JP2009200075A - Heating and pressurizing system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heating and pressurizing system realizing more optimum joining of semiconductor wafers by controlling the temperature of joined faces of the semiconductor wafers while the temperature is being increased or decreased. <P>SOLUTION: The heating and pressurizing system 70 includes a pressurizing plate AT supporting and pressurizing a substrate W, a central heater part HM1 disposed in the pressurizing plate to heat the central part of the substrate, a peripheral edge heater part HM3 disposed in the pressurizing plate to heat the peripheral edge of the substrate, and a temperature control part 77 controlling the central and peripheral edge heater parts to coincide the temperature of an area around the central part with that of an area around the peripheral edge when heating the substrate from a first temperature to a second temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、本発明は半導体ウエハなどの基板の積層工程における加熱加圧システムに関するもので、特に基板と基板とを接合する加熱加圧システムに関するものである。   The present invention relates to a heating and pressurizing system in a step of laminating a substrate such as a semiconductor wafer, and more particularly to a heating and pressurizing system for bonding the substrates to each other.

近年、携帯電話やICカード等の電子機器の高機能化に伴い、その内部に実装される半導体デバイス(LSI、ICなど)の薄型化又は小型化が進んでいる。また、線幅を狭くすることなく記憶容量を増すために半導体ウエハを数層重ね合わせた三次元実装タイプの半導体デバイス、例えばSDカード又はMEMSなどが増えつつある。   In recent years, as electronic devices such as mobile phones and IC cards have become highly functional, semiconductor devices (LSI, IC, etc.) mounted therein have been made thinner or smaller. In addition, in order to increase the storage capacity without reducing the line width, a three-dimensional mounting type semiconductor device in which several layers of semiconductor wafers are stacked, such as an SD card or MEMS, is increasing.

特許文献1は生産性を上げるため、半導体ウエハ同士を重ね合わせて接合する加熱加圧システムが提案されている。つまり、加熱加圧システムは1枚のウエハを載置した1枚のウエハホルダを一対用意してそれぞれを向かい合わせに加熱加圧することで三次元実装タイプの半導体デバイスを製造している。確実に接合するためには、半導体ウエハへ与える圧力と温度がプロセス全体を通して均一であることが極めて重要である。大きな温度分布は熱膨張量分布に直結し、これは2枚の半導体ウエハ間の相対ズレや歪の蓄積を生じる原因となる。このため、特許文献1に示す加熱加圧システムでは、目標温度に到達後の定常状態下で温度分布を均一にした後、半導体ウエハ同士が加熱加圧され接合される。
特開2007−103225号公報
Patent Document 1 proposes a heating and pressurizing system in which semiconductor wafers are overlapped and bonded to increase productivity. In other words, the heat and pressure system manufactures a three-dimensional mounting type semiconductor device by preparing a pair of wafer holders on which a single wafer is placed and heating and pressing each of them in a face-to-face relationship. In order to ensure bonding, it is extremely important that the pressure and temperature applied to the semiconductor wafer are uniform throughout the process. The large temperature distribution is directly connected to the thermal expansion distribution, which causes relative displacement between two semiconductor wafers and accumulation of strain. For this reason, in the heating and pressurizing system shown in Patent Document 1, the semiconductor wafers are heated and pressed together after the temperature distribution is made uniform under a steady state after reaching the target temperature.
JP 2007-103225 A

しかし、加熱加圧システムで所望の電極接合を行うためには、定常状態の温度分布を低減するだけでは足らない。半導体ウエハに最も温度分布が生じるのは「昇温中」又は「冷却中」の過渡中である。過渡中は熱エネルギーの移動が激しいため、定常時(=熱平衡時)の数倍から数十倍の温度分布が生じることも珍しくない。例えば従来の加熱加圧システムでは図8(a)で示すウエハ中心部の測定点Aと、ウエハ中間部の測定点Bと、ウエハ外縁部の測定点Cとでウエハの温度を計測すると、図8(b)に示すように加熱開始から終了までの温度曲線が測定点で大きく異なる。例えばウエハ中心部の測定点Aとウエハ外縁部の測定点Cとの昇温時間ATの温度差
は大きく異なり、また冷却時間CTの温度差
も大きくなる。特にウエハの外側面はチャンバー内環境に露出しており、輻射熱や対流放熱により熱を奪われることによっていた。
However, in order to perform desired electrode bonding with a heating and pressing system, it is not enough to reduce the steady-state temperature distribution. The temperature distribution is most generated in the semiconductor wafer during a “heating” or “cooling” transition. During the transition, the movement of thermal energy is intense, and it is not uncommon for temperature distribution to occur several times to several tens of times that during steady state (= thermal equilibrium). For example, in the conventional heating and pressurizing system, when the wafer temperature is measured at the measurement point A at the center of the wafer, the measurement point B at the middle of the wafer, and the measurement point C at the outer edge of the wafer shown in FIG. As shown in FIG. 8B, the temperature curve from the start to the end of heating is greatly different at the measurement points. For example, the temperature difference in the temperature rise time AT between the measurement point A at the wafer center and the measurement point C at the wafer outer edge
Are greatly different and the temperature difference of the cooling time CT
Also grows. In particular, the outer surface of the wafer is exposed to the environment in the chamber, and heat is taken away by radiant heat or convective heat dissipation.

例えば昇温過程で大きな温度分布が生じると、その後の定常時に温度分布を如何に小さくしたとしてもその悪影響は残ってしまう。昇温中に生じた大きな熱膨張分布が半導体ウエハ間との摩擦により保持されたたま定常状態へ移行して接合されてしまったり、昇温中又は冷却中の温度分布が激しいと、半導体ウエハ内に大きな熱歪が生じて素子の特性変動や破壊に繋がったりする。   For example, if a large temperature distribution is generated in the temperature raising process, the adverse effect remains even if the temperature distribution is made smaller at the subsequent steady state. If the large thermal expansion distribution generated during the temperature rise is held by friction between the semiconductor wafers, it will be transferred to a steady state and bonded, or if the temperature distribution during the temperature rise or cooling is severe, A large thermal strain is generated in the element, leading to fluctuations or destruction of the element characteristics.

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、「昇温中」及び「冷却中」のうち少なくとも一方の過渡中に、半導体ウエハ同士の接合面の温度を制御するようにして、より最適に半導体ウエハ同士の接合を行うことができる加熱加圧システムを提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve such problems, and controls the temperature of the bonding surface between semiconductor wafers during the transition of at least one of “heating” and “cooling”. Therefore, an object of the present invention is to provide a heating and pressurizing system capable of more optimally bonding semiconductor wafers.

第1観点に係る加熱加圧システムは、少なくとも2つの基板を加熱し且つ加圧し一体基板に加工する加熱加圧システムである。この加熱加圧システムは、基板を支持するとともに加圧する加圧プレートと、加圧プレート内に配置され、基板の中央部を加熱する中央ヒータ部と、加圧プレート内に配置され、基板の周縁部を加熱する周縁ヒータ部と、基板が第1温度から第2温度まで加熱される際に、中央部付近の温度と周縁部付近の温度とが一致するように中央ヒータ部と周縁ヒータ部とを制御する温度制御部と、を備える。
このような構成によれば、第1温度(低温)から第2温度(高温)への過渡状態に、2つの基板が接合する面の中央部付近と周縁部付近との温度分布が一致するように制御することができるため、2つの基板の接合不良を極めて少なくすることができる。
The heating and pressing system according to the first aspect is a heating and pressing system that heats and pressurizes at least two substrates and processes them into an integrated substrate. This heating and pressurizing system is configured to support and pressurize a substrate, a pressurizing plate disposed in the pressurizing plate, a central heater unit heating the central portion of the substrate, and disposed in the pressurizing plate. A peripheral heater portion for heating the peripheral portion, and when the substrate is heated from the first temperature to the second temperature, the central heater portion and the peripheral heater portion so that the temperature near the central portion and the temperature near the peripheral portion coincide with each other. A temperature control unit for controlling.
According to such a configuration, the temperature distributions in the vicinity of the central portion and the peripheral portion of the surface where the two substrates are joined coincide with each other in a transient state from the first temperature (low temperature) to the second temperature (high temperature). Therefore, the bonding failure between the two substrates can be extremely reduced.

第2観点に係る加熱加圧システムは、基板を支持するとともに加圧する加圧プレートと、加圧プレート内に配置され、基板の中央部を冷却する中央冷却部と、加圧プレート内に配置され、基板の周縁部を冷却する周縁冷却部と、基板が第2温度から第1温度まで冷却される際に、中央部付近の温度と周縁部付近の温度とが一致するように中央冷却部と周縁冷却部とを制御する温度制御部と、を備える。
このような構成によれば、高温から低温への過渡状態に、2つの基板が接合する面の中央部付近と周縁部付近との温度分布が一致するように制御することができるため、2つの基板の接合不良を極めて少なくすることができる。
The heating and pressurizing system according to the second aspect is arranged in a pressurizing plate that supports and pressurizes the substrate, a central cooling unit that cools the central part of the substrate, and a pressurizing plate. A peripheral cooling part for cooling the peripheral part of the substrate, and a central cooling part so that the temperature near the central part and the temperature near the peripheral part coincide when the substrate is cooled from the second temperature to the first temperature. A temperature control unit that controls the peripheral cooling unit.
According to such a configuration, since it is possible to control the temperature distribution in the vicinity of the center and the periphery of the surface where the two substrates are joined in a transient state from high temperature to low temperature, Substrate bonding defects can be extremely reduced.

本発明の加熱加圧システムは、半導体ウエハの中心部と外縁部とでの過渡状態の温度差を少なくするように温度制御することで、安定したウエハの接合をすることができる。   The heating and pressurizing system of the present invention can perform stable wafer bonding by controlling the temperature so as to reduce the temperature difference in the transient state between the central portion and the outer edge portion of the semiconductor wafer.

<ウエハ張り合わせ装置の全体構成>
図1はウエハ張り合わせ装置100の全体斜視図である。
ウエハ張り合わせ装置100は、ウエハローダーWL及びウエハホルダローダーWHLを有している。ウエハローダーWL及びウエハホルダローダーWHLは、多関節ロボットであり六自由度方向(X,Y,Z,θX,θY,θZ)に移動可能である。さらにウエハローダーWLはレールRAに沿ってY方向に長い距離移動可能であり、ウエハホルダローダーWHLはレールRAに沿ってX方向に長い距離移動可能である。
<Overall configuration of wafer bonding apparatus>
FIG. 1 is an overall perspective view of the wafer bonding apparatus 100.
The wafer bonding apparatus 100 includes a wafer loader WL and a wafer holder loader WHL. The wafer loader WL and the wafer holder loader WHL are articulated robots, and are movable in directions of six degrees of freedom (X, Y, Z, θX, θY, θZ). Further, the wafer loader WL can move a long distance in the Y direction along the rail RA, and the wafer holder loader WHL can move a long distance in the X direction along the rail RA.

ウエハ張り合わせ装置100は、その周辺に半導体ウエハWを複数枚収納するウエハストッカー10を有している。ウエハ張り合わせ装置100は、第1半導体ウエハW1と第2半導体ウエハW2とを張り合わせるため、第1半導体ウエハW1を収納するウエハストッカー10−1と第2半導体ウエハW2を収納するウエハストッカー10−2とが用意されている。また、ウエハストッカー10の近郊に半導体ウエハWをプリアライメントするウエハプリアライメント装置20が設けられている。ウエハローダーWLによりウエハストッカー10から取り出された半導体ウエハWがウエハプリアライメント装置20に送られる。   The wafer bonding apparatus 100 has a wafer stocker 10 for storing a plurality of semiconductor wafers W in the periphery thereof. The wafer bonding apparatus 100 has a wafer stocker 10-1 for storing the first semiconductor wafer W1 and a wafer stocker 10-2 for storing the second semiconductor wafer W2 in order to bond the first semiconductor wafer W1 and the second semiconductor wafer W2. And are prepared. A wafer pre-alignment apparatus 20 that pre-aligns the semiconductor wafer W is provided in the vicinity of the wafer stocker 10. The semiconductor wafer W taken out from the wafer stocker 10 by the wafer loader WL is sent to the wafer pre-alignment apparatus 20.

ウエハ張り合わせ装置100は、ウエハホルダWHを複数枚収納するウエハホルダストッカー30を有している。ウエハホルダWHは第1半導体ウエハW1に対しても第2半導体ウエハW2に対しても共用して使用することができるため、ウエハホルダストッカー30は一箇所である。また、ウエハホルダストッカー30の近郊にウエハホルダWHをプリアライメントするウエハホダルプリアライメント装置40が設けられている。ウエハホルダローダーWHLによりウエハホルダストッカー30から取り出されたウエハホルダWHがウエハホルダプリアライメント装置40に送られる。ウエハホルダプリアライメント装置40では、プリアライメントされたウエハホルダWHに対して、プリアライメントされた半導体ウエハWがウエハローダーWLにより載置される。   The wafer bonding apparatus 100 includes a wafer holder stocker 30 that stores a plurality of wafer holders WH. Since the wafer holder WH can be used for both the first semiconductor wafer W1 and the second semiconductor wafer W2, the wafer holder stocker 30 is provided in one place. A wafer hod pre-alignment apparatus 40 that pre-aligns the wafer holder WH is provided in the vicinity of the wafer holder stocker 30. The wafer holder WH taken out from the wafer holder stocker 30 by the wafer holder loader WHL is sent to the wafer holder pre-alignment apparatus 40. In the wafer holder pre-alignment apparatus 40, the pre-aligned semiconductor wafer W is placed on the pre-aligned wafer holder WH by the wafer loader WL.

ウエハ張り合わせ装置100は、一対の半導体ウエハWを載置したウエハホルダWHをアライメントし、2枚の半導体ウエハWを半導体装置の線幅精度で重ね合わせるアライナー50を有している。アライナー50にはウエハホルダプリアライメント装置40から半導体ウエハWを載置したウエハホルダWHがウエハホルダローダーWHLにより送られてくる。また、重ね合わされた半導体ウエハWを載置したウエハホルダWHはウエハホルダローダーWHLにより加熱加圧装置70に送られる。   The wafer bonding apparatus 100 includes an aligner 50 that aligns a wafer holder WH on which a pair of semiconductor wafers W are placed and superimposes two semiconductor wafers W with line width accuracy of the semiconductor device. The wafer holder WH on which the semiconductor wafer W is placed is sent from the wafer holder pre-alignment apparatus 40 to the aligner 50 by the wafer holder loader WHL. Further, the wafer holder WH on which the stacked semiconductor wafers W are placed is sent to the heating and pressing device 70 by the wafer holder loader WHL.

ウエハ張り合わせ装置100の加熱加圧装置70は、ウエハホルダWHを介してアライナー50で重ね合わされた半導体ウエハW同士を加熱し加圧し接合する。加熱加圧装置70は、ヒータにより半導体ウエハWで所定温度まで加熱し、且つ加圧アクチュエータにより所定の圧力を所定の時間加えることで、半導体ウエハW上の電極であるCuなどの金属バンプ同士を接合する。この時半導体ウエハW間に樹脂を封入して加熱することもある。また、加熱加圧装置70内は真空状態又は窒素雰囲気に保持されている。加熱加圧装置70については図2を使い詳述する。   The heating / pressurizing device 70 of the wafer bonding apparatus 100 heats, pressurizes, and bonds the semiconductor wafers W stacked on the aligner 50 via the wafer holder WH. The heating and pressurizing device 70 heats the semiconductor wafer W to a predetermined temperature with a heater and applies a predetermined pressure for a predetermined time with a pressurizing actuator, so that metal bumps such as Cu that are electrodes on the semiconductor wafer W are bonded to each other. Join. At this time, resin may be sealed between the semiconductor wafers W and heated. Further, the inside of the heating and pressurizing apparatus 70 is maintained in a vacuum state or a nitrogen atmosphere. The heating and pressing apparatus 70 will be described in detail with reference to FIG.

ウエハ張り合わせ装置100は加熱加圧装置70の隣に分離ユニット80を有している。分離ユニット80は、張り合わされた半導体ウエハWをウエハホルダWHから外す。冷却された半導体ウエハWはウエハローダーWLにより分離ユニット80から取り出され、張り合わせウエハ用ストッカー85に送られる。冷却されたウエハホルダWHはウエハホルダローダーWHLにより分離ユニット80から取り出され、再びウエハホルダストッカー30に戻される。張り合わされた半導体ウエハWはその後ダイシングされ個々の半導体装置に切り取られる。   The wafer bonding apparatus 100 has a separation unit 80 next to the heating and pressing apparatus 70. The separation unit 80 removes the bonded semiconductor wafer W from the wafer holder WH. The cooled semiconductor wafer W is taken out from the separation unit 80 by the wafer loader WL and sent to the bonded wafer stocker 85. The cooled wafer holder WH is taken out from the separation unit 80 by the wafer holder loader WHL and returned to the wafer holder stocker 30 again. The bonded semiconductor wafer W is then diced and cut into individual semiconductor devices.

ウエハ張り合わせ装置100は、ウエハ張り合わせ装置100全体の制御を行う主制御装置90が設けられている。主制御装置90は、ウエハローダーWL、ウエハホルダローダーWHL、ウエハプリアライメント装置20、及びウエハホルダプリアライメント装置40などの各装置を制御する制御装置と信号の受け渡しを行い全体の制御を行う。   The wafer bonding apparatus 100 is provided with a main controller 90 that controls the entire wafer bonding apparatus 100. The main controller 90 performs overall control by exchanging signals with a controller that controls each device such as the wafer loader WL, the wafer holder loader WHL, the wafer pre-alignment device 20, and the wafer holder pre-alignment device 40.

<加熱加圧装置70の構成>
図2(a)は加熱加圧装置70を示した側面の概念図である。
<Configuration of heating and pressing apparatus 70>
FIG. 2A is a conceptual side view showing the heating and pressing device 70.

加熱加圧装置70はアライナー50で位置を合わせ、重ね合わせた第1半導体ウエハW1及び第2半導体ウエハW2を加熱加圧する。第1半導体ウエハW1は第1ウエハホルダWH1にて−Z方向に保持されている。第1ウエハホルダWH1は第1トッププレートTP1に支えられている。第1トッププレートTP1はヒータHT及び冷却配管CLを備えた高熱伝導の高い材料で構成された第1温度調整プレートAT1に支えられている。さらに第1温度調整プレートAT1は第1ベースプレートBP1に支えられて、この第1ベースプレートBP1は加熱加圧装置70のフレーム71に備え付けられている。   The heating and pressurizing device 70 aligns the position with the aligner 50 and heats and presses the superimposed first semiconductor wafer W1 and second semiconductor wafer W2. The first semiconductor wafer W1 is held in the −Z direction by the first wafer holder WH1. The first wafer holder WH1 is supported by the first top plate TP1. The first top plate TP1 is supported by a first temperature adjustment plate AT1 made of a material having high heat conductivity and provided with a heater HT and a cooling pipe CL. Further, the first temperature adjustment plate AT1 is supported by the first base plate BP1, and the first base plate BP1 is provided on the frame 71 of the heating and pressurizing device 70.

一方、第2半導体ウエハW2は第2ウエハホルダWH2にて+Z方向に保持されている。第2ウエハホルダWH2は第2トッププレートTP2により着脱可能に支えられ、この第2トッププレートTP2はヒータHT及び冷却配管CLを備えた高熱伝導の高い材料で構成された第2温度調整プレートAT2に支えられている。さらに第2温度調整プレートAT2は第2ベースプレートBP2に備え付けられている。第2ベースプレートBP2は、内側加圧アクチュエータ73と外側加圧アクチュエータ75とで支えられている。   On the other hand, the second semiconductor wafer W2 is held in the + Z direction by the second wafer holder WH2. The second wafer holder WH2 is detachably supported by a second top plate TP2, and the second top plate TP2 is supported by a second temperature adjustment plate AT2 made of a material having high heat conductivity and having a heater HT and a cooling pipe CL. It has been. Further, the second temperature adjustment plate AT2 is provided on the second base plate BP2. The second base plate BP2 is supported by an inner pressure actuator 73 and an outer pressure actuator 75.

第1半導体ウエハW1及び第2半導体ウエハW2はそれぞれ第1温度調整プレートAT1及び第2温度調整プレートAT内のヒータHTで加熱されるようになっている。また第1半導体ウエハW1及び第2半導体ウエハW2は内側加圧アクチュエータ73と外側加圧アクチュエータ75により半導体ウエハWに均等に圧力がかかるように加圧される。   The first semiconductor wafer W1 and the second semiconductor wafer W2 are heated by the heaters HT in the first temperature adjustment plate AT1 and the second temperature adjustment plate AT, respectively. The first semiconductor wafer W1 and the second semiconductor wafer W2 are pressed by the inner pressure actuator 73 and the outer pressure actuator 75 so that the semiconductor wafer W is evenly pressurized.

加熱加圧装置70の温度調整は温度制御部77により制御される。例えば温度制御部77はトッププレートTPの温度よりウエハ温度を予測し、ヒータ温度、または冷却水量を調節する。また、温度制御部77は温度予測部78を有している。   The temperature adjustment of the heating and pressing apparatus 70 is controlled by the temperature control unit 77. For example, the temperature control unit 77 predicts the wafer temperature from the temperature of the top plate TP, and adjusts the heater temperature or the cooling water amount. The temperature control unit 77 includes a temperature prediction unit 78.

図2(b)は図2(a)に示された第2半導体ウエハW2から第2ベースプレートBP2までの構成を拡大した側面の概念図である。なお第1半導体ウエハW1から第1ベースプレートBP1も同様な構成であるため、第1半導体ウエハW1と第2半導体ウエハW2とを特定する必要のない場合は半導体ウエハWからベースプレートBPと区別しないで説明する。   FIG. 2B is a side view conceptually illustrating an enlarged configuration from the second semiconductor wafer W2 to the second base plate BP2 illustrated in FIG. Since the first base wafer BP1 to the first base plate BP1 have the same configuration, the first semiconductor wafer W1 and the second semiconductor wafer W2 are not distinguished from the semiconductor wafer W and the base plate BP when it is not necessary to specify them. To do.

本実施形態のウエハホルダWHは、アルミナ(Al2O3)又は窒化アルミニウム(AlN)などのセラミック材料から構成される。特に窒化アルミニウムは熱伝導率が高いので半導体ウエハWの加熱又は冷却には適している。   The wafer holder WH of this embodiment is made of a ceramic material such as alumina (Al 2 O 3) or aluminum nitride (AlN). Aluminum nitride is particularly suitable for heating or cooling the semiconductor wafer W because of its high thermal conductivity.

トッププレートTPは、耐摩耗用又は耐衝撃用に優れている合金から構成されている。また、トッププレートTPの下部にはヒータモジュールHMと、冷却配管CLとが形成され、熱伝導が効率的にできる形状となっている。トッププレートTPの近傍には温度センサーTSが配置されている。温度センサーTSの温度出力によってヒータ温度、または冷却水量のフィードバック制御を行うことができる。   The top plate TP is made of an alloy excellent in wear resistance or impact resistance. In addition, a heater module HM and a cooling pipe CL are formed below the top plate TP so that heat conduction can be efficiently performed. A temperature sensor TS is disposed in the vicinity of the top plate TP. Feedback control of the heater temperature or the cooling water amount can be performed by the temperature output of the temperature sensor TS.

温度センサーTSは、トッププレートTPの温度をウエハ中心部、ウエハ中間部、ウエハ外縁部の各領域で測定することができるように複数配置されている。なお、温度センサーTSは、温度調整プレートATに設けても良い。ヒータモジュールHMの下部にはヒータモジュール支持体HMSがあり、ヒータモジュール支持体HMSとヒータモジュール支持体HMSとの境には断熱体ISで仕切られ、ヒータモジュール支持体HMSごとの温度管理を可能にしている。   A plurality of temperature sensors TS are arranged so that the temperature of the top plate TP can be measured in each region of the wafer central portion, wafer intermediate portion, and wafer outer edge portion. Note that the temperature sensor TS may be provided on the temperature adjustment plate AT. There is a heater module support HMS at the bottom of the heater module HM, and the boundary between the heater module support HMS and the heater module support HMS is partitioned by a heat insulator IS to enable temperature management for each heater module support HMS. ing.

図3は、ヒータHT又は冷却配管CLの配置を示した温度調整プレートATの上面透視図である。
温度調整プレートATは、ヒータHTから又は冷却配管CLからの熱伝達を向上させるために高熱伝達率の材料、例えば銅又はアルミニウム合金から構成される。
ベースプレートBPは、耐摩耗用又は耐衝撃用に優れている合金から構成されている。
FIG. 3 is a top perspective view of the temperature adjustment plate AT showing the arrangement of the heater HT or the cooling pipe CL.
The temperature adjustment plate AT is made of a material having a high heat transfer rate, for example, copper or aluminum alloy in order to improve heat transfer from the heater HT or from the cooling pipe CL.
The base plate BP is made of an alloy excellent in wear resistance or impact resistance.

温度調整プレートATには、図3(a)で示すように複数のヒータモジュールHMが均等に配置されており、例えば12個のヒータモジュールHMで構成する。12個のヒータモジュールHMを個別に制御しても良いが、半導体ウエハWを温度変化が生じやすい領域で分割することにより、ヒータモジュールHMを制御しやすくすることもできる。例えばヒータモジュールHMを、半導体ウエハWの中心部に配置される第1ヒータモジュールHM1と、第1ヒータモジュールHM1を取り囲むようにウエハ中間部に配置される複数の第2ヒータモジュールHM2と、第2ヒータモジュールHM2を取り囲むようにウエハ外縁部に配置される複数の第3ヒータモジュールHM3とで構成する。第2及び第3のヒータモジュールHM2、HM3は、それぞれヒータHTを有し、それぞれの該ヒータが全体でリング状になるように配置されている。また複数のヒータモジュールHMを分割して配置することはウエハ厚のばらつきによるトッププレートTPの歪みを吸収しやすくする効果もある。   As shown in FIG. 3A, a plurality of heater modules HM are evenly arranged on the temperature adjustment plate AT, for example, 12 heater modules HM. The twelve heater modules HM may be individually controlled. However, the heater modules HM can be easily controlled by dividing the semiconductor wafer W into regions where temperature changes are likely to occur. For example, the heater module HM includes a first heater module HM1 disposed in the center of the semiconductor wafer W, a plurality of second heater modules HM2 disposed in the wafer middle so as to surround the first heater module HM1, and a second The plurality of third heater modules HM3 are arranged at the outer edge of the wafer so as to surround the heater module HM2. The second and third heater modules HM2 and HM3 each have a heater HT, and the heaters are arranged in a ring shape as a whole. Further, dividing and arranging the plurality of heater modules HM also has an effect of facilitating the absorption of the distortion of the top plate TP due to variations in wafer thickness.

冷却配管CLは、図3(b)で示すようにヒータモジュールHMの下方、またはヒートモジュールHMを貫通するようにリング状に形成されており、熱の発生源であるヒータHTと、ウエハホルダWHに接するトッププレートTPとを効率的に冷却することができる。冷却配管CLも3重構造とし、ウエハ中心部を冷却する第1冷却配管CL1と、ウエハ中間部を冷却する第2冷却配管CL2と、ウエハ外縁部を冷却する第3冷却配管CL3とで形成される。冷却配管CLに例えば20°Cの純水などの冷媒を流すことでヒータHTとトッププレートTPとを冷却する。また冷却配管CLは、例えば3箇所の冷媒の入り口INと出口OUTとを各2箇所ずつ形成することで効率よく冷却することができ、またそれぞれの冷媒の流量を変化させることで半導体ウエハを均一に冷却することができる。   As shown in FIG. 3B, the cooling pipe CL is formed in a ring shape below the heater module HM or so as to penetrate the heat module HM, and is attached to the heater HT that is a heat generation source and the wafer holder WH. The contacting top plate TP can be efficiently cooled. The cooling pipe CL also has a triple structure, and is formed by a first cooling pipe CL1 that cools the wafer center part, a second cooling pipe CL2 that cools the wafer middle part, and a third cooling pipe CL3 that cools the wafer outer edge part. The The heater HT and the top plate TP are cooled by flowing a coolant such as pure water at 20 ° C. through the cooling pipe CL. In addition, the cooling pipe CL can efficiently cool, for example, by forming two inlets IN and outlets OUT of three refrigerants, respectively, and also uniformizing the semiconductor wafer by changing the flow rate of each refrigerant. Can be cooled to.

<昇温中または冷却中である過渡状態の温度調整>
<<実施例1>>
本実施例の加熱加圧装置70は半導体ウエハの全面において定常時間HTにおける所定温度、または所定時間を均一に保持するだけでなく、昇温中または冷却中である過渡状態においても半導体ウエハの全面で均一に温度制御することができる。以下は図を用い説明する。
<Temperature adjustment in transient state during temperature rise or cooling>
<< Example 1 >>
The heating / pressurizing apparatus 70 of this embodiment not only keeps the predetermined temperature or the predetermined time in the steady time HT uniformly over the entire surface of the semiconductor wafer, but also in the transient state where the temperature is rising or cooling. Temperature can be controlled uniformly. The following will be described with reference to the drawings.

図4(a)は、フィードバック制御した半導体ウエハWの各測定点の値を示すグラフであり、(b)は、トッププレートTPの温度とウエハ温度との関係を示したグラフである。図4においても、図8(a)で示したものと同様に、ウエハ中心部を測定点Aとし、ウエハ中間部を測定点Bとし、ウエハ外縁部を測定点Cとする。また、図5(a)は、ヒータHTの発熱量の制御を示したグラフであり、(b)は、冷却配管CLの流量の制御を示したグラフである。   FIG. 4A is a graph showing the values of the respective measurement points of the semiconductor wafer W subjected to feedback control, and FIG. 4B is a graph showing the relationship between the temperature of the top plate TP and the wafer temperature. In FIG. 4 as well, as shown in FIG. 8A, the wafer center is the measurement point A, the wafer middle is the measurement point B, and the wafer outer edge is the measurement point C. FIG. 5A is a graph showing the control of the amount of heat generated by the heater HT, and FIG. 5B is a graph showing the control of the flow rate of the cooling pipe CL.

加熱加圧装置70の温度制御部77は目標温度T2を設定し、複数のヒータモジュールHM、または複数の冷却配管CLを個別にフィードバック制御をして温度制御する。図4(a)に示すように、常温度T1から目標温度T2に亘って、昇温時間AT、定常時間HT及び冷却時間CTで均一な温度分布を示すことになる。   The temperature control unit 77 of the heating and pressurizing apparatus 70 sets the target temperature T2, and controls the temperature by individually controlling the plurality of heater modules HM or the plurality of cooling pipes CL. As shown in FIG. 4A, a uniform temperature distribution is exhibited in the temperature rise time AT, the steady time HT, and the cooling time CT from the normal temperature T1 to the target temperature T2.

温度制御部77は温度センサーTSからの情報をフィードバック制御する。しかし、測定できるのはトッププレートTPの温度であり、実際の半導体ウエハWの温度で無い。半導体ウエハWの周辺部は外環境に接することで放熱される。また、接触熱抵抗であるトッププレートTPから半導体ウエハへの熱の伝わり方は加圧状態により異なる。これらより、実際の半導体ウエハの温度を予測することが難しい。このため、あらかじめTCウエハ(センサー埋め込み型温度測定用ウエハ)を用いた実験値を基に補正をかけ、温度制御部77はヒータHTまたは冷却水の制御をする。実験により制御データを複数備えることで、温度制御部77はウエハ温度をフィードバック制御することができる。   The temperature control unit 77 performs feedback control of information from the temperature sensor TS. However, the temperature of the top plate TP can be measured, not the actual temperature of the semiconductor wafer W. The peripheral part of the semiconductor wafer W is dissipated by being in contact with the external environment. Further, how heat is transferred from the top plate TP to the semiconductor wafer, which is contact thermal resistance, differs depending on the pressurized state. For these reasons, it is difficult to predict the actual temperature of the semiconductor wafer. For this reason, correction is made in advance based on experimental values using a TC wafer (sensor embedded temperature measurement wafer), and the temperature control unit 77 controls the heater HT or cooling water. By providing a plurality of control data through experiments, the temperature control unit 77 can feedback control the wafer temperature.

図4(b)は測定点BにおいてのトッププレートTPの温度と半導体ウエハとの温度の関係を示したグラフである。図で分かるようにトッププレートTPから半導体ウエハへの熱伝導に時間がかかるため、ヒータHTの発熱量の制御は予測をしながらの制御である。例えば温度制御部77の温度予測部78は、トッププレートTPの1秒あたりの温度変化率を実験値と照合することで半導体ウエハの温度を予測する。つまり、温度制御部77の温度予測部78は、ウエハの測定点ごとで、測定時間における半導体ウエハの温度を予測し、昇温時間ATと定常時間HTとでヒータHTの発熱量を制御する。また、温度制御部77は冷却時間CTについても同様に冷却配管CLの流量を制御する。   FIG. 4B is a graph showing the relationship between the temperature of the top plate TP at the measurement point B and the temperature of the semiconductor wafer. As can be seen from the figure, since it takes time to conduct heat from the top plate TP to the semiconductor wafer, the amount of heat generated by the heater HT is controlled while predicting. For example, the temperature predicting unit 78 of the temperature control unit 77 predicts the temperature of the semiconductor wafer by comparing the temperature change rate per second of the top plate TP with an experimental value. That is, the temperature prediction unit 78 of the temperature control unit 77 predicts the temperature of the semiconductor wafer at the measurement time for each measurement point of the wafer, and controls the heat generation amount of the heater HT by the temperature increase time AT and the steady time HT. Further, the temperature control unit 77 similarly controls the flow rate of the cooling pipe CL for the cooling time CT.

ヒータHTの発熱量は図4(a)に示すように、半導体ウエハの加熱加圧処理の全域にわたり、半導体ウエハの全面の温度を均一にするために、ウエハ中心部のヒータモジュールHM1と、ウエハ中間部のヒータモジュールHM2と、ウエハ外縁部のヒータモジュールHM3とで発熱量を変化させる。   As shown in FIG. 4A, the heating value of the heater HT is equal to the heater module HM1 at the center of the wafer and the wafer in order to make the temperature of the entire surface of the semiconductor wafer uniform throughout the entire heating and pressurizing process of the semiconductor wafer. The amount of heat generated is changed between the heater module HM2 at the intermediate portion and the heater module HM3 at the outer edge of the wafer.

例えば図5(a)に示すように、昇温時間ATはウエハ中心部のヒータモジュールHM1にWt4の発熱量を発生させ、ウエハ中間部のヒータモジュールHM2にWt5の発熱量を発生させ、ウエハ外縁部のヒータモジュールHM3にWt6の発熱量を発生させる。   For example, as shown in FIG. 5A, the heating time AT causes the heater module HM1 at the center of the wafer to generate a heating amount of Wt4, and causes the heater module HM2 at the middle of the wafer to generate a heating amount of Wt5. A heating amount of Wt6 is generated in the heater module HM3.

温度制御部77は定常時間HTに移行する直前に半導体ウエハの温度が上がりすぎないように徐々に発熱量を下げる。例えば定常時間HTはウエハ中心部のヒータモジュールHM1を徐々にWt1の発熱量にし、ウエハ中間部のヒータモジュールHM2を徐々にWt2の発熱量にし、ウエハ外縁部のヒータモジュールHM3を徐々にWt3の発熱量にする。   The temperature control unit 77 gradually reduces the amount of heat generated so that the temperature of the semiconductor wafer does not rise too much immediately before shifting to the steady time HT. For example, during the steady time HT, the heater module HM1 at the wafer center is gradually heated to Wt1, the heater module HM2 at the wafer middle is gradually heated to Wt2, and the heater module HM3 at the wafer outer edge is gradually heated to Wt3. Make quantity.

冷却時間CTは全ての発熱量を0(Wt0)にする。温度制御部77はウエハ中心部のヒータモジュールHM1と、ウエハ中間部のヒータモジュールHM2と、ウエハ外縁部のヒータモジュールHM3とで発熱量の低下度合いを変化させることで半導体ウエハの全面の温度を均一に低下させる。   During the cooling time CT, all heat generation amounts are set to 0 (Wt0). The temperature controller 77 makes the temperature of the entire surface of the semiconductor wafer uniform by changing the degree of decrease in the amount of heat generated by the heater module HM1 at the center of the wafer, the heater module HM2 at the middle of the wafer, and the heater module HM3 at the outer edge of the wafer. To lower.

また冷却時間CTは、図5(b)に示すように、冷却配管CLに流れる流量(l/min)を変化させる。つまり、温度制御部77は冷却開始においてヒータHTの発熱量と冷却配管CLの流量とを制御する。冷却開始期間は半導体ウエハに歪が出やすい期間であるため、急激に冷やさないよう好適な制御でヒータHTの発熱量と冷却配管CLに流れる流量とを制御する。   Further, the cooling time CT changes the flow rate (l / min) flowing through the cooling pipe CL as shown in FIG. That is, the temperature control unit 77 controls the heat generation amount of the heater HT and the flow rate of the cooling pipe CL at the start of cooling. Since the cooling start period is a period in which distortion is likely to occur in the semiconductor wafer, the amount of heat generated by the heater HT and the flow rate flowing through the cooling pipe CL are controlled by suitable control so that the semiconductor wafer is not rapidly cooled.

図6は温度制御のフィードバック制御を示すフローチャートである。
ステップP31において、操作者は目標温度T2、昇温時間AT、定常時間HT、冷却時間CT及び加圧力を設定する。
FIG. 6 is a flowchart showing feedback control of temperature control.
In Step P31, the operator sets the target temperature T2, the temperature rise time AT, the steady time HT, the cooling time CT, and the pressurizing force.

ステップP32において、温度制御部77は設定された目標温度T2、昇温時間AT、定常時間HT、冷却時間CT及び加圧力における実験値など記憶された情報と照合することで、トッププレートTPの温度勾配又は温度の補正制御を行う。   In step P32, the temperature control unit 77 collates with stored information such as the set target temperature T2, the temperature rise time AT, the steady time HT, the cooling time CT, and the experimental value at the applied pressure, thereby determining the temperature of the top plate TP. Gradient or temperature correction control is performed.

ステップP33において、温度制御部77は温度センサーTSよりトッププレートTPの温度をウエハ中心部、ウエハ中間部、ウエハ外縁部の各領域で測定する。   In Step P33, the temperature control unit 77 measures the temperature of the top plate TP from the temperature sensor TS in each region of the wafer central portion, the wafer intermediate portion, and the wafer outer edge portion.

ステップP34において、温度制御部77は単位時間当たりの温度変化を測定し、実験値の温度変化と近似しているかを求める。   In step P34, the temperature control unit 77 measures the temperature change per unit time, and determines whether it approximates the temperature change of the experimental value.

ステップP35において、温度制御部77はトッププレートTPが所定時間に所定温度に達しているか、もしくはトッププレートTPの温度の時間変化率が正常か、を判断する。
所定通りで無い場合は、ステップP36に進みヒータHTの発熱量、または冷却配管CLの流量を実験値に基づき変化させる。
所定通りの場合はステップP37に進む。
In Step P35, the temperature control unit 77 determines whether the top plate TP has reached a predetermined temperature at a predetermined time or whether the time change rate of the temperature of the top plate TP is normal.
If not, the process proceeds to step P36, and the amount of heat generated by the heater HT or the flow rate of the cooling pipe CL is changed based on the experimental value.
If so, the process proceeds to Step P37.

ステップP37において、温度制御部77は加熱冷却工程を終了したかを判断し、終了していない場合はステップP33に戻り、温度のフィードバック制御を続ける。加熱冷却工程を終了した場合は、温度のフィードバック制御を終了し、次の工程へ移る。   In step P37, the temperature control unit 77 determines whether the heating / cooling process has been completed. If not, the process returns to step P33 to continue the temperature feedback control. When the heating / cooling process is finished, the temperature feedback control is finished and the process proceeds to the next process.

<実施例2>
本実施例ではウエハ温度が不均一になる放熱の原因を除去することで、ウエハ温度の均一性を保つ。図2(a)で示したように第2半導体ウエハW2の裏面側は第2ウエハホルダWH2と、第2トッププレートTP2と、第2温度調整プレートAT2と、第2ベースプレートBP2との多層構造でなり、熱の発生源でもある。このため第2半導体ウエハW2の裏面側への放熱は考慮する必要が無く、また、第2半導体ウエハWの表面側は対面する第1半導体ウエハW1があるため放熱を考慮する必要が無い。問題となるのはトッププレートTPから半導体ウエハWまでの側面、つまりトッププレートTPから半導体ウエハWまでの外縁と接する領域である。
<Example 2>
In this embodiment, the uniformity of the wafer temperature is maintained by removing the cause of heat dissipation that causes the wafer temperature to be non-uniform. As shown in FIG. 2A, the back surface side of the second semiconductor wafer W2 has a multilayer structure of the second wafer holder WH2, the second top plate TP2, the second temperature adjustment plate AT2, and the second base plate BP2. It is also a source of heat. For this reason, it is not necessary to consider the heat radiation to the back surface side of the second semiconductor wafer W2, and it is not necessary to consider the heat radiation because there is the first semiconductor wafer W1 facing the front surface side of the second semiconductor wafer W. The problem is the side surface from the top plate TP to the semiconductor wafer W, that is, the region in contact with the outer edge from the top plate TP to the semiconductor wafer W.

加熱加圧装置70のチャンバー内は真空状態であり、例えば半導体ウエハWは450℃まで昇温するため、トッププレートTPから半導体ウエハまでの側面から輻射熱が放出されウエハ温度が不均一な状態となる。これは図8(b)で示したようにウエハ外縁部の測定点Cの温度上昇及び下降からも理解できるであろう。また、チャンバー内に不活性ガスを注入してガスで覆う場合は対流放熱もおこるため、さらにウエハ温度の不均一性が増す。   The inside of the chamber of the heating and pressurizing apparatus 70 is in a vacuum state. For example, since the temperature of the semiconductor wafer W is increased to 450 ° C., radiant heat is released from the side surface from the top plate TP to the semiconductor wafer, and the wafer temperature becomes uneven. . This can be understood from the temperature rise and fall at the measurement point C on the outer edge of the wafer as shown in FIG. In addition, when an inert gas is injected into the chamber and covered with the gas, convective heat dissipation is also performed, and thus the non-uniformity of the wafer temperature is further increased.

図7(a)に示す例では、半導体ウエハWとウエハホルダWHとを取り囲むようにリング状の遮熱板SPが配置されている。遮熱板SPの内面には、輻射熱を反射する材質が用いられている。これにより、輻射熱の放出を抑えることができる。また、遮熱板SPの外側に断熱材を形成することで、熱伝導も防ぐことができ、ウエハ温度が均一になる。   In the example shown in FIG. 7A, a ring-shaped heat shield plate SP is disposed so as to surround the semiconductor wafer W and the wafer holder WH. A material that reflects radiant heat is used on the inner surface of the heat shield plate SP. Thereby, discharge | release of a radiant heat can be suppressed. Further, by forming a heat insulating material outside the heat shield plate SP, heat conduction can be prevented and the wafer temperature becomes uniform.

図7(b)は、トッププレートTPから半導体ウエハWまでの外縁と接する周囲領域の温度を、ウエハ温度と同等にすることでウエハ温度の均一性を保つ方法を示す図である。外環境の温度をウエハ温度と同等にするために、加熱加圧装置70はウエハ横に設置されたガスノズルGNより高温の不活性ガスGを半導体ウエハに吹き付ける。半導体ウエハWの周囲と半導体ウエハWとは共に近い温度となり、熱平衡状態となる。このため、熱の移動が起きづらくなりウエハ温度が均一になる。なお、加熱加圧装置70に高温の不活性ガスGを逃げにくくするためのカバーを設けることで、ウエハの全周にくまなく高温の不活性ガスGが行き渡るようにすると、さらによい。   FIG. 7B is a view showing a method of maintaining the uniformity of the wafer temperature by making the temperature of the peripheral region in contact with the outer edge from the top plate TP to the semiconductor wafer W equal to the wafer temperature. In order to make the temperature of the outside environment equal to the wafer temperature, the heating and pressurizing apparatus 70 blows an inert gas G higher than the gas nozzle GN installed on the side of the wafer onto the semiconductor wafer. Both the periphery of the semiconductor wafer W and the semiconductor wafer W are close to each other, and are in a thermal equilibrium state. This makes it difficult for heat to move and makes the wafer temperature uniform. It is further preferable that the hot pressurizing apparatus 70 is provided with a cover for making it difficult for the high temperature inert gas G to escape, so that the high temperature inert gas G can be distributed all around the wafer.

<実施例3>
本実施例では、計算によりウエハ温度を予測することでヒータHTの発熱量を制御する。
<Example 3>
In this embodiment, the heat generation amount of the heater HT is controlled by predicting the wafer temperature by calculation.

本実施例の温度制御部77は温度予測部78を持ち、該温度予測部は、計算により半導体ウエハ温度を予測する。温度予測部78は、加圧状態から半導体ウエハとウエハホルダWHとトッププレートTPとの接触熱抵抗を算出し、ウエハ温度を予測する。接触熱抵抗は「面粗さ」、「硬度」、「熱伝導率」、「介在流体」などの要因に変化するため、複雑になる。例えば特願2007−268867では「橘の式」を用いて接触熱抵抗を算出しているが、他の計算式を用いて抵抗を算出しても良い。また、温度予測部78は半導体ウエハWの周辺部の領域における半導体ウエハWの放熱率を算出する。また半導体ウエハWの中心部では熱がこもりやすくなるため、熱の充満率を温度予測部78によって算出する。
このように、計算によりウエハ温度を予測することにより、製造工程で予測を超えた温度変化がおきた場合でも、温度制御部77で最適な補正をすることができる。また、予定外に加圧条件が変化することにより接触熱抵抗が変わった場合でも、温度制御部77によって最適な補正をすることができる。
The temperature control unit 77 of this embodiment has a temperature prediction unit 78, which predicts the semiconductor wafer temperature by calculation. The temperature predicting unit 78 calculates the contact thermal resistance between the semiconductor wafer, the wafer holder WH, and the top plate TP from the pressurized state, and predicts the wafer temperature. The contact thermal resistance becomes complicated because it changes to factors such as “surface roughness”, “hardness”, “thermal conductivity”, and “intervening fluid”. For example, in Japanese Patent Application No. 2007-268867, the contact thermal resistance is calculated using “Tachibana's formula”, but the resistance may be calculated using another calculation formula. Further, the temperature prediction unit 78 calculates the heat dissipation rate of the semiconductor wafer W in the peripheral region of the semiconductor wafer W. Further, since heat is likely to be trapped in the central portion of the semiconductor wafer W, the heat prediction rate is calculated by the temperature prediction unit 78.
Thus, by predicting the wafer temperature by calculation, the temperature control unit 77 can make an optimal correction even when a temperature change exceeding the prediction occurs in the manufacturing process. Further, even when the contact thermal resistance changes due to an unscheduled change in the pressurizing condition, the temperature controller 77 can make an optimal correction.

実施例2においても、実施例1と同様にトッププレートTPの温度センサーTSからの温度をフィードバック制御することで、より正確にウエハ温度を予測することができる。また、フィードバック制御に学習する機能を付加することで、温度予測部78はより柔軟で正確なウエハ温度の予測をすることができる。   In the second embodiment as well, the temperature of the wafer from the temperature sensor TS of the top plate TP is feedback-controlled as in the first embodiment, so that the wafer temperature can be predicted more accurately. Further, by adding a learning function to the feedback control, the temperature prediction unit 78 can predict the wafer temperature more flexibly and accurately.

ウエハ張り合わせ装置100の全体斜視図である。1 is an overall perspective view of a wafer bonding apparatus 100. FIG. (a)は、加熱加圧装置70の側面の構成図である。 (b)は、半導体ウエハWからベースプレートBPの構成を示した図である。(A) is a block diagram of the side surface of the heating and pressing apparatus 70. FIG. (B) is a diagram showing the configuration of the base plate BP from the semiconductor wafer W. FIG. (a)は、ヒータモジュールHMとヒータHTとの配置を示した図である。 (b)は、冷却配管CLの配置を示した図である。(A) is the figure which showed arrangement | positioning with the heater module HM and the heater HT. (B) is the figure which showed arrangement | positioning of the cooling piping CL. (a)は、フィードバック制御した半導体ウエハの各測定点の値を示すグラフである。 (b)は、トッププレートTPの温度とウエハ温度との関係を示したグラフである。(A) is a graph which shows the value of each measurement point of the semiconductor wafer which carried out feedback control. (B) is a graph showing the relationship between the temperature of the top plate TP and the wafer temperature. (a)は、ヒータHTの発熱量の制御を示したグラフである。 (b)は、冷却配管CLの流量の制御を示したグラフである。(A) is the graph which showed control of the emitted-heat amount of heater HT. (B) is a graph showing control of the flow rate of the cooling pipe CL. 温度調節部77のフィードバック制御のフローチャートである。7 is a flowchart of feedback control of a temperature adjustment unit 77. (a)は、半導体ウエハの周囲に遮熱板SPを設置した場合を示す図である。 (b)は、半導体ウエハの周囲にガスノズルGNを設置した場合を示す図である。(A) is a figure which shows the case where the thermal-insulation board SP is installed around the semiconductor wafer. (B) is a figure which shows the case where the gas nozzle GN is installed around the semiconductor wafer. (a)は、ウエハ温度の測定点を示す図である。 (b)は、従来のウエハ温度の制御における各測定点のグラフである。(A) is a figure which shows the measurement point of wafer temperature. (B) is a graph of each measurement point in the conventional wafer temperature control.

符号の説明Explanation of symbols

AT … 温度調整プレート (AT1 … 第1温度調整プレート、AT2 … 第2温度調整プレート)
AT … 昇温時間
BP … ベースプレート (BP1 … 第1ベースプレート、BP2 … 第2ベースプレート)
CL … 冷却配管
CT … 冷却時間
G … 高温ガス
GN … ガスノズル
HT … ヒータ
HM … ヒータモジュール
HMS… ヒータモジュール支持体
HT … 定常時間
IS … 断熱体
RA … レール
TS … 温度センサー
TP … トッププレート (TP1 … 第1トッププレート、TP2 … 第2トッププレート)
T2 … 目標温度
TS … 温度センサー
W … 半導体ウエハ (W1 … 第1半導体ウエハ、W2 … 第2半導体ウエハ)
WH … ウエハホルダ (WH1 … 第1ウエハホルダ、WH2 … 第2ウエハホルダ)
WL … ウエハローダー
WHL … ウエハホルダローダー
10 … ウエハストッカー
20 … ウエハプリアライメント装置
30 … ウエハホルダストッカー
40 … ウエハホルダプリアライメント装置
50 … アライナー
70 … 加熱加圧装置
73 … 内側加圧アクチュエータ、
75 … 外側加圧アクチュエータ
77 … 温度制御部
78 … 温度予測部
80 … 分離ユニット
85 … ウエハ用ストッカー
70 … 加熱加圧装置
80 … 分離冷却ユニット
90 … 主制御装置
100… ウエハ張り合わせ装置
AT ... temperature adjustment plate (AT1 ... first temperature adjustment plate, AT2 ... second temperature adjustment plate)
AT ... Temperature rising time BP ... Base plate (BP1 ... 1st base plate, BP2 ... 2nd base plate)
CL ... Cooling pipe CT ... Cooling time G ... High temperature gas GN ... Gas nozzle HT ... Heater HM ... Heater module HMS ... Heater module support HT ... Steady time IS ... Heat insulation RA ... Rail TS ... Temperature sensor TP ... Top plate (TP1 ... 1st top plate, TP2 ... 2nd top plate)
T2 ... target temperature TS ... temperature sensor W ... semiconductor wafer (W1 ... first semiconductor wafer, W2 ... second semiconductor wafer)
WH: Wafer holder (WH1: First wafer holder, WH2: Second wafer holder)
WL ... Wafer loader WHL ... Wafer holder loader 10 ... Wafer stocker 20 ... Wafer pre-alignment device 30 ... Wafer holder stocker 40 ... Wafer holder pre-alignment device 50 ... Aligner 70 ... Heating and pressing device 73 ... Inside pressure actuator,
75 ... Outer pressure actuator 77 ... Temperature controller 78 ... Temperature prediction unit 80 ... Separation unit 85 ... Wafer stocker 70 ... Heating and pressurizing device 80 ... Separation cooling unit 90 ... Main controller 100 ... Wafer bonding device

Claims (11)

少なくとも2つの基板を加熱し且つ加圧し一体基板に加工する加熱加圧システムであって、
前記基板を支持するとともに加圧する加圧プレートと、
前記加圧プレート内に配置され、前記基板の中央部を加熱する中央ヒータ部と、
前記加圧プレート内に配置され、前記基板の周縁部を加熱する周縁ヒータ部と、
前記基板が第1温度から第2温度まで加熱される際に、前記中央部付近の温度と前記周縁部付近の温度とが一致するように前記中央ヒータ部と周縁ヒータ部とを制御する温度制御部と、
を備えることを特徴とする加熱加圧システム。
A heating and pressing system that heats and presses at least two substrates to process into an integrated substrate,
A pressure plate that supports and pressurizes the substrate;
A central heater part disposed in the pressure plate and for heating the central part of the substrate;
A peripheral heater part disposed in the pressure plate and for heating the peripheral part of the substrate;
Temperature control for controlling the central heater portion and the peripheral heater portion so that the temperature near the central portion and the temperature near the peripheral portion coincide with each other when the substrate is heated from the first temperature to the second temperature. And
A heating and pressurizing system comprising:
前記基板が第1温度から第2温度まで加熱される際に、前記加圧プレート外に配置され、前記基板の周縁部を加熱する加熱手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の加熱加圧システム。   2. The heating according to claim 1, further comprising a heating unit that is disposed outside the pressure plate and heats a peripheral edge of the substrate when the substrate is heated from the first temperature to the second temperature. Pressurization system. 前記加熱手段は輻射熱反射板を含むことを特徴とする請求項2に記載の加熱加圧システム。   The heating and pressurizing system according to claim 2, wherein the heating means includes a radiant heat reflecting plate. 前記加熱手段は、温度が前記第2温度である不活性ガスを前記基板の前記周縁部に吹き付けるノズルを含むことを特徴とする請求項2に記載の加熱加圧システム。   The heating and pressurizing system according to claim 2, wherein the heating unit includes a nozzle that blows an inert gas whose temperature is the second temperature to the peripheral edge of the substrate. 前記温度制御部は前記基板から前記中央ヒータ部又は周縁ヒータ部に至る構成部材同士の接触部分及び構成部材と前記基板との接触部分に存在する接触熱抵抗に基づいて、前記中央ヒータ部と周縁ヒータ部とを制御することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の加熱加圧システム。   The temperature control unit is configured such that the central heater unit and the peripheral edge are based on a contact portion between constituent members from the substrate to the central heater portion or a peripheral heater portion and a contact thermal resistance existing in a contact portion between the constituent member and the substrate. The heating and pressurizing system according to any one of claims 1 to 4, wherein the heating unit is controlled. 前記加圧プレート内に配置され、前記基板の中央部を冷却する中央冷却部と、
前記加圧プレート内に配置され、前記基板の周縁部を冷却する周縁冷却部と、を備え、
前記温度制御部は前記基板が第2温度から第1温度まで冷却される際に、前記中央部付近の温度と前記周縁部付近の温度とが一致するように前記中央冷却部と周縁冷却部とを制御することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の加熱加圧システム。
A central cooling part disposed in the pressure plate and cooling a central part of the substrate;
A peripheral cooling part arranged in the pressure plate and cooling the peripheral part of the substrate,
When the substrate is cooled from the second temperature to the first temperature, the temperature control unit includes the central cooling unit and the peripheral cooling unit so that the temperature in the vicinity of the central unit and the temperature in the vicinity of the peripheral unit coincide with each other. The heating and pressurizing system according to any one of claims 1 to 5, wherein the heating and pressurizing system is controlled.
少なくとも2つの基板を加熱し且つ加圧し一体基板に加工する加熱加圧システムであって、
前記基板を支持するとともに加圧する加圧プレートと、
前記加圧プレート内に配置され、前記基板の中央部を冷却する中央冷却部と、
前記加圧プレート内に配置され、前記基板の周縁部を冷却する周縁冷却部と、
前記基板が第2温度から第1温度まで冷却される際に、前記中央部付近の温度と前記周縁部付近の温度とが一致するように前記中央冷却部と周縁冷却部とを制御する温度制御部と、
を備えることを特徴とする加熱加圧システム。
A heating and pressing system that heats and presses at least two substrates to process into an integrated substrate,
A pressure plate that supports and pressurizes the substrate;
A central cooling part disposed in the pressure plate and cooling a central part of the substrate;
A peripheral cooling part disposed in the pressure plate for cooling the peripheral part of the substrate;
Temperature control for controlling the central cooling portion and the peripheral cooling portion so that the temperature near the central portion and the temperature near the peripheral portion coincide with each other when the substrate is cooled from the second temperature to the first temperature. And
A heating and pressurizing system comprising:
前記基板が第2温度から第1温度まで冷却される際に、前記加圧プレート外に配置され、前記基板の周縁部を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする請求項7に記載の加熱加圧システム。   The heating according to claim 7, further comprising a cooling unit that is disposed outside the pressure plate and cools a peripheral portion of the substrate when the substrate is cooled from the second temperature to the first temperature. Pressurization system. 前記冷却手段は、温度が前記第1温度である不活性ガスを吹き付けるノズルを含むことを特徴とする請求項8に記載の加熱加圧システム。   The heating and pressurizing system according to claim 8, wherein the cooling means includes a nozzle that blows an inert gas whose temperature is the first temperature. 前記温度制御部は前記基板から前記中央冷却部又は周縁冷却部に至る構成部材同士の接触部分及び構成部材と前記基板との接触部分に存在する接触熱抵抗に基づいて、前記中央冷却部と周縁冷却部とを制御することを特徴とする請求項7ないし請求項9のいずれか一項に記載の加熱加圧システム。   The temperature control unit is configured such that the central cooling unit and the peripheral edge are based on a contact part between constituent members from the substrate to the central cooling part or a peripheral cooling part and a contact thermal resistance existing in a contact part between the constituent member and the substrate. The heating and pressurizing system according to any one of claims 7 to 9, wherein the cooling unit is controlled. 前記加圧プレート内に配置され、前記基板の中央部を加熱する中央ヒータ部と、
前記加圧プレート内に配置され、前記基板の周縁部を加熱する周縁ヒータ部と、を備え、
前記温度制御部は前記基板が第1温度から第2温度まで加熱される際に、前記中央部付近の温度と前記周縁部付近の温度とが一致するように前記中央ヒータ部と周縁ヒータ部とを制御することを特徴とする請求項7ないし請求項10のいずれか一項に記載の加熱加圧システム。
A central heater part disposed in the pressure plate and for heating the central part of the substrate;
A peripheral heater part disposed in the pressure plate and heating a peripheral part of the substrate;
When the substrate is heated from the first temperature to the second temperature, the temperature control unit is configured so that the temperature near the central portion and the temperature near the peripheral portion coincide with each other. The heating and pressurizing system according to any one of claims 7 to 10, wherein the heating and pressurizing system is controlled.
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