JP2013232662A - 支持装置、加熱加圧装置及び加熱加圧方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 熱伝導効率を向上させ、経済的でスループットの良い基板の加熱加圧方法を提供する。
【解決手段】 加熱加圧方法は、第1基板(W1)と第2基板(W2)とを加熱し且つ加圧する。そして加熱加圧方法は、第1基板と第2基板とをそれぞれの保持面(TP)で真空吸着する第1吸着工程(S34)と、保持面を介して第1基板と第2基板とを加圧する加圧工程(S35)と、この加圧工程後に、真空吸着を停止するとともに保持面と第1基板及び第2基板との間の空間に気体を供給する第1供給工程(S36)と、基板を加熱する加熱工程(S37)と、を備える。
【選択図】 図8
【解決手段】 加熱加圧方法は、第1基板(W1)と第2基板(W2)とを加熱し且つ加圧する。そして加熱加圧方法は、第1基板と第2基板とをそれぞれの保持面(TP)で真空吸着する第1吸着工程(S34)と、保持面を介して第1基板と第2基板とを加圧する加圧工程(S35)と、この加圧工程後に、真空吸着を停止するとともに保持面と第1基板及び第2基板との間の空間に気体を供給する第1供給工程(S36)と、基板を加熱する加熱工程(S37)と、を備える。
【選択図】 図8
Description
本発明は、半導体ウエハなどの基板との熱伝導率を高めた支持装置、並びに基板と基板とを加熱加圧してバンプを接合する加熱加圧装置及び加圧加熱方法に関するものである。
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。
これら半導体デバイスの製造工程の中において、特許文献1は生産性を上げるため、1つ1つのチップではなく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。特許文献1に示すような加熱加圧システムにおいては、1枚の半導体ウエハを載置した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し、真空中で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。
特許文献1に開示されるように、半導体ウエハを加熱するために加熱加圧システムはヒーターなどの加熱部を備えている。また、半導体ウエハ又はウエハホルダの基板は真空吸着されることが多い。真空吸着することは断熱機能を有する真空領域が基板とヒーターなどの加熱部との間に存在することになる。
しかしながら、その加熱部から半導体ウエハに至る接触部分に接触熱抵抗が存在するため、常温から例えば400°C以上に温度を上げるには時間が必要である。また、加熱加圧により接合した半導体ウエハを常温に戻すにも相当の時間がかかる。つまり、加熱又は冷却するまでの時間が必要以上にかかったりすると効率的に三次元実装タイプの半導体デバイスを製造することができない。
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、基板(半導体ウエハ又はウエハホルダ)を真空吸着する際にも熱伝導効率を向上させることにより、経済的でスループットの良い基板の支持装置、加熱加圧装置及び加熱加圧方法を提供することを目的としている。
第1の観点に係る支持装置は、基板が載置される保持面と、保持面から凹んだ空間を真空にするための真空配管と、凹んだ空間に気体を供給する供給配管と、凹んだ空間を挟んで保持面の反対側に配置されたヒーター部と、を備える。
このような構成によれば、凹んだ空間に気体が供給されることによって、保持面を介してヒーター部の熱を効率よく基板に伝えることができる。
このような構成によれば、凹んだ空間に気体が供給されることによって、保持面を介してヒーター部の熱を効率よく基板に伝えることができる。
第2の観点に係る加熱加圧方法は、第1基板と第2基板とを加熱し且つ加圧する。そして加熱加圧方法は、第1基板と第2基板とをそれぞれの保持面で真空吸着する第1吸着工程と、保持面を介して第1基板と第2基板とを加圧する加圧工程と、この加圧工程後に、真空吸着を停止するとともに保持面と第1基板及び第2基板との間の空間に気体を供給する第1供給工程と、基板を加熱する加熱工程と、を備える。
このような構成によれば、加圧工程を経た後に真空吸着を停止するとともに保持面と第1基板及び第2基板との間の空間に気体を供給するため、気体の供給によって基板がずれたりすることがない。また、気体が供給されてから加熱するため、熱を効率よく基板に伝えることができる。
このような構成によれば、加圧工程を経た後に真空吸着を停止するとともに保持面と第1基板及び第2基板との間の空間に気体を供給するため、気体の供給によって基板がずれたりすることがない。また、気体が供給されてから加熱するため、熱を効率よく基板に伝えることができる。
本発明の支持装置は、気体の熱伝導も使って加熱するため基板の温度を短い時間で目的温度まで上げることができる。
<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の全体斜視図であり、図2はウエハ張り合わせ装置100の上面概略図である。
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。
図1はウエハ張り合わせ装置100の全体斜視図であり、図2はウエハ張り合わせ装置100の上面概略図である。
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。
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。なお、以下の説明では、特に第1半導体ウエハW1と第2半導体ウエハW2とを区別する必要のないときには半導体ウエハWという。
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。
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。アライナー50は2枚の半導体ウエハWを重ね合わせた後にウエハホルダWH同士を固定具FI(図3参照)で固定される。固定具FLで固定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。
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、ヒーターにより半導体ウエハWを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。加熱加圧装置70の詳細は後述する。
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により分離冷却ユニット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により分離冷却ユニット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。
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。
<加熱加圧装置70の構成>
図3は加熱加圧装置70を示した側面の概念図である。
図3は加熱加圧装置70を示した側面の概念図である。
加熱加圧装置70はアライナー50で位置合わして固定具FIで固定された第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、第1トッププレートTP1は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。第1温度調整プレートAT1はヒーターHT及び冷却配管CLを備えている。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。
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。第2温度調整プレートAT2もヒーターHT及び冷却配管CLを備えている。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。
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AT2内のヒーター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。
図4は第2半導体ウエハW2から第2ベースプレートBP2の構成を示した概念図である。以下は特に指定しない限り第2半導体ウエハW2から第2ベースプレートBP2までは第1半導体ウエハW1から第1ベースプレートBP1と同じであるため、半導体ウエハWからベースプレートBPまでの構成を区別しないで表記する。
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。
トッププレートTPは、炭化ケイ素(SiC)又は窒化アルミニウムなどのセラミック材で構成され高熱伝導率又は均熱特性を持つ。トッププレートTPの表面には、例えば無数のピン状の突起PJが形成され、ウエハホルダWHと合体することで気体が通過する空間を確保している。例えば、ウエハホルダWHはトッププレートTPに載置してから、ガス配管ALより真空引きすることで固定することができる。
図5は、温度調整プレートAT内のヒーターHT及び冷却配管CLを上面から見た透視図である。
ヒーターHTはヒーターモジュールHMの中に設置されており、図5(a)で示すように例えば12個のヒーターモジュールHMで構成する。ヒーターHTは複数のヒーターモジュールHMで分割し個別に温度制御することにより、ウエハ全体を均一に温度制御することができる。例えば、温度調整プレートAT内の周囲は放熱のため温度調整プレートAT内の中央より温度が低くなりがちである。このため、周囲のヒーターHTを中央の温度より高めに設定する。
ヒーターHTはヒーターモジュールHMの中に設置されており、図5(a)で示すように例えば12個のヒーターモジュールHMで構成する。ヒーターHTは複数のヒーターモジュールHMで分割し個別に温度制御することにより、ウエハ全体を均一に温度制御することができる。例えば、温度調整プレートAT内の周囲は放熱のため温度調整プレートAT内の中央より温度が低くなりがちである。このため、周囲のヒーターHTを中央の温度より高めに設定する。
また、複数のヒーターモジュールHMに分割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なる。図4に示すようにヒーターモジュールHMの下部にはヒーターモジュール支持体HMSがあり、ヒーターモジュール支持体HMSとヒーターモジュール支持体HMSとの境には断熱体ISで仕切られ、ヒーターモジュール支持体HMSとごとの温度管理を可能にしている。
ヒーターモジュールHMの中には冷却用の配管も設置する。冷却配管CLは図5(b)で示すように熱の発生源であるヒーター付近を例えば3重に囲むように設置することで冷却効果を上げている。また、冷却配管CLは、例えば4箇所の冷媒の入り口INと出口OUTとを備え、冷媒の温度が上昇しすぎないように設計する。冷媒には、例えば20℃の純水を用いる。
温度調整プレートATは、ヒーターHTから又は冷却配管CLへ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。
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。
<熱伝導率の向上構成例1>
上記のように高熱伝導率で構成するトッププレートTPを用いても、図4で示したようにウエハホルダWHとトッププレートTPとの間は真空吸着するための空間ができる。真空吸着するために、熱伝導はトッププレートTPの突起PJを介してしか伝わることができない。つまり、熱伝導はウエハホルダWHとトッププレートTPとの真空領域が熱伝導率を低下させている。このため、本発明の加熱加圧装置70はウエハホルダWHとトッププレートTPとの間の真空空間に気体を充満させることで、熱伝導率を上げる。以下はその実施例を示す。
上記のように高熱伝導率で構成するトッププレートTPを用いても、図4で示したようにウエハホルダWHとトッププレートTPとの間は真空吸着するための空間ができる。真空吸着するために、熱伝導はトッププレートTPの突起PJを介してしか伝わることができない。つまり、熱伝導はウエハホルダWHとトッププレートTPとの真空領域が熱伝導率を低下させている。このため、本発明の加熱加圧装置70はウエハホルダWHとトッププレートTPとの間の真空空間に気体を充満させることで、熱伝導率を上げる。以下はその実施例を示す。
図6(a)はトッププレートTPの半分を上面より見た図である。図6(b)はA−A断面を横から見たトッププレートTPと、温度調整プレートATとベースプレートBPとを示した図である。
トッププレートTPは、図6(a)に示すように無数のピン状の突起PJとリング状の土手部RBとを形成している。このような形状の真空チェックはピンチャンクと呼ばれている。1個のピン状の突起PJの大きさは、例えば直径1mmで、中心間距離は1.6mmで構成される。このため、ウエハホルダWHがトッププレートTPに載置された場合には空間領域が形成される。トッププレートTPは図6(a)中の+で示した部分の中央に真空吸着するためのエア孔AHが設置されている。ピン状の突起PJではなく、リング状の突起を形成したチャックであっても良い。
このエア孔AHは図6(b)で示す横配管APと接続され、横配管APは第1ガス配管AL1と第2ガス配管AL2と接続されている。第1ガス配管AL1は不図示の真空ポンプと接続されており、その途中に第1仕切り弁PV1が配置されている。また、第2ガス配管AL2は不図示の不活性ガスボンベ例えば窒素ガスボンベと接続されており、その途中に第2仕切り弁PV2が配置されている。
ウエハホルダWHを載置した状態で図示しない真空ポンプでエアARを吸引する。真空吸引は第1ガス配管AL1に付属する第1仕切り弁PV1を開け、第2ガス配管AL2に付属する第2仕切り弁PV2を閉じておくことで、トッププレートTPとウエハホルダWHとの空間が真空状態になり、ウエハホルダWHが吸着固定される。
図7は、図3のトッププレートTP付近を拡大した断面図である。図7では図3と同様に、第1半導体ウエハW1、第1ウエハホルダWH1及び第1トッププレートTP1と第2半導体ウエハW2、第2ウエハホルダWH2及び第2トッププレートTP2とを区別して説明する。
加熱加圧装置70は、固定具FIでクランプされている第2ウエハホルダWH2を吸着固定した後に第1ウエハホルダWH1を加圧する。加圧後は第1ウエハホルダWH1又は第2ウエハホルダWH2がそれぞれ第1トッププレートTP1又は第2トッププレートTP2からずれるおそれがなくなるため真空を解除してもよい。
続いて加熱加圧装置70は、不活性ガス、例えば窒素ガスN2を供給することで第1トッププレートTP1と第1ウエハホルダWH1との空間に窒素ガスN2を充満させる。また同様に、加熱加圧装置70は不活性ガス、例えば窒素ガスN2を供給することで第2トッププレートTP2と第2ウエハホルダWH2との空間に窒素ガスN2を充満させる。加熱加圧装置70は第1ウエハホルダWH1と第2ウエハホルダWH2とを加圧する力は、窒素ガスN2を供給しても第1ウエハホルダWH1又は第2ウエハホルダWH2が外れない程度あればよく、第1半導体ウエハW1と第2半導体ウエハW2とを接合するに必要な加圧力まで必要ない。
窒素ガスN2の注入は、第2ガス配管AL2の仕切り弁PV2を開放すれば、空間が真空状態であったため自然に充満される。第1トッププレートTP1と第1ウエハホルダWH1との空間及び第1トッププレートTP1と第1ウエハホルダWH1との空間に窒素ガスN2が充満されると、空間の熱伝導が改善される。
第1ウエハホルダWH1と第1トッププレートTP1との間の真空領域又は第2ウエハホルダWH2と第2トッププレートTP2との間の真空領域は、ヒーターHTから第1半導体ウエハW1又は2半導体ウエハW2との熱伝導率を低下させている。一方、それらの真空領域に不活性ガスが供給されると、不活性ガスの熱伝導率によってヒーターHTの熱が第1半導体ウエハW1又は2半導体ウエハW2に伝わり易くなる。すなわち、熱伝導の向上によって加熱時間を短くすることができる。
また、冷却配管CLにより第1半導体ウエハW1又は2半導体ウエハW2を冷却時間も短くすることができる。
図8は、ウエハ張り合わせ装置100におけるウエハ張り合わせのフローチャートである。
ステップS31において、ウエハホルダプリアライメント装置40は第1ウエハW1と第1ウエハホルダWH1とを位置合わせをしてから第1ウエハW1を静電吸着、真空吸着又は機械的な固定をする。また、ウエハホルダプリアライメント装置40も第2ウエハW2と第2ウエハホルダWH2とを位置合わせしてから静電吸着などして固定する。
ステップS31において、ウエハホルダプリアライメント装置40は第1ウエハW1と第1ウエハホルダWH1とを位置合わせをしてから第1ウエハW1を静電吸着、真空吸着又は機械的な固定をする。また、ウエハホルダプリアライメント装置40も第2ウエハW2と第2ウエハホルダWH2とを位置合わせしてから静電吸着などして固定する。
ステップS32において、アライナー50は第1ウエハホルダWH1と第2ウエハホルダWH2とをウエハWが線幅精度で重なるよう位置合わせし、固定具FIで動かないようにクランプする。ステップ33において、ウエハホルダローダーWHLは固定具FIでクランプした一対のウエハホルダWHを加熱加圧装置70へ搬送する。
ステップS34において、加熱加圧装置70は搬送された一対のウエハホルダWHをトッププレートTPに載置し真空吸着することで固定する。図6で示したように、第2仕切り弁PV2を閉め第1ガス配管AL1より真空引きすることで真空吸着させる。真空吸着後は第1仕切り弁PV1を閉じることで吸引状態を維持してもよく、また第1仕切り弁PV1を開けたまま真空吸着をし続けても良い。
ステップS35において、加熱加圧装置70は一対のウエハホルダWHを加圧し、チャンバー内を真空にする。
ステップS36において、加熱加圧装置70は一対のウエハホルダWHの加圧途中、もしくは加圧終了後にトッププレートTPの真空吸着を止め、代わりに不活性ガスを供給する。不活性ガスの供給後は第2仕切り弁PV2を閉じておく。本実施例では、第2ガス配管AL2の先に接続された窒素ガスボンベの間に設置した第2仕切り弁PV2を開放することで窒素ガスを供給している。
ステップS36において、加熱加圧装置70は一対のウエハホルダWHの加圧途中、もしくは加圧終了後にトッププレートTPの真空吸着を止め、代わりに不活性ガスを供給する。不活性ガスの供給後は第2仕切り弁PV2を閉じておく。本実施例では、第2ガス配管AL2の先に接続された窒素ガスボンベの間に設置した第2仕切り弁PV2を開放することで窒素ガスを供給している。
ステップS37において、加熱加圧装置70はヒーターモジュールHMを加熱することでトッププレートTPを均一に所定温度まで加熱し、所定時間まで加熱を続ける。
ステップS38において、加熱加圧装置70は所定時間の加熱終了後に冷却配管CLに冷媒を流すことでトッププレートTPを所定温度まで冷却する。
ステップS38において、加熱加圧装置70は所定時間の加熱終了後に冷却配管CLに冷媒を流すことでトッププレートTPを所定温度まで冷却する。
ステップS39において、加熱加圧装置70は第1仕切り弁PV1を開けて真空引きすることで、不活性ガスを除去し、一対のウエハホルダWHを真空吸着する。ウエハホルダWHの真空吸着後は第1仕切り弁PV1を閉じ、真空吸着状態を維持する。
ステップS40において、一対のウエハホルダWHの加圧を解除する。加熱加圧装置70はステップS39でウエハホルダWHを真空吸着しているため、加圧を解除してもウエハホルダWHの不用意な動きを抑える事ができる。また、加熱加圧装置70はチャンバー内の真空を解除する。
ステップS40において、一対のウエハホルダWHの加圧を解除する。加熱加圧装置70はステップS39でウエハホルダWHを真空吸着しているため、加圧を解除してもウエハホルダWHの不用意な動きを抑える事ができる。また、加熱加圧装置70はチャンバー内の真空を解除する。
ステップS41において、加熱加圧装置70はトッププレートTPの真空吸着を止め、第2仕切り弁PV2を開くことで不活性ガスを供給する。これにより、ウエハホルダWHをトッププレートTPから剥離しやすくする。
ステップS42において、ウエハホルダローダーWHLは接合したウエハW1とウエハW2とをウエハホルダWHから取り出すため、次の分離ユニット80へ搬送する。
<熱伝導率の向上構成例2>
上記の構成例1では、第1ガス配管AL1で真空引きし、第2ガス配管AL2で不活性ガスの供給をしていたが、本構成例2では図6で示すような温度調整プレートAT、またはベースプレートBP中の配管をなくし一本のガス配管ALで真空吸引と不活性ガスの供給とを行う方法を示す。
上記の構成例1では、第1ガス配管AL1で真空引きし、第2ガス配管AL2で不活性ガスの供給をしていたが、本構成例2では図6で示すような温度調整プレートAT、またはベースプレートBP中の配管をなくし一本のガス配管ALで真空吸引と不活性ガスの供給とを行う方法を示す。
図9(a)はトッププレートTPを上面より見た拡大図である。図9(b)はB−B断面を横から見たトッププレートTP、温度調整プレートAT、及びベースプレートBPを示した図である。図9(b)ではガス配管ARをトッププレートTPに接合するために、温度調整プレートAT及びベースプレートBPの中を配管する必要が無く構造を簡単にすることができる。
ガス配管ALは真空吸引と不活性ガスの供給とを行うため、外部でY字型に分岐し、真空吸引する第1ガス配管AL1と不活性ガスを供給する第2ガス配管AL2とに分ける。ウエハホルダWHの真空吸着方法は構成例1と同様に、第2仕切り弁PV2を閉じた状態で、第1仕切り弁PV1を開け真空ポンプでエアARを吸引する。また、不活性ガスを供給する方法も構成例1と同様に、ウエハホルダWHの加圧後に第2仕切り弁PV2を開き不活性ガスを充満させる。
ウエハWの加熱加圧処理、および冷却処理も図8のフローチャートと同様に処理することができる。
構成例1と構成例2とで真空吸引と不活性ガスとの供給とを行うが、ウエハホルダWHとトッププレートTPのリング状の土手部RBとの密閉性が問題となることがある。ウエハホルダWHとトッププレートTPとの材質は共に硬い物質のため、傷又は歪みにより密閉されないおそれがある。このためリング状の土手部RBの材質をグラファイトGPにすることで密閉されやすくなる。以下は詳細を図で説明する。
図10は、図8のフローチャートにおけるステップS35の状態を示し、図の上部と下部より圧力Pをかけた状態であり、周りは真空状態である。灰色で塗りつぶしたガス配管AL部分とトッププレートTPとウエハホルダWHとの空間とは不活性ガス、例えば窒素ガスN2で充満している状態を示している。ウエハホルダWHと土手部RBとはシールされた状態でないと不活性ガスが漏れてチャンバー内の真空が保たれなくなる。
シール状態を保つためにウエハホルダWHと土手部RBとが接する面は互いに鏡面状に仕上げておく必要がある。図10で示すようにリング状の土手部RBをグラファイトGPなどで形成することで密着性が高まる。
グラファイトGPはトッププレートTPの材質であるセラミック材と比べ、弾性変形しやすく比較的柔らかいため、トッププレートTPのピン状の突起部より0.2mm程度高く設定することで、加圧時のシール性を高めることができる。
本実施形態では、アライナー50と加熱加圧装置70とが別々の装置である場合を説明したが、アライナー50と加熱加圧装置70とが一体化した装置であってもよい。アライナー機能をもつ加熱加圧装置70は、第2トッププレートTP2の表面に吸着させた第2ウエハW2と対面の第1トッププレートTP1に吸着させた第1ウエハWとをアライメントし、精度よく合致した後そのまま加熱、加圧し第1ウエハW1と第2ウエハW2とを接合する。つまり、ウエハ張り合わせ装置100はウエハホルダWHを用いることなく直接ウエハWを真空吸着し、アライメント処理と加熱加圧処理とをすることができる。これによりウエハ張り合わせ装置100は工程を短縮することができ、設置スペースを少なくすることができる。
また本実施形態において、半導体ウエハ及び半導体ウエハとの組合せとして、Si基板−Si基板を前提に説明してきた。しかし、半導体ウエハをダイシングした半導体チップ同士でもよく、また半導体ウエハとインターポーザ、Si基板とプリント配線基板、Si基板−化合物半導体基板(GaAs、InP等の基板)、化合物半導体基板とプリント配線基板などの組合せであってもよい。
また本実施形態では、トッププレートTPに不活性ガスを供給して熱伝導率を高めたが、これは半導体ウエハのバンプなどに酸化膜などができると加圧加熱接合に問題が生じるからである。接合に問題が生じなければ、不活性ガス以外のガスを使用しても良い。
AH … エア孔
AL … ガス配管(AL1 … 第1ガス配管、AL2 … 第2ガス配管)
AR … エア
AT … 温度調整プレート
BP … ベースプレート
CL … 冷却配管
GP … グラファイト
HT … ヒーター
HM … ヒーターモジュール
HMS … ヒーターモジュール支持体
IS … 断熱体
N2 … 窒素ガス
P … 圧力
PV … 仕切り弁(PV1 … 第1仕切り弁、AL2 … 第2仕切り弁)
RB … 土手部
TP … トッププレート
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)
80 … 分離冷却ユニット
70 … 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
AL … ガス配管(AL1 … 第1ガス配管、AL2 … 第2ガス配管)
AR … エア
AT … 温度調整プレート
BP … ベースプレート
CL … 冷却配管
GP … グラファイト
HT … ヒーター
HM … ヒーターモジュール
HMS … ヒーターモジュール支持体
IS … 断熱体
N2 … 窒素ガス
P … 圧力
PV … 仕切り弁(PV1 … 第1仕切り弁、AL2 … 第2仕切り弁)
RB … 土手部
TP … トッププレート
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)
80 … 分離冷却ユニット
70 … 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
Claims (1)
- 基板が載置される保持面と、
前記保持面から凹んだ空間を真空にするための真空配管と、
前記凹んだ空間に気体を供給する供給配管と、
前記凹んだ空間を挟んで前記保持面の反対側に配置されたヒーター部と、
を備える支持装置。
Priority Applications (1)
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JP2013129238A JP2013232662A (ja) | 2013-06-20 | 2013-06-20 | 支持装置、加熱加圧装置及び加熱加圧方法 |
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-
2013
- 2013-06-20 JP JP2013129238A patent/JP2013232662A/ja active Pending
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