JP2010034445A - Automatic wafer bonding device, and automatic wafer bonding method - Google Patents

Automatic wafer bonding device, and automatic wafer bonding method Download PDF

Info

Publication number
JP2010034445A
JP2010034445A JP2008197448A JP2008197448A JP2010034445A JP 2010034445 A JP2010034445 A JP 2010034445A JP 2008197448 A JP2008197448 A JP 2008197448A JP 2008197448 A JP2008197448 A JP 2008197448A JP 2010034445 A JP2010034445 A JP 2010034445A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
bonding
automatic
pressing
air sealing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2008197448A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuyuki Morikawa
靖之 森川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumco Corp
Original Assignee
Sumco Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumco Corp filed Critical Sumco Corp
Priority to JP2008197448A priority Critical patent/JP2010034445A/en
Publication of JP2010034445A publication Critical patent/JP2010034445A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an automatic wafer bonding device and an automatic wafer bonding method that reduce bonding void defects. <P>SOLUTION: The automatic wafer bonding device includes: a stage for holding a first wafer; a pressing means of pressing an outer peripheral portion of a second wafer mounted in a state wherein bonding does not start against the first wafer; and an air inclusion preventing means disposed at a position opposite a pressing position by the pressing means with the first wafer and second wafer interposed, and preventing air from being included between both the wafers when the first wafer and second wafer begin to be bonded by being pressed by the pressing means and the bonding is carried on from the pressing position to the opposite position and completed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えばSOIウェーハなどの半導体ウェーハを製造するための、ウェーハ自動貼合せ装置およびウェーハ自動貼合せ方法に関する。   The present invention relates to an automatic wafer bonding apparatus and an automatic wafer bonding method for manufacturing a semiconductor wafer such as an SOI wafer.

従来、SOI(Silicon On Insulator)ウェーハは、ICの高集積化、高性能化および放射線耐性に優れ、半導体デバイス用基板として注目されている。このSOIウェーハの製造方法には、代表的なものとして、SIMOX(Separation by IMplanted OXygen)法や貼合せ法が挙げられる。SIMOX法は、シリコン単結晶ウェーハに高エネルギーで酸素をイオン注入し、その後の熱処理でシリコンと結合させ、ウェーハ表面から数μm内部に酸化膜(SiO2)を形成し、SOIウェーハを製造する方法である。一方、貼合せ法は、表面に酸化膜(SiO2)を形成したシリコンウェーハと、他のシリコンウェーハとを熱または圧力で接着した後、他のシリコンウェーハを所定厚さまで研削および除去することによりSOIウェーハを製造する方法である。 Conventionally, SOI (Silicon On Insulator) wafers have attracted attention as semiconductor device substrates due to their high IC integration, high performance, and excellent radiation resistance. Typical methods for manufacturing this SOI wafer include a SIMOX (Separation by IMplanted OXygen) method and a bonding method. The SIMOX method is a method of manufacturing an SOI wafer by ion-implanting oxygen with high energy into a silicon single crystal wafer and bonding it to silicon by a subsequent heat treatment to form an oxide film (SiO 2 ) within a few μm from the wafer surface. It is. On the other hand, the bonding method involves bonding a silicon wafer with an oxide film (SiO 2 ) on the surface and another silicon wafer with heat or pressure, and then grinding and removing the other silicon wafer to a predetermined thickness. This is a method of manufacturing an SOI wafer.

これら製造方法のうち、貼合せ法は、他の方法と比較して、デバイス作製領域の結晶性が良いこと、熱酸化した側の界面をデバイス側に用いることによりSi−SiO2界面が安定であること、量産のための設備が廉価であること等の利点を有することから、広く一般的に用いられている方法である。 Among these manufacturing methods, the bonding method has better crystallinity in the device fabrication region than other methods, and the Si-SiO 2 interface is stable by using the interface on the thermally oxidized side on the device side. It is a method that is widely used because it has advantages such as low cost of equipment for mass production.

特許文献1には、第1ウェーハおよび第2ウェーハのうち少なくとも一方を湾曲変形させながらそれらの接合面同士を重ね合わせる半導体ウェーハの貼合せ方法において、上記第1ウェーハの周辺部の一点と第2ウェーハの周辺部の一点とを合致させて接合開始点とし、これらのウェーハの接合面の中心点を挟んでこの接合開始点の反対側の対極点を接合終了点として、この接合開始点から接合終了点に向かって順次接合を進行させることを特徴とする半導体ウェーハの貼合せ方法が開示されている。   In Patent Document 1, a semiconductor wafer laminating method in which at least one of the first wafer and the second wafer is curved and deformed, and the bonding surfaces thereof are overlapped with each other, a second point of the peripheral portion of the first wafer and a second point. Joining from one point at the periphery of the wafer is used as the bonding start point, and the opposite electrode point on the opposite side of this bonding start point across the center point of the bonding surface of these wafers is used as the bonding end point. A semiconductor wafer laminating method is disclosed in which joining is sequentially advanced toward an end point.

特開平5−275300号公報JP-A-5-275300

しかしながら、図1に示すように、特許文献1に開示されるような従来のSOIウェーハの貼合せにおいては、外力による貼合せ押圧位置から貼合せが開始され、ウェーハ全面に貼合せが伝播し拡大する(図1においてはウェーハの左から右へ伝播する)こととなるが、ウェーハの表面状態や形状が影響し、その終端部分にはエアーが内封され、ボイド不良の主要因となっていた。この貼合せボイド不良は、2枚のウェーハ表面の親水性や、微少な表面平坦度に影響するため、これらのウェーハ加工精度の向上および制御が困難であった。また、この貼合せボイド不良が発生すると、再度剥離して再貼合せする事となるため、SOIウェーハ生産性に大きく寄与する問題であった。   However, as shown in FIG. 1, in the conventional bonding of SOI wafers as disclosed in Patent Document 1, the bonding is started from the bonding pressing position by external force, and the bonding propagates to the entire surface of the wafer and expands. (In FIG. 1, it propagates from the left to the right of the wafer), however, the surface condition and shape of the wafer have an effect, and air is enclosed in the terminal portion, which is the main cause of void defects. . Since this bonding void defect affects the hydrophilicity of the two wafer surfaces and the minute surface flatness, it is difficult to improve and control the wafer processing accuracy. In addition, when this bonding void defect occurs, it peels again and is bonded again, which is a problem that greatly contributes to SOI wafer productivity.

本発明の目的は、貼合せボイド不良を低減させることができるウェーハ自動貼合せ装置およびウェーハ自動貼合せ方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an automatic wafer bonding apparatus and an automatic wafer bonding method that can reduce bonding void defects.

本発明の要旨構成は以下の通りである。
(1)第1ウェーハを保持するステージと、前記第1ウェーハ上に、貼合せが開始しない状態で載置した第2ウェーハの外周部を押圧する押圧手段と、前記第1ウェーハおよび前記第2ウェーハを挟んで、前記押圧手段による押圧位置と対向位置に設けられ、前記押圧手段による押圧により前記第1ウェーハおよび前記第2ウェーハの貼合せを開始し、前記押圧位置から前記対向位置に向かって前記貼合せが進行し、完了する際の前記両ウェーハ間でのエアー内封を防止するエアー内封防止手段とを具えることを特徴とするウェーハ自動貼合せ装置。
The gist of the present invention is as follows.
(1) A stage for holding the first wafer, pressing means for pressing the outer peripheral portion of the second wafer placed on the first wafer in a state where bonding is not started, the first wafer, and the second wafer The wafer is sandwiched between the pressing position by the pressing means and the opposing position, and the bonding of the first wafer and the second wafer is started by pressing by the pressing means, from the pressing position toward the opposing position. An automatic wafer bonding apparatus comprising: air sealing prevention means for preventing air sealing between the wafers when the bonding is completed and completed.

(2)前記ステージの周囲に設けられ、前記第1ウェーハおよび前記第2ウェーハのズレを修正するズレ修正手段をさらに具える上記(1)に記載のウェーハ自動貼合せ装置。   (2) The wafer automatic bonding apparatus according to the above (1), further comprising a shift correcting unit that is provided around the stage and corrects a shift between the first wafer and the second wafer.

(3)前記ズレ修正手段は、オリフラ・ノッチガイドおよび一対のピンガイドを有する上記(2)に記載のウェーハ自動貼合せ装置。   (3) The wafer automatic bonding apparatus according to (2), wherein the deviation correcting means includes an orientation flat / notch guide and a pair of pin guides.

(4)前記エアー内封防止手段は、貼合せ伝播状態に影響を及ぼさないようエアーを抜き取る制御手段をさらに有する上記(1)、(2)または(3)に記載のウェーハ自動貼合せ装置。   (4) The wafer automatic bonding apparatus according to (1), (2) or (3), wherein the air sealing prevention means further includes a control means for extracting air so as not to affect the bonding propagation state.

(5)前記エアー内封防止手段は、前記第1ウェーハと前記第2ウェーハとの間でかつ前記第1ウェーハおよび前記第2ウェーハの外周部の一ヶ所以上に介挿される介挿治具を有する上記(1)〜(4)のいずれか一に記載のウェーハ自動貼合せ装置。   (5) The air sealing prevention means includes an insertion jig inserted between the first wafer and the second wafer and at one or more outer peripheral portions of the first wafer and the second wafer. The wafer automatic bonding apparatus according to any one of (1) to (4) above.

(6)前記ステージが、前記第1ウェーハを保持するための吸着保持機構を有し、
前記エアー内封防止手段が、前記第1ウェーハの貼合せ面とは反対側の面および前記第2ウェーハの貼合せ面とは反対側の面の少なくとも一方を真空吸着し、強制的に前記第1ウェーハおよび/または前記第2ウェーハを変形させる上記(1)〜(4)のいずれか一に記載のウェーハ自動貼合せ装置。
(6) The stage has a suction holding mechanism for holding the first wafer,
The air sealing prevention means vacuum-sucks at least one of a surface opposite to the bonding surface of the first wafer and a surface opposite to the bonding surface of the second wafer to forcibly The wafer automatic bonding apparatus according to any one of (1) to (4), wherein one wafer and / or the second wafer is deformed.

(7)前記ステージが、前記第1ウェーハを保持するための吸着保持機構を有し、
前記エアー内封防止手段が、前記第1ウェーハと前記第2ウェーハとの間でかつ前記第1ウェーハおよび前記第2ウェーハの外周部の一ヶ所以上に、圧空噴射による貼合阻害機構を有する上記(1)〜(4)のいずれか一に記載のウェーハ自動貼合せ装置。
(7) The stage has a suction holding mechanism for holding the first wafer,
The air sealing prevention means has a bonding inhibition mechanism by compressed air injection between the first wafer and the second wafer and at one or more outer peripheral portions of the first wafer and the second wafer. The wafer automatic bonding apparatus according to any one of (1) to (4).

(8)ステージ上に保持された第1ウェーハ上に、貼合せが開始しない状態で載置した第2ウェーハの外周部を押圧して、前記第1ウェーハおよび前記第2ウェーハの貼合せを開始し、押圧位置から、前記第1ウェーハおよび前記第2ウェーハを挟んで、前記押圧位置とは対向位置に向かって前記貼合せを進行させ、前記対向位置に予め設けられたエアー内封防止手段を用いて、前記貼合せが完了する際の前記両ウェーハ間でのエアー内封を防止することを特徴とするウェーハ自動貼合せ方法。   (8) The bonding of the first wafer and the second wafer is started by pressing the outer peripheral portion of the second wafer placed on the first wafer held on the stage without starting the bonding. Then, with the first wafer and the second wafer sandwiched from the pressing position, the pasting is advanced toward the position opposite to the pressing position, and air sealing prevention means provided in advance at the facing position And a wafer automatic bonding method characterized by preventing air sealing between the two wafers when the bonding is completed.

本発明のウェーハ自動貼合せ装置およびウェーハ自動貼合せ方法は、押圧手段による押圧位置をウェーハの外周部分に設定し、そこから伝播する貼合せ終端位置を、ウェーハの貼合せ開始位置とは対向位置に限定することでエアーを集約し、その集められたエアーを、ボイドや歪みが発生しないよう、エアー内封防止手段により自動でウェーハ外部に開放することにより、貼合せウェーハのボイド不良を低減させ、生産歩留まりを向上させることができる。また、ボイド不良を低減させることにより、ボイド不良が発生した際の剥離による表面キズ、再洗浄による貼合せ面のラフネス悪化等の貼合せ品質低下が改善され安定すると共に、修正作業が無くなる事によって生産性を向上させることができる。   The wafer automatic bonding apparatus and wafer automatic bonding method of the present invention set the pressing position by the pressing means to the outer peripheral portion of the wafer, and the bonding end position propagating therefrom is the position opposite to the wafer bonding start position. By confining to air, the voids of bonded wafers are reduced by automatically releasing the collected air to the outside of the wafer by air sealing prevention means so that voids and distortion do not occur. , Production yield can be improved. In addition, by reducing void defects, surface defects caused by peeling when void defects occur, and deterioration in bonding quality such as deterioration of the roughness of the bonding surface due to re-cleaning are improved and stabilized, and correction work is eliminated. Productivity can be improved.

次に、本発明のウェーハ自動貼合せ装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。図2は、本発明の第1実施形態に従うウェーハ自動貼合せ装置を示す模式図である。また、図3および図4は、それぞれ本発明の第2および第3実施形態に従うウェーハ自動貼合せ装置の断面を示す模式図である。   Next, an embodiment of the automatic wafer bonding apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic diagram showing the wafer automatic bonding apparatus according to the first embodiment of the present invention. 3 and 4 are schematic views showing cross sections of the wafer automatic bonding apparatus according to the second and third embodiments of the present invention, respectively.

図2に示すように、本発明の第1実施形態に従うウェーハ自動貼合せ装置100は、第1ウェーハ1を保持するステージ2と、前記第1ウェーハ1上に、貼合せが開始しない状態で載置した第2ウェーハ3の外周部を押圧する押圧手段4と、前記第1ウェーハ1および前記第2ウェーハ3を挟んで、前記押圧手段4による押圧位置と対向位置に設けられ、前記押圧手段4による押圧により前記第1ウェーハ1および前記第2ウェーハ3の貼合せを開始し、前記押圧位置から前記対向位置に向かって前記貼合せが進行し、完了する際の前記両ウェーハ1,3間でのエアー内封を防止するエアー内封防止手段5とを具え、かかる構成を採用することにより、貼合せウェーハのボイド不良を低減させることができるものである。   As shown in FIG. 2, the wafer automatic bonding apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention is mounted on the stage 2 that holds the first wafer 1 and the first wafer 1 in a state where bonding does not start. A pressing means 4 for pressing the outer peripheral portion of the second wafer 3 placed thereon, and the pressing means 4 provided at a position opposite to the pressing position by the pressing means 4 with the first wafer 1 and the second wafer 3 interposed therebetween. Bonding of the first wafer 1 and the second wafer 3 is started by pressing by, and the bonding proceeds from the pressing position toward the facing position, and between the wafers 1 and 3 when completed. By adopting such a configuration, the void defect of the bonded wafer can be reduced.

前記第1ウェーハ1および前記第2ウェーハ3は、ウェーハ外周部が中央部と比較して鏡面の反対側面に向かって反っているロールオフ形状や、中央部と比較して鏡面側に向かって反っているロールアップ形状等、どのような形状のものでも用いることができる。また、前記押圧手段4としては、錘、圧力制御機構を有した加圧装置、シリンダーによる押圧装置等が挙げられる。   The first wafer 1 and the second wafer 3 have a roll-off shape in which the outer peripheral portion of the wafer is warped toward the opposite side of the mirror surface as compared with the central portion, or is warped toward the mirror surface side as compared with the central portion. Any shape such as a rolled-up shape can be used. Examples of the pressing means 4 include a weight, a pressurizing device having a pressure control mechanism, and a pressing device using a cylinder.

本発明に従うウェーハ自動貼合せ装置100は、前記ステージ2の周囲に設けられ、前記第1ウェーハ1および前記第2ウェーハ3のズレを修正するズレ修正手段6をさらに具えるのが好ましい。前記第2ウェーハ3は、前記第1ウェーハ1上に自然落下させることができるが、前記第1ウェーハ1および前記第2ウェーハ3の間にズレが生じている場合、ボイド不良を十分に低減させることができないためである。   The wafer automatic bonding apparatus 100 according to the present invention preferably further includes a displacement correcting means 6 provided around the stage 2 and for correcting the displacement between the first wafer 1 and the second wafer 3. The second wafer 3 can be naturally dropped on the first wafer 1, but when there is a deviation between the first wafer 1 and the second wafer 3, the void defect is sufficiently reduced. It is because it cannot be done.

また、前記ズレ修正手段6は、オリフラ・ノッチガイド6aおよび一対のピンガイド6bを有するのが好ましい。面方位を揃えることで、ウェーハ間の均質性を確保するためである。   The displacement correcting means 6 preferably has an orientation flat / notch guide 6a and a pair of pin guides 6b. This is to ensure uniformity between wafers by aligning the plane orientation.

さらに、図2には示されないが、前記エアー内封防止手段5は、貼合せ伝播状態に影響を及ぼさないようエアーを抜き取る制御手段をさらに有するのが好ましい。貼合せ伝播を途中で停止させると、その境界部分に歪みが発生する場合があることがわかっている。そのため、前記エアー内封防止手段5の動作が、前記貼合せ伝播を停止させることを防ぐべく、貼合せ伝播状態に影響を及ぼさないようエアーを抜き取る制御手段を設けたものである。なお、この制御手段としては、例えば、タイマーが挙げられ、錘が降りてから1〜2秒後に、エアーを抜き取る処理を開始するのが好ましい。   Furthermore, although not shown in FIG. 2, it is preferable that the air encapsulating prevention means 5 further includes a control means for extracting air so as not to affect the bonding propagation state. It has been found that when bonding propagation is stopped halfway, distortion may occur at the boundary portion. Therefore, in order to prevent the operation of the air sealing prevention means 5 from stopping the bonding propagation, a control means for removing air so as not to affect the bonding propagation state is provided. In addition, as this control means, a timer is mentioned, for example, It is preferable to start the process which extracts air 1-2 seconds after a weight gets down.

また、前記エアー内封防止手段5は、前記第1ウェーハ1と前記第2ウェーハ3との間でかつ前記第1ウェーハ1および前記第2ウェーハ3の外周部の一ヶ所以上に介挿される介挿治具5Aを有するのが好ましい。この介挿治具5Aは、両ウェーハ1,3の鏡面に接しない、ウェーハの面取り部分に接するよう調整されたものであれば、どのような形状としてもよく、例えば、図2に示されるような爪状部材5Aとすることができる。また、図2では、前記爪状部材5Aがオリフラ・ノッチガイド6aに設けられている例を示しているが、前記押圧手段4による押圧位置と対向位置に設けられていればよい。   The air sealing prevention means 5 is inserted between the first wafer 1 and the second wafer 3 and at one or more outer peripheral portions of the first wafer 1 and the second wafer 3. It is preferable to have an insertion jig 5A. The insertion jig 5A may have any shape as long as it is adjusted so as to be in contact with the chamfered portion of the wafer that does not contact the mirror surface of both wafers 1 and 3, for example, as shown in FIG. It can be set as the nail-like member 5A. FIG. 2 shows an example in which the claw-like member 5A is provided on the orientation flat / notch guide 6a. However, it is only necessary that the claw-like member 5A is provided at a position opposite to the pressing position by the pressing means 4.

図3(a)および図3(b)は、それぞれ、本発明の第2実施形態に従うウェーハ自動貼合せ装置200aおよび200bを示したものであり、前記ステージ2は、前記第1ウェーハ1を保持するための吸着保持機構7を有し、前記エアー内封防止手段5Bが、前記第1ウェーハ1の貼合せ面とは反対側の面および前記第2ウェーハ3の貼合せ面とは反対側の面の少なくとも一方を真空吸着し、強制的に前記第1ウェーハ1および/または前記第2ウェーハ3を変形させるのが好ましい。なお、図3(a)は、前記第1ウェーハ1のみを変形させる例を示し、図3(b)は、前記第1ウェーハ1および前記第2ウェーハ3をいずれも変形させる例を示したものである。ウェーハ形状がそれぞれのウェーハで異なるので、前記第1ウェーハ1および前記第2ウェーハ3をいずれも吸着してウェーハを変形させるのがより好ましい。   FIGS. 3A and 3B show wafer automatic bonding apparatuses 200a and 200b according to the second embodiment of the present invention, respectively, and the stage 2 holds the first wafer 1. An air holding prevention means 5B is provided on the side opposite to the bonding surface of the first wafer 1 and the bonding surface of the second wafer 3. It is preferable to vacuum-suck at least one of the surfaces and forcibly deform the first wafer 1 and / or the second wafer 3. 3A shows an example in which only the first wafer 1 is deformed, and FIG. 3B shows an example in which both the first wafer 1 and the second wafer 3 are deformed. It is. Since each wafer has a different shape, it is more preferable that both the first wafer 1 and the second wafer 3 are attracted to deform the wafer.

前記吸着保持機構7としては、例えばステージにパターン溝を設けその溝部分を吸引する方法等が挙げられ、前記第1ウェーハ1が、エアー内封防止手段5Bによる真空吸着によって、ステージ2から落下するのを防ぐことができる。また、前記エアー内封防止手段5Bとしては、弾性変形の大きい物質、例えばゴム系材質(シリコンゴム等)や、樹脂系材質等が挙げられるが、図3(a)および図3(b)に示すように、吸盤を介して吸着するのが好ましい。吸盤を介して吸着することにより、ウェーハを容易に大きく変形させることができるためである。   Examples of the suction holding mechanism 7 include a method of providing a pattern groove on the stage and sucking the groove portion. The first wafer 1 is dropped from the stage 2 by vacuum suction by the air sealing prevention means 5B. Can be prevented. Examples of the air sealing prevention means 5B include substances having large elastic deformation, such as rubber-based materials (silicon rubber, etc.), resin-based materials, etc., as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). As shown, it is preferably adsorbed via a suction cup. This is because the wafer can be easily deformed greatly by suction through the suction cup.

図4は、本発明の第3実施形態に従うウェーハ自動貼合せ装置300を示したものであり、前記ステージ2は、前記第1ウェーハ1を保持するための吸着保持機構7を有し、前記エアー内封防止手段5Cが、前記第1ウェーハ1と前記第2ウェーハ3との間でかつ前記第1ウェーハ1および前記第2ウェーハ3の外周部の一ヶ所以上に、圧空噴射による貼合阻害機構を有するのが好ましい。   FIG. 4 shows an automatic wafer bonding apparatus 300 according to the third embodiment of the present invention, wherein the stage 2 has a suction holding mechanism 7 for holding the first wafer 1 and the air Inner sealing prevention means 5C has a bonding inhibition mechanism by compressed air injection between the first wafer 1 and the second wafer 3 and at one or more outer peripheral portions of the first wafer 1 and the second wafer 3. It is preferable to have.

前記エアー内封防止手段5Cは、前記第1ウェーハ1と前記第2ウェーハ3との間でかつ前記第1ウェーハ1および前記第2ウェーハ3の外周部の一ヶ所以上に圧空噴射を行うことにより、両ウェーハ1,3の貼合せを阻害することができるものである。また、圧空噴射するガスとしては、安価で扱いやすく、高純度であるNガスを用いるのが好ましい。 The air enclosing prevention means 5C performs compressed air injection between the first wafer 1 and the second wafer 3 and at one or more outer peripheral portions of the first wafer 1 and the second wafer 3. The bonding of both wafers 1 and 3 can be hindered. Further, as the gas to be injected with pressure air, it is preferable to use N 2 gas that is inexpensive, easy to handle, and highly purified.

図5(a)および図5(b)は、それぞれ、本発明に従うエアー内封防止手段を設けた場合の貼合せ伝播モデルおよび従来の方法に従うエアー内封防止手段を設けない場合の貼合せ伝播モデルを示す図である。図中、ウェーハの面上の線は貼合せの伝播状態を示し、ウェーハ外周の白抜き矢印は、伝播面とウェーハ外周縁との交点、すなわちウェーハ外周部分におけるウェーハ外周の伝播進行方向ベクトルを示し、黒抜きの矢印はウェーハ外周部分での伝播面の法線ベクトルを示す。図5(a)および図5(b)からわかるとおり、エアー内封防止手段を押圧位置と対向位置に設けることにより、貼合せ伝播状態を変化させ、貼合せで押し出されてきたエアーをエアー内封防止手段の付近に集めることができ、第1実施形態においては前記介挿治具を引き抜くことにより、第2実施形態においては前記真空吸着を開放することにより、そして、第3実施形態においては、前記圧空噴射を徐々に弱めることにより、エアーを全てウェーハの外周部分に開放することができ、ボイド不良を低減させることができるものである。   FIGS. 5 (a) and 5 (b) show a bonding propagation model when an air sealing prevention means according to the present invention is provided and a bonding propagation when no air sealing prevention means according to the conventional method is provided, respectively. It is a figure which shows a model. In the figure, the line on the surface of the wafer indicates the propagation state of the bonding, and the white arrow on the outer periphery of the wafer indicates the intersection between the propagation surface and the outer peripheral edge of the wafer, that is, the propagation progress direction vector on the outer periphery of the wafer. The black arrow indicates the normal vector of the propagation surface at the outer periphery of the wafer. As can be seen from FIG. 5 (a) and FIG. 5 (b), by providing air sealing prevention means at the position opposite to the pressing position, the bonding propagation state is changed, and the air pushed out by the bonding is kept in the air. In the first embodiment, by pulling out the insertion jig, in the second embodiment by releasing the vacuum suction, and in the third embodiment By gradually weakening the compressed air jet, all the air can be released to the outer peripheral portion of the wafer, and void defects can be reduced.

次に、本発明のウェーハ自動貼合せ方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。図2に一例として示されるように、本発明のウェーハ自動貼合せ方法は、ステージ2上に保持された第1ウェーハ1上に、貼合せが開始しない状態で載置した第2ウェーハ3の外周部を押圧して、前記第1ウェーハ1および前記第2ウェーハ3の貼合せを開始し、前記押圧位置から、前記第1ウェーハ1および前記第2ウェーハ3を挟んで、前記押圧位置とは対向位置に向かって前記貼合せを進行させ、前記対向位置に予め設けられたエアー内封防止手段5を用いて、前記貼合せが完了する際の前記両ウェーハ1,3間でのエアー内封を防止し、かかる構成を有することにより、貼合せウェーハのボイド不良を低減させることができるものである。なお、この方法は、上述したウェーハ自動貼合せ装置を用いて行うのが好ましい。   Next, an embodiment of the wafer automatic bonding method of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 2 as an example, the wafer automatic bonding method of the present invention is based on the outer periphery of the second wafer 3 placed on the first wafer 1 held on the stage 2 in a state where the bonding is not started. The first wafer 1 and the second wafer 3 are bonded to each other, and the first wafer 1 and the second wafer 3 are sandwiched between the pressed position and the pressed position. The bonding is advanced toward the position, and air sealing between the wafers 1 and 3 when the bonding is completed using the air sealing prevention means 5 provided in advance at the facing position. By preventing and having such a configuration, the void defect of the bonded wafer can be reduced. In addition, it is preferable to perform this method using the wafer automatic bonding apparatus mentioned above.

なお、図1〜図5は、代表的な実施形態の例を示したものであって、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。   1 to 5 show examples of typical embodiments, and the present invention is not limited to these embodiments.

(実施例1)
図2に示す本発明の実施形態1に従うウェーハ自動貼合せ装置を用いて貼合せウェーハ(直径200mm)を製造した。第1ウェーハおよび第2ウェーハのズレは、オリフラ・ノッチガイドおよび一対のピンガイドにより修正した。また、押圧手段には錘を用い、エアー内封防止手段としては、押圧位置と対向位置にあるオリフラ・ノッチガイドに設けた爪状部材を用いた。なお、第2ウェーハは、前記第1ウェーハ上に自然落下させることにより載置した。また、制御手段としては、タイマーによるシーケンス制御を用い、錘が降りてから1〜2秒後に、エアーを抜き取る処理を開始した。
Example 1
A bonded wafer (diameter: 200 mm) was manufactured using the automatic wafer bonding apparatus according to Embodiment 1 of the present invention shown in FIG. The deviation between the first wafer and the second wafer was corrected by an orientation flat / notch guide and a pair of pin guides. Further, a weight was used as the pressing means, and a claw-like member provided on the orientation flat / notch guide at the position opposite to the pressing position was used as the air sealing prevention means. The second wafer was placed by being naturally dropped on the first wafer. Moreover, as a control means, the sequence control by a timer was used, and the process of extracting air was started 1-2 seconds after the weight was lowered.

(実施例2)
図3(a)に示す本発明の実施形態2に従うウェーハ自動貼合せ装置を用いて貼合せウェーハ(直径200mm)を製造した。吸着保持機構には、ステージにパターン溝を設けその溝部分を吸引する方法を用い、エアー内封防止手段には、シリコンゴム製の吸盤を用いた。また、第1ウェーハおよび第2ウェーハのズレは、オリフラ・ノッチガイドおよび一対のピンガイドにより修正した。また、押圧手段には錘を用い、第2ウェーハは、前記第1ウェーハ上に自然落下させることにより載置した。また、制御手段としては、タイマーによるシーケンス制御を用い、錘が降りてから1〜2秒後に、吸着保持機構により吸引を開始し、貼合の伝播を停止しないように徐々に吸引を停止する方法をとった。
(Example 2)
A bonded wafer (diameter 200 mm) was manufactured using an automatic wafer bonding apparatus according to Embodiment 2 of the present invention shown in FIG. A method of providing a pattern groove on the stage and sucking the groove portion was used as the suction holding mechanism, and a suction cup made of silicon rubber was used as the air sealing prevention means. Further, the displacement between the first wafer and the second wafer was corrected by an orientation flat / notch guide and a pair of pin guides. Further, a weight was used as the pressing means, and the second wafer was placed by being naturally dropped onto the first wafer. In addition, as a control means, using a sequence control by a timer, a method of starting suction by the suction holding mechanism 1-2 seconds after the weight descends and gradually stopping the suction so as not to stop the propagation of bonding I took.

(実施例3)
本発明の実施形態1に従うウェーハ自動貼合せ装置を用いて貼合せウェーハ(直径300mm)を製造した。第1ウェーハおよび第2ウェーハのズレは、オリフラ・ノッチガイドおよび一対のピンガイドにより修正した。また、押圧手段には錘を用い、エアー内封防止手段としては、押圧位置と対向位置にあるオリフラ・ノッチガイドに設けた爪状部材を用いた。なお、第2ウェーハは、前記第1ウェーハ上に自然落下させることにより載置した。また、制御手段としては、タイマーによるシーケンス制御を用い、錘が降りてから2〜4秒後に、エアーを抜き取る処理を開始した。
(Example 3)
A bonded wafer (diameter 300 mm) was manufactured using the automatic wafer bonding apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The deviation between the first wafer and the second wafer was corrected by an orientation flat / notch guide and a pair of pin guides. Further, a weight was used as the pressing means, and a claw-like member provided on the orientation flat / notch guide at the position opposite to the pressing position was used as the air sealing prevention means. The second wafer was placed by being naturally dropped on the first wafer. Moreover, as a control means, the sequence control by a timer was used, and the process of extracting air was started 2 to 4 seconds after the weight was lowered.

(比較例1)
従来の方法に従うエアー内封防止手段を設けないウェーハ自動貼合せ装置を用いて貼合せウェーハ(直径200mm)を製造した。
(Comparative Example 1)
A bonded wafer (diameter 200 mm) was manufactured using an automatic wafer bonding apparatus that does not have an air sealing prevention means according to a conventional method.

(比較例2)
エアー内封防止手段を、押圧位置と対向位置ではなく、90度の位置に設けたこと以外は、実施例1と同様のウェーハ自動貼合せ装置を用いて貼合せウェーハ(直径200mm)を製造した。
(Comparative Example 2)
A bonded wafer (diameter: 200 mm) was manufactured using the same wafer automatic bonding apparatus as in Example 1 except that the air sealing prevention means was provided at a position of 90 degrees instead of the pressing position and the facing position. .

(評価)
実施例1〜3および比較例1〜2の貼合せウェーハに対して、超音波検査を行い、300ミクロン径以上のボイドの数を測定した。表1に示す値は、各実施例につき25枚の貼合せウェーハを製造し、それぞれ測定したボイド数の平均値を求めたものである。
(Evaluation)
Ultrasonic inspection was performed on the bonded wafers of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, and the number of voids having a diameter of 300 microns or more was measured. The values shown in Table 1 are obtained by manufacturing 25 bonded wafers for each example and calculating the average value of the number of voids measured.

Figure 2010034445
Figure 2010034445

表1からわかるとおり、本発明に従う実施例1〜3は、比較例1〜2と比較してボイド不良を十分に低減できていることがわかる。   As can be seen from Table 1, it can be seen that Examples 1 to 3 according to the present invention can sufficiently reduce void defects as compared with Comparative Examples 1 and 2.

本発明のウェーハ自動貼合せ装置およびウェーハ自動貼合せ方法は、押圧手段による押圧位置をウェーハの外周部分に設定し、そこから伝播する貼合せ終端位置を、ウェーハの貼合せ開始位置とは対向位置に限定することでエアーを集約し、その集められたエアーを、ボイドや歪みが発生しないよう、エアー内封防止手段により自動でウェーハ外部に開放することにより、貼合せウェーハのボイド不良を低減させ、生産歩留まりを向上させることができる。また、ボイド不良を低減させることにより、ボイド不良が発生した際の剥離による表面キズ、再洗浄による貼合せ面のラフネス悪化等の貼合せ品質低下が改善され安定すると共に、修正作業が無くなる事によって生産性を向上させることができる。   The wafer automatic bonding apparatus and wafer automatic bonding method of the present invention set the pressing position by the pressing means to the outer peripheral portion of the wafer, and the bonding end position propagating therefrom is the position opposite to the wafer bonding start position. By confining to air, the voids of bonded wafers are reduced by automatically releasing the collected air to the outside of the wafer by air sealing prevention means so that voids and distortion do not occur. , Production yield can be improved. In addition, by reducing void defects, surface defects caused by peeling when void defects occur, and deterioration in bonding quality such as deterioration of the roughness of the bonding surface due to re-cleaning are improved and stabilized, and correction work is eliminated. Productivity can be improved.

図1は、従来のSOIウェーハの貼合せを示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing pasting of conventional SOI wafers. 図2は、本発明の第1実施形態に従うウェーハ自動貼合せ装置を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the wafer automatic bonding apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図3(a)および図3(b)は、本発明の第2実施形態に従うウェーハ自動貼合せ装置の断面を示す模式図である。FIG. 3A and FIG. 3B are schematic views showing a cross section of an automatic wafer bonding apparatus according to the second embodiment of the present invention. 図4は、本発明の第3実施形態に従うウェーハ自動貼合せ装置の断面を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a cross section of an automatic wafer bonding apparatus according to the third embodiment of the present invention. 図5(a)および図5(b)は、それぞれ、本発明に従うエアー内封防止手段を設けた場合の貼合せ伝播モデルおよび従来の方法に従うエアー内封防止手段を設けない場合の貼合せ伝播モデルを示す図である。FIGS. 5 (a) and 5 (b) show a bonding propagation model when an air sealing prevention means according to the present invention is provided and a bonding propagation when no air sealing prevention means according to the conventional method is provided, respectively. It is a figure which shows a model.

符号の説明Explanation of symbols

100 ウェーハ自動貼合せ装置
200a,b ウェーハ自動貼合せ装置
300 ウェーハ自動貼合せ装置
1 第1ウェーハ
2 ステージ
3 第2ウェーハ
4 押圧手段
5 エアー内封防止手段
6 ズレ修正手段
7 吸着保持機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Wafer automatic bonding apparatus 200a, b Wafer automatic bonding apparatus 300 Wafer automatic bonding apparatus 1 1st wafer 2 Stage 3 2nd wafer 4 Pressing means 5 Air sealing prevention means 6 Misalignment correction means 7 Adsorption holding mechanism

Claims (8)

第1ウェーハを保持するステージと、
前記第1ウェーハ上に、貼合せが開始しない状態で載置した第2ウェーハの外周部を押圧する押圧手段と、
前記第1ウェーハおよび前記第2ウェーハを挟んで、前記押圧手段による押圧位置と対向位置に設けられ、前記押圧手段による押圧により前記第1ウェーハおよび前記第2ウェーハの貼合せを開始し、前記押圧位置から前記対向位置に向かって前記貼合せが進行し、完了する際の前記両ウェーハ間でのエアー内封を防止するエアー内封防止手段と
を具えることを特徴とするウェーハ自動貼合せ装置。
A stage for holding the first wafer;
On the first wafer, pressing means for pressing the outer peripheral portion of the second wafer placed in a state where the bonding does not start,
The first wafer and the second wafer are sandwiched between the pressing position by the pressing means and a position opposite to the pressing position, and the bonding of the first wafer and the second wafer is started by the pressing by the pressing means. An automatic wafer bonding apparatus comprising: air sealing prevention means for preventing air sealing between the two wafers when the bonding proceeds and completes from a position toward the facing position. .
前記ステージの周囲に設けられ、前記第1ウェーハおよび前記第2ウェーハのズレを修正するズレ修正手段をさらに具える請求項1に記載のウェーハ自動貼合せ装置。   2. The wafer automatic bonding apparatus according to claim 1, further comprising a shift correcting unit provided around the stage and configured to correct a shift between the first wafer and the second wafer. 前記ズレ修正手段は、オリフラ・ノッチガイドおよび一対のピンガイドを有する請求項2に記載のウェーハ自動貼合せ装置。   The wafer automatic bonding apparatus according to claim 2, wherein the misalignment correcting means includes an orientation flat / notch guide and a pair of pin guides. 前記エアー内封防止手段は、貼合せ伝播状態に影響を及ぼさないようエアーを抜き取る制御手段をさらに有する請求項1、2または3に記載のウェーハ自動貼合せ装置。   4. The automatic wafer bonding apparatus according to claim 1, wherein the air sealing prevention means further includes a control means for extracting air so as not to affect the bonding propagation state. 前記エアー内封防止手段は、前記第1ウェーハと前記第2ウェーハとの間でかつ前記第1ウェーハおよび前記第2ウェーハの外周部の一ヶ所以上に介挿される介挿治具を有する請求項1〜4のいずれか一項に記載のウェーハ自動貼合せ装置。   The air sealing means includes an insertion jig that is inserted between the first wafer and the second wafer and at one or more locations on the outer periphery of the first wafer and the second wafer. The wafer automatic bonding apparatus as described in any one of 1-4. 前記ステージが、前記第1ウェーハを保持するための吸着保持機構を有し、
前記エアー内封防止手段が、前記第1ウェーハの貼合せ面とは反対側の面および前記第2ウェーハの貼合せ面とは反対側の面の少なくとも一方を真空吸着し、強制的に前記第1ウェーハおよび/または前記第2ウェーハを変形させる請求項1〜4のいずれか一項に記載のウェーハ自動貼合せ装置。
The stage has a suction holding mechanism for holding the first wafer;
The air sealing prevention means vacuum-sucks at least one of a surface opposite to the bonding surface of the first wafer and a surface opposite to the bonding surface of the second wafer to forcibly The wafer automatic bonding apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein one wafer and / or the second wafer is deformed.
前記ステージが、前記第1ウェーハを保持するための吸着保持機構を有し、
前記エアー内封防止手段が、前記第1ウェーハと前記第2ウェーハとの間でかつ前記第1ウェーハおよび前記第2ウェーハの外周部の一ヶ所以上に、圧空噴射による貼合阻害機構を有する請求項1〜4のいずれか一項に記載のウェーハ自動貼合せ装置。
The stage has a suction holding mechanism for holding the first wafer;
The said air sealing prevention means has the bonding inhibition mechanism by a pressurized air injection between the said 1st wafer and the said 2nd wafer and in one or more outer peripheral parts of the said 1st wafer and the said 2nd wafer. Item 5. An automatic wafer bonding apparatus according to any one of Items 1 to 4.
ステージ上に保持された第1ウェーハ上に、貼合せが開始しない状態で載置した第2ウェーハの外周部を押圧して、前記第1ウェーハおよび前記第2ウェーハの貼合せを開始し、押圧位置から、前記第1ウェーハおよび前記第2ウェーハを挟んで、前記押圧位置とは対向位置に向かって前記貼合せを進行させ、前記対向位置に予め設けられたエアー内封防止手段を用いて、前記貼合せが完了する際の前記両ウェーハ間でのエアー内封を防止することを特徴とするウェーハ自動貼合せ方法。   On the first wafer held on the stage, press the outer peripheral part of the second wafer placed in a state where the bonding does not start, start the bonding of the first wafer and the second wafer, press From the position, with the first wafer and the second wafer in between, the pressing position advances the bonding toward the facing position, and using air sealing prevention means provided in advance at the facing position, An automatic wafer bonding method characterized by preventing air sealing between the two wafers when the bonding is completed.
JP2008197448A 2008-07-31 2008-07-31 Automatic wafer bonding device, and automatic wafer bonding method Withdrawn JP2010034445A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008197448A JP2010034445A (en) 2008-07-31 2008-07-31 Automatic wafer bonding device, and automatic wafer bonding method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008197448A JP2010034445A (en) 2008-07-31 2008-07-31 Automatic wafer bonding device, and automatic wafer bonding method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010034445A true JP2010034445A (en) 2010-02-12

Family

ID=41738548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008197448A Withdrawn JP2010034445A (en) 2008-07-31 2008-07-31 Automatic wafer bonding device, and automatic wafer bonding method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010034445A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011105325A1 (en) * 2010-02-26 2011-09-01 東京エレクトロン株式会社 Joining method, program, and computer recording medium
WO2011105326A1 (en) * 2010-02-26 2011-09-01 東京エレクトロン株式会社 Joining device
JP2013232685A (en) * 2013-07-25 2013-11-14 Tokyo Electron Ltd Bonding apparatus
JP2015228449A (en) * 2014-06-02 2015-12-17 株式会社ニコン Substrate bonding method and substrate bonding device
US9412629B2 (en) 2012-10-24 2016-08-09 Globalfoundries Inc. Wafer bonding for 3D device packaging fabrication
JP2019068084A (en) * 2018-11-30 2019-04-25 株式会社ニコン Substrate bonding method and substrate bonding apparatus
CN111834246A (en) * 2019-04-23 2020-10-27 上海新微技术研发中心有限公司 Wafer bonding device

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8819923B2 (en) 2010-02-26 2014-09-02 Tokyo Electron Limited Joint apparatus
WO2011105326A1 (en) * 2010-02-26 2011-09-01 東京エレクトロン株式会社 Joining device
JP2011181632A (en) * 2010-02-26 2011-09-15 Tokyo Electron Ltd Joining method, program, and computer recording medium
JP2011181633A (en) * 2010-02-26 2011-09-15 Tokyo Electron Ltd Joining device
KR101384461B1 (en) 2010-02-26 2014-04-10 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Joining device
WO2011105325A1 (en) * 2010-02-26 2011-09-01 東京エレクトロン株式会社 Joining method, program, and computer recording medium
TWI474420B (en) * 2010-02-26 2015-02-21 Tokyo Electron Ltd Jointing device
US9412629B2 (en) 2012-10-24 2016-08-09 Globalfoundries Inc. Wafer bonding for 3D device packaging fabrication
JP2013232685A (en) * 2013-07-25 2013-11-14 Tokyo Electron Ltd Bonding apparatus
JP2015228449A (en) * 2014-06-02 2015-12-17 株式会社ニコン Substrate bonding method and substrate bonding device
JP2019068084A (en) * 2018-11-30 2019-04-25 株式会社ニコン Substrate bonding method and substrate bonding apparatus
CN111834246A (en) * 2019-04-23 2020-10-27 上海新微技术研发中心有限公司 Wafer bonding device
CN111834246B (en) * 2019-04-23 2023-12-08 上海新微技术研发中心有限公司 Wafer bonding device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2010034445A (en) Automatic wafer bonding device, and automatic wafer bonding method
US8088670B2 (en) Method for manufacturing bonded substrate with sandblast treatment
KR101429283B1 (en) Method for laminating substrate and apparatus using the method
JP2004146727A (en) Transferring method of wafer
TW200828492A (en) Fixing jig, and pickup method of chip and pickup apparatus
JP5065748B2 (en) Manufacturing method of bonded wafer
KR101238679B1 (en) Method for molecular adhesion bonding at low pressure
EP1868230B1 (en) Manufacting method of soi wafer and soi wafer manufactured by this method
CN113710408B (en) Processing apparatus and processing method
JPH06252015A (en) Board lamination method
JP4066889B2 (en) Bonded substrate and manufacturing method thereof
JP5668275B2 (en) SOI wafer manufacturing method and bonding apparatus
KR101910100B1 (en) Method for manufacturing soi wafer
WO2014091670A1 (en) Soi wafer manufacturing method
JP2007214256A (en) Soi wafer
JP2011071193A (en) Lamination soi wafer and manufacturing method of the same
US20100044829A1 (en) Method for producing soi substrate and soi substrate
JP3580227B2 (en) Composite substrate separation method and separation device
JP2022043057A (en) Hybrid structure
TWI750250B (en) Method and apparatus for joining adhesive tape
JP2008235776A (en) Production process of laminated wafer
JP2004235386A (en) Positioning table and positioning method
JP2512243B2 (en) Manufacturing method of semiconductor element forming substrate
JP5373008B2 (en) Substrate bonding method
JP2004221447A (en) Stuck substrate manufacturing device and method for manufacturing stuck substrate thereby

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20111004