专利名称：粘合方法及粘合装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及将半导体晶片或者金属箔等薄板状物体粘合到其他物体上的粘合方法及粘合装置。
背景技术：
在半导体设备的制造当中，随着半导体晶片(以下简称为晶片)的大型化及薄型化，对晶片进行处理时所出现的翘曲或破裂越发不能忽视。例如，当进行晶片输送或CMP研磨、干蚀刻或离子注入等处理时若在将晶片吸附到静电卡盘等上的过程中产生了翘曲，则无法进行高精度的处理。此外，还存在容易发生破裂的问题。
由此，提出了用蜡等粘着剂将晶片粘合到支撑基板上来进行研磨等处理。例如，在日本专利文献特开平8-139165号公报中公开了用压模(stamper)将它们粘合起来的技术；在日本专利文献特开平10-12578号公报中公开了用量块将它们粘合起来的技术。
但是，当使用蜡时，能够粘合的液态与固体状态之间的变化需要较长时间，从而使得粘合处理及拆卸处理很花费时间。此外，由于凝固需要时间，因而在凝固的过程中容易产生偏移，另外，当如上述仅使用压模或量块时，向整个表面不产生气泡地提供厚度均匀的蜡并以足够的平面度来可靠地进行高精度的粘合是很困难的。
另一方面，在半导体器件的安装领域中，由于信息大容量化的需求，开发出了可进行高密度安装的堆叠封装技术，在该技术中，为了去掉布线部分的面积，提出了准备与硅芯片同尺寸程度的内插板(变换器)，并将硅芯片的下表面电极与转接板的信号输出电极连接起来的方法，但内插板由30～100μm的非常薄的铜箔和基板层构成，因而为了对其进行处理，需粘合支撑基板。此时，若想应用上述的特开平8-139165号公报、特开平10-12578号公报中的技术，则依然存在处理时间的问题和精度的问题，另外通过这些技术粘合上述100μm以下的箔状物也较困难。
本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种能够将半导体晶片或金属箔等薄板状物体与其他部件高精度、可靠且高效地粘合起来，并在粘合之后能够高效地进行分离的粘合方法及粘合装置。
发明内容
为了达到上述目的，本发明的第一方面提供了一种用于粘合薄板体与其他部件的粘合方法，其特征在于，包括下述的步骤将所述薄板体与所述其他部件分别保持在第一及第二保持部件上，使得所述薄板体与所述其他部件的粘合面维持高平面度并上下相对，而且使所述薄板体与所述其他部件可在X、Y、Z、θ上相对移动；向所述薄板体与所述其他部件中的位于下侧的那一个上供应液晶蜡；加热所述液晶蜡使其保持液态；将所述液态的液晶蜡夹在所述薄板体与所述其他部件之间，并使所述薄板体与所述其他部件相对移动，从而将所述液态的液晶蜡扩展至整个表面；将所述液态的液晶蜡控制为预定厚度；以及冷却所述液态的液晶蜡使其固化。
此外，本发明的第二方面提供了一种用于粘合薄板体与其他部件的粘合方法，其特征在于，包括下述的步骤将所述薄板体与所述其他部件分别保持在可在X、Y、Z、θ上彼此相对移动的第一及第二保持部件上，从而使所述薄板体与所述其他部件上下相对并使所述薄板体与所述其他部件的粘合面维持高平面度；向所述薄板体与所述其他部件中的位于下侧的那一个上供应液晶蜡；识别所述薄板体及所述其他部件的位置，并基于该结果来对它们进行定位；加热所述液晶蜡使其保持液态；将所述液态的液晶蜡夹在所述薄板体与所述其他部件之间，并使所述薄板体与所述其他部件相对移动，从而将所述液态的液晶蜡扩展至整个表面；使所述薄板体与所述其他部件位于所述定位的位置上，从而将所述液态的液晶蜡控制为预定厚度；以及冷却所述液态的液晶蜡使其固化。
另外，本发明的第三方面提供了一种用于粘合薄板体与其他部件的粘合装置，其特征在于，包括第一及第二保持部件，分别保持所述薄板体与所述其他部件，使得它们的粘合面相对；第一及第二保持机构，分别使所述薄板体与所述其他部件在所述第一及第二保持部件上保持平面状态；移动机构，使得所述第一及第二保持部件之间产生相对的X、Y、Z、θ移动；液晶蜡供应机构，向所述薄板体及所述其他部件中的位于下侧的那一个上供应液晶蜡；加热单元，被设置在所述第一及第二保持部件中的至少一个上；冷却单元，被设置在所述第一及第二保持部件中的至少一个上；以及控制机构，在通过所述加热单元而成液态的液晶蜡被夹在所述薄板体与所述其他部件之间的状态下控制所述移动机构，使所述薄板体与所述其他部件相对移动，从而将所述液态的液晶蜡扩展到整个表面上。
再者，本发明的第四方面提供了一种用于粘合薄板体与其他部件的粘合装置，其特征在于，包括第一及第二保持部件，分别保持所述薄板体与所述其他部件，使得它们的粘合面相对；第一及第二保持机构，分别使所述薄板体与所述其他部件在所述第一及第二保持部件上保持平面状态；移动机构，使得所述第一及第二保持部件之间产生相对的X、Y、Z、θ移动；位置识别机构，识别所述薄板体与所述其他部件的位置；调节所述薄板体与所述其他部件之间的平行度的机构；液晶蜡供应机构，向所述薄板体及所述其他部件中的位于下侧的那一个上供应液晶蜡；加热单元，被设置在所述第一及第二保持部件中的至少一个上；冷却单元，被设置在所述第一及第二保持部件中的至少一个上；以及控制机构，对调节所述平行度的机构以及所述移动机构进行控制；其中，所述控制机构基于所述位置识别机构的信息来控制所述移动机构以及所述调节平行度的机构，从而将所述薄板体与所述其他部件定位成预定的位置关系，并且，在通过所述加热单元而保持为液态的液晶蜡被夹在所述薄板体与所述其他部件之间的状态下控制所述移动机构，使所述薄板体与所述其他部件相对移动，从而将所述液态的液晶蜡扩展到整个表面上。
另外，本发明的第五方面提供了一种用于粘合两个金属制薄板体的粘合方法，其特征在于，包括下述的步骤独立地连续放出所述两个薄板体；将放出的所述两个薄板体以在它们之间形成预定间隙的状态导向下方；从上方向所述间隙内供应液态的液晶蜡；对以中间夹着所述液态的液晶蜡的状态被导向下方的所述两个薄板体进行加压，从而将它们粘合起来；在粘合所述两个薄板体后，冷却所述两个薄板体之间的液晶蜡使其固化；以及切割粘合所述两个薄板体而成的粘合体。
另外，本发明的第六方面提供了一种用于粘合两个金属制薄板体的粘合装置，其特征在于，包括两个放出辊，独立地连续放出所述两个薄板体；导向辊，将从所述两个放出辊放出的所述两个薄板体以在它们之间形成预定间隙的状态导向下方；供应机构，从上方向所述间隙内供应液态的液晶蜡；加压辊，对以中间夹着所述液态的液晶蜡的状态被导向下方的所述两个薄板体进行加压，从而将它们粘合起来；加热单元，在使用所述加压辊加压所述两个薄板体时对所述两个薄板体进行加热；冷却单元，在使用所述加压辊加压所述两个薄板体，从而将所述两个薄板粘合起来后，冷却所述两个薄板体之间的液晶蜡使其固化；以及切割单元，切割粘合所述两个薄板体而成的粘合体。
在本发明中，在粘合薄板体与其他部件时使用了液晶蜡，由于液晶蜡在预定的温度下会在液体与固体之间急剧变化，因而可在极短的时间内进行粘合及拆卸，并且进行粘合时不易出现偏移。
此外，在上述第一至第四方面中，由于保持薄板体与其他部件，使得它们上下相对，它们的粘合面维持高平面度，并且使它们可在X、Y、Z、θ上相对移动，从而可在将粘合面保持为良好平面度的情况下高精度地将它们粘合起来。此外，通过将所述液态的液晶蜡夹在所述薄板体与所述其他部件之间，并使所述薄板体与所述其他部件相对移动，来将所述液态的液晶蜡扩展到整个表面上，因此，可以不产生气泡地向整个表面供应厚度均匀的液晶蜡，从而能够可靠地进行粘合。
特别是在上述第二及第四方面中，由于识别薄板体及其他部件的位置，并基于该位置信息来进行薄板体及其他部件的定位，所以能够以更高的精度粘合薄板体与其他部件。具体来说，基于薄板体及其他部件的位置信息，进行薄板体及其他部件的平面定位，并且调整所述薄板体与所述其他部件之间的平行度，由此能够以极高的精度粘合薄板体与其他部件。
此外，在上述第五及第六方面中，独立地连续放出两个金属薄板，以在它们之间形成预定间隙的状态将它们导向下方，从上方向该间隙内供应液态的液晶蜡，并且对以中间夹着液态的液晶蜡的状态被导向下方的所述两个薄板体进行加压，从而将它们粘合起来，因此，能够不卷入气泡且高效、可靠地进行高精度的粘合。
图1是粘合系统整体结构的一个例子的示意图，其中该粘合系统安装了本发明一个实施方式涉及的粘合装置；图2是示出了本发明一个实施方式涉及的粘合装置的截面图；图3是用于说明图2的粘合装置的粘合操作的流程图；图4A至图4D是用于说明在薄板体与载体之间将液晶蜡扩展至整个表面上时的操作的示意图；图5是示出了用混入颗粒的液晶蜡来控制液晶蜡厚度的例子的截面图；图6是示出了使用具有凹凸图案的薄板体来控制液晶蜡厚度的例子的截面图；图7是用于说明对薄板体施加张力来进行保持的例子的截面图；图8是用于说明向载体供应液晶蜡的方法的另一个例子的图；图9是示出了本发明另一实施方式涉及的粘合装置的截面图；图10是在图9的装置中在导向下方的过程中填充了液晶蜡的金属箔与金属制载体的水平截面图。
具体实施例方式
下面，参考附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是粘合系统整体结构的一个例子的示意图，其中粘合系统安装了本发明一个实施方式涉及的粘合装置。该粘合系统100包括用于将作为粘合对象的薄板体1以及用于输送该薄板体1的载体2搬入搬出的装载·卸载部10、将薄板体1和载体2粘合起来的粘合机构部30、以及位于它们中间的输送机构部20。
粘合机构部30中配有粘合装置40。该粘合装置40具有配置在中央部分的装置主体部31、以及配置在该装置主体部31侧方、向输送途中的载体2上供应液晶蜡的液晶蜡供应机构32。另外，图示的参考标号33及34分别是粘合装置40的上侧定位机构及下侧定位机构。另外，由粘合装置控制器40a控制粘合装置40。
装载·卸载部10中配有用于容纳薄板体1的薄板体盒11、用于容纳载体2的载体盒12、以及用于容纳粘合薄板体1和载体2而成的完成品3的完成品盒13。作为薄板体1例示了硅晶片或铜箔等金属箔。此外，作为载体2例示了硅晶片或不锈钢板等金属板。
输送机构部20设有沿着装载·卸载部10中的薄板体盒11、载体盒12、完成品盒13的排列方向而铺设的输送路径21，以及在该输送路径21上行进的臂机器人22。臂机器人22具有保持臂23，该保持臂23可在朝向装载·卸载部10一侧的姿态与朝向相反侧的粘合机构部30一侧的姿态之间转动，并可前后伸缩。保持臂23执行从薄板体盒11及载体盒12分别取出并保持粘合前的薄板体1及载体2，然后将它们安装到粘合装置40中的操作，以及从粘合装置40取出粘合完的完成品，并将其容纳到完成品盒13中的操作。另外，由输送控制器22a控制臂机器人22。
接着，参照图2来详细说明粘合装置40。图2是示出了粘合装置40的截面图。粘合装置40的装置主体31采用了与用于检验半导体晶片的晶片检测器的对准机构同样精密的对准机构。即，如图2所示，该装置主体31具有顶板41与底座42，它们相互平行并且保持预定位置关系地被固定在没有图示的框架的上下部中。顶板41通过沿箭头方向驱动能够打开关闭。
在顶板41的下面，经由浮动机构43以从顶板41悬浮的状态可移动地设有第一保持部件44，该第一保持部件44呈板状，将作为粘合对象的薄板体1保持在其下表面上。另一方面，在底座42上经由XYZθ移动机构45以可向XYZθ方向移动地设有第二保持部件46，该第二保持部件46与第一保持部件44相对并呈板状，将作为粘合对象的载体2保持在其上表面上。由此，第一保持部件44所保持的薄板体1与第二保持部件46所保持的载体2被配置成它们的粘合面彼此相对。另外，第一保持部件44及第二保持部件46的吸附面由耐热玻璃构成，以使液晶蜡易于扩展。此外，XY方向是图1所示的水平面的平面方向，Z方向是高度方向，θ方向为水平面上的旋转方向。
第一保持部件44中设有作为保持薄板体1的保持机构(第一保持机构)的真空吸附机构47。该真空保持机构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、将这些真空吸附槽47a连接起来并在第一保持部件44内水平延伸的排气通路47b、与排气通路47b相连的排气线管线47c，通过使没有图示的真空泵工作来经由排气管线47c抽成真空，从而薄板体1被真空吸附到第一保持部件44的下表面上，并以维持高平面度的方式被保持在第一保持部件44的下表面上。当薄板体1为100μm以下的非常薄的物体时，容易产生翘曲等，但通过恰当地设计真空吸附槽，既便是如此薄的物体也能够高平面度地吸附。
第二保持部件46中也设有作为保持载体2的保持机构(第二保持机构)的真空吸附机构48。该真空吸附机构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、将这些真空吸附槽48a连接起来并在第二保持部件46内水平延伸的排气通路48b、与排气通路48b相连的排气管路48c，通过使没有图示的真空泵工作来经由排气泵48c抽成真空，从而，载体2被真空吸附到第二保持部件46的上表面上，并以维持高平面度的方式被保持在第二保持部件46的上表面上。
作为加热单元的加热器49被埋在第二保持部件46中。该加热器49接受加热电源50的供电而发热。此外，在第二保持部件46中设有作为冷却单元的使诸如冷却水那样的冷却介质流通的冷媒流道51。通过给加热器49供电，对保持在其上表面上的载体2进行加热，从而被供应到载体2上的作为粘着剂的液晶蜡4维持液态。此外，通过使冷却水等冷却介质在冷媒流道51中流通，供应到载体2上的液晶蜡被固化。
在顶板41上设有压电机构52，用作对薄板体1的粘合面和载体2的粘合面之间的平行度进行调节的平行度调节机构。该压电机构52被设在位于顶板中央的空间41a中，并通过固定板41b而被固定在顶板41上。压电机构52具有被固定在固定板41b上的支撑体52a和被支撑在支撑体52a的下表面上的多个压电元件52b，这些压电元件52b的下端被固定在第一保持部件44的上表面上。另外，通过分别向压电元件52b施加预定的电压，使这些压电元件52b产生期望的变位，由此来调整第一保持部件44的倾角，从而调整薄板体1的粘合面与载体2的粘合面之间的平行度。
XYZθ移动机构45具有Y工作台，其沿着导轨53在Y方向上移动，其中该导轨53被设置在底座42的上表面并在Y方向上延伸；X工作台56，其沿着导轨55在X方向上移动，其中该导轨55被设置在底座42的上表面并在X方向上延伸；支撑部件57，用于支撑第二保持部件46；Zθ部件58，其将X工作台56与支撑部件57连结起来，并可在Z方向及θ方向上移动支撑部件57。另外，Y工作台54的Y方向驱动、X工作台56的X方向驱动、Zθ部件58的Z方向驱动及θ方向驱动分别通过没有图示的Y方向驱动机构、X方向驱动机构、Z方向驱动机构、θ方向驱动机构来进行，从而通过该XYZθ移动机构45使得第二保持部件46在XYZθ方向上移动，能够高精度地进行薄板体1与载体2之间的位置调节。
由粘合装置控制器40a控制上述压电机构52与XYZθ移动机构45，由此，在高精度地进行薄板体1与载体2之间的位置控制的同时，还进行用液晶蜡进行粘合时的第二保持部件46的移动控制。
在支撑部件57上的第二保持部件46的侧方，设有用于摄影薄板体1的图像以检测位置信息的下侧定位机构34。下侧定位机构34配有呈摄像部36a朝上的姿态的下侧照相机36。此外，上侧定位机构33被配置在比第二保持部件46的高度要高的位置上，用于对第二保持部件46所保持的载体2的图像进行摄影以检测位置信息，该上侧定位机构33具有呈摄影部35a朝下的姿态的上侧照相机35，而且还具有使该上侧照相机35在Y方向上进行扫描的机构。
液晶蜡供应机构32具有向输送中的载体2上供应液晶蜡的分配器59、向分配器59供应液晶蜡的液晶蜡供应源60、以及使分配器59在水平方向上移动的驱动机构61。另外，通过没有图示的加热单元，液晶蜡在从液晶蜡供应源60到达分配器59的期间变成液态，从而液态的液晶蜡从分配器59被供应到载体2上。
用于粘合的液晶蜡在熔融时也显示出结晶性，具有在某一温度下急剧发生液相与固相之间的相变化的性质。作为液晶蜡可以例举出将含有长链烃基的有机羧酸衍生物为主要成分的物质、以乙醇为主要成分的物质、以酯为主要成分的物质等。
接着，参考图3的流程来说明使用上述装置将薄板体1与载体2粘合起来的操作。
首先，通过臂机器人22的保持臂23从图1的装载·卸载部10的载体盒12中取出载体2，并在输送途中在液晶蜡供应机构32中向保持臂23上的载体2供应液晶蜡4(步骤1)。此时，预先设定好必需量的液晶蜡，并通过粘合装置控制器40a来控制液晶蜡的供应量。
然后，将被供应液晶蜡的载体输送到粘合装置40的第二保持部件46上，并通过真空吸附将其保持在保持部件46的上表面(步骤2)。
接着，从装载·卸载部10的薄板体盒11取出薄板体1，并将该薄板体1输送到处于打开顶板41的状态的粘合装置40的与第一保持部件44对应的位置上，然后关闭顶板41，使薄板体1吸附到被固定在顶板下的第一保持部件44的下表面(步骤3)。
接着，通过上侧定位机构33的上侧照相机35和下侧定位机构34的下侧照相机36，识别载体2的粘合面及薄板体1的粘合面的位置信息，并基于此进行薄板体1与载体2之间的定位(对准)(步骤4)。具体来说，利用XYZθ移动机构45进行薄板体1与载体2的平面对准，并利用压电机构52进行薄板体1与载体2之间的平行度的调整。
然后，通过XYZθ移动机构45使第二保持部件46上升，使薄板体1与载体2靠近到预定位置，通过加热器49对第二保持部件46进行加热，使载体2上的液晶蜡4熔化(步骤5)。然后，在将熔化的液晶蜡4夹在薄板体1与载体2之间的状态下，结合XYZθ移动机构45的X方向上的移动以及Y方向上的移动来使载体2进行旋转动作，从而将液晶蜡4扩展到整个表面上(步骤6)。
根据图4A至图4D来详细说明此时的动作。首先，如图4A所示，在将液晶蜡4夹在薄板体1与载体2之间的状态下进行加热以熔化该液晶蜡4，并通过使第二保持部件46上升来给液晶蜡4加压，并如图4B所示将液晶蜡扩展到某种程度，然后，如图4C所示，结合由XYZθ移动机构45进行的第二保持部件46的X方向上的移动以及Y方向上的移动，使得载体2相对薄板体1进行公转，从而在两者之间产生相对的旋转移动。此时，在液晶蜡的扩展过程中会发生从载体2露出的情况，但即使在该情况下，由于液晶蜡4的表面张力，液晶蜡4也不会漏出来。由此，可将预先设定的必需量的液晶蜡4扩展道整个表面上而且不卷入气泡，从而如图4D所示，可以得到使液晶蜡4存在于薄板体1与载体2之间的整个部分的状态。
接着，基于进行上述平面定位时的信息，通过XYZθ移动机构45来将载体2的位置调整到那时的位置，从而将液态的液晶蜡4控制为预定的厚度(步骤7)。此时，由于液晶蜡没有固化，能够容易地进行所述定位及厚度控制。
此时，只要XYZθ移动机构45的Z方向的精度足够，就可通过由XYZθ移动机构45在Z方向上移动保持部件46来调整薄板体1与载体2之间的间隙，进而可进行液晶蜡4的厚度控制。所述的厚度控制特别是对于没有凹凸图案的情况有效。
此外，当在薄板体1上没有凹凸图案时，通过使液晶蜡4中含有几乎恒定的粒径的颗粒，并且如果使第二保持机构46上升，直到如图5所示那样使得薄板体1与载体2夹持液晶蜡4内的颗粒5的话，就能够将液晶蜡4的厚度控制为颗粒5的直径的值上。此时，由于夹到颗粒5后夹持压力会上升，所以只要检测该夹持压力的上升即可。薄板体1上没有凹凸图案时的液晶蜡4的厚度最好为5～10μm左右。
当在薄板体1上具有凹凸图案时，如图6所示，若使第二保持机构46上升直到图案6的下端与载体2接触的话，就可将液晶蜡4的厚度控制为图案6的高度上。此时，页由于图案6的下端与载体2接触后夹持压力会上升，所以只要检测该夹持压力的上升即可。
在如上述控制液晶蜡4的厚度，并保持一定时间的加热状态之后，通过使诸如冷却水的冷却介质在第二保持部件46内的冷媒流道51中流通来冷却第二保持部件46，从而经由载体2在控制液晶蜡4的降温时间的情况下冷却并固化液晶蜡4(步骤8)。此时，液晶蜡4被加热到200℃以上的温度而熔化，在200～150℃固化。当使液晶蜡4固化时，最好以10℃/min的冷却速度进行冷却，直至固化。
在通过上述的冷却而完成粘合的完成品的温度降到预定温度之后，停止第一保持部件44的真空吸附，将完成品保持到第二保持部件46上，然后停止第二保持部件46的真空吸附，并通过臂机器人22的保持臂23来将完成品输送到装载·卸载部10的完成品盒13中(步骤9)。
这样，通过在粘合薄板体1与载体2时使用液晶蜡，能够利用其在预定的温度下在液体与固体之间急剧变化的特性，在极短的时间内进行粘合及拆卸，并且在粘合时不易出现位置偏移。
此外，使薄板体1与载体2上下相对，并利用真空吸附可在它们的粘合面维持高平面度的状态下对它们进行保持，并通过XYZθ移动机构45可使它们在XYZθ上相对移动，而且还通过上侧定位机构33与下侧定位机构34来识别薄板体及其他部件的位置，并根据该位置信息来进行它们的平面定位，通过压电机构52来调节薄板体1与载体2之间的平行度，因而可在将粘合面保持为良好的平面度的情况下高精度地粘合薄板体1与载体2。此外，由于将液态的液晶蜡4夹在薄板体1与载体2之间，并通过使它们彼此进行相对移动来将液晶蜡4扩展至整个表面，因而能够不产生气泡地向整个表面供应厚度均匀的液晶蜡4，进而能够可靠地进行粘合。此时，由于液晶蜡4的表面张力，液晶蜡4不会从薄板体1与载体2之间漏出。
另外，当薄板体1非常薄，例如，薄板体1如金属箔(例如铜箔)那样达到100μm以下时，如上述的那样易于发生翘曲等，因而有时仅通过真空吸附是无法满足薄板体1要求的平面度的。此时，如图7所示，代替真空吸附或者在利用真空吸附的同时，在薄板体1的两侧设置金属丝安装部73、74，而且在金属丝安装部73、74上安装的金属线75、76中，将金属线75固定到固定壁上并在另一根金属丝76上安装平衡块72，由此最好在给薄板体1施加了拉伸应力的状态下将其保持在第一保持部件44上。当如上述施加拉伸应力时，可强制薄板体1保持平面形状，从而即使在薄板体1非常薄的情况下也可以获得期望的平面度。
此外，由于上述的粘合作业都是伴随热量而进行的，因而当薄板体1与载体2之间的热膨胀系数之差很大时，在冷却过程中，刚粘合的薄板体1与载体2由于它们之间的热膨胀差异而存在剥离的危险。例如，铜的热膨胀系数为16.78×10-6/℃、硅为3.63×10-6/℃、低热膨胀玻璃为3～3.5×10-6/℃，因而当将铜箔用作薄板体1、将硅晶片或低热膨胀玻璃用作载体2时，进行冷却时就容易产生剥离。
因此，当薄板体1为硅晶片时，载体2最好为热膨胀系数相等的硅晶片或者低热膨胀玻璃基板，当薄板体1为如铜箔那样的热胀冷缩系数大的金属时，载体2最好也同样为金属。构成载体2的金属材料例如可使用不锈钢(例如SUS316L)。此时，该金属制的载体最好是消除畸变后的载体。
为了更可靠地防止液晶蜡的流出，并更可靠地去除气泡，最好使用对粘合面实施了槽加工或凹陷加工的载体2。
当在薄板体1上具有凹凸图案时，当如图2所示的那样将液晶蜡4供应到一各位置上时，会发生下述的情况，即由于图案的妨碍，液晶蜡4不能扩展到薄板体1及载体2的整个表面上，从而容易出现空间部分。在这种情况下，如图8所示，事先向粘合装置控制器40a中输入图案的数据，通过粘合装置控制器40a来控制液晶蜡供应机构32的驱动机构61，从而一边与图案相应地移动分配器59，一边将液晶蜡供应到与图案的凹部相对应的多个位置上。由此，液晶蜡4优先被供应到图案的凹部中，从而可极大地减少产生空间的可能性。
另外，在以上的实施方式中，虽然就薄板体1与载体2的粘合进行了说明，但不必非要使用载体，双方均也可以是功能体。例如，适用于将双方均为功能体的晶片进行粘合的情况，也适用于将金属箔彼此进行粘合的情况。其他部件也可以使用厚度厚的部件。此外，通过XYZθ移动机构45仅移动了下侧的第二保持部件46，但也可以仅使上侧的第一保持部件44移动，还可以使它们双方均进行移动。另外，在将载体2装入装置主体31中之前向保持臂23上的载体2上供应了液晶蜡4，但液晶蜡4的供应时刻不限于此，可以在其他时刻，例如在进入装置主体中之后进行供应。此外，薄板体1与载体2可以上下交换，此时液晶蜡被供应到薄板体1上。
接着，对本发明的其他实施方式进行说明。
图9是示出了本发明另一实施方式涉及的粘合装置的截面图。该粘合装置80用于将金属箔81与金属制载体82粘合起来，其中该金属箔81例如是铜箔，金属制载体82例如是不锈钢制造的载体，用于支撑金属箔来进行输送等。在该粘合装置80中，用于放出金属箔81的第一放出辊91和用于放出金属载体82的第二放出辊92被并列设置，从这些第一放出辊91及第二放出辊92放出的金属箔81及金属制载体82彼此接近地被斜下放出。
导向辊93引导放出的金属箔81及金属制载体82，从而使它们在彼此靠近的状态下被导向下方。在导向辊93的上方设有分配器94，用于向通过导向辊93被导向下方的金属箔81与金属制载体82之间供应液晶蜡。此时，为了顺畅地供应液晶蜡，利用没有图示的加热单元加热液晶蜡使其成熔融状态。
如图10的水平截面图所示，在被导向下方的金属箔81与金属制载体82之间的横向端部夹有隔离物84。该隔离物84从没有图示的辊被放出到金属箔81与金属制载体82之间的横向端部中，并在粘合装置80的下端被没有图示的收卷辊收卷。该隔离物84规定液晶蜡83的厚度，并规定粘合体的宽度。
在导向辊93的下方，沿着金属箔81与金属制载体82在下方配置了多对(图中为三对)加压辊96。这些加压辊96在向金属箔81与金属制载体82之间供应液晶蜡的状态下对它们进行加压，从而将液晶蜡83的厚度控制为隔离物84的厚度。
从导向辊93到加压辊96的下端，在这些辊的外侧设有加热器97，用于加热液晶蜡83以使其维持熔融状态。
在加压辊96的下方设有多对(图中为三对)冷却气体喷嘴98，用于在金属箔81与金属制载体82在中间夹着液晶蜡83的状态下被加压，从而规定了液晶蜡83的厚度之后，对熔融状态的液晶蜡进行冷却。
在冷却气体喷嘴98的下方设有切割器99，用于将粘合体切成预定的长度，所述粘合体是液晶蜡83固化从而金属箔81和金属制载体82成一体而形成的。
在这样构成的粘合装置80中，独立且连续地放出金属箔81与金属制载体82，在用隔离物84在它们之间形成预定间隙的状态下通过导向辊93将它们导向下方，从上方向该间隙中供应液态的液晶蜡83，并且通过加压辊96对以中间夹着液态液晶蜡的状态被导向下方的所述两个薄板体进行加压，从而，即使卷入了气泡也能够向上方排出气泡，并且通过液晶蜡83的重量，能够将液晶蜡83填充性良好地供应到金属箔81与金属制载体82之间的空间内。因此，能够不卷入气泡且可靠地粘合金属箔81与金属制载体82。此外，通过高精度地控制隔离物84的厚度，并高精度地设定放出辊91和92、导向辊93、加压辊96，能够高精度地对它们进行粘合。此外，由于能够如上述那样连续地进行金属箔81与金属制载体82的粘合，因而效率极高。
在本实施方式中，粘合对象不限于金属箔与金属制载体，只要双方是金属箔等的金属制薄板体就可适用。
另外，本发明不限于上述实施方式，而可以有各种变形。例如，上述装置的结构仅仅是例示，只要不脱离本发明的宗旨，可以是任意种结构。
权利要求
1.一种粘合方法，用于粘合薄板体与其他部件，其特征在于，包括下述的步骤将所述薄板体与所述其他部件分别保持在第一及第二保持部件上，使得所述薄板体与所述其他部件的粘合面维持高平面度并上下相对，而且使所述薄板体与所述其他部件可在X、Y、Z、θ上相对移动；向所述薄板体与所述其他部件中的位于下侧的那一个上供应液晶蜡；加热所述液晶蜡使其保持液态；将所述液态的液晶蜡夹在所述薄板体与所述其他部件之间，并使所述薄板体与所述其他部件相对移动，从而将所述液态的液晶蜡扩展至整个表面；将所述液态的液晶蜡控制为预定厚度；以及冷却所述液态的液晶蜡使其固化。
2.一种粘合方法，用于粘合薄板体与其他部件，其特征在于，包括下述的步骤将所述薄板体与所述其他部件分别保持在可在X、Y、Z、θ上彼此相对移动的第一及第二保持部件上，从而使所述薄板体与所述其他部件上下相对并使所述薄板体与所述其他部件的粘合面维持高平面度；向所述薄板体与所述其他部件中的位于下侧的那一个上供应液晶蜡；识别所述薄板体及所述其他部件的位置，并基于该结果来对它们进行定位；加热所述液晶蜡使其保持液态；将所述液态的液晶蜡夹在所述薄板体与所述其他部件之间，并使所述薄板体与所述其他部件相对移动，从而将所述液态的液晶蜡扩展至整个表面；使所述薄板体与所述其他部件位于所述定位的位置上，从而将所述液态的液晶蜡控制为预定厚度；以及冷却所述液态的液晶蜡使其固化。
3.如权利要求2所述的粘合方法，其特征在于，在所述进行定位的步骤中，调节所述薄板体及所述其他部件的平面位置关系以及它们的平行度。
4.如权利要求3所述的粘合方法，其特征在于，通过压电元件来进行所述薄板体及所述其他部件的平行度调节。
5.如权利要求2至4中任一项所述的粘合方法，其特征在于，在进行所述定位的步骤中，掌握所述第一保持部件所保持的所述薄板体的图像以及所述第二保持部件所保持的所述其他部件的图像，并基于这些图像来识别所述薄板体与所述其他部件之间的位置，并基于该信息来进行定位。
6.如权利要求1至5中任一项所述的粘合方法，其特征在于，所述第一保持部件通过真空吸附来保持所述薄板体。
7.如权利要求1至6中任一项所述的粘合方法，其特征在于，所述第一保持部件在向所述薄板体的面方向附加拉伸应力的状态下保持所述薄板体。
8.如权利要求1至7中任一项所述的粘合方法，其特征在于，所述第二保持部件通过真空吸附来保持所述其他部件。
9.如权利要求1至8中任一项所述的粘合方法，其特征在于，通过调节所述第一及第二保持部件之间的间隙来控制所述薄板体与所述其他部件之间的液晶蜡的厚度。
10.如权利要求1至8中任一项所述的粘合方法，其特征在于，在液晶蜡中混入颗粒，并使所述第一及第二保持部件移动来用所述薄板体与所述其他部件夹持所述颗粒，由此将所述薄板体与所述其他部件之间的液晶蜡的厚度控制为所述颗粒的直径。
11.如权利要求1至8中任一项所述的粘合方法，其特征在于，在将具有凹凸图案的薄板体用作所述薄板体的情况下，当移动所述第一及第二保持部件，从而所述薄板体的图案的凸起部顶端到达所述其他部件时，所述薄板体与所述其他部件之间的液晶蜡的厚度被控制为该图案的高度。
12.如权利要求1至11中任一项所述的粘合方法，其特征在于，所述薄板体与所述其他部件是热膨胀系数值接近的材料。
13.如权利要求12所述的粘合方法，其特征在于，所述薄板体是硅晶片，所述其他部件是硅晶片或玻璃。
14.如权利要求12所述的粘合方法，其特征在于，所述薄板体是金属箔，所述其他部件是金属板。
15.一种粘合装置，用于粘合薄板体与其他部件，其特征在于，包括第一及第二保持部件，分别保持所述薄板体与所述其他部件，使得它们的粘合面相对；第一及第二保持机构，分别使所述薄板体与所述其他部件在所述第一及第二保持部件上保持平面状态；移动机构，使得所述第一及第二保持部件之间产生相对的X、Y、Z、θ移动；液晶蜡供应机构，向所述薄板体及所述其他部件中的位于下侧的那一个上供应液晶蜡；加热单元，被设置在所述第一及第二保持部件中的至少一个上；冷却单元，被设置在所述第一及第二保持部件中的至少一个上；以及控制机构，在通过所述加热单元而成液态的液晶蜡被夹在所述薄板体与所述其他部件之间的状态下控制所述移动机构，使所述薄板体与所述其他部件相对移动，从而将所述液态的液晶蜡扩展到整个表面上。
16.如权利要求15所述的粘合装置，其特征在于，通过由所述移动机构使所述第一及第二保持部件之间产生相对移动来调节所述薄板体与所述其他部件之间的间隙，从而控制所述液晶蜡的厚度。
17.一种粘合装置，用于粘合薄板体与其他部件，其特征在于，包括第一及第二保持部件，分别保持所述薄板体与所述其他部件，使得它们的粘合面相对；第一及第二保持机构，分别使所述薄板体与所述其他部件在所述第一及第二保持部件上保持平面状态；移动机构，使得所述第一及第二保持部件之间产生相对的X、Y、Z、θ移动；位置识别机构，识别所述薄板体与所述其他部件的位置；调节所述薄板体与所述其他部件之间的平行度的机构；液晶蜡供应机构，向所述薄板体及所述其他部件中的位于下侧的那一个上供应液晶蜡；加热单元，被设置在所述第一及第二保持部件中的至少一个上；冷却单元，被设置在所述第一及第二保持部件中的至少一个上；以及控制机构，对调节所述平行度的机构以及所述移动机构进行控制；其中，所述控制机构基于所述位置识别机构的信息来控制所述移动机构以及所述调节平行度的机构，从而将所述薄板体与所述其他部件定位成预定的位置关系，并且，在通过所述加热单元而保持为液态的液晶蜡被夹在所述薄板体与所述其他部件之间的状态下控制所述移动机构，使所述薄板体与所述其他部件相对移动，从而将所述液态的液晶蜡扩展到整个表面上。
18.如权利要求17所述的粘合装置，其特征在于，所述控制单元控制所述移动机构的Z方向的移动，从而通过调节所述薄板体与所述其他部件之间的间隙来控制所述液晶蜡的厚度。
19.如权利要求18所述的粘合装置，其特征在于，所述调节平行度的机构具有压电元件。
20.如权利要求17至19中任一项所述的粘合装置，其特征在于，所述位置识别机构包括对所述第一保持部件所保持的所述薄板体的图像进行摄影的第一照相机，和对所述第二保持部件所保持的所述其他部件的图像进行摄影的第二照相机，并基于这些图像来识别所述薄板体与所述其他部件之间的位置。
21.如权利要求15至20中任一项所述的粘合装置，其特征在于，所述第一保持机构通过真空吸附来保持所述薄板体。
22.如权利要求15至21中任一项所述的粘合装置，其特征在于，所述第一保持机构以向所述薄板体的面方向附加拉伸应力的状态保持所述薄板体。
23.如权利要求15至22中任一项所述的粘合装置，其特征在于，所述第二保持机构通过真空吸附来保持所述其他部件。
24.一种粘合方法，用于粘合两个金属制的薄板体，其特征在于，包括下述的步骤独立地连续放出所述两个薄板体；将放出的所述两个薄板体以在它们之间形成预定间隙的状态导向下方；从上方向所述间隙内供应液态的液晶蜡；对以中间夹着所述液态的液晶蜡的状态被导向下方的所述两个薄板体进行加压，从而将它们粘合起来；在粘合所述两个薄板体后，冷却所述两个薄板体之间的液晶蜡使其固化；以及切割粘合所述两个薄板体而成的粘合体。
25.一种粘合装置，用于粘合两个金属制的薄板体，其特征在于，包括两个放出辊，独立地连续放出所述两个薄板体；导向辊，将从所述两个放出辊放出的所述两个薄板体以在它们之间形成预定间隙的状态导向下方；供应机构，从上方向所述间隙内供应液态的液晶蜡；加压辊，对以中间夹着所述液态的液晶蜡的状态被导向下方的所述两个薄板体进行加压，从而将它们粘合起来；加热单元，在使用所述加压辊加压所述两个薄板体时对所述两个薄板体进行加热；冷却单元，在使用所述加压辊加压所述两个薄板体，从而将所述两个薄板粘合起来后，冷却所述两个薄板体之间的液晶蜡使其固化；以及切割单元，切割粘合所述两个薄板体而成的粘合体。
全文摘要
在本发明的粘合方法及装置中，将薄板体(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，由控制机构(40a)，基于位置识别机构(33、34)的信息来控制移动机构(45)及调节平行度的机构(52)，从而将薄板体(1)与其他部件(2)定位成预定的位置关系，并且在通过加热单元(49)而保持为液态的液晶蜡(4)被夹在薄板体(1)与其他部件(2)之间的状态下控制移动机构(45)，从而通过使薄板体(1)与其他部件(2)相对移动来将液态的液晶蜡(4)扩展到整个表面上。因此，能够高精度且可靠、高效地将半导体晶片或金属箔等薄板体与其他部件粘合起来，而且粘合后还能够高效地进行分离。
文档编号H01L21/304GK1830076SQ20048002168
公开日2006年9月6日 申请日期2004年7月14日 优先权日2003年7月29日
发明者有贺刚, 萩原顺一, 大加濑亘, 山口永司 申请人:东京毅力科创株式会社