JP2017220571A - Joining method, program, computer storage medium, joining device, and joining system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板上に配置された複数のチップを当該基板と接合する接合方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体、当該接合方法を実行するための接合装置、及び当該接合装置を備えた接合システムに関する。 The present invention relates to a bonding method for bonding a plurality of chips arranged on a substrate to the substrate, a program, a computer storage medium, a bonding apparatus for executing the bonding method, and a bonding system including the bonding apparatus.
近年、半導体デバイスにおいて、半導体チップ(以下、「チップ」という。)の高集積化が進んでいる。高集積化した複数のチップを水平面内で配置し、これらチップを配線で接続して製品化する場合、配線長が増大し、それにより配線の抵抗が大きくなること、また配線遅延が大きくなることが懸念される。 In recent years, in semiconductor devices, semiconductor chips (hereinafter referred to as “chips”) are highly integrated. When a plurality of highly integrated chips are arranged in a horizontal plane and these chips are connected by wiring to produce a product, the wiring length increases, thereby increasing the wiring resistance and wiring delay. Is concerned.
そこで、チップを3次元に積層する3次元集積技術を用いて、半導体デバイスを製造することが提案されている。この3次元集積技術では、積層されるチップが例えばバンプを介して接合されて、当該積層されたチップが電気的に接続される。 Therefore, it has been proposed to manufacture a semiconductor device using a three-dimensional integration technique in which chips are three-dimensionally stacked. In this three-dimensional integration technique, stacked chips are joined via bumps, for example, and the stacked chips are electrically connected.
3次元集積方法としては、例えば半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という。)上に複数のチップを接合して積層する方法が用いられる。この方法では、特許文献1に示す接合装置を用いて、ウェハとチップを加熱しながら押圧して接合する。すなわち、ウェハ上に複数のチップを配置し、当該複数のチップ上に板状体を接触させた後、ウェハとチップを加熱しながら、ウェハと板状体を押圧して、ウェハと複数のチップを接合する。
As the three-dimensional integration method, for example, a method of bonding and stacking a plurality of chips on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) is used. In this method, a bonding apparatus shown in
しかしながら、ウェハ上に複数のチップを配置した際、複数のチップの高さがばらつく場合がある。かかる場合、特許文献1のように板状体を用いると、ウェハと複数のチップを均一に押圧することができない。例えばウェハとチップを押圧する際の圧力が小さ過ぎると、当該ウェハとチップの接合強度が不十分になる。一方、例えばウェハとチップを押圧する際の圧力が大き過ぎると、バンプが変形するおそれがあり、さらには半導体デバイスが損傷を被るおそれもある。
However, when a plurality of chips are arranged on the wafer, the height of the plurality of chips may vary. In such a case, if a plate-like body is used as in
そこで、例えば処理チャンバの内部において、載置台上のウェハを加熱しながら、当該処理チャンバの内部に加圧ガスを供給して、ウェハと複数のチップを押圧することが考えられる。かかる場合、例えばウェハ上の複数のチップの高さがばらついていても、当該複数のチップは処理チャンバの内部に充填された加圧ガスによって押圧されるので、ウェハと複数のチップを均一に適切な圧力で押圧することができる。 Therefore, for example, it is conceivable to pressurize the wafer and a plurality of chips by supplying a pressurized gas to the inside of the processing chamber while heating the wafer on the mounting table inside the processing chamber. In such a case, for example, even if the heights of the plurality of chips on the wafer vary, the plurality of chips are pressed by the pressurized gas filled in the processing chamber, so that the wafer and the plurality of chips are uniformly and appropriately arranged. It can be pressed with an appropriate pressure.
しかしながら、このようにウェハが高温な状態で処理チャンバの内部を加圧すると、例えば銅などの金属からなるバンプが酸化し、その結果、酸化したバンプによる接合不良が生じる場合がある。また、載置台上のウェハを急速に加熱し又は冷却すると、ウェハ上のチップの膜厚が小さいため、当該チップが反り、その結果、やはり接合不良が生じる場合がある。したがって、ウェハと複数のチップの接合には改善の余地がある。 However, when the inside of the processing chamber is pressurized while the wafer is at a high temperature in this way, bumps made of metal such as copper are oxidized, and as a result, bonding failure due to the oxidized bumps may occur. Further, when the wafer on the mounting table is rapidly heated or cooled, the film thickness of the chip on the wafer is small, so that the chip is warped, and as a result, bonding failure may occur. Therefore, there is room for improvement in bonding the wafer and a plurality of chips.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板上に配置された複数のチップを当該基板と適切に接合することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this point, and it aims at joining the some chip | tip arrange | positioned on a board | substrate appropriately with the said board | substrate.
前記の目的を達成するため、本発明は、基板上に配置された複数のチップを当該基板と接合する接合方法であって、密閉された処理チャンバの内部において、基板が第1の温度以下の状態で、前記処理チャンバの内部を大気圧より高い所定の圧力まで加圧する第1の工程と、その後、前記第1の温度より高い第2の温度まで基板を加熱する第2の工程と、その後、前記処理チャンバの内部を前記所定の圧力に維持し、且つ基板を前記第2の温度に維持して、基板と複数のチップを接合する第3の工程と、その後、前記第2の温度より低い第3の温度まで基板を冷却する第4の工程と、その後、前記処理チャンバの内部を大気圧まで減圧する第5の工程と、を有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a bonding method for bonding a plurality of chips arranged on a substrate to the substrate, wherein the substrate has a temperature equal to or lower than a first temperature in a sealed processing chamber. In a state, a first step of pressurizing the inside of the processing chamber to a predetermined pressure higher than atmospheric pressure, a second step of heating the substrate to a second temperature higher than the first temperature, and then A third step of maintaining the inside of the processing chamber at the predetermined pressure and maintaining the substrate at the second temperature to bond the substrate and a plurality of chips, and thereafter, from the second temperature. And a fourth step of cooling the substrate to a low third temperature, and then a fifth step of reducing the pressure inside the processing chamber to atmospheric pressure.
本発明によれば、第1の工程において基板が第1の温度以下の低温な状態で処理チャンバの内部を加圧するので、例えば金属からなるバンプが酸化するのを抑制することができる。また、第2の工程において処理チャンバの内部を加圧した状態で基板を徐々に加熱し、且つ、第4の工程において処理チャンバの内部を加圧した状態で基板を徐々に冷却するので、急加熱・急冷却によるチップCの反りを抑制すると共に、熱応力の変化に伴うウェハWのうねりも抑制することができる。したがって、第3の工程において基板と複数のチップを所定の第2の温度に維持しつつ所定の圧力で押圧することで、基板と複数のチップを適切に接合することができる。 According to the present invention, in the first step, the inside of the processing chamber is pressurized in a state where the substrate is at a low temperature equal to or lower than the first temperature, so that, for example, oxidation of bumps made of metal can be suppressed. In addition, since the substrate is gradually heated while the inside of the processing chamber is pressurized in the second step, and the substrate is gradually cooled while the inside of the processing chamber is pressurized in the fourth step. It is possible to suppress warping of the chip C due to heating and rapid cooling, and to suppress waviness of the wafer W accompanying a change in thermal stress. Therefore, in the third step, the substrate and the plurality of chips can be appropriately bonded by pressing the substrate and the plurality of chips with a predetermined pressure while maintaining the predetermined second temperature.
前記第1の温度は150℃であるのが好ましい。 The first temperature is preferably 150 ° C.
前記第4の工程における基板の冷却は、所定の冷却速度以下で行われるのが好ましい。 The cooling of the substrate in the fourth step is preferably performed at a predetermined cooling rate or less.
前記第1の工程から前記第5の工程において、加熱機構が設けられた載置台に基板を載置し、前記第1の工程において、前記加熱機構の温度を前記第1の温度以下に維持し、前記第2の工程において、前記加熱機構の温度を前記第2の温度まで上昇させ、前記第3の工程において、前記加熱機構の温度を前記第2の温度に維持し、前記第4の工程において、前記加熱機構の温度を前記第3の温度まで下降させてもよい。 In the first step to the fifth step, a substrate is placed on a mounting table provided with a heating mechanism, and in the first step, the temperature of the heating mechanism is maintained below the first temperature. In the second step, the temperature of the heating mechanism is increased to the second temperature, and in the third step, the temperature of the heating mechanism is maintained at the second temperature, and the fourth step. The temperature of the heating mechanism may be lowered to the third temperature.
また、前記処理チャンバの内部には、基板を載置する載置台と、前記載置台に設けられた加熱機構と、前記載置台に基板を受け渡す受渡機構とが設けられ、前記第1の工程から前記第5の工程において、前記加熱機構の温度を前記第2の温度に維持し、前記第1の工程において、前記受渡機構によって基板を前記載置台から離間して保持して、基板を前記第1の温度以下に維持し、前記第2の工程において、前記受渡機構から前記載置台に基板を受け渡して載置して、基板を前記第2の温度まで加熱し、前記第3の工程は、基板が前記載置台に載置された状態で行われ、前記第4の工程において、前記受渡機構によって基板を前記載置台から離間して保持して、基板を前記第3の温度まで冷却してもよい。かかる場合、前記第1の工程において、前記処理チャンバの内部の加圧は段階的に行われてもよい。 The processing chamber is provided with a mounting table for mounting the substrate, a heating mechanism provided on the mounting table, and a delivery mechanism for delivering the substrate to the mounting table, wherein the first step In the fifth step, the temperature of the heating mechanism is maintained at the second temperature, and in the first step, the substrate is held away from the mounting table by the delivery mechanism, and the substrate is The first temperature is maintained below, and in the second step, the substrate is transferred from the transfer mechanism to the mounting table and placed on the mounting table, the substrate is heated to the second temperature, and the third step includes The substrate is placed on the mounting table, and in the fourth step, the substrate is held away from the mounting table by the delivery mechanism to cool the substrate to the third temperature. May be. In such a case, in the first step, pressurization inside the processing chamber may be performed stepwise.
別な観点による本発明によれば、前記接合方法を接合装置によって実行させるように、当該接合装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a program that operates on a computer of a control unit that controls the joining device so that the joining method is executed by the joining device.
また別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。 According to another aspect of the present invention, a readable computer storage medium storing the program is provided.
さらに別な観点による本発明は、基板上に配置された複数のチップを当該基板と接合する接合装置であって、基板を収容する処理チャンバと、前記処理チャンバの内部に収容された基板を加熱する加熱機構と、前記処理チャンバの内部に加圧ガスを供給して加圧するガス供給機構と、前記処理チャンバの内部を排気して減圧する排気機構と、前記加熱機構、前記ガス供給機構及び前記排気機構の動作を制御する制御部と、を有し、前記制御部の制御によって、密閉された前記処理チャンバの内部において、基板が第1の温度以下の状態で、前記処理チャンバの内部を大気圧より高い所定の圧力まで加圧する第1の工程と、その後、前記第1の温度より高い第2の温度まで基板を加熱する第2の工程と、その後、前記処理チャンバの内部を前記所定の圧力に維持し、且つ基板を前記第2の温度に維持して、基板と複数のチップを接合する第3の工程と、その後、前記第2の温度より低い第3の温度まで基板を冷却する第4の工程と、その後、前記処理チャンバの内部を大気圧まで減圧する第5の工程と、が行われることを特徴としている。 According to another aspect of the present invention, there is provided a bonding apparatus for bonding a plurality of chips arranged on a substrate to the substrate, the processing chamber storing the substrate, and heating the substrate stored in the processing chamber. A heating mechanism, a gas supply mechanism for supplying and pressurizing pressurized gas to the inside of the processing chamber, an exhaust mechanism for exhausting and decompressing the inside of the processing chamber, the heating mechanism, the gas supply mechanism, and the And a control unit that controls the operation of the exhaust mechanism, and the control unit controls the inside of the process chamber that is hermetically sealed and the substrate is at a temperature equal to or lower than the first temperature. A first step of pressurizing to a predetermined pressure higher than atmospheric pressure, a second step of heating the substrate to a second temperature higher than the first temperature, and then the interior of the processing chamber in the process chamber. A third step of maintaining a constant pressure and maintaining the substrate at the second temperature to bond the substrate and the plurality of chips, and then bringing the substrate to a third temperature lower than the second temperature. A fourth step of cooling and thereafter a fifth step of reducing the pressure inside the processing chamber to atmospheric pressure are performed.
前記第1の温度は150℃であるのが好ましい。 The first temperature is preferably 150 ° C.
前記制御部の制御によって、前記第4の工程における基板の冷却は、所定の冷却速度以下で行われるのが好ましい。 It is preferable that the substrate is cooled in the fourth step at a predetermined cooling rate or less under the control of the control unit.
前記接合装置は、前記処理チャンバの内部に設けられ、基板を載置する載置台をさらに有し、前記加熱機構は前記載置台に設けられ、前記制御部の制御によって、前記第1の工程から前記第5の工程は、前記載置台に基板を載置した状態で行われ、前記第1の工程において、前記加熱機構の温度を前記第1の温度以下に維持し、前記第2の工程において、前記加熱機構の温度を前記第2の温度まで上昇させ、前記第3の工程において、前記加熱機構の温度を前記第2の温度に維持し、前記第4の工程において、前記加熱機構の温度を前記第3の温度まで下降させてもよい。 The bonding apparatus is further provided in the processing chamber and further includes a mounting table on which the substrate is mounted. The heating mechanism is provided in the mounting table, and the control unit controls the first process. The fifth step is performed in a state where the substrate is placed on the mounting table. In the first step, the temperature of the heating mechanism is maintained below the first temperature, and in the second step The temperature of the heating mechanism is raised to the second temperature, the temperature of the heating mechanism is maintained at the second temperature in the third step, and the temperature of the heating mechanism is maintained in the fourth step. May be lowered to the third temperature.
前記接合装置は、前記処理チャンバの内部に設けられ、基板を載置する載置台と、前記載置台に基板を受け渡す受渡機構と、をさらに有し、前記加熱機構は前記載置台に設けられ、前記制御部は前記受渡機構の動作をさらに制御し、前記制御部の制御によって、前記第1の工程から前記第5の工程において、前記加熱機構の温度を前記第2の温度に維持し、前記第1の工程において、前記受渡機構によって基板を前記載置台から離間して保持して、基板を前記第1の温度以下に維持し、前記第2の工程において、前記受渡機構から前記載置台に基板を受け渡して載置して、基板を前記第2の温度まで加熱し、前記第3の工程は、基板が前記載置台に載置された状態で行われ、前記第4の工程において、前記受渡機構によって基板を前記載置台から離間して保持して、基板を前記第3の温度まで冷却してもよい。かかる場合、前記制御部の制御によって、前記第1の工程における前記処理チャンバの内部の加圧は段階的に行われてもよい。 The bonding apparatus further includes a mounting table on which the substrate is mounted and a delivery mechanism that delivers the substrate to the mounting table, and the heating mechanism is provided on the mounting table. The control unit further controls the operation of the delivery mechanism, and maintains the temperature of the heating mechanism at the second temperature in the first to fifth steps by the control of the control unit, In the first step, the substrate is held away from the mounting table by the delivery mechanism to maintain the substrate below the first temperature, and in the second step, the mounting mechanism is moved from the delivery mechanism to the mounting table. The substrate is delivered and placed, the substrate is heated to the second temperature, and the third step is performed in a state where the substrate is placed on the placing table, and in the fourth step, The substrate is placed on the mounting table by the delivery mechanism. Et spaced and held, may be cooled substrate to said third temperature. In such a case, pressurization of the inside of the processing chamber in the first step may be performed stepwise under the control of the control unit.
また別な観点による本発明は、前記接合装置を備えた接合システムであって、前記接合装置と、前記接合装置で複数のチップが接合された基板の温度を調節する温度調節装置とを備えた処理ステーションと、基板を複数保有可能で、且つ前記処理ステーションに対して基板を搬入出する搬入出ステーションと、を有することを特徴としている。 Another aspect of the present invention is a bonding system including the bonding apparatus, including the bonding apparatus and a temperature adjustment apparatus that adjusts the temperature of a substrate on which a plurality of chips are bonded by the bonding apparatus. It has a processing station and a loading / unloading station that can hold a plurality of substrates and loads / unloads the substrates to / from the processing station.
本発明によれば、基板上に配置された複数のチップを当該基板と適切に接合することができる。 According to the present invention, a plurality of chips arranged on a substrate can be appropriately bonded to the substrate.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below.
<1.接合システムの構成>
先ず、本実施の形態に係る接合システムの構成について説明する。図1は、接合システム1の構成の概略を示す平面図である。図2は、接合システム1の内部構成の概略を示す側面図である。なお、以下においては、位置関係を明確にするために、互いに直交するX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向を規定し、Z軸正方向を鉛直上向き方向とする。
<1. Structure of joining system>
First, the configuration of the joining system according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a plan view illustrating the outline of the configuration of the joining
接合システム1では、図3及び図4に示すように基板としてのウェハWと複数のチップCを接合する。ウェハWは、例えばシリコンウェハや化合物半導体ウェハなどにデバイスが形成された半導体ウェハ(デバイスウェハ)である。ウェハWの表面には複数のバンプが形成されている。また、チップCの表面にも複数のバンプが形成され、この複数のバンプが形成された表面がウェハW側に向けられるように、チップCは裏返して配置されている。すなわち、ウェハWにおいて複数のバンプが形成された表面と、チップCにおいて複数のバンプが形成された表面は、対向して配置されている。ウェハWのバンプとチップCのバンプはそれぞれ対応する位置に形成され、これらバンプが接合されることでウェハWと複数のチップCが接合される。なお、バンプは例えば銅からなり、この場合、ウェハWと複数のチップCの接合は銅と銅の接合となる。また、ウェハWやチップCの表面には他に、例えば銅からなるピラーやパッドなどが形成されている場合があり、これらピラーとパッドが接続される場合もある。
In the
接合システム1に搬入されるウェハWの表面には、予め複数のチップCが所定の位置に配置されている。そして、複数のチップCの上からフィルムFが貼られて、ウェハWに対して複数のチップCの位置が固定されている。なお、ウェハWに対して複数のチップCを固定する手段は、フィルムFに限定されず、例えばコーティングなど、任意の手段を用いることができる。
On the surface of the wafer W carried into the
図1に示すように接合システム1は、例えば外部との間で複数のウェハWを収容可能なカセットCsが搬入出される搬入出ステーション2と、複数のチップCが搭載されたウェハWに対して所定の処理を施す各種処理装置を備えた処理ステーション3とを一体に接続した構成を有している。
As shown in FIG. 1, for example, the
搬入出ステーション2には、カセット載置台10が設けられている。カセット載置台10には、複数、例えば2つのカセット載置板11が設けられている。カセット載置板11は、Y軸方向(図1中の上下方向)に一列に並べて配置されている。これらのカセット載置板11には、接合システム1の外部に対してカセットCsを搬入出する際に、カセットCsを載置することができる。このように搬入出ステーション2は、複数のウェハWを保有可能に構成されている。なお、カセット載置板11の個数は、本実施の形態に限定されず、任意に決定することができる。
The loading /
搬入出ステーション2には、カセット載置台10に隣接してウェハ搬送部20が設けられている。ウェハ搬送部20には、Y軸方向に延伸する搬送路21上を移動自在なウェハ搬送装置22が設けられている。ウェハ搬送装置22は、鉛直方向及び鉛直軸周り(θ方向)にも移動自在であり、各カセット載置板11上のカセットCsと、後述する処理ステーション3の位置調節装置32及びトランジション装置33との間でウェハWを搬送できる。
In the loading /
処理ステーション3には、接合装置30、温度調節装置31、位置調節装置32、トランジション装置33が設けられている。例えば処理ステーション3の正面側(図1中のY軸方向負方向側)には接合装置30が設けられ、処理ステーション3の背面側(図1中のY軸方向正方向側)には、温度調節装置31が設けられている。また、処理ステーション3の搬入出ステーション2側(図1中のX軸方向正方向側)には、位置調節装置32とトランジション装置33が設けられている。位置調節装置32とトランジション装置33は、図2に示すように上からこの順で2段に設けられている。なお、接合装置30、温度調節装置31、位置調節装置32、トランジション装置33の装置数や配置は任意に設定することができる。
The
接合装置30は、ウェハWと複数のチップCを接合する装置である。この接合装置30の構成については後述する。
The
温度調節装置31は、接合装置30で加熱されたウェハWの温度調節を行う装置である。温度調節装置31は、例えばペルチェ素子などの冷却部材を内蔵し、温度調節可能な温度調節板(図示せず)を備えている。
The
位置調節装置32は、ウェハWの周方向の向きを調節する装置である。位置調節装置32は、ウェハWを回転保持するチャック(図示せず)と、ウェハWのノッチ部の位置を検出する検出部(図示せず)を有している。そして、位置調節装置32では、チャックに保持されたウェハWを回転させながら、検出部でウェハWのノッチ部の位置を検出することで、当該ノッチ部の位置を調節してウェハWの周方向の向きを調節している。
The
トランジション装置33は、ウェハWを一時的に載置するための装置である。
The
図1に示すように接合装置30、温度調節装置31、位置調節装置32、トランジション装置33に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域40が形成されている。ウェハ搬送領域40には、例えばウェハ搬送装置41が配置されている。
As shown in FIG. 1, a
ウェハ搬送装置41は、例えば鉛直方向、水平方向(X軸方向、Y軸方向)及び鉛直軸周り(θ方向)に移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置41は、ウェハ搬送領域40内を移動し、周囲の接合装置30、温度調節装置31、位置調節装置32、トランジション装置33にウェハWを搬送できる。
The
以上の接合システム1には、制御部50が設けられている。制御部50は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部(図示せず)を有している。プログラム格納部には、接合システム1におけるウェハWと複数のチップCの接合処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、接合システム1における後述の接合処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、コンパクトディスク(CD)、マグネットオプティカルデスク(MO)、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Hに記録されていたものであって、その記憶媒体Hから制御部50にインストールされたものであってもよい。
The above joining
<2.接合装置の構成>
次に、上述した接合装置30の構成について説明する。図5は、接合装置30の構成の概略を示す縦断面図である。図6は、接合装置30の構成の概略を示す平面図である。
<2. Structure of joining device>
Next, the structure of the joining
図5に示すように接合装置30は、内部を密閉可能な処理チャンバ100を有している。処理チャンバ100は、上部チャンバ101と下部チャンバ102を有している。上部チャンバ101は下部チャンバ102の上方に設けられている。
As shown in FIG. 5, the
図7に示すように上部チャンバ101は、下面の内側が開口した中空構造を有している。上部チャンバ101の下面には、処理チャンバ100の内部の気密性を保持するためのシール材103が環状に設けられている。シール材103は、上部チャンバ101の下面から突出して設けられている。また、下部チャンバ102は、上面の内側と下面の内側がそれぞれ開口した中空構造を有している。上部チャンバ101の下面と下部チャンバ102の上面は、対向して配置されている。そして、シール材103と下部チャンバ102の上面を当接させることで、処理チャンバ100の内部が密閉空間に形成される。
As shown in FIG. 7, the
図5に示すように上部チャンバ101は、上部チャンバ101の上面に設けられた上部チャンバベース110に支持されている。上部チャンバベース110は、上部チャンバ101の上面より大きい径を有している。
As shown in FIG. 5, the
また、上部チャンバ101は、上方から下方に向かって同心円状に径が拡大するテーパ形状を有し、且つ側面視においてテーパ部分が内側に凸の形状を有している。上部チャンバ101の外周部には、上部チャンバベース110との間において、リブ111が例えば4箇所に設けられている。すなわち、上部チャンバベース110には、上部チャンバ101とリブ111が固定されて支持されている。
The
ここで、上部チャンバ101は上部チャンバベース110の中央部で支持されているため、例えば処理チャンバ100の内部が加圧された場合、リブ111がないと、上部チャンバベース110の中央部に応力が集中する。この点、本実施の形態では、処理チャンバ100の内部圧力は、上部チャンバ101とリブ111を介して、上部チャンバベース110の中央部と外周部に分散して伝達される。このため、上部チャンバベース110の特定箇所に応力が集中するのを抑制することができる。
Here, since the
上部チャンバベース110の上面の中央部には、上部チャンバベース110を冷却する上部冷却機構112が設けられている。より詳細には、上部チャンバベース110の上面の中央部には、上部チャンバベース110の軽量化を図るために窪み部が形成され、上部冷却機構112は当該窪み部に設けられている。上部冷却機構112の内部には、例えば冷却水などの冷却媒体が流通する冷媒流路(図示せず)が形成されている。なお、上部冷却機構112は、本実施の形態に限定されず、上部チャンバベース110を冷却できれば種々の構成を取り得る。例えば上部冷却機構112には、ペルチェ素子などの冷却部材が内蔵されていてもよい。
An
下部チャンバ102は、下部チャンバ102の下面に設けられた下部チャンバベース120に支持されている。下部チャンバベース120は、下部チャンバ102の下面より大きい径を有している。
The
下部チャンバベース120の下面の中央部には、下部チャンバベース120を冷却する下部冷却機構121が設けられている。下部冷却機構121の内部には、例えば冷却水などの冷却媒体が流通する冷媒流路(図示せず)が形成されている。なお、下部冷却機構121は、本実施の形態に限定されず、下部チャンバベース120を冷却できれば種々の構成を取り得る。例えば下部冷却機構121には、ペルチェ素子などの冷却部材が内蔵されていてもよい。
A
上部チャンバベース110には、上部チャンバベース110、すなわち上部チャンバ101を鉛直方向に移動させる移動機構130が設けられている。移動機構130は、シャフト131、支持板132、及び鉛直移動部133を有している。シャフト131は、上部チャンバベース110の外周部に例えば4箇所設けられている。また、各シャフト131は鉛直方向に延伸し、下部チャンバベース120を貫通して、当該下部チャンバベース120の下方に設けられた支持板132に支持されている。支持板132には、例えばエアシリンダ等の鉛直移動部133が設けられている。この鉛直移動部133によって、支持板132とシャフト131が鉛直方向に移動し、さらに上部チャンバベース110と上部チャンバ101は鉛直方向に移動自在に構成されている。
The
シャフト131には、シャフト131の移動を制限するロック機構140が設けられている。図6に示すようにロック機構140は、シャフト131に対応して例えば4箇所に設けられている。また、ロック機構140は、下部チャンバベース120上に設けられている。
The
図5及び図6に示すようにロック機構140は、ロックピン141、水平移動部142、及びケーシング143を有している。ロックピン141は、シャフト131に形成された貫通孔に挿入される。ロックピン141の基端部には、ロックピン141を水平方向に移動させる、例えばエアシリンダ等の水平移動部142が設けられている。シャフト131の外周面には、シャフト131の貫通孔に挿入されたロックピン141を支持するケーシング143が設けられている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図7に示すように処理チャンバ100の内部には、ウェハWを載置する載置台150が設けられている。載置台150上には複数のギャップピン(図示せず)が設けられ、当該複数のギャップピンがウェハWを支持する。また、載置台150上には複数のガイドピン(図示せず)が設けられ、当該複数のガイドピンによってウェハWの水平方向の位置が固定される。載置台150の内部には、ウェハWを加熱する加熱機構151が設けられている。加熱機構151としては、例えばヒータが用いられる。なお、載置台150は複数の領域に区画され、当該区画された領域に対応するように、加熱機構151は複数に分割されていてもよい。かかる場合、載置台150が区画された複数の領域は、当該領域毎に温度調節可能となる。
As shown in FIG. 7, a mounting table 150 on which the wafer W is mounted is provided inside the
載置台150には、厚み方向に貫通する貫通孔152が例えば3箇所に形成されている。貫通孔152には、後述する昇降ピン160が挿通する。
In the mounting table 150, through
なお、載置台150の下方には、断熱板(図示せず)が設けられていてもよい。この断熱板により、加熱機構151でウェハWを加熱する際の熱が、後述する載置台ベース154や下部チャンバベース120に伝達されるのを抑制することができる。
A heat insulating plate (not shown) may be provided below the mounting table 150. With this heat insulating plate, it is possible to suppress the heat when the wafer W is heated by the
載置台150は、複数のロッド153を介して、載置台150の下方に設けられた載置台ベース154に支持されている。載置台ベース154は、下部チャンバベース120上に載置されている。そして、このように載置台150と載置台ベース154の間に空気層を設けることにより、加熱機構151でウェハWを加熱する際の熱が、載置台ベース154や下部チャンバベース120に伝達されるのを抑制することができる。
The mounting table 150 is supported by a mounting
載置台ベース154には、厚み方向に貫通する貫通孔155が例えば3箇所に形成されている。貫通孔155には、後述する昇降ピン160が挿通する。
The mounting
載置台ベース154は、下部チャンバベース120に固定されていない。かかる場合、例えば接合処理中に処理チャンバ100の内部が加熱されても、載置台ベース154を自由に熱膨張させることができ、固定することで発生し得る熱応力や撓みを抑制することができる。
The mounting
図5に示すように載置台150の下方には、ウェハWを下方から支持し昇降させるための昇降ピン160が例えば3箇所に設けられている。昇降ピン160は、載置台150、載置台ベース154、下部チャンバベース120、下部冷却機構121を挿通し、下部冷却機構121の下方に設けられた支持板161に支持されている。支持板161には、例えばモータ等を内蔵した昇降駆動部162が設けられている。この昇降駆動部162によって、支持板161と昇降ピン160は昇降し、昇降ピン160は載置台150の上面から突出可能になっている。なお、本実施の形態では、これら昇降ピン160、支持板161及び昇降駆動部162が、本発明の受渡機構を構成している。
As shown in FIG. 5, below the mounting table 150, for example, three raising / lowering
処理チャンバ100には、処理チャンバ100の内部に加圧ガスを供給するガス供給機構170が設けられている。ガス供給機構170は、ガス供給部171、ガス供給ライン172、及びガス供給装置173を有している。ガス供給部171は、載置台150の上方に設けられ、処理チャンバ100の内部に加圧ガスを供給する。ガス供給部171は、ガス供給ライン172を介して、ガス供給装置173に連通している。ガス供給ライン172は、上部チャンバ101、上部チャンバベース110、上部冷却機構112を貫通して設けられている。ガス供給装置173は、内部に加圧ガスを貯留し、当該加圧ガスをガス供給部171に供給する。
The
処理チャンバ100には、処理チャンバの内部を排気する排気機構180が設けられている。排気機構180は、排気ライン181と排気装置182を有している。排気ライン181は、下部チャンバベース120の上面において例えば2箇所に形成された排気口に接続され、下部チャンバベース120と下部冷却機構121を貫通して設けられている。また、排気ライン181は、例えば真空ポンプ等の排気装置182に接続されている。
The
なお、接合装置30における各部の動作は、上述した制御部50によって制御される。
The operation of each unit in the
<3.接合処理方法>
次に、以上のように構成された接合システム1を用いて行われるウェハWと複数のチップCの接合処理方法について説明する。以下、かかる接合処理方法として、2つの実施の形態について説明する。なお、以下2つの実施の形態において、接合システム1に搬入されるウェハWの表面には、図3及び図4に示したように予め複数のチップCが所定の位置に配置され、さらにフィルムFによって複数のチップCの位置が固定されている。
<3. Bonding method>
Next, a method for bonding the wafer W and the plurality of chips C performed using the
<3−1.第1の実施の形態>
第1の実施の形態にかかる接合処理について説明する。図8は、かかる接合処理の主な工程の例を示すフローチャートである。図9は、接合処理の各工程における処理チャンバ100の内部の圧力、加熱機構151(載置台150)の温度、及びウェハWの温度を示す説明図である。図10は、接合処理の各工程におけるウェハWの状態を示す説明図である。なお、接合処理を通して(後述する工程A1〜A8)、上部冷却機構112の温度と下部冷却機構121の温度は常温、例えば25℃に維持されており、上部チャンバベース110と下部チャンバベース120がそれぞれ冷却されている。
<3-1. First Embodiment>
A joining process according to the first embodiment will be described. FIG. 8 is a flowchart showing an example of main steps of the joining process. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the internal pressure of the
先ず、複数枚のウェハWを収容したカセットCsが、搬入出ステーション2の所定のカセット載置板11に載置される。その後、ウェハ搬送装置22によりカセットCs内のウェハWが取り出され、処理ステーション3の位置調節装置32に搬送される。位置調節装置32では、ウェハWのノッチ部の位置を調節して、当該ウェハWの周方向の向きが調節される。このようにウェハWの周方向の向きを調節することによって、例えば後述する工程A1〜A8の接合処理に不良が生じた場合、ウェハ履歴を追って不良の原因を特定しやすくなり、接合処理の条件を改善することができる。
First, a cassette Cs containing a plurality of wafers W is placed on a predetermined
その後、接合装置30では、図11に示すように移動機構130によって上部チャンバ101を上方に移動させ、処理チャンバ100が開けられる。そして、ウェハWは、ウェハ搬送装置41によって処理チャンバ100の内部に搬入され、予め上昇して待機していた昇降ピン160に受け渡される。この際、ウェハWの温度は常温、例えば25℃である。
Thereafter, in the
続いて、図12に示すように移動機構130によって上部チャンバ101を下方に移動させ、処理チャンバ100が閉じられる。このとき、シール材103と下部チャンバ102の上面を当接させて、処理チャンバ100の内部が密閉される(図8の工程A1、図10(a))。この際、処理チャンバ100の内部は、第1の圧力P1である大気圧、例えば0.1MPaになっている。
Subsequently, as shown in FIG. 12, the
その後、図13に示すように昇降駆動部162によって昇降ピン160を下降させ、載置台150にウェハWを載置する(図8の工程A2、図10(b))。この際、加熱機構151の温度は、第1の温度T1である常温になっている。すなわち、載置台150にウェハWが載置されても、ウェハWの温度は常温に維持されている。
Thereafter, as shown in FIG. 13, the lift pins 160 are lowered by the
その後、図14に示すようにガス供給部171から処理チャンバ100の内部に加圧ガスを供給し、当該処理チャンバ100の内部を第2の圧力P2、例えば0.9MPaに加圧する(図8の工程A3、図10(c))。この加圧は、例えば一定の加圧速度で行われてもよいし、所定時間の圧力維持と圧力上昇を繰り返し行い、段階的に行ってもよい。また、この加圧の制御は、例えばガス供給ライン172に設けられたバルブ(図示せず)の開度を調節することによって行ってもよいし、あるいはガス供給ライン172に設けられた電空レギュレータ(図示せず)を制御することで行ってもよい。
Thereafter, as shown in FIG. 14, a pressurized gas is supplied from the
この工程A3において処理チャンバ100の内部を加圧する際、ウェハWの温度は常温に維持されている。このため、ウェハWとチップCのバンプが酸化するのを抑制することができる。
When pressurizing the inside of the
なお、例えば第1の温度T1が150℃であって、ウェハWが第1の温度T1以下であれば、バンプの酸化を抑制することができる。すなわち、一般的に150℃を超えると銅の酸化速度が急に上昇するが、換言すると、150℃以下では銅の酸化速度は遅いため、ウェハWが150℃以下であれば、バンプの酸化を十分に抑制することができる。但し、酸化はバンプの周囲の状態やバンプが空気に触れる面積によって変わるので、このような影響を受けないようにするため、本実施の形態のようにウェハWを常温に維持するのがより好ましい。 For example, if the first temperature T1 is 150 ° C. and the wafer W is equal to or lower than the first temperature T1, oxidation of the bumps can be suppressed. That is, generally, when the temperature exceeds 150 ° C., the oxidation rate of copper rapidly increases. In other words, since the oxidation rate of copper is low at 150 ° C. or less, if the wafer W is 150 ° C. or less, the oxidation of bumps is performed. It can be sufficiently suppressed. However, since the oxidation changes depending on the state around the bump and the area where the bump is exposed to air, it is more preferable to maintain the wafer W at room temperature as in the present embodiment in order to avoid such influence. .
その後、加熱機構151の温度を第2の温度T2、例えば200℃〜270℃に上昇させて、ウェハWを第2の温度T2まで加熱する(図8の工程A4、図10(c))。この際、ウェハWの加熱速度を例えば13℃/sec以下とする。ここで、ウェハWを急加熱するとチップCが反るおそれがあるが、このようにウェハWを緩やかに加熱することでチップCの反りを抑制することができる。また、処理チャンバ100の内部は第2の圧力P2であるため、チップCがウェハWに押圧され、チップCの反りをさらに抑制すると共に、熱応力の変化に伴うウェハWのうねりも抑制することができる。
Thereafter, the temperature of the
なお、本実施の形態では、工程A3において処理チャンバ100の内部が第2の圧力P2に到達してから、工程A4においてウェハWを加熱していたが、処理チャンバ100の内部が第2の圧力P2に到達する少し前から、工程A4におけるウェハWの加熱を開始してもよい。
In the present embodiment, the wafer W is heated in Step A4 after the inside of the
そして、処理チャンバ100の内部を第2の圧力P2に維持し、且つウェハWを第2の温度T2に維持した状態を所定の時間、例えば30分間継続する。そうすると、ウェハW上の複数のチップCの高さがばらついていても、当該複数のチップCは処理チャンバ100の内部に充填された加圧ガスによって押圧されるので、ウェハWと複数のチップCを均一に適切な圧力で押圧することができる。このため、ウェハWと複数のチップCを所定の温度に加熱しながら適切に押圧することができ、当該ウェハWと複数のチップCが適切に接合される(図8の工程A5、図10(c))。
Then, the state in which the inside of the
その後、加熱機構151の温度を第3の温度T3、例えば常温に下降させて、ウェハWを第3の温度T3まで冷却する(図8の工程A6、図10(c))。この際、ウェハWの冷却速度を例えば1.5℃/sec以下とする。ここで、ウェハWを急冷却すると接合されたチップCが反るおそれがあるが、このようにウェハWを緩やかに冷却することでチップCの反りを抑制することができる。また、処理チャンバ100の内部は第2の圧力P2であるため、チップCがウェハWに押圧され、チップCの反りをさらに抑制すると共に、熱応力の変化に伴うウェハWのうねりも抑制することができる。なお、第3の温度T3は必ずしも常温である必要はなく、低温、例えば150℃以下であればよい。
Thereafter, the temperature of the
その後、ガス供給機構170からの加圧ガスの供給を停止し、排気機構180によって処理チャンバ100の内部を減圧する(図8の工程A7、図10(d))。そして、処理チャンバ100の内部は第1の圧力P1である大気圧、例えば0.1MPaまで減圧される。なお、この減圧は、例えば一定の減圧速度で行われてもよいし、所定時間の圧力維持と圧力下降を繰り返し行い、段階的に行ってもよい。また、この減圧の制御は、例えばガス供給ライン172に設けられたバルブ(図示せず)の開度を調節することによって行ってもよいし、あるいはガス供給ライン172に設けられた電空レギュレータ(図示せず)を制御することで行ってもよい。
Thereafter, the supply of the pressurized gas from the
そして、処理チャンバ100の内部が第1の圧力P1まで減圧されると、昇降ピン160によってウェハWを所定の受け渡し位置まで上昇させる。さらに移動機構130によって上部チャンバ101を上方に移動させて、処理チャンバ100が開けられる。その後、ウェハWは、ウェハ搬送装置41によって処理チャンバ100の外部に搬出される(図8の工程A8、図10(e))。なお、ウェハWが処理チャンバ100から搬出されると、再び処理チャンバ100が閉じられる。
When the inside of the
その後、ウェハWは、ウェハ搬送装置41によってトランジション装置33に搬送され、さらに搬入出ステーション2のウェハ搬送装置22によって所定のカセット載置板11のカセットCsに搬送される。なお、接合装置30から搬出されたウェハWは、トランジション装置33に搬送される前に、温度調節装置31に搬送され、温度調節されてもよい。こうして、一連のウェハWと複数のチップCの接合処理が終了する。
Thereafter, the wafer W is transferred to the
以上の実施の形態によれば、工程A3において、ウェハWが第1の温度T1(常温)の低温な状態で処理チャンバ100の内部を加圧するので、例えば銅からなるバンプが酸化するのを抑制することができる。また、工程A4において、処理チャンバ100の内部を加圧した状態でウェハWを徐々に加熱するので、急加熱によるチップCの反りを抑制すると共に、熱応力の変化に伴うウェハWのうねりも抑制することができる。同様に、工程A6において、処理チャンバ100の内部を加圧した状態でウェハWを徐々に冷却するので、チップCの反りとウェハWのうねりを抑制することができる。したがって、工程A5において、ウェハWと複数のチップCを第2の温度T2に維持しつつ第2の圧力P2で押圧することで、ウェハWと複数のチップCを適切に接合することができる。
According to the above embodiment, in step A3, since the wafer W pressurizes the inside of the
また、接合システム1において、搬入出ステーション2は複数のウェハWを保有でき、当該搬入出ステーション2から処理ステーション3にウェハWを連続して搬送することができる。しかも、接合システム1は、接合装置30と温度調節装置31を有しているので、上述した工程A1〜A8を順次行って、ウェハWと複数のチップCを連続して接合することができる。また、一の接合装置30において所定の処理を行っている間、他の温度調節装置31において別の処理を行うこともできる。すなわち、接合システム1内で複数のウェハWを並行して処理することができる。したがって、ウェハWと複数のチップCの接合を効率よく行うことができ、接合処理のスループットを向上させることができる。
In the
<3−2.第2の実施の形態>
第2の実施の形態にかかる接合処理について説明する。図15は、かかる接合処理の主な工程の例を示すフローチャートである。図16は、接合処理の各工程における処理チャンバ100の内部の圧力、加熱機構151(載置台150)の温度、及びウェハWの温度を示す説明図である。図17は、接合処理の各工程におけるウェハWの状態を示す説明図である。
<3-2. Second Embodiment>
A joining process according to the second embodiment will be described. FIG. 15 is a flowchart showing an example of main steps of the joining process. FIG. 16 is an explanatory diagram showing the pressure inside the
先ず、搬入出ステーション2から位置調節装置32にウェハWが搬送され、位置調節装置32においてウェハWのノッチ部の位置を調節して、当該ウェハWの周方向の向きが調節される。このウェハWの位置調節までの動作は第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
First, the wafer W is transferred from the loading /
その後、ウェハWは、ウェハ搬送装置41によって接合装置30に搬送される。接合装置30では、接合処理を通して(後述する工程B1〜B7)、加熱機構151の温度は第2の温度T2、例えば200℃〜270℃に維持されている。また、接合処理を通して、上部冷却機構112の温度と下部冷却機構121の温度は常温、例えば25℃に維持されており、上部チャンバベース110と下部チャンバベース120がそれぞれ冷却されている。
Thereafter, the wafer W is transferred to the
接合装置30では、図11に示したように移動機構130によって上部チャンバ101を上方に移動させ、処理チャンバ100が開けられる。そして、ウェハWは、ウェハ搬送装置41によって処理チャンバ100の内部に搬入され、予め上昇して待機していた昇降ピン160に受け渡される。この際、ウェハWの温度T0は常温、例えば25℃である。
In the
続いて、図12に示したように移動機構130によって上部チャンバ101を下方に移動させ、処理チャンバ100が閉じられる。このとき、シール材103と下部チャンバ102の上面を当接させて、処理チャンバ100の内部が密閉される(図15の工程B1、図16(a))。この際、処理チャンバ100の内部は、第1の圧力P1である大気圧、例えば0.1MPaになっている。
Subsequently, as shown in FIG. 12, the
その後、図18に示すように昇降ピン160を下降させず、当該昇降ピン160によってウェハWを載置台150の上方に離間して保持した状態で、処理チャンバ100の内部を段階的に第2の圧力P2、例えば0.9MPaに加圧する(図15の工程B2、図16(b))。
Thereafter, as shown in FIG. 18, the second inside of the
具体的には、工程B2において、ガス供給部171から処理チャンバ100の内部に段階的に加圧ガスを供給し、所定時間の圧力維持と圧力上昇を繰り返し行い、当該処理チャンバ100の内部を段階的に加圧する。この加圧の制御は、例えばガス供給ライン172に設けられたバルブ(図示せず)の開度を調節することによって行ってもよいし、あるいはガス供給ライン172に設けられた電空レギュレータ(図示せず)を制御することで行ってもよい。
Specifically, in step B2, a pressurized gas is supplied stepwise from the
ここで、高速度の加圧ガスを供給して急速に加圧すると、ウェハWが昇降ピン160に保持された状態であるので、高速度の加圧ガスがウェハWに衝突し、昇降ピン160に対するウェハWの水平方向の位置がずれてしまう。この点、本実施の形態のように段階的に加圧すると、加圧ガスの流速が小さくなるため、加圧ガスがウェハWに衝突しても、ウェハWの位置ずれを抑制することができる。なお、ウェハWの位置ずれを抑制するためには、本実施の形態のように処理チャンバ100の内部を段階的に加圧してもよいし、一定の低速度で加圧してもよい。
Here, when the high-speed pressurized gas is supplied and rapidly pressurized, the wafer W is held by the lift pins 160, so the high-speed pressurized gas collides with the wafer W and the lift pins 160. The position of the wafer W in the horizontal direction is shifted. In this regard, when the pressure is increased stepwise as in the present embodiment, the flow rate of the pressurized gas is reduced, so that even if the pressurized gas collides with the wafer W, positional deviation of the wafer W can be suppressed. . In order to suppress the positional deviation of the wafer W, the inside of the
また、工程B2において、ウェハWは昇降ピン160に保持されているが、処理チャンバ100の内部の雰囲気が加熱機構151によって加熱されているため、ウェハWは間接的に加熱される。しかしながら、ウェハWは載置台150(加熱機構151)から離間されているので、第1の温度T1、例えば150℃以上にはならない。このように処理チャンバ100の内部を加圧する際、ウェハWは第1の温度T1以下に維持されているので、バンプの酸化を抑制することができる。すなわち、一般的に150℃を超えると銅の酸化速度が急に上昇するが、換言すると、150℃以下では銅の酸化速度は遅いため、ウェハWが150℃以下であれば、バンプの酸化を十分に抑制することができる。
In step B2, the wafer W is held by the lift pins 160. However, since the atmosphere inside the
また、ウェハWを急加熱するとチップCが反るおそれがあるが、ウェハWは例えば13℃/sec以下の緩やかな加熱速度で加熱されるので、チップCの反りを抑制することができる。また、処理チャンバ100の内部は第2の圧力P2であるため、チップCがウェハWに押圧され、チップCの反りをさらに抑制すると共に、熱応力の変化に伴うウェハWのうねりも抑制することができる。なお、ウェハWの温度調節は、昇降ピン160の下降速度を調節することで制御してもよいし、あるいは昇降ピン160を段階的に下降させることで調節してもよい。
Further, when the wafer W is rapidly heated, the chip C may be warped. However, since the wafer W is heated at a moderate heating rate of, for example, 13 ° C./sec or less, the warpage of the chip C can be suppressed. Further, since the inside of the
その後、処理チャンバ100の内部が第2の圧力P2に到達すると、昇降駆動部162によって昇降ピン160を下降させ、図14に示したように載置台150にウェハWを載置する。そうすると、ウェハWが第2の温度T2に加熱される(図15の工程B3、図16(c))。この際、ウェハWの加熱速度を例えば13℃/sec以下とする。そうすると、上述したようにチップCの反りとウェハWのうねりを抑制することができる。
Thereafter, when the inside of the
そして、処理チャンバ100の内部を第2の圧力P2に維持し、且つウェハWを第2の温度T2に維持した状態を所定の時間、例えば30分間継続する。そうすると、ウェハW上の複数のチップCの高さがばらついていても、当該複数のチップCは処理チャンバ100の内部に充填された加圧ガスによって押圧されるので、ウェハWと複数のチップCを均一に適切な圧力で押圧することができる。このため、ウェハWと複数のチップCを所定の温度に加熱しながら適切に押圧することができ、当該ウェハWと複数のチップCが適切に接合される(図15の工程B4、図16(c))。
Then, the state in which the inside of the
その後、昇降ピン160によってウェハWを受け渡し位置まで上昇させ、ウェハWを載置台150(加熱機構151)から離間させることで、ウェハWを第3の温度T3、例えば150℃まで冷却する(図15の工程B5、図16(d))。ここで、ウェハWを急冷却するとチップCが反るおそれがあるが、ウェハWは例えば1.5℃/sec以下の緩やかな冷却速度で加熱されるので、チップCの反りを抑制することができる。また、処理チャンバ100の内部は第2の圧力P2であるため、チップCがウェハWに押圧され、チップCの反りをさらに抑制すると共に、熱応力の変化に伴うウェハWのうねりも抑制することができる。なお、ウェハWの温度調節は、昇降ピン160の上昇速度を調節することで制御してもよいし、あるいは昇降ピン160を段階的に上昇させることで調節してもよい。
Thereafter, the wafer W is raised to the delivery position by the lift pins 160, and the wafer W is separated from the mounting table 150 (heating mechanism 151), thereby cooling the wafer W to a third temperature T3, for example, 150 ° C. (FIG. 15). Step B5, FIG. 16 (d)). Here, when the wafer W is rapidly cooled, the chip C may be warped. However, since the wafer W is heated at a moderate cooling rate of, for example, 1.5 ° C./sec or less, the warpage of the chip C can be suppressed. it can. Further, since the inside of the
その後、ガス供給機構170からの加圧ガスの供給を停止し、排気機構180によって処理チャンバ100の内部を減圧する(図15の工程B6、図16(e))。そして、処理チャンバ100の内部は第1の圧力P1である大気圧、例えば0.1MPaまで減圧される。なお、この減圧は、例えば一定の減圧速度で行われてもよいし、所定時間の圧力維持と圧力下降を繰り返し行い、段階的に行ってもよい。また、この減圧の制御は、例えばガス供給ライン172に設けられたバルブ(図示せず)の開度を調節することによって行ってもよいし、あるいはガス供給ライン172に設けられた電空レギュレータ(図示せず)を制御することで行ってもよい。
Thereafter, the supply of the pressurized gas from the
そして、処理チャンバ100の内部が第1の圧力P1まで減圧されると、移動機構130によって上部チャンバ101を上方に移動させて、処理チャンバ100が開けられる。その後、ウェハWは、ウェハ搬送装置41によって処理チャンバ100の外部に搬出される(図15の工程B7、図16(e))。なお、ウェハWが処理チャンバ100から搬出されると、再び処理チャンバ100が閉じられる。
When the inside of the
その後、ウェハWは、ウェハ搬送装置41によって温度調節装置31に搬送される。温度調節装置31では、ウェハWは常温、例えば25℃に温度調節される。
Thereafter, the wafer W is transferred to the
その後、ウェハWは、ウェハ搬送装置41によってトランジション装置33に搬送され、さらに搬入出ステーション2のウェハ搬送装置22によって所定のカセット載置板11のカセットCsに搬送される。こうして、一連のウェハWと複数のチップCの接合処理が終了する。
Thereafter, the wafer W is transferred to the
本実施の形態においても、上述した第1の実施の形態と同様の効果を享受することができる。すなわち、工程B2において、ウェハWが第1の温度T1以下の低温な状態で処理チャンバ100の内部を加圧するので、例えば銅からなるバンプが酸化するのを抑制することができる。また、工程B2及びB3において、処理チャンバ100の内部を加圧した状態でウェハWを徐々に加熱するので、急加熱によるチップCの反りを抑制すると共に、熱応力の変化に伴うウェハWのうねりも抑制することができる。同様に、工程B5において、処理チャンバ100の内部を加圧した状態でウェハWを徐々に冷却するので、チップCの反りとウェハWのうねりを抑制することができる。したがって、工程B4において、ウェハWと複数のチップCを第2の温度T2に維持しつつ第2の圧力P2で押圧することで、ウェハWと複数のチップCを適切に接合することができる。
Also in this embodiment, it is possible to enjoy the same effects as those of the first embodiment described above. That is, in step B2, since the inside of the
<4.その他の実施の形態>
以上の実施の形態では、接合装置30において、移動機構130は上部チャンバ101を移動させていたが、上部チャンバ101と下部チャンバ102を相対的に移動させればよい。例えば移動機構130は、下部チャンバ102を移動させてもよいし、あるいは上部チャンバ101と下部チャンバ102を両方移動させてもよい。
<4. Other Embodiments>
In the above embodiment, in the joining
また、処理チャンバ100は、上部チャンバ101と下部チャンバ102に鉛直方向に分割されていたが、水平方向に分割されていてもよい。
Further, the
また、載置台150はウェハWを単に載置するものであったが、例えばウェハWを真空吸着してもよいし、あるいはウェハWを静電吸着してもよい。 Further, the mounting table 150 merely mounts the wafer W, but the wafer W may be vacuum-sucked or the wafer W may be electrostatically chucked, for example.
なお、以上の実施の形態の接合処理において、ウェハWを加熱する第2の温度T2(200℃〜270℃)、処理チャンバ100の内部の第2の圧力P2(0.9MPa)、処理チャンバ100の内部の加圧時間(30分間)はそれぞれ例示であって、種々の条件によって任意に設定される。
In the bonding process of the above embodiment, the second temperature T2 (200 ° C. to 270 ° C.) for heating the wafer W, the second pressure P2 (0.9 MPa) inside the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. It is understood.
1 接合システム
2 搬入出ステーション
3 処理ステーション
30 接合装置
31 温度調節装置
32 位置調節装置
33 トランジション装置
41 ウェハ搬送装置
50 制御部
100 処理チャンバ
150 載置台
151 加熱機構
160 昇降ピン
161 支持板
162 昇降駆動部
170 ガス供給機構
180 排気機構
C チップ
F フィルム
W ウェハ
DESCRIPTION OF
Claims (15)
密閉された処理チャンバの内部において、基板が第1の温度以下の状態で、前記処理チャンバの内部を大気圧より高い所定の圧力まで加圧する第1の工程と、
その後、前記第1の温度より高い第2の温度まで基板を加熱する第2の工程と、
その後、前記処理チャンバの内部を前記所定の圧力に維持し、且つ基板を前記第2の温度に維持して、基板と複数のチップを接合する第3の工程と、
その後、前記第2の温度より低い第3の温度まで基板を冷却する第4の工程と、
その後、前記処理チャンバの内部を大気圧まで減圧する第5の工程と、を有することを特徴とする、接合方法。 A bonding method for bonding a plurality of chips arranged on a substrate to the substrate,
A first step of pressurizing the inside of the processing chamber to a predetermined pressure higher than atmospheric pressure while the substrate is at a temperature equal to or lower than the first temperature inside the sealed processing chamber;
A second step of heating the substrate to a second temperature higher than the first temperature;
Thereafter, a third step of bonding the substrate and the plurality of chips while maintaining the inside of the processing chamber at the predetermined pressure and maintaining the substrate at the second temperature;
A fourth step of cooling the substrate to a third temperature lower than the second temperature;
And a fifth step of depressurizing the inside of the processing chamber to atmospheric pressure.
前記第1の工程において、前記加熱機構の温度を前記第1の温度以下に維持し、
前記第2の工程において、前記加熱機構の温度を前記第2の温度まで上昇させ、
前記第3の工程において、前記加熱機構の温度を前記第2の温度に維持し、
前記第4の工程において、前記加熱機構の温度を前記第3の温度まで下降させることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の接合方法。 In the first step to the fifth step, a substrate is placed on a placement table provided with a heating mechanism,
In the first step, the temperature of the heating mechanism is maintained below the first temperature,
In the second step, the temperature of the heating mechanism is increased to the second temperature,
In the third step, the temperature of the heating mechanism is maintained at the second temperature,
The joining method according to claim 1, wherein in the fourth step, the temperature of the heating mechanism is lowered to the third temperature.
前記第1の工程から前記第5の工程において、前記加熱機構の温度を前記第2の温度に維持し、
前記第1の工程において、前記受渡機構によって基板を前記載置台から離間して保持して、基板を前記第1の温度以下に維持し、
前記第2の工程において、前記受渡機構から前記載置台に基板を受け渡して載置して、基板を前記第2の温度まで加熱し、
前記第3の工程は、基板が前記載置台に載置された状態で行われ、
前記第4の工程において、前記受渡機構によって基板を前記載置台から離間して保持して、基板を前記第3の温度まで冷却することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の接合方法。 Inside the processing chamber, a mounting table for mounting the substrate, a heating mechanism provided in the mounting table, and a delivery mechanism for delivering the substrate to the mounting table are provided,
In the first to fifth steps, the temperature of the heating mechanism is maintained at the second temperature,
In the first step, the substrate is held away from the mounting table by the delivery mechanism, and the substrate is maintained below the first temperature.
In the second step, the substrate is delivered and placed on the mounting table from the delivery mechanism, and the substrate is heated to the second temperature,
The third step is performed with the substrate placed on the mounting table.
The said 4th process WHEREIN: A board | substrate is spaced apart and hold | maintained from the said mounting base by the said delivery mechanism, and a board | substrate is cooled to said 3rd temperature, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. The joining method described in 1.
基板を収容する処理チャンバと、
前記処理チャンバの内部に収容された基板を加熱する加熱機構と、
前記処理チャンバの内部に加圧ガスを供給して加圧するガス供給機構と、
前記処理チャンバの内部を排気して減圧する排気機構と、
前記加熱機構、前記ガス供給機構及び前記排気機構の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部の制御によって、密閉された前記処理チャンバの内部において、基板が第1の温度以下の状態で、前記処理チャンバの内部を大気圧より高い所定の圧力まで加圧する第1の工程と、その後、前記第1の温度より高い第2の温度まで基板を加熱する第2の工程と、その後、前記処理チャンバの内部を前記所定の圧力に維持し、且つ基板を前記第2の温度に維持して、基板と複数のチップを接合する第3の工程と、その後、前記第2の温度より低い第3の温度まで基板を冷却する第4の工程と、その後、前記処理チャンバの内部を大気圧まで減圧する第5の工程と、が行われることを特徴とする、接合装置。 A bonding apparatus for bonding a plurality of chips arranged on a substrate to the substrate,
A processing chamber containing a substrate;
A heating mechanism for heating a substrate housed in the processing chamber;
A gas supply mechanism for supplying a pressurized gas to the inside of the processing chamber to pressurize;
An exhaust mechanism for exhausting and depressurizing the interior of the processing chamber;
A controller that controls operations of the heating mechanism, the gas supply mechanism, and the exhaust mechanism,
A first step of pressurizing the inside of the processing chamber to a predetermined pressure higher than atmospheric pressure in a state where the substrate is at a temperature equal to or lower than the first temperature inside the sealed processing chamber under the control of the control unit; Thereafter, a second step of heating the substrate to a second temperature higher than the first temperature, and then maintaining the interior of the processing chamber at the predetermined pressure and maintaining the substrate at the second temperature. Then, a third step of bonding the substrate and a plurality of chips, a fourth step of cooling the substrate to a third temperature lower than the second temperature, and then increasing the inside of the processing chamber. And a fifth step of reducing the pressure to atmospheric pressure.
前記加熱機構は前記載置台に設けられ、
前記制御部の制御によって、前記第1の工程から前記第5の工程は、前記載置台に基板を載置した状態で行われ、前記第1の工程において、前記加熱機構の温度を前記第1の温度以下に維持し、前記第2の工程において、前記加熱機構の温度を前記第2の温度まで上昇させ、前記第3の工程において、前記加熱機構の温度を前記第2の温度に維持し、前記第4の工程において、前記加熱機構の温度を前記第3の温度まで下降させることを特徴とする、請求項9〜11のいずれか一項に記載の接合装置。 Further comprising a mounting table provided inside the processing chamber for mounting a substrate;
The heating mechanism is provided on the mounting table,
Under the control of the control unit, the first to fifth steps are performed with the substrate placed on the mounting table, and in the first step, the temperature of the heating mechanism is changed to the first step. The temperature of the heating mechanism is raised to the second temperature in the second step, and the temperature of the heating mechanism is maintained at the second temperature in the third step. The joining apparatus according to claim 9, wherein in the fourth step, the temperature of the heating mechanism is lowered to the third temperature.
前記載置台に基板を受け渡す受渡機構と、をさらに有し、
前記加熱機構は前記載置台に設けられ、
前記制御部は前記受渡機構の動作をさらに制御し、
前記制御部の制御によって、前記第1の工程から前記第5の工程において、前記加熱機構の温度を前記第2の温度に維持し、前記第1の工程において、前記受渡機構によって基板を前記載置台から離間して保持して、基板を前記第1の温度以下に維持し、前記第2の工程において、前記受渡機構から前記載置台に基板を受け渡して載置して、基板を前記第2の温度まで加熱し、前記第3の工程は、基板が前記載置台に載置された状態で行われ、前記第4の工程において、前記受渡機構によって基板を前記載置台から離間して保持して、基板を前記第3の温度まで冷却することを特徴とする、請求項9〜11のいずれか一項に記載の接合装置。 A mounting table provided inside the processing chamber for mounting a substrate;
A delivery mechanism for delivering the substrate to the mounting table,
The heating mechanism is provided on the mounting table,
The control unit further controls the operation of the delivery mechanism,
Under the control of the control unit, the temperature of the heating mechanism is maintained at the second temperature in the first to fifth steps, and the substrate is described in the first step by the delivery mechanism. The substrate is held away from the mounting table to maintain the substrate below the first temperature, and in the second step, the substrate is transferred from the delivery mechanism to the mounting table and mounted, and the substrate is moved to the second temperature. The third step is performed with the substrate placed on the mounting table, and in the fourth step, the substrate is held away from the mounting table by the delivery mechanism. The bonding apparatus according to claim 9, wherein the substrate is cooled to the third temperature.
前記接合装置と、前記接合装置で複数のチップが接合された基板の温度を調節する温度調節装置とを備えた処理ステーションと、
基板を複数保有可能で、且つ前記処理ステーションに対して基板を搬入出する搬入出ステーションと、を有することを特徴とする、接合システム。 A joining system comprising the joining device according to any one of claims 9 to 14,
A processing station comprising: the bonding apparatus; and a temperature adjustment apparatus that adjusts the temperature of a substrate on which a plurality of chips are bonded by the bonding apparatus;
A bonding system comprising: a plurality of substrates, and a loading / unloading station for loading / unloading the substrates to / from the processing station.
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