粘合方法及粘合裝置的製作方法
2023-07-01 10:54:31 3
專利名稱：粘合方法及粘合裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及將半導體晶片或者金屬箔等薄板狀物體粘合到其他物體上的粘合方法及粘合裝置。
背景技術：
在半導體設備的製造當中，隨著半導體晶片(以下簡稱為晶片)的大型化及薄型化，對晶片進行處理時所出現的翹曲或破裂越發不能忽視。例如，當進行晶片輸送或CMP研磨、幹蝕刻或離子注入等處理時若在將晶片吸附到靜電卡盤等上的過程中產生了翹曲，則無法進行高精度的處理。此外，還存在容易發生破裂的問題。
由此，提出了用蠟等粘著劑將晶片粘合到支撐基板上來進行研磨等處理。例如，在日本專利文獻特開平8-139165號公報中公開了用壓模(stamper)將它們粘合起來的技術；在日本專利文獻特開平10-12578號公報中公開了用量塊將它們粘合起來的技術。
但是，當使用蠟時，能夠粘合的液態與固體狀態之間的變化需要較長時間，從而使得粘合處理及拆卸處理很花費時間。此外，由於凝固需要時間，因而在凝固的過程中容易產生偏移，另外，當如上述僅使用壓模或量塊時，向整個表面不產生氣泡地提供厚度均勻的蠟並以足夠的平面度來可靠地進行高精度的粘合是很困難的。
另一方面，在半導體器件的安裝領域中，由於信息大容量化的需求，開發出了可進行高密度安裝的堆疊封裝技術，在該技術中，為了去掉布線部分的面積，提出了準備與矽晶片同尺寸程度的內插板(變換器)，並將矽晶片的下表面電極與轉接板的信號輸出電極連接起來的方法，但內插板由30～100μm的非常薄的銅箔和基板層構成，因而為了對其進行處理，需粘合支撐基板。此時，若想應用上述的特開平8-139165號公報、特開平10-12578號公報中的技術，則依然存在處理時間的問題和精度的問題，另外通過這些技術粘合上述100μm以下的箔狀物也較困難。
本發明是鑑於上述情況而提出的，其目的在於提供一種能夠將半導體晶片或金屬箔等薄板狀物體與其他部件高精度、可靠且高效地粘合起來，並在粘合之後能夠高效地進行分離的粘合方法及粘合裝置。
發明內容
為了達到上述目的，本發明的第一方面提供了一種用於粘合薄板體與其他部件的粘合方法，其特徵在於，包括下述的步驟將所述薄板體與所述其他部件分別保持在第一及第二保持部件上，使得所述薄板體與所述其他部件的粘合面維持高平面度並上下相對，而且使所述薄板體與所述其他部件可在X、Y、Z、θ上相對移動；向所述薄板體與所述其他部件中的位於下側的那一個上供應液晶蠟；加熱所述液晶蠟使其保持液態；將所述液態的液晶蠟夾在所述薄板體與所述其他部件之間，並使所述薄板體與所述其他部件相對移動，從而將所述液態的液晶蠟擴展至整個表面；將所述液態的液晶蠟控制為預定厚度；以及冷卻所述液態的液晶蠟使其固化。
此外，本發明的第二方面提供了一種用於粘合薄板體與其他部件的粘合方法，其特徵在於，包括下述的步驟將所述薄板體與所述其他部件分別保持在可在X、Y、Z、θ上彼此相對移動的第一及第二保持部件上，從而使所述薄板體與所述其他部件上下相對並使所述薄板體與所述其他部件的粘合面維持高平面度；向所述薄板體與所述其他部件中的位於下側的那一個上供應液晶蠟；識別所述薄板體及所述其他部件的位置，並基於該結果來對它們進行定位；加熱所述液晶蠟使其保持液態；將所述液態的液晶蠟夾在所述薄板體與所述其他部件之間，並使所述薄板體與所述其他部件相對移動，從而將所述液態的液晶蠟擴展至整個表面；使所述薄板體與所述其他部件位於所述定位的位置上，從而將所述液態的液晶蠟控制為預定厚度；以及冷卻所述液態的液晶蠟使其固化。
另外，本發明的第三方面提供了一種用於粘合薄板體與其他部件的粘合裝置，其特徵在於，包括第一及第二保持部件，分別保持所述薄板體與所述其他部件，使得它們的粘合面相對；第一及第二保持機構，分別使所述薄板體與所述其他部件在所述第一及第二保持部件上保持平面狀態；移動機構，使得所述第一及第二保持部件之間產生相對的X、Y、Z、θ移動；液晶蠟供應機構，向所述薄板體及所述其他部件中的位於下側的那一個上供應液晶蠟；加熱單元，被設置在所述第一及第二保持部件中的至少一個上；冷卻單元，被設置在所述第一及第二保持部件中的至少一個上；以及控制機構，在通過所述加熱單元而成液態的液晶蠟被夾在所述薄板體與所述其他部件之間的狀態下控制所述移動機構，使所述薄板體與所述其他部件相對移動，從而將所述液態的液晶蠟擴展到整個表面上。
再者，本發明的第四方面提供了一種用於粘合薄板體與其他部件的粘合裝置，其特徵在於，包括第一及第二保持部件，分別保持所述薄板體與所述其他部件，使得它們的粘合面相對；第一及第二保持機構，分別使所述薄板體與所述其他部件在所述第一及第二保持部件上保持平面狀態；移動機構，使得所述第一及第二保持部件之間產生相對的X、Y、Z、θ移動；位置識別機構，識別所述薄板體與所述其他部件的位置；調節所述薄板體與所述其他部件之間的平行度的機構；液晶蠟供應機構，向所述薄板體及所述其他部件中的位於下側的那一個上供應液晶蠟；加熱單元，被設置在所述第一及第二保持部件中的至少一個上；冷卻單元，被設置在所述第一及第二保持部件中的至少一個上；以及控制機構，對調節所述平行度的機構以及所述移動機構進行控制；其中，所述控制機構基於所述位置識別機構的信息來控制所述移動機構以及所述調節平行度的機構，從而將所述薄板體與所述其他部件定位成預定的位置關係，並且，在通過所述加熱單元而保持為液態的液晶蠟被夾在所述薄板體與所述其他部件之間的狀態下控制所述移動機構，使所述薄板體與所述其他部件相對移動，從而將所述液態的液晶蠟擴展到整個表面上。
另外，本發明的第五方面提供了一種用於粘合兩個金屬制薄板體的粘合方法，其特徵在於，包括下述的步驟獨立地連續放出所述兩個薄板體；將放出的所述兩個薄板體以在它們之間形成預定間隙的狀態導向下方；從上方向所述間隙內供應液態的液晶蠟；對以中間夾著所述液態的液晶蠟的狀態被導向下方的所述兩個薄板體進行加壓，從而將它們粘合起來；在粘合所述兩個薄板體後，冷卻所述兩個薄板體之間的液晶蠟使其固化；以及切割粘合所述兩個薄板體而成的粘合體。
另外，本發明的第六方面提供了一種用於粘合兩個金屬制薄板體的粘合裝置，其特徵在於，包括兩個放出輥，獨立地連續放出所述兩個薄板體；導向輥，將從所述兩個放出輥放出的所述兩個薄板體以在它們之間形成預定間隙的狀態導向下方；供應機構，從上方向所述間隙內供應液態的液晶蠟；加壓輥，對以中間夾著所述液態的液晶蠟的狀態被導向下方的所述兩個薄板體進行加壓，從而將它們粘合起來；加熱單元，在使用所述加壓輥加壓所述兩個薄板體時對所述兩個薄板體進行加熱；冷卻單元，在使用所述加壓輥加壓所述兩個薄板體，從而將所述兩個薄板粘合起來後，冷卻所述兩個薄板體之間的液晶蠟使其固化；以及切割單元，切割粘合所述兩個薄板體而成的粘合體。
在本發明中，在粘合薄板體與其他部件時使用了液晶蠟，由於液晶蠟在預定的溫度下會在液體與固體之間急劇變化，因而可在極短的時間內進行粘合及拆卸，並且進行粘合時不易出現偏移。
此外，在上述第一至第四方面中，由於保持薄板體與其他部件，使得它們上下相對，它們的粘合面維持高平面度，並且使它們可在X、Y、Z、θ上相對移動，從而可在將粘合面保持為良好平面度的情況下高精度地將它們粘合起來。此外，通過將所述液態的液晶蠟夾在所述薄板體與所述其他部件之間，並使所述薄板體與所述其他部件相對移動，來將所述液態的液晶蠟擴展到整個表面上，因此，可以不產生氣泡地向整個表面供應厚度均勻的液晶蠟，從而能夠可靠地進行粘合。
特別是在上述第二及第四方面中，由於識別薄板體及其他部件的位置，並基於該位置信息來進行薄板體及其他部件的定位，所以能夠以更高的精度粘合薄板體與其他部件。具體來說，基於薄板體及其他部件的位置信息，進行薄板體及其他部件的平面定位，並且調整所述薄板體與所述其他部件之間的平行度，由此能夠以極高的精度粘合薄板體與其他部件。
此外，在上述第五及第六方面中，獨立地連續放出兩個金屬薄板，以在它們之間形成預定間隙的狀態將它們導向下方，從上方向該間隙內供應液態的液晶蠟，並且對以中間夾著液態的液晶蠟的狀態被導向下方的所述兩個薄板體進行加壓，從而將它們粘合起來，因此，能夠不捲入氣泡且高效、可靠地進行高精度的粘合。
圖1是粘合系統整體結構的一個例子的示意圖，其中該粘合系統安裝了本發明一個實施方式涉及的粘合裝置；圖2是示出了本發明一個實施方式涉及的粘合裝置的截面圖；圖3是用於說明圖2的粘合裝置的粘合操作的流程圖；圖4A至圖4D是用於說明在薄板體與載體之間將液晶蠟擴展至整個表面上時的操作的示意圖；圖5是示出了用混入顆粒的液晶蠟來控制液晶蠟厚度的例子的截面圖；圖6是示出了使用具有凹凸圖案的薄板體來控制液晶蠟厚度的例子的截面圖；圖7是用於說明對薄板體施加張力來進行保持的例子的截面圖；圖8是用於說明向載體供應液晶蠟的方法的另一個例子的圖；圖9是示出了本發明另一實施方式涉及的粘合裝置的截面圖；圖10是在圖9的裝置中在導向下方的過程中填充了液晶蠟的金屬箔與金屬制載體的水平截面圖。
具體實施例方式
下面，參考附圖對本發明的實施方式進行說明。
圖1是粘合系統整體結構的一個例子的示意圖，其中粘合系統安裝了本發明一個實施方式涉及的粘合裝置。該粘合系統100包括用於將作為粘合對象的薄板體1以及用於輸送該薄板體1的載體2搬入搬出的裝載·卸載部10、將薄板體1和載體2粘合起來的粘合機構部30、以及位於它們中間的輸送機構部20。
粘合機構部30中配有粘合裝置40。該粘合裝置40具有配置在中央部分的裝置主體部31、以及配置在該裝置主體部31側方、向輸送途中的載體2上供應液晶蠟的液晶蠟供應機構32。另外，圖示的參考標號33及34分別是粘合裝置40的上側定位機構及下側定位機構。另外，由粘合裝置控制器40a控制粘合裝置40。
裝載·卸載部10中配有用於容納薄板體1的薄板體盒11、用於容納載體2的載體盒12、以及用於容納粘合薄板體1和載體2而成的完成品3的完成品盒13。作為薄板體1例示了矽晶片或銅箔等金屬箔。此外，作為載體2例示了矽晶片或不鏽鋼板等金屬板。
輸送機構部20設有沿著裝載·卸載部10中的薄板體盒11、載體盒12、完成品盒13的排列方向而鋪設的輸送路徑21，以及在該輸送路徑21上行進的臂機器人22。臂機器人22具有保持臂23，該保持臂23可在朝向裝載·卸載部10一側的姿態與朝向相反側的粘合機構部30一側的姿態之間轉動，並可前後伸縮。保持臂23執行從薄板體盒11及載體盒12分別取出並保持粘合前的薄板體1及載體2，然後將它們安裝到粘合裝置40中的操作，以及從粘合裝置40取出粘合完的完成品，並將其容納到完成品盒13中的操作。另外，由輸送控制器22a控制臂機器人22。
接著，參照圖2來詳細說明粘合裝置40。圖2是示出了粘合裝置40的截面圖。粘合裝置40的裝置主體31採用了與用於檢驗半導體晶片的晶片檢測器的對準機構同樣精密的對準機構。即，如圖2所示，該裝置主體31具有頂板41與底座42，它們相互平行並且保持預定位置關係地被固定在沒有圖示的框架的上下部中。頂板41通過沿箭頭方向驅動能夠打開關閉。
在頂板41的下面，經由浮動機構43以從頂板41懸浮的狀態可移動地設有第一保持部件44，該第一保持部件44呈板狀，將作為粘合對象的薄板體1保持在其下表面上。另一方面，在底座42上經由XYZθ移動機構45以可向XYZθ方向移動地設有第二保持部件46，該第二保持部件46與第一保持部件44相對並呈板狀，將作為粘合對象的載體2保持在其上表面上。由此，第一保持部件44所保持的薄板體1與第二保持部件46所保持的載體2被配置成它們的粘合面彼此相對。另外，第一保持部件44及第二保持部件46的吸附面由耐熱玻璃構成，以使液晶蠟易於擴展。此外，XY方向是圖1所示的水平面的平面方向，Z方向是高度方向，θ方向為水平面上的旋轉方向。
第一保持部件44中設有作為保持薄板體1的保持機構(第一保持機構)的真空吸附機構47。該真空保持機構47具有在第一保持部件44下表面上形成多道的真空吸附槽47a、將這些真空吸附槽47a連接起來並在第一保持部件44內水平延伸的排氣通路47b、與排氣通路47b相連的排氣線管線47c，通過使沒有圖示的真空泵工作來經由排氣管線47c抽成真空，從而薄板體1被真空吸附到第一保持部件44的下表面上，並以維持高平面度的方式被保持在第一保持部件44的下表面上。當薄板體1為100μm以下的非常薄的物體時，容易產生翹曲等，但通過恰當地設計真空吸附槽，既便是如此薄的物體也能夠高平面度地吸附。
第二保持部件46中也設有作為保持載體2的保持機構(第二保持機構)的真空吸附機構48。該真空吸附機構48具有在第二保持部件46的上表面形成多道的真空吸附槽48a、將這些真空吸附槽48a連接起來並在第二保持部件46內水平延伸的排氣通路48b、與排氣通路48b相連的排氣管路48c，通過使沒有圖示的真空泵工作來經由排氣泵48c抽成真空，從而，載體2被真空吸附到第二保持部件46的上表面上，並以維持高平面度的方式被保持在第二保持部件46的上表面上。
作為加熱單元的加熱器49被埋在第二保持部件46中。該加熱器49接受加熱電源50的供電而發熱。此外，在第二保持部件46中設有作為冷卻單元的使諸如冷卻水那樣的冷卻介質流通的冷媒流道51。通過給加熱器49供電，對保持在其上表面上的載體2進行加熱，從而被供應到載體2上的作為粘著劑的液晶蠟4維持液態。此外，通過使冷卻水等冷卻介質在冷媒流道51中流通，供應到載體2上的液晶蠟被固化。
在頂板41上設有壓電機構52，用作對薄板體1的粘合面和載體2的粘合面之間的平行度進行調節的平行度調節機構。該壓電機構52被設在位於頂板中央的空間41a中，並通過固定板41b而被固定在頂板41上。壓電機構52具有被固定在固定板41b上的支撐體52a和被支撐在支撐體52a的下表面上的多個壓電元件52b，這些壓電元件52b的下端被固定在第一保持部件44的上表面上。另外，通過分別向壓電元件52b施加預定的電壓，使這些壓電元件52b產生期望的變位，由此來調整第一保持部件44的傾角，從而調整薄板體1的粘合面與載體2的粘合面之間的平行度。
XYZθ移動機構45具有Y工作檯，其沿著導軌53在Y方向上移動，其中該導軌53被設置在底座42的上表面並在Y方向上延伸；X工作檯56，其沿著導軌55在X方向上移動，其中該導軌55被設置在底座42的上表面並在X方向上延伸；支撐部件57，用於支撐第二保持部件46；Zθ部件58，其將X工作檯56與支撐部件57連結起來，並可在Z方向及θ方向上移動支撐部件57。另外，Y工作檯54的Y方向驅動、X工作檯56的X方向驅動、Zθ部件58的Z方向驅動及θ方向驅動分別通過沒有圖示的Y方向驅動機構、X方向驅動機構、Z方向驅動機構、θ方向驅動機構來進行，從而通過該XYZθ移動機構45使得第二保持部件46在XYZθ方向上移動，能夠高精度地進行薄板體1與載體2之間的位置調節。
由粘合裝置控制器40a控制上述壓電機構52與XYZθ移動機構45，由此，在高精度地進行薄板體1與載體2之間的位置控制的同時，還進行用液晶蠟進行粘合時的第二保持部件46的移動控制。
在支撐部件57上的第二保持部件46的側方，設有用於攝影薄板體1的圖像以檢測位置信息的下側定位機構34。下側定位機構34配有呈攝像部36a朝上的姿態的下側照相機36。此外，上側定位機構33被配置在比第二保持部件46的高度要高的位置上，用於對第二保持部件46所保持的載體2的圖像進行攝影以檢測位置信息，該上側定位機構33具有呈攝影部35a朝下的姿態的上側照相機35，而且還具有使該上側照相機35在Y方向上進行掃描的機構。
液晶蠟供應機構32具有向輸送中的載體2上供應液晶蠟的分配器59、向分配器59供應液晶蠟的液晶蠟供應源60、以及使分配器59在水平方向上移動的驅動機構61。另外，通過沒有圖示的加熱單元，液晶蠟在從液晶蠟供應源60到達分配器59的期間變成液態，從而液態的液晶蠟從分配器59被供應到載體2上。
用於粘合的液晶蠟在熔融時也顯示出結晶性，具有在某一溫度下急劇發生液相與固相之間的相變化的性質。作為液晶蠟可以例舉出將含有長鏈烴基的有機羧酸衍生物為主要成分的物質、以乙醇為主要成分的物質、以酯為主要成分的物質等。
接著，參考圖3的流程來說明使用上述裝置將薄板體1與載體2粘合起來的操作。
首先，通過臂機器人22的保持臂23從圖1的裝載·卸載部10的載體盒12中取出載體2，並在輸送途中在液晶蠟供應機構32中向保持臂23上的載體2供應液晶蠟4(步驟1)。此時，預先設定好必需量的液晶蠟，並通過粘合裝置控制器40a來控制液晶蠟的供應量。
然後，將被供應液晶蠟的載體輸送到粘合裝置40的第二保持部件46上，並通過真空吸附將其保持在保持部件46的上表面(步驟2)。
接著，從裝載·卸載部10的薄板體盒11取出薄板體1，並將該薄板體1輸送到處於打開頂板41的狀態的粘合裝置40的與第一保持部件44對應的位置上，然後關閉頂板41，使薄板體1吸附到被固定在頂板下的第一保持部件44的下表面(步驟3)。
接著，通過上側定位機構33的上側照相機35和下側定位機構34的下側照相機36，識別載體2的粘合面及薄板體1的粘合面的位置信息，並基於此進行薄板體1與載體2之間的定位(對準)(步驟4)。具體來說，利用XYZθ移動機構45進行薄板體1與載體2的平面對準，並利用壓電機構52進行薄板體1與載體2之間的平行度的調整。
然後，通過XYZθ移動機構45使第二保持部件46上升，使薄板體1與載體2靠近到預定位置，通過加熱器49對第二保持部件46進行加熱，使載體2上的液晶蠟4熔化(步驟5)。然後，在將熔化的液晶蠟4夾在薄板體1與載體2之間的狀態下，結合XYZθ移動機構45的X方向上的移動以及Y方向上的移動來使載體2進行旋轉動作，從而將液晶蠟4擴展到整個表面上(步驟6)。
根據圖4A至圖4D來詳細說明此時的動作。首先，如圖4A所示，在將液晶蠟4夾在薄板體1與載體2之間的狀態下進行加熱以熔化該液晶蠟4，並通過使第二保持部件46上升來給液晶蠟4加壓，並如圖4B所示將液晶蠟擴展到某種程度，然後，如圖4C所示，結合由XYZθ移動機構45進行的第二保持部件46的X方向上的移動以及Y方向上的移動，使得載體2相對薄板體1進行公轉，從而在兩者之間產生相對的旋轉移動。此時，在液晶蠟的擴展過程中會發生從載體2露出的情況，但即使在該情況下，由於液晶蠟4的表面張力，液晶蠟4也不會漏出來。由此，可將預先設定的必需量的液晶蠟4擴展道整個表面上而且不捲入氣泡，從而如圖4D所示，可以得到使液晶蠟4存在於薄板體1與載體2之間的整個部分的狀態。
接著，基於進行上述平面定位時的信息，通過XYZθ移動機構45來將載體2的位置調整到那時的位置，從而將液態的液晶蠟4控制為預定的厚度(步驟7)。此時，由於液晶蠟沒有固化，能夠容易地進行所述定位及厚度控制。
此時，只要XYZθ移動機構45的Z方向的精度足夠，就可通過由XYZθ移動機構45在Z方向上移動保持部件46來調整薄板體1與載體2之間的間隙，進而可進行液晶蠟4的厚度控制。所述的厚度控制特別是對於沒有凹凸圖案的情況有效。
此外，當在薄板體1上沒有凹凸圖案時，通過使液晶蠟4中含有幾乎恆定的粒徑的顆粒，並且如果使第二保持機構46上升，直到如圖5所示那樣使得薄板體1與載體2夾持液晶蠟4內的顆粒5的話，就能夠將液晶蠟4的厚度控制為顆粒5的直徑的值上。此時，由於夾到顆粒5後夾持壓力會上升，所以只要檢測該夾持壓力的上升即可。薄板體1上沒有凹凸圖案時的液晶蠟4的厚度最好為5～10μm左右。
當在薄板體1上具有凹凸圖案時，如圖6所示，若使第二保持機構46上升直到圖案6的下端與載體2接觸的話，就可將液晶蠟4的厚度控制為圖案6的高度上。此時，頁由於圖案6的下端與載體2接觸後夾持壓力會上升，所以只要檢測該夾持壓力的上升即可。
在如上述控制液晶蠟4的厚度，並保持一定時間的加熱狀態之後，通過使諸如冷卻水的冷卻介質在第二保持部件46內的冷媒流道51中流通來冷卻第二保持部件46，從而經由載體2在控制液晶蠟4的降溫時間的情況下冷卻並固化液晶蠟4(步驟8)。此時，液晶蠟4被加熱到200℃以上的溫度而熔化，在200～150℃固化。當使液晶蠟4固化時，最好以10℃/min的冷卻速度進行冷卻，直至固化。
在通過上述的冷卻而完成粘合的完成品的溫度降到預定溫度之後，停止第一保持部件44的真空吸附，將完成品保持到第二保持部件46上，然後停止第二保持部件46的真空吸附，並通過臂機器人22的保持臂23來將完成品輸送到裝載·卸載部10的完成品盒13中(步驟9)。
這樣，通過在粘合薄板體1與載體2時使用液晶蠟，能夠利用其在預定的溫度下在液體與固體之間急劇變化的特性，在極短的時間內進行粘合及拆卸，並且在粘合時不易出現位置偏移。
此外，使薄板體1與載體2上下相對，並利用真空吸附可在它們的粘合面維持高平面度的狀態下對它們進行保持，並通過XYZθ移動機構45可使它們在XYZθ上相對移動，而且還通過上側定位機構33與下側定位機構34來識別薄板體及其他部件的位置，並根據該位置信息來進行它們的平面定位，通過壓電機構52來調節薄板體1與載體2之間的平行度，因而可在將粘合面保持為良好的平面度的情況下高精度地粘合薄板體1與載體2。此外，由於將液態的液晶蠟4夾在薄板體1與載體2之間，並通過使它們彼此進行相對移動來將液晶蠟4擴展至整個表面，因而能夠不產生氣泡地向整個表面供應厚度均勻的液晶蠟4，進而能夠可靠地進行粘合。此時，由於液晶蠟4的表面張力，液晶蠟4不會從薄板體1與載體2之間漏出。
另外，當薄板體1非常薄，例如，薄板體1如金屬箔(例如銅箔)那樣達到100μm以下時，如上述的那樣易於發生翹曲等，因而有時僅通過真空吸附是無法滿足薄板體1要求的平面度的。此時，如圖7所示，代替真空吸附或者在利用真空吸附的同時，在薄板體1的兩側設置金屬絲安裝部73、74，而且在金屬絲安裝部73、74上安裝的金屬線75、76中，將金屬線75固定到固定壁上並在另一根金屬絲76上安裝平衡塊72，由此最好在給薄板體1施加了拉伸應力的狀態下將其保持在第一保持部件44上。當如上述施加拉伸應力時，可強制薄板體1保持平面形狀，從而即使在薄板體1非常薄的情況下也可以獲得期望的平面度。
此外，由於上述的粘合作業都是伴隨熱量而進行的，因而當薄板體1與載體2之間的熱膨脹係數之差很大時，在冷卻過程中，剛粘合的薄板體1與載體2由於它們之間的熱膨脹差異而存在剝離的危險。例如，銅的熱膨脹係數為16.78×10-6/℃、矽為3.63×10-6/℃、低熱膨脹玻璃為3～3.5×10-6/℃，因而當將銅箔用作薄板體1、將矽晶片或低熱膨脹玻璃用作載體2時，進行冷卻時就容易產生剝離。
因此，當薄板體1為矽晶片時，載體2最好為熱膨脹係數相等的矽晶片或者低熱膨脹玻璃基板，當薄板體1為如銅箔那樣的熱脹冷縮係數大的金屬時，載體2最好也同樣為金屬。構成載體2的金屬材料例如可使用不鏽鋼(例如SUS316L)。此時，該金屬制的載體最好是消除畸變後的載體。
為了更可靠地防止液晶蠟的流出，並更可靠地去除氣泡，最好使用對粘合面實施了槽加工或凹陷加工的載體2。
當在薄板體1上具有凹凸圖案時，當如圖2所示的那樣將液晶蠟4供應到一各位置上時，會發生下述的情況，即由於圖案的妨礙，液晶蠟4不能擴展到薄板體1及載體2的整個表面上，從而容易出現空間部分。在這種情況下，如圖8所示，事先向粘合裝置控制器40a中輸入圖案的數據，通過粘合裝置控制器40a來控制液晶蠟供應機構32的驅動機構61，從而一邊與圖案相應地移動分配器59，一邊將液晶蠟供應到與圖案的凹部相對應的多個位置上。由此，液晶蠟4優先被供應到圖案的凹部中，從而可極大地減少產生空間的可能性。
另外，在以上的實施方式中，雖然就薄板體1與載體2的粘合進行了說明，但不必非要使用載體，雙方均也可以是功能體。例如，適用於將雙方均為功能體的晶片進行粘合的情況，也適用於將金屬箔彼此進行粘合的情況。其他部件也可以使用厚度厚的部件。此外，通過XYZθ移動機構45僅移動了下側的第二保持部件46，但也可以僅使上側的第一保持部件44移動，還可以使它們雙方均進行移動。另外，在將載體2裝入裝置主體31中之前向保持臂23上的載體2上供應了液晶蠟4，但液晶蠟4的供應時刻不限於此，可以在其他時刻，例如在進入裝置主體中之後進行供應。此外，薄板體1與載體2可以上下交換，此時液晶蠟被供應到薄板體1上。
接著，對本發明的其他實施方式進行說明。
圖9是示出了本發明另一實施方式涉及的粘合裝置的截面圖。該粘合裝置80用於將金屬箔81與金屬制載體82粘合起來，其中該金屬箔81例如是銅箔，金屬制載體82例如是不鏽鋼製造的載體，用於支撐金屬箔來進行輸送等。在該粘合裝置80中，用於放出金屬箔81的第一放出輥91和用於放出金屬載體82的第二放出輥92被並列設置，從這些第一放出輥91及第二放出輥92放出的金屬箔81及金屬制載體82彼此接近地被斜下放出。
導向輥93引導放出的金屬箔81及金屬制載體82，從而使它們在彼此靠近的狀態下被導向下方。在導向輥93的上方設有分配器94，用於向通過導向輥93被導向下方的金屬箔81與金屬制載體82之間供應液晶蠟。此時，為了順暢地供應液晶蠟，利用沒有圖示的加熱單元加熱液晶蠟使其成熔融狀態。
如圖10的水平截面圖所示，在被導向下方的金屬箔81與金屬制載體82之間的橫向端部夾有隔離物84。該隔離物84從沒有圖示的輥被放出到金屬箔81與金屬制載體82之間的橫向端部中，並在粘合裝置80的下端被沒有圖示的收卷輥收卷。該隔離物84規定液晶蠟83的厚度，並規定粘合體的寬度。
在導向輥93的下方，沿著金屬箔81與金屬制載體82在下方配置了多對(圖中為三對)加壓輥96。這些加壓輥96在向金屬箔81與金屬制載體82之間供應液晶蠟的狀態下對它們進行加壓，從而將液晶蠟83的厚度控制為隔離物84的厚度。
從導向輥93到加壓輥96的下端，在這些輥的外側設有加熱器97，用於加熱液晶蠟83以使其維持熔融狀態。
在加壓輥96的下方設有多對(圖中為三對)冷卻氣體噴嘴98，用於在金屬箔81與金屬制載體82在中間夾著液晶蠟83的狀態下被加壓，從而規定了液晶蠟83的厚度之後，對熔融狀態的液晶蠟進行冷卻。
在冷卻氣體噴嘴98的下方設有切割器99，用於將粘合體切成預定的長度，所述粘合體是液晶蠟83固化從而金屬箔81和金屬制載體82成一體而形成的。
在這樣構成的粘合裝置80中，獨立且連續地放出金屬箔81與金屬制載體82，在用隔離物84在它們之間形成預定間隙的狀態下通過導向輥93將它們導向下方，從上方向該間隙中供應液態的液晶蠟83，並且通過加壓輥96對以中間夾著液態液晶蠟的狀態被導向下方的所述兩個薄板體進行加壓，從而，即使捲入了氣泡也能夠向上方排出氣泡，並且通過液晶蠟83的重量，能夠將液晶蠟83填充性良好地供應到金屬箔81與金屬制載體82之間的空間內。因此，能夠不捲入氣泡且可靠地粘合金屬箔81與金屬制載體82。此外，通過高精度地控制隔離物84的厚度，並高精度地設定放出輥91和92、導向輥93、加壓輥96，能夠高精度地對它們進行粘合。此外，由於能夠如上述那樣連續地進行金屬箔81與金屬制載體82的粘合，因而效率極高。
在本實施方式中，粘合對象不限於金屬箔與金屬制載體，只要雙方是金屬箔等的金屬制薄板體就可適用。
另外，本發明不限於上述實施方式，而可以有各種變形。例如，上述裝置的結構僅僅是例示，只要不脫離本發明的宗旨，可以是任意種結構。
權利要求
1.一種粘合方法，用於粘合薄板體與其他部件，其特徵在於，包括下述的步驟將所述薄板體與所述其他部件分別保持在第一及第二保持部件上，使得所述薄板體與所述其他部件的粘合面維持高平面度並上下相對，而且使所述薄板體與所述其他部件可在X、Y、Z、θ上相對移動；向所述薄板體與所述其他部件中的位於下側的那一個上供應液晶蠟；加熱所述液晶蠟使其保持液態；將所述液態的液晶蠟夾在所述薄板體與所述其他部件之間，並使所述薄板體與所述其他部件相對移動，從而將所述液態的液晶蠟擴展至整個表面；將所述液態的液晶蠟控制為預定厚度；以及冷卻所述液態的液晶蠟使其固化。
2.一種粘合方法，用於粘合薄板體與其他部件，其特徵在於，包括下述的步驟將所述薄板體與所述其他部件分別保持在可在X、Y、Z、θ上彼此相對移動的第一及第二保持部件上，從而使所述薄板體與所述其他部件上下相對並使所述薄板體與所述其他部件的粘合面維持高平面度；向所述薄板體與所述其他部件中的位於下側的那一個上供應液晶蠟；識別所述薄板體及所述其他部件的位置，並基於該結果來對它們進行定位；加熱所述液晶蠟使其保持液態；將所述液態的液晶蠟夾在所述薄板體與所述其他部件之間，並使所述薄板體與所述其他部件相對移動，從而將所述液態的液晶蠟擴展至整個表面；使所述薄板體與所述其他部件位於所述定位的位置上，從而將所述液態的液晶蠟控制為預定厚度；以及冷卻所述液態的液晶蠟使其固化。
3.如權利要求2所述的粘合方法，其特徵在於，在所述進行定位的步驟中，調節所述薄板體及所述其他部件的平面位置關係以及它們的平行度。
4.如權利要求3所述的粘合方法，其特徵在於，通過壓電元件來進行所述薄板體及所述其他部件的平行度調節。
5.如權利要求2至4中任一項所述的粘合方法，其特徵在於，在進行所述定位的步驟中，掌握所述第一保持部件所保持的所述薄板體的圖像以及所述第二保持部件所保持的所述其他部件的圖像，並基於這些圖像來識別所述薄板體與所述其他部件之間的位置，並基於該信息來進行定位。
6.如權利要求1至5中任一項所述的粘合方法，其特徵在於，所述第一保持部件通過真空吸附來保持所述薄板體。
7.如權利要求1至6中任一項所述的粘合方法，其特徵在於，所述第一保持部件在向所述薄板體的面方向附加拉伸應力的狀態下保持所述薄板體。
8.如權利要求1至7中任一項所述的粘合方法，其特徵在於，所述第二保持部件通過真空吸附來保持所述其他部件。
9.如權利要求1至8中任一項所述的粘合方法，其特徵在於，通過調節所述第一及第二保持部件之間的間隙來控制所述薄板體與所述其他部件之間的液晶蠟的厚度。
10.如權利要求1至8中任一項所述的粘合方法，其特徵在於，在液晶蠟中混入顆粒，並使所述第一及第二保持部件移動來用所述薄板體與所述其他部件夾持所述顆粒，由此將所述薄板體與所述其他部件之間的液晶蠟的厚度控制為所述顆粒的直徑。
11.如權利要求1至8中任一項所述的粘合方法，其特徵在於，在將具有凹凸圖案的薄板體用作所述薄板體的情況下，當移動所述第一及第二保持部件，從而所述薄板體的圖案的凸起部頂端到達所述其他部件時，所述薄板體與所述其他部件之間的液晶蠟的厚度被控制為該圖案的高度。
12.如權利要求1至11中任一項所述的粘合方法，其特徵在於，所述薄板體與所述其他部件是熱膨脹係數值接近的材料。
13.如權利要求12所述的粘合方法，其特徵在於，所述薄板體是矽晶片，所述其他部件是矽晶片或玻璃。
14.如權利要求12所述的粘合方法，其特徵在於，所述薄板體是金屬箔，所述其他部件是金屬板。
15.一種粘合裝置，用於粘合薄板體與其他部件，其特徵在於，包括第一及第二保持部件，分別保持所述薄板體與所述其他部件，使得它們的粘合面相對；第一及第二保持機構，分別使所述薄板體與所述其他部件在所述第一及第二保持部件上保持平面狀態；移動機構，使得所述第一及第二保持部件之間產生相對的X、Y、Z、θ移動；液晶蠟供應機構，向所述薄板體及所述其他部件中的位於下側的那一個上供應液晶蠟；加熱單元，被設置在所述第一及第二保持部件中的至少一個上；冷卻單元，被設置在所述第一及第二保持部件中的至少一個上；以及控制機構，在通過所述加熱單元而成液態的液晶蠟被夾在所述薄板體與所述其他部件之間的狀態下控制所述移動機構，使所述薄板體與所述其他部件相對移動，從而將所述液態的液晶蠟擴展到整個表面上。
16.如權利要求15所述的粘合裝置，其特徵在於，通過由所述移動機構使所述第一及第二保持部件之間產生相對移動來調節所述薄板體與所述其他部件之間的間隙，從而控制所述液晶蠟的厚度。
17.一種粘合裝置，用於粘合薄板體與其他部件，其特徵在於，包括第一及第二保持部件，分別保持所述薄板體與所述其他部件，使得它們的粘合面相對；第一及第二保持機構，分別使所述薄板體與所述其他部件在所述第一及第二保持部件上保持平面狀態；移動機構，使得所述第一及第二保持部件之間產生相對的X、Y、Z、θ移動；位置識別機構，識別所述薄板體與所述其他部件的位置；調節所述薄板體與所述其他部件之間的平行度的機構；液晶蠟供應機構，向所述薄板體及所述其他部件中的位於下側的那一個上供應液晶蠟；加熱單元，被設置在所述第一及第二保持部件中的至少一個上；冷卻單元，被設置在所述第一及第二保持部件中的至少一個上；以及控制機構，對調節所述平行度的機構以及所述移動機構進行控制；其中，所述控制機構基於所述位置識別機構的信息來控制所述移動機構以及所述調節平行度的機構，從而將所述薄板體與所述其他部件定位成預定的位置關係，並且，在通過所述加熱單元而保持為液態的液晶蠟被夾在所述薄板體與所述其他部件之間的狀態下控制所述移動機構，使所述薄板體與所述其他部件相對移動，從而將所述液態的液晶蠟擴展到整個表面上。
18.如權利要求17所述的粘合裝置，其特徵在於，所述控制單元控制所述移動機構的Z方向的移動，從而通過調節所述薄板體與所述其他部件之間的間隙來控制所述液晶蠟的厚度。
19.如權利要求18所述的粘合裝置，其特徵在於，所述調節平行度的機構具有壓電元件。
20.如權利要求17至19中任一項所述的粘合裝置，其特徵在於，所述位置識別機構包括對所述第一保持部件所保持的所述薄板體的圖像進行攝影的第一照相機，和對所述第二保持部件所保持的所述其他部件的圖像進行攝影的第二照相機，並基於這些圖像來識別所述薄板體與所述其他部件之間的位置。
21.如權利要求15至20中任一項所述的粘合裝置，其特徵在於，所述第一保持機構通過真空吸附來保持所述薄板體。
22.如權利要求15至21中任一項所述的粘合裝置，其特徵在於，所述第一保持機構以向所述薄板體的面方向附加拉伸應力的狀態保持所述薄板體。
23.如權利要求15至22中任一項所述的粘合裝置，其特徵在於，所述第二保持機構通過真空吸附來保持所述其他部件。
24.一種粘合方法，用於粘合兩個金屬制的薄板體，其特徵在於，包括下述的步驟獨立地連續放出所述兩個薄板體；將放出的所述兩個薄板體以在它們之間形成預定間隙的狀態導向下方；從上方向所述間隙內供應液態的液晶蠟；對以中間夾著所述液態的液晶蠟的狀態被導向下方的所述兩個薄板體進行加壓，從而將它們粘合起來；在粘合所述兩個薄板體後，冷卻所述兩個薄板體之間的液晶蠟使其固化；以及切割粘合所述兩個薄板體而成的粘合體。
25.一種粘合裝置，用於粘合兩個金屬制的薄板體，其特徵在於，包括兩個放出輥，獨立地連續放出所述兩個薄板體；導向輥，將從所述兩個放出輥放出的所述兩個薄板體以在它們之間形成預定間隙的狀態導向下方；供應機構，從上方向所述間隙內供應液態的液晶蠟；加壓輥，對以中間夾著所述液態的液晶蠟的狀態被導向下方的所述兩個薄板體進行加壓，從而將它們粘合起來；加熱單元，在使用所述加壓輥加壓所述兩個薄板體時對所述兩個薄板體進行加熱；冷卻單元，在使用所述加壓輥加壓所述兩個薄板體，從而將所述兩個薄板粘合起來後，冷卻所述兩個薄板體之間的液晶蠟使其固化；以及切割單元，切割粘合所述兩個薄板體而成的粘合體。
全文摘要
在本發明的粘合方法及裝置中，將薄板體(1)及其他部件(2)高平面度地保持在第一及第二保持部件(44、46)上，由控制機構(40a)，基於位置識別機構(33、34)的信息來控制移動機構(45)及調節平行度的機構(52)，從而將薄板體(1)與其他部件(2)定位成預定的位置關係，並且在通過加熱單元(49)而保持為液態的液晶蠟(4)被夾在薄板體(1)與其他部件(2)之間的狀態下控制移動機構(45)，從而通過使薄板體(1)與其他部件(2)相對移動來將液態的液晶蠟(4)擴展到整個表面上。因此，能夠高精度且可靠、高效地將半導體晶片或金屬箔等薄板體與其他部件粘合起來，而且粘合後還能夠高效地進行分離。
文檔編號H01L21/304GK1830076SQ20048002168
公開日2006年9月6日 申請日期2004年7月14日 優先權日2003年7月29日
發明者有賀剛, 萩原順一, 大加瀨亙, 山口永司 申請人:東京毅力科創株式會社