substrates to be bonded, the upper substrate is referred to as substrate S1, and the lower substrate is referred to as substrate S2. Substrates S1 and S2 are, for example, glass substrates, semiconductor substrates, resin substrates, etc. In this embodiment, for example, the upper substrate S1 is a glass substrate, and the lower substrate S2 is a silicon substrate. The form in which substrates S1 and S2 are bonded is referred to as substrate S (see FIG. 18). Substrates S1 and S2 are both circular substrates that are circular in plan view (as viewed from the Z direction), but are not limited to circular substrates, and may be rectangular (square, rectangular) substrates, elliptical, oval, or other substrates in plan view.

図2は、上側の基板S1を下方から視た図である。図3は、上側の基板S1の断面図である。図2、図3に示すように、上側の基板S1には、チャンバ10内に搬入された状態で下側を向く下面に、下面外周部F1と、下面内周部F2と、が形成されている。下面内周部F2は、基板S1の下面の内周側に形成されている。下面外周部F1は、下面内周部F2の外周側に形成されている。下面外周部F1は、下方から見て、基板S1の下面の外周部に沿って連続する環状の領域に形成されている。基板S1の機能領域Afが下方を向いている場合、機能領域Afは、下面内周部F2に形成されている。基板S1の下面に半導体チップ等の素子が接着剤等によりマウントされている場合、素子がマウントされている領域が機能領域Afを形成する。基板S1に接着層Fが形成されている場合、この接着層Fが機能領域Afを形成する。 Figure 2 is a view of the upper substrate S1 from below. Figure 3 is a cross-sectional view of the upper substrate S1. As shown in Figures 2 and 3, the upper substrate S1 has a lower surface that faces downward when it is loaded into the chamber 10, and is formed with a lower surface outer peripheral portion F1 and a lower surface inner peripheral portion F2. The lower surface inner peripheral portion F2 is formed on the inner peripheral side of the lower surface of the substrate S1. The lower surface outer peripheral portion F1 is formed on the outer peripheral side of the lower surface inner peripheral portion F2. The lower surface outer peripheral portion F1 is formed in a continuous ring-shaped area along the outer peripheral portion of the lower surface of the substrate S1 when viewed from below. When the functional area Af of the substrate S1 faces downward, the functional area Af is formed on the lower surface inner peripheral portion F2. When an element such as a semiconductor chip is mounted on the lower surface of the substrate S1 with an adhesive or the like, the area where the element is mounted forms the functional area Af. When an adhesive layer F is formed on the substrate S1, this adhesive layer F forms the functional area Af.

図1に示すように、基板貼り合わせ装置100は、チャンバ10と、下側プレート20と、上側押え部30Aと、リフト部40と、軸部51と、アライメント機構60と、制御部Cと、を備える。制御部Cは、基板貼り合わせ装置100における各部の動作を統括して制御する。 As shown in FIG. 1, the substrate bonding apparatus 100 includes a chamber 10, a lower plate 20, an upper holding unit 30A, a lift unit 40, a shaft unit 51, an alignment mechanism 60, and a control unit C. The control unit C controls the overall operation of each unit in the substrate bonding apparatus 100.

基板貼り合わせ装置100において、基板S1、S2を貼り合わせるには、まず、基板S1をチャンバ10内に搬入し、アライメント機構60で位置合わせした後、リフト部40で基板S1を上昇させ、上側押え部30Aに備えられた保持部である吸着パッド32で保持させる。なお、吸着パッド32については、後述する。その後、基板S2をチャンバ10内に搬入し、アライメント機構60で位置合わせした後、リフト部40で基板S2を上昇させ、吸着パッド32に保持された基板S1と貼り合わせる。チャンバ10内に基板S1が搬入される際、基板S1は、機能領域Afが下方(-Z方向)を向いた状態で搬送される。また、チャンバ10内に基板S2が搬入される際、基板S2は、接着層Fが上方(+Z方向)を向いた状態で搬入される。 In the substrate bonding apparatus 100, to bond the substrates S1 and S2 together, the substrate S1 is first carried into the chamber 10 and aligned by the alignment mechanism 60, then the substrate S1 is raised by the lift unit 40 and held by the suction pad 32, which is a holding unit provided on the upper pressing unit 30A. The suction pad 32 will be described later. The substrate S2 is then carried into the chamber 10 and aligned by the alignment mechanism 60, then the substrate S2 is raised by the lift unit 40 and bonded to the substrate S1 held by the suction pad 32. When the substrate S1 is carried into the chamber 10, the substrate S1 is transported with the functional area Af facing downward (-Z direction). When the substrate S2 is carried into the chamber 10, the substrate S2 is carried into the chamber 10 with the adhesive layer F facing upward (+Z direction).

チャンバ10は、基板貼り合わせ装置100の基台15上に配置されている。チャンバ10は、基台15の外周部から上方に立ち上がる側壁10aと、側壁10aの上方を覆う天板10bとを有した箱状に形成されている。チャンバ10は、下側プレート20と、上側押え部30Aと、リフト部40と、軸部51の一部と、アライメント機構60と、上側押え部30Aとが収容されている。チャンバ10は、箱状に形成されており、側壁10aの一部に開口部11を有している。開口部11は、チャンバ10の-X側の面に形成され、チャンバ10の内部と外部と、を連通させる。開口部11は、搬送装置90(図8(B)参照)に保持された基板S1、S2、さらに両者を貼り付けた基板Sが通過可能な寸法に形成されている。 The chamber 10 is disposed on the base 15 of the substrate bonding apparatus 100. The chamber 10 is formed in a box shape having a side wall 10a rising upward from the outer periphery of the base 15 and a top plate 10b covering the upper part of the side wall 10a. The chamber 10 houses a lower plate 20, an upper holding part 30A, a lift part 40, a part of the shaft part 51, an alignment mechanism 60, and the upper holding part 30A. The chamber 10 is formed in a box shape and has an opening 11 in a part of the side wall 10a. The opening 11 is formed on the -X side surface of the chamber 10 and connects the inside and outside of the chamber 10. The opening 11 is formed to a size that allows the substrates S1 and S2 held by the transport device 90 (see FIG. 8B) and the substrate S having both of them bonded thereto to pass through.

基板S1、S2は、搬送装置90のアーム91によって開口部11を介してチャンバ10にそれぞれ搬入される。また、基板Sは、開口部11を介してチャンバ10内から搬出される。本実施形態では、搬送装置90は、平板状の2本のアーム91を備えており、チャンバ10に基板S1を搬入する際は、基板S1の上側から吸着して基板S1を保持し、基板S2を搬入する際、及び基板Sをチャンバ10から搬出する際は、基板S2、Sの下側から吸着して基板S2、Sを保持する。なお、アーム91は、基板S2、Sを搬送する際、基板S2、Sを吸着せずにアーム91の上面側に載置して保持する形態であってもよい。なお、アーム91は2本とは限らず、3本以上であってもよい。 The substrates S1 and S2 are respectively carried into the chamber 10 through the opening 11 by the arm 91 of the transport device 90. The substrate S is carried out of the chamber 10 through the opening 11. In this embodiment, the transport device 90 has two flat arms 91, and when carrying the substrate S1 into the chamber 10, the transport device 90 holds the substrate S1 by suction from the upper side thereof, and when carrying the substrate S2 into the chamber 10 and when carrying the substrate S2 out of the chamber 10, the transport device 90 holds the substrates S2 and S by suction from the lower sides thereof. Note that when carrying the substrates S2 and S, the arm 91 may be in a form in which the substrates S2 and S are placed on the upper surface side of the arm 91 and held without suction. Note that the number of arms 91 is not limited to two, and may be three or more.

チャンバ10は、開口部11を開閉するゲートバルブ12を備えている。ゲートバルブ12は、チャンバ10の-X側の側面における外側に配置され、図示しない駆動部によって、例えば、上下方向(Z方向)にスライド可能である。ゲートバルブ12は、スライドすることにより開口部11を開閉する。なお、ゲートバルブ12で開口部11を閉じても、チャンバ10は、大気開放された状態となっている。また、開口部11を閉じることによりチャンバ10内を密閉状態にして、チャンバ10内を真空雰囲気としてもよい。また、チャンバ10の上面には、後述する軸部51が貫通する貫通部10hが設けられている。貫通部10hには、軸部51が挿入されている。なお、軸部51は、昇降可能に設けられてもよい。 The chamber 10 is equipped with a gate valve 12 that opens and closes the opening 11. The gate valve 12 is disposed on the outside of the -X side of the chamber 10, and can slide, for example, in the vertical direction (Z direction) by a drive unit (not shown). The gate valve 12 opens and closes the opening 11 by sliding. Note that even if the opening 11 is closed by the gate valve 12, the chamber 10 is in a state where it is open to the atmosphere. Also, the inside of the chamber 10 may be sealed by closing the opening 11, and the inside of the chamber 10 may be in a vacuum atmosphere. Also, a through-hole 10h through which a shaft portion 51 (described later) passes is provided on the upper surface of the chamber 10. The shaft portion 51 is inserted into the through-hole 10h. Note that the shaft portion 51 may be provided so as to be movable up and down.

なお、基板貼り合わせ装置100は、チャンバ10を備えるか否かが任意であり、チャンバ10を備えない形態(大気開放型)であってもよい。チャンバ10内を真空雰囲気とする場合には、チャンバ10内は、図示しない吸引装置に接続される。この吸引装置によりチャンバ10内を吸引(排気)することにより、チャンバ10内を真空雰囲気にすることができる。さらに、チャンバ10は、内部の真空雰囲気を開放するために外部に対して開放可能なバルブを備えていてもよい。また、チャンバ10内は、図示しないガス供給装置に接続されてもよい。このガス供給装置からチャンバ10内に所定のガスを供給することでチャンバ10内を所定のガス雰囲気にすることができる。所定のガスとしては、例えば、窒素ガスなどの基板S1、S2に形成されている薄膜等に対して不活性なガス、又はドライエアなどが用いられる。 The substrate bonding apparatus 100 may or may not include the chamber 10, and may be of a type not including the chamber 10 (open-to-air type). When the chamber 10 is to be a vacuum atmosphere, the chamber 10 is connected to a suction device (not shown). The chamber 10 can be suctioned (exhausted) by the suction device to create a vacuum atmosphere. The chamber 10 may also be equipped with a valve that can be opened to the outside in order to release the internal vacuum atmosphere. The chamber 10 may also be connected to a gas supply device (not shown). The chamber 10 can be conditioned to a predetermined gas atmosphere by supplying a predetermined gas from the gas supply device into the chamber 10. As the predetermined gas, for example, a gas inert to the thin films formed on the substrates S1 and S2, such as nitrogen gas, or dry air, is used.

下側プレート20は、チャンバ10内に搬入される基板S1、S2を下方から支持する。下側プレート20は、上方から見て円形状であるが、この形態に限定されず、例えば矩形状(正方形状、長方形状)、楕円形状、長円形状等であってもよい。下側プレート20は、基板S1、S2より大きい外径寸法に設定されている。 The lower plate 20 supports the substrates S1 and S2 from below as they are loaded into the chamber 10. The lower plate 20 has a circular shape when viewed from above, but is not limited to this shape and may be, for example, a rectangular shape (square shape, rectangular shape), an elliptical shape, an oval shape, etc. The lower plate 20 is set to have an outer diameter larger than the substrates S1 and S2.

下側プレート20は、支持プレート21と、ヒータ(加熱部)22と、ベースプレート23とを有する。支持プレート21、ヒータ22、及びベースプレート23は、下側(-Z側)からこの順番で積層されている。下側プレート20は、支持プレート21の下面側に設けられた複数の支柱24により支持されている。支持プレート21とヒータ22との間、及びヒータ22とベースプレート23との間は、例えばボルト等の締結部材により固定されている。支持プレート21、ヒータ22、及びベースプレート23には、後述するリフト部40のリフトピン41を貫通させる貫通孔20aが上下方向に複数設けられている。なお、ヒータ(加熱部)22を設けるか否かは任意であり、下側プレート20は、ヒータ(加熱部)22を備えていない形態であってもよい。 The lower plate 20 has a support plate 21, a heater (heating unit) 22, and a base plate 23. The support plate 21, heater 22, and base plate 23 are stacked in this order from the lower side (-Z side). The lower plate 20 is supported by a plurality of supports 24 provided on the lower surface side of the support plate 21. The support plate 21 and the heater 22, and the heater 22 and the base plate 23 are fixed by fastening members such as bolts. The support plate 21, the heater 22, and the base plate 23 are provided with a plurality of through holes 20a in the vertical direction through which the lift pins 41 of the lift unit 40 described later penetrate. Note that it is optional whether or not to provide the heater (heating unit) 22, and the lower plate 20 may be in a form that does not include the heater (heating unit) 22.

支持プレート21は、例えば、金属、樹脂、セラミックス等の材質により形成された板状体である。ヒータ22は、加熱部の一例であり、例えば、内部に電熱線等の加熱機構(熱源)を有するホットプレートである。ヒータ22によりベースプレート23を介して基板S1、S2を加熱する。なお、ヒータ22は、シート状の熱源を挟んで積層された積層構造体であってもよい。ベースプレート23は、+Z側の面である上面23f側に基板S1、S2、及び基板Sが配置される。ベースプレート23は、例えば、セラミックスで形成される板状体であるが、金属、樹脂等で形成されてもよい。ベースプレート23の上面23fは、基板S2と接触する面であってもよい。従って、上面23fは、平面度が高くかつ面粗さが小さい(又は鏡面である)ことが好ましい。 The support plate 21 is a plate-like body made of, for example, a material such as metal, resin, or ceramic. The heater 22 is an example of a heating unit, and is, for example, a hot plate having a heating mechanism (heat source) such as an electric heating wire inside. The heater 22 heats the substrates S1 and S2 via the base plate 23. The heater 22 may be a laminated structure in which a sheet-shaped heat source is sandwiched between the substrates. The substrates S1, S2, and the substrate S are arranged on the upper surface 23f side of the base plate 23, which is the surface on the +Z side. The base plate 23 is a plate-like body made of, for example, ceramic, but may be made of metal, resin, or the like. The upper surface 23f of the base plate 23 may be a surface that comes into contact with the substrate S2. Therefore, it is preferable that the upper surface 23f has a high flatness and a small surface roughness (or is a mirror surface).

支柱24は、支持プレート21の下面に複数設けられている。複数の支柱24は、下側プレート20をチャンバ10の底部の基台15に支持するために用いられる。なお、支柱24の本数及び配置は、上記した形態に限定されず、下側プレート20を支持可能な任意の構成が適用される。 Multiple support columns 24 are provided on the underside of the support plate 21. The multiple support columns 24 are used to support the lower plate 20 on the base 15 at the bottom of the chamber 10. Note that the number and arrangement of the support columns 24 are not limited to the above-mentioned form, and any configuration capable of supporting the lower plate 20 can be used.

図1に示すように、上側押え部30Aは、基板S1と基板S2とを貼り付ける際に、上側の基板S1を基板S2側(下側プレート20側)に向かって押し付ける。上側押え部30Aは、軸部51の下部に設けられた基部31と、基部31の下面側に設けられた吸着パッド(保持部)32とを備える。基部31及び吸着パッド32は、例えば、上方から見て円形状であるが、この形態に限定されず、例えば、矩形状(正方形状、長方形状)、楕円形状、長円形状等であってもよい。基部31及び吸着パッド32は、基板S1、S2より小さい外径寸法に設定されている。なお、基部31及び吸着パッド32の外径寸法は任意に設定可能である。 As shown in FIG. 1, the upper pressing portion 30A presses the upper substrate S1 toward the substrate S2 (the lower plate 20) when the substrates S1 and S2 are attached to each other. The upper pressing portion 30A includes a base 31 provided at the bottom of the shaft portion 51 and a suction pad (holding portion) 32 provided on the underside of the base 31. The base 31 and the suction pad 32 are, for example, circular when viewed from above, but are not limited to this shape and may be, for example, rectangular (square, rectangular), elliptical, or oval. The base 31 and the suction pad 32 are set to have an outer diameter smaller than the substrates S1 and S2. The outer diameter of the base 31 and the suction pad 32 can be set arbitrarily.

上側押え部30Aは、軸部51の下端に設けられており、上下方向に位置が固定されている。ただし、軸部51が昇降可能である場合には、上側押え部30Aは、軸部51と一体で昇降する形態であってもよい。吸着パッド32は、下面32aを吸着面として、リフトピン41に支持された上昇してきた基板S1の上面を吸着して基板S1を保持可能である。吸着パッド32は、基部31に対して、例えばボルト等の締結部材により固定されている。吸着パッド32の構成は任意であり、例えば、真空吸着パッド、静電吸着パッドなどが用いられる。また、上側押え部30Aは、ヒータ(加熱部)を備える形態であってもよい。また、上側押え部30Aがヒータを備える形態に代えて、チャンバ10内を加熱するヒータが設けられる形態であってもよい。 The upper pressing part 30A is provided at the lower end of the shaft part 51, and its position is fixed in the vertical direction. However, if the shaft part 51 can be raised and lowered, the upper pressing part 30A may be raised and lowered together with the shaft part 51. The suction pad 32 can hold the substrate S1 by adsorbing the upper surface of the substrate S1 supported by the lift pins 41 that has risen, using the lower surface 32a as an adsorption surface. The suction pad 32 is fixed to the base part 31 by a fastening member such as a bolt. The suction pad 32 may have any configuration, and may be, for example, a vacuum suction pad or an electrostatic suction pad. The upper pressing part 30A may also be provided with a heater (heating part). Instead of the upper pressing part 30A being provided with a heater, a heater that heats the inside of the chamber 10 may also be provided.

リフト部40は、下側プレート20の下方に設けられている。リフト部40は、下側プレート20の上方において基板S1、S2、Sを支持し、この基板S1、S2、Sを昇降させる。リフト部40は、チャンバ10内に搬入された基板S1、S2のそれぞれを、アライメント機構60で位置合わせするため、支持した基板S1、S2を下降させ、下側プレート20上に載せる。リフト部40は、アライメント機構60で位置合わせした基板S1を、吸着パッド32に保持させるため、支持した基板S1を上昇させる。リフト部40は、アライメント機構60で位置合わせした基板S2を、基板S1に貼り合わせるため、基板S2を上昇させる。 The lift unit 40 is provided below the lower plate 20. The lift unit 40 supports the substrates S1, S2, S above the lower plate 20 and raises and lowers the substrates S1, S2, S. The lift unit 40 lowers the supported substrates S1, S2 and places them on the lower plate 20 so that the substrates S1, S2 brought into the chamber 10 can be aligned by the alignment mechanism 60. The lift unit 40 raises the supported substrate S1 so that the substrate S1 aligned by the alignment mechanism 60 can be held by the suction pad 32. The lift unit 40 raises the substrate S2 aligned by the alignment mechanism 60 so that the substrate S2 can be bonded to the substrate S1.

リフト部40は、複数のリフトピン41と、これらリフトピン41の下端に連結されてZ方向に昇降する移動部42と、移動部42を昇降させるリフトピン駆動部43と、を有している。複数のリフトピン41は、下側プレート20の中央部に配置されている。複数のリフトピン41は、基板S1、S2の中央部に下方から突き当たることで、基板S1、S2を支持する。リフトピン41は、基板S1の機能領域Afが下方を向いている場合に、機能領域Afに当接して基板S1を支持する。なお、リフトピン41は、基板S1、S2を下側プレート20上に載せた後、上端が基板S1、S2と非接触となる。 The lift unit 40 has multiple lift pins 41, a moving unit 42 that is connected to the lower ends of the lift pins 41 and moves up and down in the Z direction, and a lift pin drive unit 43 that moves the moving unit 42 up and down. The multiple lift pins 41 are arranged in the center of the lower plate 20. The multiple lift pins 41 support the substrates S1 and S2 by hitting the centers of the substrates S1 and S2 from below. When the functional area Af of the substrate S1 faces downward, the lift pins 41 abut against the functional area Af to support the substrate S1. Note that after the substrates S1 and S2 are placed on the lower plate 20, the upper ends of the lift pins 41 are not in contact with the substrates S1 and S2.

図4は、下側プレート20を上方から視た平面図である。図4に示すように、リフトピン41は、下側プレート20に設けられた複数の貫通孔20aをそれぞれ貫通して配置される。複数のリフトピン41の上端の高さは同一又はほぼ同一に揃えられている。リフトピン41は、例えば、非導電性を有する材質(例えば樹脂、金属、セラミックスなど)で形成されてもよい。 Figure 4 is a plan view of the lower plate 20 viewed from above. As shown in Figure 4, the lift pins 41 are arranged by penetrating each of the multiple through holes 20a provided in the lower plate 20. The heights of the upper ends of the multiple lift pins 41 are the same or approximately the same. The lift pins 41 may be formed, for example, from a non-conductive material (e.g., resin, metal, ceramics, etc.).

移動部42は、リフトピン駆動部43を駆動させることにより昇降する。複数のリフトピン41は、移動部42の昇降に伴って同時に昇降する。リフトピン駆動部43は、例えば電動の回転モータ、リニアモータ、エアーシリンダ装置、油圧シリンダ装置などが用いられ、図示しない伝達機構により駆動力が移動部42に伝達される。 The moving part 42 moves up and down by driving the lift pin driving part 43. The multiple lift pins 41 move up and down simultaneously as the moving part 42 moves up and down. The lift pin driving part 43 may be, for example, an electric rotary motor, a linear motor, an air cylinder device, or a hydraulic cylinder device, and the driving force is transmitted to the moving part 42 by a transmission mechanism (not shown).

アライメント機構60は、下側プレート20に対して、基板S1、S2の位置決めを行う。図1、図4に示すように、アライメント機構60は、複数のアライメント駆動部61と、複数のアライメントブロック62と、を備える。アライメントブロック62は、基板S1、S2を径方向から挟み込むことで、基板S1、S2をアライメント(位置決め)するために用いられる。複数のアライメントブロック62は、下側プレート20のベースプレート23の外周部に、下側プレート20の中心軸AX回りの周方向に間隔を開けて配置されている。複数のアライメントブロック62は、中心軸AX回りの周方向に間隔を開けて、例えば5個配置されている。複数のアライメントブロック62のそれぞれは、図示しないガイドによって、基板S1、S2の表面に沿った方向に移動可能である。アライメントブロック62は、基板S1、S2が帯電するのを防止するため、導電性を有する材料で形成されるのが好ましい。 The alignment mechanism 60 positions the substrates S1 and S2 relative to the lower plate 20. As shown in FIG. 1 and FIG. 4, the alignment mechanism 60 includes a plurality of alignment drive units 61 and a plurality of alignment blocks 62. The alignment blocks 62 are used to align (position) the substrates S1 and S2 by pinching them from the radial direction. The plurality of alignment blocks 62 are arranged at intervals in the circumferential direction around the central axis AX of the lower plate 20 on the outer periphery of the base plate 23 of the lower plate 20. The plurality of alignment blocks 62 are arranged at intervals in the circumferential direction around the central axis AX, for example, five of them. Each of the plurality of alignment blocks 62 can be moved in a direction along the surface of the substrates S1 and S2 by a guide not shown. The alignment blocks 62 are preferably formed of a conductive material to prevent the substrates S1 and S2 from being charged.

アライメント駆動部61は、複数のアライメントブロック62のそれぞれを、ベースプレート23の径方向に移動させる。アライメント駆動部61は、例えば、シリンダ装置又は電動モータの駆動源と、駆動源で生じた駆動力をアライメントブロック62のそれぞれに伝達する伝達機構とを有する。 The alignment drive unit 61 moves each of the multiple alignment blocks 62 in the radial direction of the base plate 23. The alignment drive unit 61 has a drive source, for example, a cylinder device or an electric motor, and a transmission mechanism that transmits the drive force generated by the drive source to each of the alignment blocks 62.

アライメント機構60は、アライメント駆動部61を駆動することでアライメントブロック62をベースプレート23の径方向に進出させ、基板S1、S2の外周縁を、ベースプレート23の上面23fに平行な方向に押すことで、基板S1、S2を挟み込む。アライメント機構60は、アライメント駆動部61を駆動することでアライメントブロック62をベースプレート23の径方向に進退させることで、基板S1、S2を下側プレート20及び上側押え部30Aに対して位置決めする。 The alignment mechanism 60 drives the alignment drive unit 61 to advance the alignment block 62 in the radial direction of the base plate 23, and presses the outer edges of the substrates S1 and S2 in a direction parallel to the upper surface 23f of the base plate 23, thereby sandwiching the substrates S1 and S2. The alignment mechanism 60 drives the alignment drive unit 61 to advance and retreat the alignment block 62 in the radial direction of the base plate 23, thereby positioning the substrates S1 and S2 relative to the lower plate 20 and the upper pressing unit 30A.

アライメント機構60の動作は、制御部Cによって制御される。アライメントブロック62が用いられる場合、制御部Cは、例えば、図示しない他のユニットで取得した基板S1、S2の形状を読み込み、基板S1、S2に対してそれぞれのアライメント位置を決めてから、アライメントブロック62を動作させる。なお、アライメント機構60は、所要の機能を果たすことができるのであれば、その具体的な構成を何ら限定するものではなく、適宜他の構成に変更可能である。例えば、図4において、5つ設けられているアライメント機構60のうち、上側2つのアライメント機構60を固定式とし、下側3つのアライメント機構60を進退可能な可動式として構成してもよい。この場合、可動式の3つのアライメント機構60は、アライメント駆動部61を駆動させてアライメントブロック62を進出させ、基板S1、S2の外周縁を、固定式の2つのアライメント機構60の方向に向かって押すことによりアライメントを実行する。なお、アライメント機構60において、複数のアライメントブロック62のうち、可動式とする個数、又は固定式とする個数は適宜設定可能である。 The operation of the alignment mechanism 60 is controlled by the control unit C. When the alignment block 62 is used, the control unit C reads the shapes of the substrates S1 and S2 acquired by another unit (not shown), determines the alignment positions for the substrates S1 and S2, and then operates the alignment block 62. Note that the specific configuration of the alignment mechanism 60 is not limited in any way as long as it can perform the required function, and can be changed to another configuration as appropriate. For example, in FIG. 4, of the five alignment mechanisms 60 provided, the upper two alignment mechanisms 60 may be fixed, and the lower three alignment mechanisms 60 may be movable and advanceable. In this case, the three movable alignment mechanisms 60 perform alignment by driving the alignment drive unit 61 to advance the alignment block 62 and pushing the outer periphery of the substrates S1 and S2 toward the direction of the two fixed alignment mechanisms 60. In addition, in the alignment mechanism 60, the number of the alignment blocks 62 that are movable or fixed can be set as appropriate.

図5は、図4のA―A矢視断面図である。図4,図5に示すように、下側プレート20は、支持部材80を備えている。支持部材80は、アライメント機構60により基板S1の位置決めを行う際に、基板S1の下面外周部F1を下方から支持する。図5に示すように、リフトピン41から、機能領域Afを下方に向けた基板S1を受け取る場合、複数のピン81は、機能領域Afよりも外側である下面外周部F1に当接して基板S1を支持する。支持部材80は、下側プレート20のベースプレート23に設けられる。 Figure 5 is a cross-sectional view taken along the line A-A in Figure 4. As shown in Figures 4 and 5, the lower plate 20 is provided with a support member 80. The support member 80 supports the lower surface outer periphery F1 of the substrate S1 from below when the alignment mechanism 60 positions the substrate S1. As shown in Figure 5, when receiving the substrate S1 with the functional area Af facing downward from the lift pins 41, the multiple pins 81 abut against the lower surface outer periphery F1, which is outside the functional area Af, to support the substrate S1. The support member 80 is provided on the base plate 23 of the lower plate 20.

支持部材80は、基板S1、S2を支持したリフトピン41が下降した際に、基板S1の下面外周部F1に当接して基板S1を支持する。支持部材80は、下側プレート20の周方向に間隔をあけて3個所以上設けられている。支持部材80は、例えば、下側プレート20の周方向に間隔を開けて、例えば4箇所に設けられている。支持部材80は、例えば、下側プレート20の上面から突出するピン81である。ピン81を、基板S1、S2の下面外周部F1に当接させることで、簡易な構成で基板S1、S2を安定して支持することができる。 When the lift pins 41 supporting the substrates S1 and S2 are lowered, the support members 80 abut against the lower surface outer periphery F1 of the substrate S1 to support the substrate S1. The support members 80 are provided at three or more locations spaced apart in the circumferential direction of the lower plate 20. The support members 80 are provided, for example, at four locations spaced apart in the circumferential direction of the lower plate 20. The support members 80 are, for example, pins 81 protruding from the upper surface of the lower plate 20. By abutting the pins 81 against the lower surface outer periphery F1 of the substrates S1 and S2, the substrates S1 and S2 can be stably supported with a simple configuration.

ピン81の先端は、上方に向かって外径寸法が漸次縮小する半球状である。ピン81の先端が半球状であることで、ピン81の先端と基板S1の下面外周部F1とを点接触により当接させることができる。従って、位置決めのために基板S1を、基板S1の表面に沿った方向に移動させるときに、基板S1とピン81の先端との間に生じる摩擦を小さく抑えることができる。また、ピン81の先端は下面外周部F1と接触しているので、機能領域Afを損傷することがなく、さらにチップ飛びの発生を回避できる。なお、ピン81の先端の形状は、半球状に限らず、適宜他の形状としてもよい。 The tip of the pin 81 is hemispherical with an outer diameter that gradually decreases toward the top. The hemispherical tip of the pin 81 allows the tip of the pin 81 to come into contact with the outer periphery F1 of the lower surface of the substrate S1 by point contact. Therefore, when the substrate S1 is moved in a direction along the surface of the substrate S1 for positioning, the friction generated between the substrate S1 and the tip of the pin 81 can be kept small. In addition, since the tip of the pin 81 contacts the outer periphery F1 of the lower surface, the functional area Af is not damaged, and the occurrence of chip flying can be avoided. Note that the shape of the tip of the pin 81 is not limited to a hemispherical shape, and may be other shapes as appropriate.

図4に示すように、複数のアライメントブロック62のそれぞれは、複数のピン81に対し、下側プレート20の周方向にずれた状態で配置される。この構成により、アライメント機構60で基板S1、S2の位置決めを行う際に、複数のアライメントブロック62を基板S1、S2の表面に沿った方向に進退して基板S1、S2を挟み込むときに、アライメントブロック62とピン81との干渉が生じるのを抑えることができる。 As shown in FIG. 4, each of the alignment blocks 62 is positioned offset in the circumferential direction of the lower plate 20 relative to the pins 81. With this configuration, when the alignment mechanism 60 positions the substrates S1 and S2, interference between the alignment blocks 62 and the pins 81 can be reduced when the alignment blocks 62 move forward and backward along the surfaces of the substrates S1 and S2 to sandwich the substrates S1 and S2.

<基板貼り合わせ方法>
次に、本実施形態に係る基板貼り合わせ方法について説明する。図6は、本実施形態に係る基板貼り合わせ方法の一例を示すフローチャートである。図7は、図6に続いて、本実施形態に係る基板貼り合わせ方法の一例を示すフローチャートである。この基板貼り合わせ方法は、例えば、制御部Cからの指示により実行される。図8から図18は、基板貼り合わせ装置100の動作の一例を示す工程図である。なお、これらの工程図では、各部の動きが分かり易くなるように、記載を簡略化している。以下、図6、図7のフローチャートに沿って説明する。
<Substrate bonding method>
Next, a substrate bonding method according to this embodiment will be described. FIG. 6 is a flowchart showing an example of the substrate bonding method according to this embodiment. FIG. 7 is a flowchart showing an example of the substrate bonding method according to this embodiment, following FIG. 6. This substrate bonding method is executed, for example, by instructions from the control unit C. FIG. 8 to FIG. 18 are process diagrams showing an example of the operation of the substrate bonding apparatus 100. Note that in these process diagrams, the description is simplified so that the operation of each part can be easily understood. Below, a description will be given along the flowcharts of FIG. 6 and FIG. 7.

まず、チャンバ10のゲートバルブ12を開き、基板を搬入する(ステップS01)。図8に示すように、制御部Cは、図示しない駆動部を駆動させてゲートバルブ12を上昇させ、開口部11を開放させる。続いて、基板S1(上側基板)をチャンバ10内に搬入する。このとき、制御部Cは、リフトピン41を基板S1の受け渡し高さまで、上昇させておく。 First, the gate valve 12 of the chamber 10 is opened and a substrate is loaded (step S01). As shown in FIG. 8, the control unit C drives a drive unit (not shown) to raise the gate valve 12 and open the opening 11. Next, the substrate S1 (upper substrate) is loaded into the chamber 10. At this time, the control unit C raises the lift pins 41 to the transfer height of the substrate S1.

搬送装置90のアーム91は、下面側に基板S1を保持した状態で開口部11からチャンバ10の内部に進入し、基板S1をリフトピン41の上方に配置させる。アーム91は、下面に設けられた図示しない吸着パッド等により基板S1を吸着保持している。その後、制御部Cは、アーム91を下降させて、基板S1をアーム91からリフトピン41に渡す(ステップS02)。リフトピン41は、基板S1の下面内周部F2の中央部に下方から突き当たる。その後、アーム91は、チャンバ10から退出する。なお、基板S1が接着層Fを備えている場合、基板S1は、チャンバ10内への搬入時に、接着層Fが下側になっている。 The arm 91 of the transport device 90, holding the substrate S1 on its underside, enters the chamber 10 through the opening 11 and positions the substrate S1 above the lift pins 41. The arm 91 holds the substrate S1 by suction using a suction pad (not shown) or the like provided on its underside. The control unit C then lowers the arm 91 and transfers the substrate S1 from the arm 91 to the lift pins 41 (step S02). The lift pins 41 abut against the center of the inner periphery F2 of the underside of the substrate S1 from below. The arm 91 then exits the chamber 10. Note that if the substrate S1 has an adhesive layer F, the adhesive layer F is on the lower side when the substrate S1 is carried into the chamber 10.

続いて、制御部Cは、図9に示すように、基板S1を支持しているリフトピン41を下降させ、基板S1を下側プレート20の複数の支持部材80(ピン81)上に載置する(ステップS03)。このとき、リフトピン41は、複数の支持部材80(すなわち基板S1の下面)よりも下方位置まで下降させ、基板S1を複数の支持部材80で支持させる。この構成により、基板S1は、リフトピン41と非接触となり、下面外周部F1に下方から接する複数の支持部材80のみによって支持された状態となる。また、ヒータ22により基板S1を加熱してもよい。 Next, as shown in FIG. 9, the control unit C lowers the lift pins 41 supporting the substrate S1, and places the substrate S1 on the multiple support members 80 (pins 81) of the lower plate 20 (step S03). At this time, the lift pins 41 are lowered to a position lower than the multiple support members 80 (i.e., the lower surface of the substrate S1), and the substrate S1 is supported by the multiple support members 80. With this configuration, the substrate S1 is not in contact with the lift pins 41, and is supported only by the multiple support members 80 that contact the lower surface outer periphery F1 from below. The substrate S1 may also be heated by the heater 22.

続いて、基板S1に対してアライメント動作を行う(ステップS04)。図10に示すように、制御部Cは、アライメント駆動部61を駆動して各アライメントブロック62を径方向内側に向かって進出させ、複数のアライメントブロック62で基板を挟むことにより基板S1を位置決めする。このとき、基板S1は、複数の支持部材80によって下面外周部F1で支持されている。このため、複数のアライメントブロック62で基板S1を位置決めする際、基板S1を基板S1の下面に沿った面内で移動させると、複数の支持部材80と基板S1の下面外周部F1との間で擦れが生じる。アライメント動作の後、制御部Cは、各アライメントブロック62を径方向外側に退避させ、次いでリフトピン41を上昇させることで基板S1をスペーサ72より上方に配置させる。 Next, an alignment operation is performed on the substrate S1 (step S04). As shown in FIG. 10, the control unit C drives the alignment drive unit 61 to advance each alignment block 62 radially inward, and positions the substrate S1 by sandwiching the substrate between the alignment blocks 62. At this time, the substrate S1 is supported at the lower surface outer periphery F1 by the multiple support members 80. Therefore, when the substrate S1 is positioned by the multiple alignment blocks 62, rubbing occurs between the multiple support members 80 and the lower surface outer periphery F1 of the substrate S1 when the substrate S1 is moved within a plane along the lower surface of the substrate S1. After the alignment operation, the control unit C retracts each alignment block 62 radially outward, and then raises the lift pins 41 to position the substrate S1 above the spacers 72.

続いて、基板S1を吸着パッド32で保持させる(ステップS05)。図11に示すように、制御部Cは、リフトピン41を上昇させ、支持部材80から基板S1を受けとり、基板S1を上昇させ、上側押え部30Aの吸着パッド32の吸着面32aに基板S1を当接させる。制御部Cは、基板S1の当接に際して、吸着パッド32を予め吸着可能な状態に駆動させている。その結果、基板S1は、吸着パッド32に保持された状態となる。その後、リフトピン41を下降させることにより、リフトピン41は、基板S1から離れた状態となる。 Subsequently, the substrate S1 is held by the suction pad 32 (step S05). As shown in FIG. 11, the control unit C raises the lift pin 41, receives the substrate S1 from the support member 80, raises the substrate S1, and abuts the substrate S1 against the suction surface 32a of the suction pad 32 of the upper pressing unit 30A. When the substrate S1 abuts, the control unit C drives the suction pad 32 to a state in which it can be adsorbed in advance. As a result, the substrate S1 is held by the suction pad 32. The lift pin 41 is then lowered, so that the lift pin 41 is separated from the substrate S1.

続いて、基板S2(下側基板)を、チャンバ10内に搬入する(ステップS06)。図12に示すように、制御部Cは、リフトピン41を基板S2の受け渡し高さまで下降させる。その後、アーム91によって基板S2をチャンバ10内に搬入してリフトピン41の上方に配置させる。アーム91は、下面側に基板S2を吸着して保持している。その後、制御部Cは、アーム91を下降させて、基板S2をアーム91からリフトピン41に渡す。その後、アーム91は、チャンバ10から退出する。なお、基板S2は、チャンバ10内への搬入時に、接着層Fが上側になっている。 Substrate S2 (lower substrate) is then loaded into chamber 10 (step S06). As shown in FIG. 12, control unit C lowers lift pins 41 to the transfer height of substrate S2. Substrate S2 is then loaded into chamber 10 by arm 91 and positioned above lift pins 41. Arm 91 holds substrate S2 by suction on its underside. Control unit C then lowers arm 91 and transfers substrate S2 from arm 91 to lift pins 41. Arm 91 then exits chamber 10. Note that substrate S2 is loaded into chamber 10 with adhesive layer F facing up.

続いて、ゲートバルブ12を閉じて、基板S2の反りを抑制するため反り抑制ベーク処理を行う(ステップS07)。図13に示すように、ゲートバルブ12を閉じた後、例えば、ヒータ22により基板S2を加熱して反り抑制ベーク処理を行う。基板S2をベークすることにより、基板S2の形状を安定させ、基板S2の反りを抑制することができる。この反り抑制ベーク処理は、チャンバ10内の温度を例えば150℃から250℃に保持して行う。なお、上記したステップS02からステップS07までは、ゲートバルブ12を閉じたとしても、チャンバ10内が大気開放された状態で行っている。ただし、例えば、ステップS03、S04、S07などにおいては、チャンバ10内を真空雰囲気として行われてもよい。 Then, the gate valve 12 is closed and a warp suppression bake process is performed to suppress warpage of the substrate S2 (step S07). As shown in FIG. 13, after the gate valve 12 is closed, the substrate S2 is heated by, for example, the heater 22 to perform the warp suppression bake process. By baking the substrate S2, the shape of the substrate S2 can be stabilized and warpage of the substrate S2 can be suppressed. This warp suppression bake process is performed while the temperature in the chamber 10 is maintained at, for example, 150°C to 250°C. Note that, even if the gate valve 12 is closed, the above steps S02 to S07 are performed with the chamber 10 open to the atmosphere. However, for example, steps S03, S04, S07, etc. may be performed in a vacuum atmosphere in the chamber 10.

続いて、図14に示すように、リフトピン41を下降させて基板S2を下側プレート20に載置させる。リフトピン41は、複数の支持部材80よりも下方位置まで下降させ、基板S2を複数の支持部材80のみで支持させる。この構成により、基板S2は、リフトピン41と非接触となり、下面外周部F1に下方から接する複数の支持部材80によって支持された状態となる。その後、ヒータ22により基板S2を加熱して、大気開放された状態で反り抑制ベーク処理を行ってもよいし、チャンバ10内を真空雰囲気下とした状態で反り抑制ベーク処理を行ってもよい。この反り抑制ベーク処理は、ヒータ22の温度を例えば150℃から250℃にして行う。 Next, as shown in FIG. 14, the lift pins 41 are lowered to place the substrate S2 on the lower plate 20. The lift pins 41 are lowered to a position lower than the multiple support members 80, so that the substrate S2 is supported only by the multiple support members 80. With this configuration, the substrate S2 is not in contact with the lift pins 41, and is supported by the multiple support members 80 that contact the lower surface outer periphery F1 from below. Thereafter, the substrate S2 is heated by the heater 22, and the warp suppression bake process may be performed in an open-to-air state, or the warp suppression bake process may be performed in a vacuum atmosphere inside the chamber 10. This warp suppression bake process is performed by setting the temperature of the heater 22 to, for example, 150°C to 250°C.

続いて、基板S2に対してアライメント動作を行う(ステップS08)。図15に示すように、制御部Cは、アライメント駆動部61を駆動して各アライメントブロック62を径方向内側に向かって進出させ、複数のアライメントブロック62で基板S2を挟むことにより基板S2を位置決めする。このとき、基板S2は、複数の支持部材80によって下面外周部F1で支持されている。このため、複数のアライメントブロック62で基板S2を位置決めするため、基板S2を基板S2の下面に沿った面内で移動させると、複数の支持部材80と基板S1の下面外周部F1との間でのみ、擦れが生じる。ステップS08のアライメント動作は、ステップS04のアライメント動作と同様である。従って、基板S1と基板S2とは、平面視でほぼ同じ位置に位置決めされる。 Next, an alignment operation is performed on the substrate S2 (step S08). As shown in FIG. 15, the control unit C drives the alignment drive unit 61 to advance each alignment block 62 radially inward, and positions the substrate S2 by sandwiching the substrate S2 between the alignment blocks 62. At this time, the substrate S2 is supported at the lower surface outer periphery F1 by the support members 80. Therefore, when the substrate S2 is moved in a plane along the lower surface of the substrate S2 to position the substrate S2 with the alignment blocks 62, friction occurs only between the support members 80 and the lower surface outer periphery F1 of the substrate S1. The alignment operation in step S08 is similar to the alignment operation in step S04. Therefore, the substrates S1 and S2 are positioned at approximately the same position in a plan view.

続いて、制御部Cは、図16に示すように、リフトピン41を上昇させることで基板S2を上昇させ、基板S1と基板S2とを貼り合わせる(ステップS09)。このとき、上側押え部30Aの吸着パッド32が基板S1の上面側を押さえており、リフトピン41により基板S2が上昇して基板S1に重ね合わされることで基板S1と基板S2とが貼り合わされる。つまり、吸着パッド32は、基板S1を保持する保持部として機能するとともに、基板S1の上面に当接して基板S1の上面を押さえる機能の双方を有する。ステップS09では、基板S1の接着層Fと基板S2の接着層Fとが当接することで、基板S1と基板S2とが貼り合わされる。なお、基板S1と基板S2とが貼り合わされる力は、リフトピン41が上昇する力によって制御される。なお、リフトピン41の上昇に代えて、基板S1を保持する上側押え部30Aを下降させてもよいし、リフトピン41を上昇させかつ上側押え部30Aを下降させてもよい。 Next, as shown in FIG. 16, the control unit C raises the lift pins 41 to raise the substrate S2, thereby bonding the substrates S1 and S2 together (step S09). At this time, the suction pads 32 of the upper pressing unit 30A press the upper surface of the substrate S1, and the substrate S2 is raised by the lift pins 41 and overlapped with the substrate S1, thereby bonding the substrates S1 and S2 together. In other words, the suction pads 32 function as a holding unit that holds the substrate S1, and also have the function of abutting against the upper surface of the substrate S1 to press the upper surface of the substrate S1. In step S09, the adhesive layer F of the substrate S1 and the adhesive layer F of the substrate S2 come into contact with each other, thereby bonding the substrates S1 and S2 together. The force with which the substrates S1 and S2 are bonded together is controlled by the force with which the lift pins 41 rise. Instead of raising the lift pins 41, the upper holding portion 30A that holds the substrate S1 may be lowered, or the lift pins 41 may be raised and the upper holding portion 30A may be lowered.

続いて、基板S1に対する吸着パッド32の吸着を解除する(ステップS10)。制御部Cは、基板S1と基板S2とを貼り合わせた後、吸着パッド32による基板S1への吸着を解除させる。続いて、図17に示すように、リフトピン41を下降させて、貼り付けが終了した基板Sを搬出用の高さに配置させる。この工程により、基板Sは、下側プレート20及び上側押え部30Aの双方から離れる。続いて、ゲートバルブ12を開いて基板Sをチャンバ10から搬出する(ステップS11)。図18に示すように、ゲートバルブ12を上昇させて開口部11を開放した後、搬送装置90のアーム91を開口部11からチャンバ10の内部に進入させ、リフトピン41で支持する基板Sの下方にアーム91を配置させる。その後、制御部Cは、アーム91を上昇させて、アーム91の上面に基板Sを吸着保持させることにより、基板Sをリフトピン41からアーム91に渡す。なお、アーム91は、基板Sを吸着保持せず、アーム91の上面に基板Sを載置させて保持する形態であってもよい。その後、アーム91がチャンバ10から退出することで、基板Sがチャンバ10の外部に搬出される。その後、制御部Cは、ゲートバルブ12を閉じて、一連の処理を終了させる。 Next, the suction pad 32 is released from the suction of the substrate S1 (step S10). After bonding the substrates S1 and S2, the control unit C releases the suction of the substrate S1 by the suction pad 32. Next, as shown in FIG. 17, the lift pin 41 is lowered to position the substrate S after bonding at a height for removal. This process causes the substrate S to leave both the lower plate 20 and the upper pressing unit 30A. Next, the gate valve 12 is opened to remove the substrate S from the chamber 10 (step S11). As shown in FIG. 18, after the gate valve 12 is raised to open the opening 11, the arm 91 of the transport device 90 is inserted into the chamber 10 from the opening 11, and the arm 91 is positioned below the substrate S supported by the lift pin 41. Then, the control unit C raises the arm 91 and holds the substrate S on the upper surface of the arm 91 by suction, thereby transferring the substrate S from the lift pin 41 to the arm 91. The arm 91 may be configured not to hold the substrate S by suction, but to hold the substrate S by placing it on the upper surface of the arm 91. The arm 91 then leaves the chamber 10, and the substrate S is transported to the outside of the chamber 10. The control unit C then closes the gate valve 12, ending the series of processes.

[第2実施形態]
<基板貼り合わせ装置>
第2実施形態に係る基板貼り合わせ装置200について説明する。図19は、第2実施形態に係る基板貼り合わせ装置200の一例を示す図である。なお、図19以降の各図において、上記した第1実施形態と同様の構成には同一の符号を付して、その説明を省略又は簡略化する。基板貼り合わせ装置200は、接着層Fを形成した基板S1と、接着層Fを形成した基板S2とを、互いの接着層Fを当接させて貼り付ける。図19に示すように、基板貼り合わせ装置200は、チャンバ10と、下側プレート20と、上側押え部30Bと、リフト部40と、昇降機構50と、アライメント機構60と、スペーサ機構70と、制御部Cと、を備える。制御部Cは、基板貼り合わせ装置200における各部の動作を統括して制御する。
[Second embodiment]
<Substrate bonding device>
A substrate bonding apparatus 200 according to the second embodiment will be described. FIG. 19 is a diagram showing an example of the substrate bonding apparatus 200 according to the second embodiment. In each of the figures following FIG. 19, the same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified. The substrate bonding apparatus 200 bonds a substrate S1 on which an adhesive layer F is formed and a substrate S2 on which an adhesive layer F is formed by abutting the adhesive layers F of the substrates. As shown in FIG. 19, the substrate bonding apparatus 200 includes a chamber 10, a lower plate 20, an upper pressing unit 30B, a lift unit 40, a lifting mechanism 50, an alignment mechanism 60, a spacer mechanism 70, and a control unit C. The control unit C controls the operation of each unit in the substrate bonding apparatus 200.

基板貼り合わせ装置200において、基板S1、S2を貼り合わせるには、まず、基板S1をチャンバ10内に搬入し、アライメント機構60で位置合わせした後、リフト部40で基板S1を上昇させ、スペーサ機構70で保持させる。その後、基板S2をチャンバ10内に搬入し、アライメント機構60で位置合わせした後、リフト部40で基板S2を上昇させ、スペーサ機構70に保持された基板S1と貼り合わせる。チャンバ10は、下側プレート20と、上側押え部30Bと、リフト部40と、昇降機構50の一部と、アライメント機構60と、スペーサ機構70とが収容されている。 To bond substrates S1 and S2 together in the substrate bonding apparatus 200, first substrate S1 is carried into the chamber 10 and aligned by the alignment mechanism 60, then substrate S1 is raised by the lift unit 40 and held by the spacer mechanism 70. Substrate S2 is then carried into the chamber 10 and aligned by the alignment mechanism 60, then substrate S2 is raised by the lift unit 40 and bonded to substrate S1 held by the spacer mechanism 70. The chamber 10 contains the lower plate 20, the upper pressing unit 30B, the lift unit 40, part of the lifting mechanism 50, the alignment mechanism 60, and the spacer mechanism 70.

チャンバ10の上面の貫通部10hには、軸部51が昇降可能な状態で挿入されており、図示しないシール部材によってチャンバ10内の密閉状態を維持している。チャンバ10は、ゲートバルブ12で開口部11を閉じることによりチャンバ10内を密閉状態にすることができる。チャンバ10内は、図示しない吸引装置によりチャンバ10内を吸引(排気)することにより、チャンバ10内を真空雰囲気にすることができる。さらに、チャンバ10は、内部の真空雰囲気を開放するために外部に対して開放可能なバルブを備えていてもよい。また、チャンバ10内は、図示しないガス供給装置に接続されてもよい。なお、基板貼り合わせ装置200は、チャンバ10を備えるか否かが任意であり、チャンバ10を備えない形態(大気開放型)であってもよい。 The shaft 51 is inserted into the through-hole 10h on the top surface of the chamber 10 in a state in which it can be raised and lowered, and the chamber 10 is kept sealed by a sealing member (not shown). The chamber 10 can be sealed by closing the opening 11 with the gate valve 12. The chamber 10 can be made into a vacuum atmosphere by sucking (exhausting) the chamber 10 with a suction device (not shown). Furthermore, the chamber 10 may be equipped with a valve that can be opened to the outside in order to release the vacuum atmosphere inside. The chamber 10 may also be connected to a gas supply device (not shown). The substrate bonding apparatus 200 may be optionally equipped with the chamber 10 or may not be equipped with the chamber 10 (open to the atmosphere).

下側プレート20、支持プレート21、ヒータ22、ベースプレート23、及び支柱24については、上記した第1実施形態と同様であるため説明を省略する。 The lower plate 20, support plate 21, heater 22, base plate 23, and support column 24 are the same as those in the first embodiment described above, so their explanations are omitted.

上側押え部30Bは、図19に示すように、基板S1と基板S2とを貼り付ける際に、上側の基板S1を基板S2側(下側プレート20側)に向かって押し付ける。上側押え部30Aは、基部31と、基部31の下面側に設けられた複数のプッシャーピン33とを備える。複数のプッシャーピン33は、互いに間隔をあけて基部31から下方に延びるように設けられている。複数のプッシャーピン33のそれぞれは、下端に、図示しない弾性部材によって上方に押し込み可能なピン33aが設けられている。上側押え部30Bは、軸部51の下端に設けられており、上下方向に位置が固定されている。ただし、軸部51が昇降可能である場合には、上側押え部30Bは、軸部51と一体で昇降する形態であってもよい。 As shown in FIG. 19, the upper pressing portion 30B presses the upper substrate S1 toward the substrate S2 (lower plate 20) when the substrates S1 and S2 are attached to each other. The upper pressing portion 30A includes a base 31 and a plurality of pusher pins 33 provided on the lower surface side of the base 31. The plurality of pusher pins 33 are provided so as to extend downward from the base 31 at intervals. Each of the plurality of pusher pins 33 is provided at its lower end with a pin 33a that can be pushed upward by an elastic member (not shown). The upper pressing portion 30B is provided at the lower end of the shaft portion 51, and its position is fixed in the vertical direction. However, if the shaft portion 51 is capable of rising and falling, the upper pressing portion 30B may be configured to rise and fall together with the shaft portion 51.

リフト部40は、チャンバ10内に搬入された基板S1、S2のそれぞれを、アライメント機構60で位置合わせするため、支持した基板S1、S2を下降させ、下側プレート20上に載せる。リフト部40は、アライメント機構60で位置合わせした基板S1を、スペーサ72に保持させるため、支持した基板S1を上昇させる。リフト部40は、アライメント機構60で位置合わせした基板S2を、基板S1に貼り合わせるため、基板S2を上昇させる。なお、リフトピン41、移動部42、リフトピン駆動部43、及びアライメント機構60については、上記した第1実施形態と同様であるため説明を省略する。 The lift unit 40 lowers the supported substrates S1 and S2 and places them on the lower plate 20 so that the substrates S1 and S2 brought into the chamber 10 can be aligned by the alignment mechanism 60. The lift unit 40 raises the supported substrate S1 so that the substrate S1 aligned by the alignment mechanism 60 can be held by the spacer 72. The lift unit 40 raises the substrate S2 aligned by the alignment mechanism 60 so that the substrate S2 can be bonded to the substrate S1. The lift pins 41, the moving unit 42, the lift pin driving unit 43, and the alignment mechanism 60 are the same as those in the first embodiment described above, and therefore will not be described here.

昇降機構50は、上側押え部30Bを下降させ、基板S1と基板S2とを貼り合わせる際に、基板S1を基板S2側(下側プレート20側)に向かって押圧する。昇降機構50は、上記した軸部51と、軸部51を駆動させる駆動部52と、を備える。軸部51は、上方から見て基部31の中央部に配置される。駆動部52は、軸部51を昇降させる。駆動部52は、例えば、エアーシリンダ装置、油圧シリンダ装置、電動回転モータを用いたボールネジ機構等が用いられる。 The lifting mechanism 50 lowers the upper pressing portion 30B and presses the substrate S1 towards the substrate S2 side (the lower plate 20 side) when bonding the substrates S1 and S2 together. The lifting mechanism 50 includes the shaft portion 51 described above and a drive portion 52 that drives the shaft portion 51. The shaft portion 51 is disposed in the center of the base portion 31 when viewed from above. The drive portion 52 raises and lowers the shaft portion 51. The drive portion 52 may be, for example, an air cylinder device, a hydraulic cylinder device, or a ball screw mechanism using an electric rotary motor.

駆動部52は、制御部Cによって制御される。駆動部52によって軸部51に付与する荷重、及び荷重を付与する駆動タイミングは、予め設定されたプログラム等に基づいて制御部Cによって統括して制御される。また、駆動部52の動作の一部又は全部は、オペレータによる操作によって行われてもよい。駆動部52により軸部51を昇降させることで、上側押え部30Bは、軸部51と一体となって昇降する。 The drive unit 52 is controlled by the control unit C. The load applied to the shaft portion 51 by the drive unit 52 and the drive timing for applying the load are controlled by the control unit C based on a preset program or the like. In addition, some or all of the operation of the drive unit 52 may be performed by an operator. By raising and lowering the shaft portion 51 by the drive unit 52, the upper pressing portion 30B rises and falls integrally with the shaft portion 51.

スペーサ機構70は、図19示すように、先に搬入された基板S1をリフトピン41から受け取って支持する。スペーサ機構70は、複数のスペーサ駆動部71と、複数のスペーサ(保持部)72とを備える。スペーサ駆動部71は、チャンバ10内に設けられる。スペーサ駆動部71は、スペーサ72をX方向又はY方向に移動させる。スペーサ駆動部71は、例えば、シリンダ装置又は電動モータの駆動源と、駆動源で生じた駆動力をスペーサ72に伝達する伝達機構とを有する。 As shown in FIG. 19, the spacer mechanism 70 receives and supports the previously loaded substrate S1 from the lift pins 41. The spacer mechanism 70 includes a plurality of spacer driving units 71 and a plurality of spacers (holding units) 72. The spacer driving units 71 are provided in the chamber 10. The spacer driving units 71 move the spacers 72 in the X direction or Y direction. The spacer driving units 71 include, for example, a driving source such as a cylinder device or an electric motor, and a transmission mechanism that transmits the driving force generated by the driving source to the spacers 72.

スペーサ72は、図示しないガイドによってZ方向に直交する面内で、中心軸AXを中心とした径方向に移動可能である。スペーサ72は、基板S1、S2が帯電するのを防止するため、導電性を有する材料で形成されるのが好ましい。スペーサ機構70は、スペーサ駆動部71を駆動することでスペーサ72を進出させ、基板S1の外周縁の下方に位置させることで、リフトピン41に載置された基板S1を保持する。スペーサ機構70の動作は、制御部Cによって制御される。 The spacer 72 can be moved in a radial direction around the central axis AX in a plane perpendicular to the Z direction by a guide (not shown). The spacer 72 is preferably made of a conductive material to prevent the substrates S1 and S2 from becoming charged. The spacer mechanism 70 drives the spacer drive unit 71 to advance the spacer 72 and position it below the outer periphery of the substrate S1, thereby holding the substrate S1 placed on the lift pins 41. The operation of the spacer mechanism 70 is controlled by the control unit C.

<基板貼り合わせ方法>
次に、本実施形態に係る基板貼り合わせ方法について説明する。図20は、本実施形態に係る基板貼り合わせ方法の他の例を示すフローチャートである。図21は、図20に続いて、本実施形態に係る基板貼り合わせ方法の他の例を示すフローチャートである。この基板貼り合わせ方法は、例えば、制御部Cからの指示により実行される。図22から図33は、基板貼り合わせ装置200の動作の一例を示す工程図である。なお、これらの工程図では、各部の動きが分かり易くなるように、記載を簡略化している。以下、図20、図21のフローチャートに沿って説明する。
<Substrate bonding method>
Next, the substrate bonding method according to the present embodiment will be described. FIG. 20 is a flowchart showing another example of the substrate bonding method according to the present embodiment. FIG. 21 is a flowchart showing another example of the substrate bonding method according to the present embodiment, following FIG. 20. This substrate bonding method is executed, for example, by instructions from the control unit C. FIG. 22 to FIG. 33 are process diagrams showing an example of the operation of the substrate bonding apparatus 200. In these process diagrams, the description is simplified so that the movement of each part can be easily understood. Below, the description will be given along the flowcharts of FIG. 20 and FIG. 21.

まず、チャンバ10のゲートバルブ12を開き、基板を搬入する(ステップS101)。図22に示すように、制御部Cは、ゲートバルブ12を上昇させ、開口部11を開放させる。続いて、搬送装置90のアーム91は、基板S1を開口部11からチャンバ10の内部に搬入してリフトピン41に渡す(ステップS102)。続いて、制御部Cは、図23に示すように、リフトピン41を下降させ、基板S1を下側プレート20の複数の支持部材80(ピン81)上に載置する(ステップS103)。また、ヒータ22により基板S1を加熱してもよい。 First, the gate valve 12 of the chamber 10 is opened and the substrate is loaded (step S101). As shown in FIG. 22, the control unit C raises the gate valve 12 and opens the opening 11. Next, the arm 91 of the transport device 90 loads the substrate S1 from the opening 11 into the chamber 10 and passes it to the lift pins 41 (step S102). Next, as shown in FIG. 23, the control unit C lowers the lift pins 41 and places the substrate S1 on the multiple support members 80 (pins 81) of the lower plate 20 (step S103). The substrate S1 may also be heated by the heater 22.

続いて、制御部Cは、図24に示すように、基板S1に対してアライメント動作を行う(ステップS104)。ステップS104は、図6に示すステップS04と同様であるため、説明を省略する。制御部Cは、アライメント動作の後、制御部Cは、各アライメントブロック62を径方向外側に退避させ、次いでリフトピン41を上昇させることで基板S1をスペーサ72より上方に配置させる。続いて、基板S1をスペーサ72で保持させる(ステップS105)。図25に示すように、制御部Cは、リフトピン41を上昇させ、支持部材80から基板S1を受けとり、基板S1を上昇させた後に、スペーサ駆動部71を駆動させてスペーサ72を進出させ、基板S1の下面側にスペーサ72を配置させる。その後、リフトピン41を下降させることにより、基板S1は、スペーサ72によって保持される。 Next, as shown in FIG. 24, the control unit C performs an alignment operation on the substrate S1 (step S104). Step S104 is the same as step S04 shown in FIG. 6, so the description will be omitted. After the alignment operation, the control unit C retracts each alignment block 62 radially outward, and then raises the lift pins 41 to position the substrate S1 above the spacers 72. Next, the substrate S1 is held by the spacers 72 (step S105). As shown in FIG. 25, the control unit C raises the lift pins 41, receives the substrate S1 from the support member 80, and after raising the substrate S1, drives the spacer drive unit 71 to advance the spacer 72 and position the spacer 72 on the lower surface side of the substrate S1. Then, the lift pins 41 are lowered, so that the substrate S1 is held by the spacers 72.

続いて、基板S2を、チャンバ10内に搬入する(ステップS106)。図26に示すように、リフトピン41を基板S2の受け渡し高さまで下降させた後、アーム91によって基板S2をアーム91からリフトピン41に渡す。続いて、ゲートバルブ12を閉じて、基板S2の反りを抑制するため反り抑制ベーク処理を行う(ステップS107)。図27に示すように、ゲートバルブ12を閉じた後、例えば、図示しない吸引装置によりチャンバ10内を排気しつつ、ヒータ22により基板S2を加熱して反り抑制ベーク処理を行う。なお、反り抑制ベーク処理は、ゲートバルブ12を開けた状態(すなわち大気開放状態)で行うことができる。 Subsequently, the substrate S2 is loaded into the chamber 10 (step S106). As shown in FIG. 26, the lift pins 41 are lowered to the transfer height of the substrate S2, and then the arm 91 transfers the substrate S2 from the arm 91 to the lift pins 41. Next, the gate valve 12 is closed, and a warpage suppression bake process is performed to suppress warpage of the substrate S2 (step S107). As shown in FIG. 27, after the gate valve 12 is closed, the substrate S2 is heated by the heater 22 while the chamber 10 is evacuated by a suction device (not shown), for example, to perform the warpage suppression bake process. Note that the warpage suppression bake process can be performed with the gate valve 12 open (i.e., open to the atmosphere).

続いて、チャンバ10内を真空雰囲気にする(ステップS108)。図示しない吸引装置によりチャンバ10内を排気することで、チャンバ10内を真空雰囲気にする。その後、図28に示すように、リフトピン41を下降させて基板S2を下側プレート20に載置させる。その後、ヒータ22により基板S2を加熱して、真空雰囲気下において反り抑制ベーク処理を行ってもよいし、大気開放された状態で反り抑制ベーク処理を行ってもよい。続いて、制御部Cは、図29に示すように基板S2に対してアライメント動作を行う(ステップS109)。ステップS109は、図6に示すステップS08と同様であるため、説明を省略する。ステップS109のアライメント動作は、ステップS104のアライメント動作と同様である。 Then, the chamber 10 is made into a vacuum atmosphere (step S108). The chamber 10 is evacuated by a suction device (not shown), so that the chamber 10 is made into a vacuum atmosphere. Then, as shown in FIG. 28, the lift pins 41 are lowered to place the substrate S2 on the lower plate 20. Then, the substrate S2 is heated by the heater 22, and the warp suppression bake process may be performed in a vacuum atmosphere, or may be performed in an open-to-air state. Next, the control unit C performs an alignment operation on the substrate S2 as shown in FIG. 29 (step S109). Step S109 is the same as step S08 shown in FIG. 6, and therefore will not be described. The alignment operation in step S109 is the same as the alignment operation in step S104.

続いて、制御部Cは、リフトピン41を上昇させることで基板S2を上昇させ、基板S2をスペーサ72の下面に近接させる(ステップS110)。基板S2の上面は、スペーサ72の下面に対して離間してもよいし、スペーサ72の下面に当接してもよい。この状態では、スペーサ72は、基板S1と基板S2に挟まれた状態になっている。なお、スペーサ72のない部分で、基板S1と基板S2とが接触していてもよい。続いて、制御部Cは、図30に示すように、駆動部52を駆動させて軸部51とともに上側押え部30を下降させ、上側押え部30のプッシャーピン33で基板S1を基板S2に押し付けて、基板S1と基板S2とを重ね合わせる(ステップS111)。 Then, the control unit C raises the lift pins 41 to raise the substrate S2 and bring the substrate S2 close to the lower surface of the spacer 72 (step S110). The upper surface of the substrate S2 may be separated from the lower surface of the spacer 72 or may be in contact with the lower surface of the spacer 72. In this state, the spacer 72 is sandwiched between the substrates S1 and S2. The substrates S1 and S2 may be in contact in the area where the spacer 72 is not present. Next, as shown in FIG. 30, the control unit C drives the drive unit 52 to lower the upper pressing unit 30 together with the shaft unit 51, and the pusher pin 33 of the upper pressing unit 30 presses the substrate S1 against the substrate S2, overlapping the substrates S1 and S2 (step S111).

ステップS111では、プッシャーピン33の下端に設けられているピン33aが弾性部材の弾性力に抗してプッシャーピン33に押し込まれた状態となっている。この構成により、複数のプッシャーピン33によりバランスよく基板S1を基板S2に押し付けることができる。 In step S111, the pin 33a provided at the lower end of the pusher pin 33 is pushed into the pusher pin 33 against the elastic force of the elastic member. With this configuration, the multiple pusher pins 33 can press the substrate S1 against the substrate S2 in a well-balanced manner.

続いて、制御部Cは、図31に示すように、スペーサ72を元の位置に退避させる(ステップS112)。スペーサ72が退避することで、スペーサ72を挟んでいた部分がなくなり、基板S1がプッシャーピン33により押されることで基板S1と基板S2とが貼り合わされる。続いて、図32に示すように、リフトピン41を下降させて、貼り付けが終了した基板Sを搬出用の高さに配置させる。この工程により、基板Sは、下側プレート20及び上側押え部30Bの双方から離れる。その後、図示しないバルブ等を開放してチャンバ10内を大気開放、又は所定ガスをチャンバ10内に供給してチャンバ10をパージする(ステップS113)。所定ガスとしては、例えば、窒素ガス、ドライエアなどが用いられる。 Next, the control unit C retreats the spacer 72 to its original position as shown in FIG. 31 (step S112). As the spacer 72 retreats, the portion that sandwiched the spacer 72 disappears, and the substrate S1 is pushed by the pusher pin 33, so that the substrates S1 and S2 are bonded together. Next, as shown in FIG. 32, the lift pin 41 is lowered to position the substrate S after bonding at a height for removal. This process separates the substrate S from both the lower plate 20 and the upper pressing unit 30B. After that, a valve (not shown) is opened to expose the chamber 10 to the atmosphere, or a specified gas is supplied into the chamber 10 to purge the chamber 10 (step S113). For example, nitrogen gas, dry air, etc., are used as the specified gas.

続いて、図33に示すように、ゲートバルブ12を開いて基板Sをチャンバ10から搬出する(ステップS114)。開口部11を開放した後、搬送装置90のアーム91により基板Sを搬出する。その後、制御部Cは、ゲートバルブ12を閉じて、一連の処理を終了させる。 Next, as shown in FIG. 33, the gate valve 12 is opened to unload the substrate S from the chamber 10 (step S114). After the opening 11 is opened, the substrate S is unloaded by the arm 91 of the transport device 90. Thereafter, the control unit C closes the gate valve 12 to end the series of processes.

以上のように、実施形態に係る基板貼り合わせ装置100、200は、支持部材80が、基板S1、S2の下面外周部F1に当接して基板S1を支持するので、基板S1を位置決めする際に、基板S1の下面内周部F2に支持部材80が擦れることを抑えることができる。従って、実施形態に係る基板貼り合わせ装置100,200によれば、アライメントを行う際に基板S1の機能面の損傷、異物の発生、チップ飛び等を抑え、基板S1,S2どうしを良好な品質で貼り合わせることが可能となる。 As described above, in the substrate bonding apparatus 100, 200 according to the embodiment, the support member 80 abuts against the outer peripheral portion F1 of the lower surface of the substrates S1, S2 to support the substrate S1, so that when the substrate S1 is positioned, the support member 80 is prevented from rubbing against the inner peripheral portion F2 of the lower surface of the substrate S1. Therefore, with the substrate bonding apparatus 100, 200 according to the embodiment, damage to the functional surface of the substrate S1, generation of foreign matter, chip flying, etc., during alignment can be suppressed, and the substrates S1, S2 can be bonded together with good quality.

以上、実施形態及び変形例について説明したが、本発明は、上記した説明に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。上記した実施形態では、2枚の基板S1と基板S2とを貼り付ける形態を例に挙げて説明しているがこの形態に限定されない。例えば、基板S1と基板S2とを貼り付けた基板Sに、さらに他の基板を貼り付ける形態であってもよい。 Although the above describes the embodiments and modifications, the present invention is not limited to the above description, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention. In the above embodiment, an example is given in which two substrates S1 and S2 are bonded together, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be configured such that another substrate is bonded to the substrate S to which substrates S1 and S2 are bonded.

上記した実施形態では、基板S2をアライメントブロック62で位置決めする際、基板S2を複数の支持部材80で支持するようにしたが、基板S2の場合、基板S2は、リフトピン41に支持された状態のまま、アライメントブロック62で挟んで位置決めしてもよい。 In the above embodiment, when the substrate S2 is positioned by the alignment block 62, the substrate S2 is supported by a plurality of support members 80. However, in the case of the substrate S2, the substrate S2 may be positioned by being sandwiched between the alignment blocks 62 while still being supported by the lift pins 41.

10・・・チャンバ
20・・・下側プレート
23f・・・上面
30A、30B・・・上側押え部
32・・・吸着パッド(保持部)
33・・・プッシャーピン
41・・・リフトピン
50・・・昇降機構
60・・・アライメント機構
62・・・アライメントブロック
72・・・スペーサ(保持部)
80・・・支持部材
81・・・ピン
100、200・・・基板貼り合わせ装置
Af・・・機能領域
F1・・・下面外周部
S・・・基板
10: Chamber 20: Lower plate 23f: Upper surface 30A, 30B: Upper pressing portion 32: Suction pad (holding portion)
33: Pusher pin 41: Lift pin 50: Lifting mechanism 60: Alignment mechanism 62: Alignment block 72: Spacer (holding portion)
80: Support member 81: Pin 100, 200: Substrate bonding apparatus Af: Functional area F1: Lower surface outer periphery S: Substrate

Claims (9)

下側プレートと、前記下側プレートに設けられ、搬入された基板を支持して昇降するリフトピンと、先に搬入された前記基板を前記リフトピンから受け取って保持する保持部と、前記下側プレートの上方に配置され、前記保持部で保持した前記基板の上面側に当接可能な上側押え部と、を備え、後に搬入された前記基板を前記リフトピンにより上昇させて、先に搬入された前記基板と、後に搬入された前記基板とを貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、
前記下側プレートに設けられ、前記リフトピンが下降した際に、先に搬入された前記基板の下面外周部に当接して前記基板を支持する支持部材と、
前記支持部材に支持された前記基板を、前記基板の表面に沿った方向に挟み込むことで前記基板を位置決めし、前記貼り合わされる前記基板のうち後に搬入された前記基板を、前記リフトピンに支持した状態で前記基板の表面に沿った方向に挟み込むことで前記基板を位置決めするアライメント機構と、
を備える、基板貼り合わせ装置。
a substrate bonding apparatus including a lower plate, lift pins provided on the lower plate for supporting and raising and lowering a substrate carried in, a holding section for receiving and holding a previously carried in substrate from the lift pins, and an upper pressing section disposed above the lower plate and capable of contacting an upper surface side of the substrate held by the holding section, the apparatus raising the subsequently carried in substrate by the lift pins to bond the previously carried in substrate to the subsequently carried in substrate,
a support member provided on the lower plate, the support member contacting an outer periphery of a lower surface of the substrate that has been previously loaded and supporting the substrate when the lift pins are lowered;
an alignment mechanism that positions the substrate by sandwiching the substrate supported by the support member in a direction along a surface of the substrate, and positions the substrate by sandwiching the substrate that is carried in later among the substrates to be bonded in a direction along the surface of the substrate while being supported by the lift pins;
A substrate bonding apparatus comprising:
前記支持部材は、前記下側プレートの周方向に間隔をあけて3個所以上設けられ、前記下側プレートの上面から突出するピンである、請求項1に記載の基板貼り合わせ装置。 The substrate bonding apparatus according to claim 1, wherein the support members are pins provided at three or more locations spaced apart in the circumferential direction of the lower plate and protruding from the upper surface of the lower plate. 前記アライメント機構は、前記基板の表面に沿った方向に進退して前記基板を挟み込むことが可能な複数のアライメントブロックを備え、
前記複数のアライメントブロックのそれぞれは、前記ピンに対して前記下側プレートの周方向にずれた状態で配置される、請求項2に記載の基板貼り合わせ装置。
the alignment mechanism includes a plurality of alignment blocks capable of moving forward and backward in a direction along a surface of the substrate to sandwich the substrate;
The substrate bonding apparatus according to claim 2 , wherein each of the plurality of alignment blocks is arranged in a circumferentially offset state with respect to the pins.
前記リフトピンは、前記基板の機能領域が下方を向いている場合に、前記機能領域に当接して前記基板を支持し、
前記支持部材は、前記リフトピンから受け取った前記基板のうち、前記機能領域よりも外側である前記下面外周部に当接して前記基板を支持する、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。
the lift pins support the substrate by contacting the functional area when the functional area of the substrate faces downward;
The substrate bonding apparatus according to claim 1 , wherein the support member supports the substrate by contacting an outer periphery of the lower surface of the substrate received from the lift pins, the outer periphery being outside the functional area.
前記上側押え部は、昇降可能であり、前記上側押え部を昇降させる昇降機構を備える、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。 The substrate bonding apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the upper pressing part is capable of being raised and lowered, and is provided with a lifting mechanism for raising and lowering the upper pressing part. 前記下側プレート及び前記上側押え部の一方又は双方は、前記基板を加熱するための加熱部を備える、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。 The substrate bonding apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein one or both of the lower plate and the upper pressing part are provided with a heating part for heating the substrate. 前記下側プレート及び前記上側押え部を収容するチャンバを備える、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。 The substrate bonding apparatus according to any one of claims 1 to 6, comprising a chamber that houses the lower plate and the upper pressing part. 前記ピンの先端は、半球状である、請求項2に記載の基板貼り合わせ装置。 The substrate bonding device according to claim 2, wherein the tip of the pin is hemispherical. 2枚の基板を貼り合わせる方法であって、
搬入された前記基板をリフトピンにより支持することと、
先に搬入された前記基板を前記リフトピンから受け取って保持部で保持することと、
前記リフトピンから前記基板の下面外周部に当接する支持部材に渡して、前記貼り合わされる2枚の前記基板のうち上側の前記基板を前記支持部材により支持することと、
前記支持部材に支持された前記基板を、前記基板の表面に沿った方向に挟み込むことで前記基板を位置決めすることと、
前記貼り合わされる2枚の前記基板のうち下側の前記基板が後に搬入され、前記基板を前記リフトピンに支持した状態で前記基板の表面に沿った方向に挟み込むことで前記基板を位置決めすることと、を含む、基板貼り合わせ方法。
A method for bonding two substrates, comprising the steps of:
supporting the loaded substrate with lift pins;
receiving the previously loaded substrate from the lift pins and holding the substrate with a holding portion;
a support member that is in contact with an outer periphery of a lower surface of the substrate and supports the upper substrate of the two substrates to be bonded together by the support member;
positioning the substrate by clamping the substrate supported by the support member in a direction along a surface of the substrate;
a lower substrate of the two substrates to be bonded is subsequently brought in, and the substrate is positioned by being sandwiched in a direction along the surface of the substrate while being supported by the lift pins.
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