JP4935043B2 - Manufacturing apparatus and manufacturing method of three-dimensional stacked semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は積層型半導体装置の製造方法に関するもので、特には高精細な半導体装置が形成されたウェハを積層接続する工程等に用いられる、位置合わせされたウェハの搬送技術に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a stacked semiconductor device, and more particularly to a technique for transporting aligned wafers used in a step of stacking and connecting wafers on which high-definition semiconductor devices are formed.

近年携帯型の電子機器、例えば携帯電話やノートパソコン、携帯型オーディオ機器、デジタルカメラの進歩が著しい。これに伴って、用いられる半導体装置に対してもチップ自体の性能向上に加え、チップの実装技術においても改良が求められ、特に、チップ実装面積の低減と半導体装置の高速駆動化の観点からの実装技術の改良が求められている。     In recent years, portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, portable audio devices, and digital cameras have made remarkable progress. Along with this, in addition to improving the performance of the chip itself as well as the performance of the chip itself, improvements in the chip mounting technology are also required, especially from the viewpoint of reducing the chip mounting area and driving the semiconductor device at high speed. There is a need for improved packaging technology.

チップ実装面積の低減のために、チップを積層することにより実装面積を増加させずに実装チップ量を増加させ、実効的な実装面積の低減をはかることが行われている。例えば、 特開2001−257307、2002−050735号、特開2000−349228にはこのような技術が開示されている。第1のものは、チップとチップやチップと実装基板をワイヤによって接続するワイヤボンド方式によるものである。第2のものは、チップの裏面に設けられたマイクロバンプを介して、チップとチップやチップと実装基板を接続するフリップチップ方式によるものである。第3のものは、ワイヤボンド方式、フリップチップ方式の双方を用いて、チップとチップやチップと実装基板を接続するものである。   In order to reduce the chip mounting area, stacking chips is used to increase the amount of mounted chips without increasing the mounting area, thereby reducing the effective mounting area. For example, JP-A-2001-257307, 2002-050735, and JP-A-2000-349228 disclose such techniques. The first one is based on a wire bond system in which a chip and a chip or a chip and a mounting substrate are connected by a wire. The second one is based on a flip chip method in which a chip and a chip or a chip and a mounting substrate are connected via a micro bump provided on the back surface of the chip. In the third method, the chip and the chip or the chip and the mounting substrate are connected by using both the wire bond method and the flip chip method.

半導体装置の高速駆動化のためには、チップの厚さを薄くし、貫通電極を用いることにより実現する方法が有力である。例えば、厚さをミクロン単位にして実装する例が特開2000−208702に示されている。   In order to increase the driving speed of a semiconductor device, a method realized by reducing the thickness of the chip and using a through electrode is effective. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-208702 shows an example of mounting with a thickness of micron.

ワイヤボンド方式は半導体ベアチップの周囲にワイヤを張る。このため半導体ベアチップ自体の占有面積以上の大きな占有面積を必要とし、またワイヤは1本づつ張るので時間がかかる。これに対して、フリップチップ方式では半導体ベアチップの裏面に形成されたマイクロバンプにより接続するため、接続のための面積を特には必要とすることがなく、半導体ベアチップの実装に必要な面積は半導体ベアチップ自体の占有面積にほぼ等しく出来る。また接続面が接続に必要な全てのバンプを有するように出来るため、配線基板との接続は一括して行える。従ってフリップチップ方式は半導体ベアチップの実装に必要な占有面積を極小化して高密度実装化し、電子機器の小型化を図ると共に工期短縮ためには最も適する方法となっている。   In the wire bond method, a wire is stretched around the semiconductor bare chip. For this reason, a large occupied area larger than the occupied area of the semiconductor bare chip itself is required, and it takes time because the wires are stretched one by one. On the other hand, in the flip-chip method, since the connection is made by the micro bump formed on the back surface of the semiconductor bare chip, the area for connection is not particularly required, and the area necessary for mounting the semiconductor bare chip is the semiconductor bare chip. It can be almost equal to its own area. Further, since the connection surface can have all the bumps necessary for connection, connection to the wiring board can be performed in a lump. Therefore, the flip-chip method is the most suitable method for minimizing the occupation area necessary for mounting the semiconductor bare chip to achieve high-density mounting, reducing the size of the electronic device and shortening the construction period.

このようなチップと実装基板、及びチップとチップ間の接続方法の改良に加え、製造コスト面を低減する手段として、半導体チップが形成されたウェハを個々のチップに分離する前に再配線層や接続バンプの形成、場合によっては樹脂による封止が行われている。このウェハレベルでの処理が有効である半導体装置は、製造の歩留まりが高く、ピン数が少ない半導体装置であり、特にメモリーの生産に利点が多い。(NIKKEI MICRODEVICE 2000年2月号,56頁 及び NIKKEI ELECTRONICS 2003.9.1 P.127)。   In addition to the improvement of the chip-mounting substrate and the connection method between the chip and the chip, as a means of reducing the manufacturing cost, a rewiring layer or the like is formed before separating the wafer on which the semiconductor chip is formed into individual chips. Connection bumps are formed, and in some cases, sealing with resin is performed. A semiconductor device in which processing at the wafer level is effective is a semiconductor device having a high manufacturing yield and a small number of pins, and has many advantages particularly in the production of memory. (NIKKEI MICRODEVICE February 2000, page 56 and NIKKEI ELECTRONICS 2003.9.1 P.127).

一方、このような半導体装置を製造するための製造装置の開発も鋭意なされている。例えば、貼り合わせるべきウェハの位置あわせを行って接合するための装置が文献により紹介されている。(P.Lindner等:2002 Electronic Component and Technology Conference P.1439)。他に、特開平9−148207号にも同様な技術が開示されている。   On the other hand, development of a manufacturing apparatus for manufacturing such a semiconductor device has also been earnestly performed. For example, the literature introduces an apparatus for aligning and bonding wafers to be bonded. (P. Lindner et al .: 2002 Electronic Component and Technology Conference P.1439). In addition, a similar technique is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-148207.

ところで、先に記したように、フリップチップによる電極接合には一般的にバンプを形成し、バンプとパッド、バンプとバンプ間の接合が行われる。この接合には、半田のような低融点の金属共昌結合による方法、非導電性樹脂の硬化時の収縮を利用した機械的な押圧による方法、導電性微粒子を分散させた非等方性導電性樹脂を介在させて導電性微粒子により接合を行う方法、バンプを加熱・加圧してバンプの金属分子を互いに拡散させた金属拡散接合による方法がある。   By the way, as described above, bumps are generally formed for electrode bonding by flip chip, and bonding between bumps and pads and between bumps and bumps is performed. For this joining, a low melting point metal sympathetic bonding method such as solder, a mechanical pressing method using shrinkage during curing of a nonconductive resin, an anisotropic conductive material in which conductive fine particles are dispersed. There are a method of bonding with conductive fine particles with a conductive resin interposed, and a method of metal diffusion bonding in which bump bumps are heated and pressed to diffuse the metal molecules of the bumps.

このようなバンプを用いて接合する方法には、紫外線硬化樹脂を用いる以外では、基本的に加熱が必要である。電極を接合する場合、各電極が一様に接合されることが必要であり、そのためにウェハ全体を一様に加熱すること、所定の温度分布に加熱することが求められている。このような加熱時に使用されるヒータとしてカートリッジヒータがあり、目標とする温度分布を実現する工夫がなされている。以下に従来行われている加熱方法を記す。   In the method of bonding using such bumps, heating is basically required except for using an ultraviolet curable resin. When the electrodes are bonded, it is necessary that the electrodes be bonded uniformly. For this reason, it is required to uniformly heat the entire wafer and to have a predetermined temperature distribution. There is a cartridge heater as a heater used in such heating, and a device for realizing a target temperature distribution is devised. The conventional heating method is described below.

基板を一様に加熱する方法は以下のように分類される。
1.発熱に分布を有する加熱源と被加熱基板の間に、熱容量が大きく、熱伝導性の大きい均熱板を置いて被加熱基板の温度を一様にする。この方法は例えば特許文献1(特開平11−77559号公報)に開示されている。
2.加熱テーブルの周辺部より逃げる熱量を考慮して、カートリッジヒータの周辺部の発熱量を増加させる。この方法は例えば、特許文献2(特開平5−290953号公報)に、さらにカートリッジヒータを複数本ならべたヒータに対して周辺部の発熱量を増加させる技術思想が特許文献3(実公平8−8556号公報)に開示されている。
4.発熱面内の温度の不均一性を発熱体形状及び配列の改良だけで解消するのではなく、発熱体を複数の分割し、所定の位置において測温をし、その結果に基づいて個々の発熱量を制御する。この方法が例えば、柱状ヒータに対して特許文献4(特開2002−184558号公報)、カートリッジヒータに対して特許文献5(特開2004−22604号公報)に開示されている。
5.発熱面内の発熱量の不均一性を層状構造により補償する。この方法は例えば、セラミックヒータに対して発熱分布の位相を基に発熱層を回転させて積層する方法が特許文献6(特許2778597号公報)に、発熱密度を層毎に考慮した方法が特許文献7(特開2001−102157号公報)にそれぞれ開示されている。
The method of uniformly heating the substrate is classified as follows.
1. A temperature equalizing plate having a large heat capacity and a high thermal conductivity is placed between a heating source having a distribution of heat generation and the substrate to be heated to make the temperature of the substrate to be heated uniform. This method is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-77559.
2. Considering the amount of heat that escapes from the periphery of the heating table, the amount of heat generated at the periphery of the cartridge heater is increased. This method is disclosed, for example, in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 5-290953), and in Patent Document 3 (Actual 8-), which further increases the amount of heat generated at the periphery of a heater in which a plurality of cartridge heaters are arranged. No. 8556).
4). Rather than eliminating the temperature non-uniformity within the heating surface simply by improving the heating element shape and arrangement, the heating element is divided into a plurality of parts, and the temperature is measured at a predetermined position. Control the amount. This method is disclosed, for example, in Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-184558) for columnar heaters and Patent Document 5 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-22604) for cartridge heaters.
5. The layered structure compensates for non-uniformity in the amount of heat generated within the heat generation surface. In this method, for example, a method in which a heat generation layer is rotated and laminated on a ceramic heater based on the phase of heat generation distribution is described in Patent Document 6 (Japanese Patent No. 2778597), and a method in which heat generation density is considered for each layer is disclosed in Patent Document 6 7 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-102157).

さらに、温度の均一性の確保以外に、発熱部を選択できるカートリッジヒータを用いて所望の温度分布を実現する考え方がある。この方法は例えば、特許文献8(特開昭53−11328号公報)に開示され、カートリッジヒータの交換容易性を利用して異なる温度分布を得る技術が特許文献9(実公平8−6235号公報)に開示されている。
特開平11−77559号公報 特開平5−290953号公報 実公平8−8556号公報 特開2002−184558号公報 特開2004−22604号公報 特許2778597号公報 特開2001−102157号公報 特開昭53−11328号公報 実公平8−6235号公報
In addition to ensuring temperature uniformity, there is a concept of realizing a desired temperature distribution using a cartridge heater that can select a heat generating portion. This method is disclosed in, for example, Patent Document 8 (Japanese Patent Laid-Open No. 53-11328), and a technique for obtaining different temperature distributions by using the ease of replacement of the cartridge heater is disclosed in Patent Document 9 (Japanese Utility Model Publication No. 8-6235). ).
JP 11-77559 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-290953 No. 8-8556 JP 2002-184558 A JP 2004-22604 A Japanese Patent No. 2778597 JP 2001-102157 A JP-A-53-11328 No. 8-6235

しかし、積層型半導体装置をウェハレベルで製造するために所定の回路が形成されたウェハどうしを位置合わせし、上記方法によって電極接合を行ったところ、以下のような問題点があることが判明した。
特許文献1のように均熱板、均熱層を用いる方法では、熱応答性が悪く、スループットがあがらず、特許文献2〜7に開示の手段では、ウェハの大きさが8インチを越えると十分な均一化が得られなかった。また、ヒータの分割(カートリッジヒータは分割ヒータの典型である)と加熱面での温度の測定による加熱制御方法及び熱の拡散を考慮した抵抗値分布設計による加熱方法はかなり一様な加熱を実現するが、大きな半導体ウェハ上の微小電極の一様接合という目標は達成出来なかった。このために、貼り合わせ型3次元半導体装置の製造歩留まりが低くなっていた。
However, in order to manufacture a stacked semiconductor device at the wafer level, wafers on which predetermined circuits are formed are aligned with each other, and electrode bonding is performed by the above method, it has been found that there are the following problems. .
In the method using a soaking plate and a soaking layer as in Patent Document 1, the thermal response is poor and the throughput does not increase. With the means disclosed in Patent Documents 2 to 7, if the wafer size exceeds 8 inches Sufficient homogenization could not be obtained. In addition, the heating control method by dividing the heater (a cartridge heater is a typical divided heater) and measuring the temperature on the heating surface, and the heating method by resistance value distribution design that takes heat diffusion into account achieves fairly uniform heating. However, the goal of uniform bonding of microelectrodes on a large semiconductor wafer could not be achieved. For this reason, the manufacturing yield of the bonded three-dimensional semiconductor device is low.

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、ウェハ上に形成された接続電極を一様に接続するために、ウェハを一様に加熱できる加熱方法、加熱装置を提供することを目的にしている。更には、必要に応じた、一様加熱以外の適切な温度分布を実現する加熱装置を提供することを目的にしている。   The present invention has been made to solve such a problem, and provides a heating method and a heating apparatus capable of uniformly heating a wafer in order to uniformly connect connection electrodes formed on the wafer. It is aimed at that. Furthermore, it aims at providing the heating apparatus which implement | achieves suitable temperature distribution other than uniform heating as needed.

上記課題を解決するための手段は、
カートリッジヒータ層を積層して構成される加熱装置であって、
加熱面に配置された測温素子を有し、
該カートリッジヒータ層はそれぞれ所定の抵抗値分布を有する複数のカートリッジヒータが平行に並べられた構成であり、
積層されるカートリッジヒータ層は互いに所定の角度だけ回転されている
加熱装置である。
Means for solving the above problems are as follows:
A heating device configured by stacking cartridge heater layers,
It has a temperature measuring element arranged on the heating surface,
The cartridge heater layer has a configuration in which a plurality of cartridge heaters each having a predetermined resistance value distribution are arranged in parallel.
The stacked cartridge heater layers are heating devices that are rotated by a predetermined angle with respect to each other.

尚、本明細書中においては、「抵抗値分布」は、カートリッジヒータの単位長さあたりのヒータ抵抗値分布を意味し、「加熱面」は、積層されたカートリッジヒータが被加熱面と接触する面を意味している。また、カートリッジヒータが均一な抵抗値分布を有する場合も所定の抵抗値分布を有するカートリッジヒータである。   In this specification, “resistance value distribution” means the heater resistance value distribution per unit length of the cartridge heater, and “heating surface” means that the stacked cartridge heaters are in contact with the surface to be heated. It means a surface. Further, even when the cartridge heater has a uniform resistance value distribution, the cartridge heater has a predetermined resistance value distribution.

このように、加熱装置にカートリッジヒータを用いることにより、外形が同じでヒータ自体の抵抗値分布を変えたものを採用できるため、カートリッジヒータ層(発熱体層、単にヒータ層とも記す)の発熱分布をカートリッジヒータの交換のみで行える。本発明では、このようなカートリッジヒータにより構成されるカートリッジヒータ層が所定の角度を持って積層され、加熱面には測温素子が配置されている。測温素子が配置されていることにより、測温素子の出力値を基にしてカートリッジヒータの電力を制御することが可能になり、要求された温度分布を実現することができる。このため、より高精度に、より大きなウェハ基板に対しても、温度の均一化や適切な温度分布を実現することが出来るようになる。   In this way, by using a cartridge heater in the heating device, it is possible to adopt the same outer shape and a different resistance value distribution of the heater itself, so that the heat generation distribution of the cartridge heater layer (also referred to as a heating element layer or simply a heater layer) is adopted. Can be performed only by replacing the cartridge heater. In the present invention, cartridge heater layers constituted by such cartridge heaters are laminated at a predetermined angle, and a temperature measuring element is disposed on the heating surface. By arranging the temperature measuring element, it becomes possible to control the electric power of the cartridge heater based on the output value of the temperature measuring element, and the required temperature distribution can be realized. For this reason, it becomes possible to achieve a uniform temperature and an appropriate temperature distribution even for a larger wafer substrate with higher accuracy.

また、この加熱装置においては、カートリッジヒータの端部の抵抗値と中央部の抵抗値が異なるようになされているカートリッジヒータが使用されている。カートリッジヒータにこのような抵抗値分布を持たせると、カートリッジヒータに流れる電流により周辺部と中央部とで発熱量を容易に変えることが可能になる。従って、カートリッジヒータ層の面内発熱量が中央部と周辺部とで異なるようにすることが容易になり、カートリッジヒータ層周辺部の熱伝導性や断熱性による温度の不均一化への対処が可能になり、温度分布の制御がより精度良く、より迅速に達成される。また、各カートリッジヒータの抵抗値は均一な分布であるが、カートリッジ層の周辺部に配置されるカートリッジヒータの抵抗値と中央部に配置されるカートリッジヒータの抵抗値が異なるようになされている。この構成によっても、先と同様に、カートリッジヒータ層の面内発熱量が中央部と周辺部とで異なるようにすることが容易になり、カートリッジヒータ層周辺部の熱伝導性や断熱性による温度の不均一化への対処が容易になり、温度分布の制御がより精度良く、より迅速に達成される。   In this heating device, a cartridge heater is used in which the resistance value at the end of the cartridge heater is different from the resistance value at the center. When the cartridge heater has such a resistance value distribution, the amount of heat generated can be easily changed between the peripheral portion and the central portion by the current flowing through the cartridge heater. Accordingly, it is easy to make the in-plane heat generation amount of the cartridge heater layer different between the central portion and the peripheral portion, and it is possible to cope with the temperature non-uniformity due to the thermal conductivity and heat insulating properties in the peripheral portion of the cartridge heater layer. And temperature control can be achieved more accurately and more quickly. The resistance values of the cartridge heaters have a uniform distribution, but the resistance values of the cartridge heaters arranged in the peripheral part of the cartridge layer are different from the resistance values of the cartridge heaters arranged in the central part. This configuration also makes it easy to make the in-plane heating value of the cartridge heater layer different between the central part and the peripheral part, and the temperature due to the thermal conductivity and thermal insulation of the cartridge heater layer peripheral part. It becomes easy to deal with the non-uniformity of the temperature, and the control of the temperature distribution is achieved more accurately and more quickly.

また、上記解決手段に対して、カートリッジヒータの積層時の回転角度が90度又は120度になすことは有効な手段となる。積層を行わないと各カートリッジヒータ方向及びその直交方向に温度の不均一性が生じやすいが、積層カートリッジ層が90度又は120度の回転角を有することにより各カートリッジヒータ層の不均一性、特に中央部より半径方向の不均一性が容易に解消可能になり、更に設定された温度分布を実現させる制御パラメータが増加して温度分布の制御性が向上する。   Further, with respect to the above solution, it is effective to set the rotation angle at the time of stacking the cartridge heaters to 90 degrees or 120 degrees. If lamination is not performed, temperature non-uniformity is likely to occur in the direction of each cartridge heater and in the direction perpendicular thereto, but the non-uniformity of each cartridge heater layer, particularly when the laminated cartridge layer has a rotation angle of 90 degrees or 120 degrees. The non-uniformity in the radial direction can be easily eliminated from the central portion, and the control parameter for realizing the set temperature distribution is increased, thereby improving the controllability of the temperature distribution.

上記課題を解決するための他の手段は、
貼り合わせ3次元積層型半導体装置の製造装置であって、上記手段である加熱装置を有する、半導体装置の製造装置である。
Other means for solving the above problems are:
An apparatus for manufacturing a bonded three-dimensional stacked semiconductor device, the apparatus for manufacturing a semiconductor device having a heating device as the above means.

3次元積層型半導体装置の製造装置としては、被加熱物であるウェハ積層体の面内温度分布を所定の分布にすることが重要である。先に記した加熱装置(請求項1乃至4に記載された加熱装置)を介した加圧機構を有する、3次元半導体装置の製造装置では、測定された温度を基にして、所定の回転角を持って積層されたカートリッジヒータ層のカートリッジヒータの加熱制御が可能となり、所定の温度分布が容易に得られ、例えばウェハレベルでの電極接合時に安定した接合が可能になる。結果として、貼り合わせ型3次元半導体装置の製造歩留まりの低下を抑制できるようになる。   As an apparatus for manufacturing a three-dimensional stacked semiconductor device, it is important that the in-plane temperature distribution of the wafer stack as the object to be heated is a predetermined distribution. In a three-dimensional semiconductor device manufacturing apparatus having a pressurizing mechanism via the heating apparatus described above (the heating apparatus described in claims 1 to 4), a predetermined rotation angle is based on the measured temperature. It is possible to control the heating of the cartridge heaters of the stacked cartridge heater layers, and a predetermined temperature distribution can be easily obtained. For example, stable bonding is possible at the time of electrode bonding at the wafer level. As a result, it is possible to suppress a decrease in manufacturing yield of the bonded three-dimensional semiconductor device.

上記課題を解決するための、更なる他の手段は、
積層されたウェハ積層体を加熱する方法であって、該ウェハ積層体を、請求項1乃至4のいずれか記載された加熱装置を介して該加熱装置に通電して加熱する加熱方法である。先にも説明したように、本発明の加熱装置の加熱面には測温素子が配置されており、この出力値を基にしてカートリッジヒータの電力を制御することが出来る。従って、より高精度に、より大きなウェハ基板に対しても、温度の均一化、又は所定の温度分布を実現することができる。この時、好ましくは、前記複数のカートリッジヒータの発熱量をそれぞれのカートリッジヒータ毎に制御することである。発熱電力の制御方法としては、一般的な電圧制御法、電流制御法、更に交流電源に対してはサイリスタを用いた通電位相制御法等が適用可能である。特に、被加熱物であるウェハが非対称な特性を有する場合や非対称な熱処理を行う場合には、個々のカートリッジヒータそのものの発熱量制御を行うことは効果がある。箇々のカートリッジヒータの加熱電力を制御する方法は、カートリッジヒータから加熱面までの間隔のばらつき等が温度分布に与える影響を無くする意味でも有効な手段である。
Still other means for solving the above problems are as follows:
A method of heating a laminated wafer stack, wherein the wafer laminate is heated by energizing the heating device via the heating device according to any one of claims 1 to 4. As described above, the temperature measuring element is arranged on the heating surface of the heating device of the present invention, and the power of the cartridge heater can be controlled based on this output value. Accordingly, it is possible to achieve a uniform temperature or a predetermined temperature distribution for a larger wafer substrate with higher accuracy. At this time, it is preferable to control the heat generation amount of the plurality of cartridge heaters for each cartridge heater. As a method for controlling the generated heat, a general voltage control method, a current control method, and an energization phase control method using a thyristor can be applied to an AC power supply. In particular, when the wafer to be heated has asymmetric characteristics or when performing asymmetric heat treatment, it is effective to control the amount of heat generated by each cartridge heater itself. The method of controlling the heating power of each cartridge heater is an effective means in terms of eliminating the influence of variations in the distance from the cartridge heater to the heating surface on the temperature distribution.

更に、加熱時間と共にウェハ積層体の温度分布を変化させ、最終的にウェハ積層体全面の温度が均一になるように、前記カートリッジヒータの温度を制御することも、ウェハ積層体の電極接合には有効な手段となる。従来の加熱工程のように、常に全体を均一な温度に加熱して電極接合を行うと、熱膨張に起因した内部応力がウェハ積層体内に蓄積されることがある。そして、この応力により積層ウェハを半導体チップに分離する際に、(即ち、ウェハレベルでのダイシング時に)チップが破損することがある。しかしながら、上記の手段のように、ウェハ積層体を加熱する際にウェハ面内で温度分布を持たせて加熱し、最終的に一様な温度分布として加熱して電極接合を行うことにより、内部の応力が緩和され、ダイシング時のチップの破損が低減される。温度分布を持たせる方法としては、例えば中央部をより高い温度にする場合には、平行に並べられたカートリッジヒータのうち、中心部に配置されたカートリッジヒータの発熱量を、上下のヒータ層とも、大きくすることにより容易に実現される。   Furthermore, the temperature distribution of the wafer laminate can be changed with the heating time, and the temperature of the cartridge heater can be controlled so that the temperature of the entire wafer laminate is finally uniform. It becomes an effective means. When electrode bonding is performed by always heating the whole to a uniform temperature as in the conventional heating process, internal stress due to thermal expansion may accumulate in the wafer stack. When the laminated wafer is separated into semiconductor chips due to this stress, the chips may be damaged (that is, during dicing at the wafer level). However, as in the above-mentioned means, when heating the wafer laminate, it is heated with a temperature distribution in the wafer surface, and finally heated as a uniform temperature distribution to perform electrode bonding, The stress of the chip is relieved, and chip breakage during dicing is reduced. As a method for providing a temperature distribution, for example, when the central part is set to a higher temperature, among the cartridge heaters arranged in parallel, the calorific value of the cartridge heater arranged in the central part is set as the upper and lower heater layers. It is easily realized by increasing the size.

尚、本発明では、貼り合わせのために積層された(重ね合わされた)1対のウェハ、及び、積層後に加熱・加圧されて互いの電極が接合されたウェハをウェハ積層体と記す。   In the present invention, a pair of wafers laminated (overlaid) for bonding and a wafer in which the electrodes are bonded by heating and pressing after lamination are referred to as a wafer laminated body.

本発明は広い面積を有するウェハ(例えば8〜12インチ半導体ウェハ)を一様に加熱処理製造工程や、場合によっては一様ではない適切な温度分布により加熱処理する製造工程は必須の工程である。本発明をその工程に応用することにより半導体装置の製造歩留まりの向上に大きな効果が有る。   In the present invention, a wafer having a large area (for example, an 8 to 12 inch semiconductor wafer) is a heat treatment production process uniformly, or a production process in which heat treatment is performed with an appropriate temperature distribution that is not uniform in some cases is an essential process. . By applying the present invention to this process, there is a great effect in improving the manufacturing yield of semiconductor devices.

図1を参照しながら、本願発明の基本的な実施形態を説明する。加熱装置にはカートリッジヒータ層101,102があり、それぞれのカートリッジヒータ層はカートリッジヒータ111を有している。図ではヒータの数は7であるが、被加熱物の大きさや加熱温度の精度によって数は決められる。温度制御に要求される精度が高いほど多くのカートリッジヒータが必要となる。このカートリッジヒータ層101とカートリッジヒータ層102とは内蔵するカートリッジヒータの並び方向が互いに90度の角度をなしている。更に高精度な均一な温度分布や複雑な温度分布が必要な場合には、積層数を3つにして、互いになす角度を120度してもよい。この場合のカートリッジヒータの並び方向は例えば、図1(b)に示された3つの並び方向であり、このような並び方向を有する3枚のカートリッジヒータ層が積層される。なお、上記の例では2枚のカートリッジヒータ層が積層された形になっているが、構造としてはカートリッジヒータ層が一枚でカートリッジヒータが層状をなして、定められた角度を有して埋め込まれた構造であっても良い。また、カートリッジヒータ層を製作する方法は従来の方法を利用すれば良い。尚、図1では、加熱に必要な電力供給線や電源は省略されている。   A basic embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The heating device includes cartridge heater layers 101 and 102, and each cartridge heater layer has a cartridge heater 111. In the figure, the number of heaters is 7, but the number is determined by the size of the object to be heated and the accuracy of the heating temperature. The higher the accuracy required for temperature control, the more cartridge heaters are required. In the cartridge heater layer 101 and the cartridge heater layer 102, the arrangement direction of the built-in cartridge heaters forms an angle of 90 degrees with each other. Further, when a highly accurate uniform temperature distribution or complicated temperature distribution is required, the number of stacked layers may be three and the angle between them may be 120 degrees. The arrangement direction of the cartridge heater in this case is, for example, the three arrangement directions shown in FIG. 1B, and three cartridge heater layers having such an arrangement direction are laminated. In the above example, two cartridge heater layers are stacked, but the structure is one cartridge heater layer and the cartridge heater is layered and embedded at a predetermined angle. It may be a structured. A conventional method may be used as a method of manufacturing the cartridge heater layer. In FIG. 1, power supply lines and power sources necessary for heating are omitted.

被加熱物の温度分布を制御する場合、カートリッジヒータ層の発熱量分布が重要になる。このカートリッジヒータ層の発熱量分布は、個々のカートリッジヒータの持つ発熱特性と個々のヒータを加熱する電力制御により依存する。加熱源であるカートリッジヒータ自体の発熱特性及びそのヒータ層内の配列は、要求される温度分布によって異なるが、例を図2に示した。図中三角波の振幅が大きい部分は抵抗値が大きい部分を表している。発熱量で見ると、1つのカートリッジヒータ内での相対的に発熱量が大きい部分である。図2(a)、(b)、(c)、(d)、(e)にそれぞれ配列-A、配列-B、配列-C、配列-D、配列-Eが記されている。   When controlling the temperature distribution of the object to be heated, the calorific value distribution of the cartridge heater layer is important. The calorific value distribution of the cartridge heater layer depends on the heat generation characteristics of the individual cartridge heaters and the power control for heating the individual heaters. The heat generation characteristics of the cartridge heater itself as a heating source and the arrangement in the heater layer vary depending on the required temperature distribution, but an example is shown in FIG. In the figure, the portion where the amplitude of the triangular wave is large represents the portion where the resistance value is large. In terms of the heat generation amount, this is a portion where the heat generation amount is relatively large in one cartridge heater. In FIG. 2 (a), (b), (c), (d), and (e), array-A, array-B, array-C, array-D, and array-E are shown, respectively.

配列-A:均一な抵抗値分布を有し、抵抗値が同じカートリッジヒータが並べられている。
配列-B:1つのカートリッジヒータは均一な抵抗値分布を有するが、抵抗値は中央部分に並べられたカートリッジヒータが最も高く、周辺部のカートリッジヒータの抵抗値は漸次小さくなっている。
Array-A: Cartridge heaters having a uniform resistance value distribution and the same resistance value are arranged.
Arrangement-B: One cartridge heater has a uniform resistance value distribution, but the resistance value is highest in the cartridge heater arranged in the center portion, and the resistance values of the cartridge heaters in the peripheral portion are gradually reduced.

配列-C:1つのカートリッジヒータは均一な抵抗値分布を有するが、抵抗値は中央部分に並べられたカートリッジヒータが最も小さく、周辺部のカートリッジヒータの抵抗値が漸次大きくなっている。   Arrangement-C: One cartridge heater has a uniform resistance value distribution, but the resistance value of the cartridge heater arranged in the central portion is the smallest, and the resistance values of the cartridge heaters in the peripheral portion are gradually increased.

配列-D:カートリッジヒータは均一でない抵抗値分布を有し、且つその分布がカートリッジヒータにより異なっているものである。カートリッジヒータ層として、中央部の発熱量が大きくなっている例である。   Arrangement-D: The cartridge heater has a non-uniform resistance value distribution, and the distribution varies depending on the cartridge heater. In this example, the amount of heat generated at the center of the cartridge heater layer is large.

配列-E:カートリッジヒータは均一でない抵抗値分布を有し、且つその分布がカートリッジヒータにより異なっているものである。カートリッジヒータ層として、中央部と周辺部の間に発熱量が小さい部分を有している例である。   Arrangement-E: The cartridge heater has a non-uniform resistance value distribution, and the distribution varies depending on the cartridge heater. In this example, the cartridge heater layer has a small amount of heat generated between the central portion and the peripheral portion.

図3には、これらのカートリッジヒータ層を互いに90度の回転させて積層する例を示した。
積層1に示された積層型は、ヒータ配列が配列-Aであるカートリッジヒータ層を上下に積層したものである。即ち、均一に発熱するカートリッジヒータを2段重ねたもので、発熱量は測温素子の出力を基に印可電圧又は通電量を制御して制御される。このような積層型を採用すれば、カートリッジヒータ層の1つ形態に対して同じカートリッジヒータを製作して配置すればよいから、価格の点で有利である。
FIG. 3 shows an example in which these cartridge heater layers are stacked by rotating each other by 90 degrees.
The stacked type shown in Stack 1 is a stack heater layer in which the heater array is array-A. That is, the cartridge heaters that uniformly generate heat are stacked in two stages, and the heat generation amount is controlled by controlling the applied voltage or the energization amount based on the output of the temperature measuring element. Employing such a stacked type is advantageous in terms of cost because the same cartridge heater may be manufactured and arranged for one form of the cartridge heater layer.

積層2に示された積層型は、ヒータ配列が配列-Cであるカートリッジヒータ層を上下に積層したものである。即ち、同じ量の電流を流せば周辺部の発熱量が大きくなり、周辺部よりの熱の逃げを考慮した温度制御の場合に有利な配置となる。この積層型とは逆に、配列-Bであるカートリッジヒータ層を上下に積層すると、同じ量の電流により中央部の発熱量が大きくなり、周辺部が断熱構造になっていて、周辺部に熱の蓄積が生じる場合に有利な配置となる。周辺部と中央部とで発熱量が異なるように電流を制御する場合、積層型2のような配列は必ずしも必要ないが、電源の電流制御の範囲、精度及び価格を考慮すると、あらかじめ必要とする発熱特性に合わせたカートリッジヒータ配列を用いた方が加熱装置のコスト対性能比が良くなる。   The stacked type shown in the stacked layer 2 is one in which cartridge heater layers whose heater array is array-C are stacked vertically. That is, if the same amount of current is supplied, the amount of heat generated in the peripheral portion increases, and this arrangement is advantageous in the case of temperature control considering heat escape from the peripheral portion. Contrary to this stacked type, when the cartridge heater layers of array-B are stacked one above the other, the amount of heat generated in the central part is increased by the same amount of current, the peripheral part has a heat insulating structure, and the peripheral part is heated. This is an advantageous arrangement when there is an accumulation of. When the current is controlled so that the amount of heat generated in the peripheral part and the central part is different, the arrangement as in the stacked type 2 is not necessarily required, but it is necessary in advance in consideration of the range, accuracy and price of the current control of the power source. The cost / performance ratio of the heating device is improved by using a cartridge heater arrangement that matches the heat generation characteristics.

積層3に示された積層型は、ヒータ配列が配列-Dであるカートリッジヒータ層とヒータ配列が配列-Eであるカートリッジヒータ層を上下に積層したものである。抵抗値に分布が一様ではないカートリッジヒータを使用し、それらの配列が異なる2つのカートリッジヒータ層を積層している。1本のカートリッジヒータ内での発熱量分布を出きるだけ所望の温度分布に近づけておくことにより、温度分布の制御性が格段に高くなり、局所的な温度勾配が必要な場合にも対応が可能になる。 また、電源の電流制御の範囲、精度及び価格を考慮すると、あらかじめ必要とする発熱特性に合わせたカートリッジヒータ配列を用いた方が加熱装置のコスト対性能比が良くなる。   The stacked type shown in the stacked layer 3 is a stack in which a cartridge heater layer whose heater array is array-D and a cartridge heater layer whose heater array is array-E are stacked vertically. A cartridge heater having a non-uniform distribution of resistance values is used, and two cartridge heater layers having different arrangements are stacked. By keeping the calorific value distribution within one cartridge heater as close to the desired temperature distribution as possible, the controllability of the temperature distribution is remarkably improved, and even when a local temperature gradient is required. It becomes possible. In consideration of the range, accuracy, and price of the current control of the power supply, the cost-to-performance ratio of the heating device is improved by using a cartridge heater arrangement that matches the heat generation characteristics required in advance.

積層4に示された積層型は、ヒータ配列が配列-Aであるカートリッジヒータ層とヒータ配列が配列-Cであるカートリッジヒータ層を上下に積層したものである。抵抗値に分布が一様ではないカートリッジヒータが並べられたカートリッジヒータ層と、抵抗値に分布は無いが並べられたカートリッジヒータの抵抗値が異なっているカートリッジヒータ層を積層している。温度分布を与えるカートリッジヒータ層と全体的に温度を上昇させるカートリッジヒータ層の組み合わせにより、求められる温度分布が強い温度勾配を持たない場合には迅速に所定の温度分布をえることが出きる積層型である。   The stacked type shown in the stacked layer 4 is obtained by vertically stacking a cartridge heater layer having a heater array of array-A and a cartridge heater layer having a heater array of array-C. A cartridge heater layer in which cartridge heaters having a non-uniform distribution of resistance values and a cartridge heater layer in which resistance values of the arranged cartridge heaters have no distribution but different in resistance value are stacked. A laminated type that can quickly obtain a predetermined temperature distribution when the required temperature distribution does not have a strong temperature gradient by combining the cartridge heater layer that gives the temperature distribution and the cartridge heater layer that raises the temperature as a whole. It is.

尚、このような抵抗値分布を有するカートリッジヒータの構成としては、ヒータの抵抗値分布がヒータの長さ方向に沿って変化しているヒータを組み込むことであり、発熱コイルの巻き数密度を変える方法、発熱コイルの直径を変える方法、比抵抗値の異なる発熱材料を使用して、周知技術を用いて作ることが可能である。このような周知技術としては、発熱コイルの巻き数密度をヒータの長さ方向に沿って変化させる方法(特許文献2、特許文献3参照)、発熱コイルの直径を変化させる方法(特許文献2参照)、複数の発熱体をカートリッジヒータのケース内に配置する方法(特許文献8参照)がある。   Note that the structure of the cartridge heater having such a resistance value distribution is to incorporate a heater whose heater resistance value distribution changes along the length direction of the heater, and changes the turn density of the heating coil. It is possible to use a method, a method of changing the diameter of the heat generating coil, and heat generating materials having different specific resistance values by using a well-known technique. As such well-known techniques, a method of changing the winding number density of the heating coil along the length direction of the heater (see Patent Document 2 and Patent Document 3), and a method of changing the diameter of the heating coil (see Patent Document 2). ), And a method of arranging a plurality of heating elements in the case of the cartridge heater (see Patent Document 8).

次に、図4を用いて本発明の測温素子の配列例を示す。
加熱装置のカートリッジヒータ層301にはカートリッジヒータ311が複数個配列され、カートリッジヒータ層の表面近傍には測温素子321が配置されている。測温素子としては一般的なものが使用可能であるが、例えば熱電対であり、生じる起電力を不図示の配線を介して制御系に伝達している。この測温素子321よりの温度情報は不図示の制御系にフィードバックされ、所定の温度分布が実現されるようにカートリッジヒータの発熱量が制御される。発熱量の制御法としてはカートリッジヒータを複数の制御グループに分けて各グループ毎に発熱量制御を行う。グループ分けとしては、例えば図5(a)に示されたように線対称な位置に配置されたカートリッジヒータ415どうしを同じ制御グループ分けし、制御装置410により制御を行ったり、図5(b)のように各カートリッジヒータ415そのものを制御グループとして制御装置420により制御してもよい。また、図示はされていないが、積層した層毎に発熱量の制御を行ってもよい。制御グループ分けは実現すべき温度分布精度により決められ、高精度な制御には細分化された制御を行う。
Next, an example of the arrangement of the temperature measuring elements of the present invention is shown using FIG.
A plurality of cartridge heaters 311 are arranged in the cartridge heater layer 301 of the heating device, and a temperature measuring element 321 is arranged in the vicinity of the surface of the cartridge heater layer. Although a general element can be used as the temperature measuring element, for example, it is a thermocouple, and the generated electromotive force is transmitted to the control system via a wiring (not shown). The temperature information from the temperature measuring element 321 is fed back to a control system (not shown), and the heat generation amount of the cartridge heater is controlled so that a predetermined temperature distribution is realized. As a method of controlling the heat generation amount, the cartridge heater is divided into a plurality of control groups, and the heat generation amount control is performed for each group. As the grouping, for example, as shown in FIG. 5A, cartridge heaters 415 arranged in line-symmetric positions are divided into the same control group and controlled by the control device 410, or FIG. As described above, the controller 420 may control each cartridge heater 415 itself as a control group. Further, although not shown, the amount of heat generated may be controlled for each stacked layer. Control grouping is determined by the temperature distribution accuracy to be realized, and subdivided control is performed for highly accurate control.

ここで均一温度制御の加熱例を示す。まずカートリッジヒータ層の発熱量の分布であるが、カートリッジヒータに垂直な断面内での発熱量の分布が図6(a)に示されたようなものである。発熱特性の異なる3種類のヒータ層の特性が実線、破線、一点鎖線で表示されている。いずれも周辺部に配置されたヒータの発熱量が中央部に配置されたヒータの発熱量より大きくなっている。これらの発熱特性は、例えば、図2の配列-Cのカートリッジヒータ配列に同じ電流を供給した場合の発熱量分布である。このヒータ層を2枚、互いに90度のヒータ並び方向を有して積層したカートリッジヒータの加熱面の場合、積層ヒータでは、4つの角において発熱量が最大となり、中央部において最小となる。この発熱特性は、配列-Aを用い、周辺部に並べられたヒータに対して中央部に並べられたヒータより大きな発熱電力を供給することによっても実現される。さらに、配列-DやEのように、発熱特性が一様ではなく端部が中央部より発熱量が大きいカートリッジヒータを並べると、この発熱特性はさらに容易に実現される。   Here, an example of heating with uniform temperature control is shown. First, regarding the distribution of the heat generation amount of the cartridge heater layer, the distribution of the heat generation amount in a cross section perpendicular to the cartridge heater is as shown in FIG. The characteristics of the three types of heater layers having different heat generation characteristics are indicated by solid lines, broken lines, and alternate long and short dash lines. In any case, the heat generation amount of the heater disposed in the peripheral portion is larger than the heat generation amount of the heater disposed in the central portion. These heat generation characteristics are, for example, heat generation distributions when the same current is supplied to the cartridge heater array in array-C in FIG. In the case of a heating surface of a cartridge heater in which two heater layers are stacked with the heater alignment direction of 90 degrees, the heat generation amount is maximized at four corners and is minimized at the central portion. This heat generation characteristic can also be realized by using array-A and supplying larger heat generation power to the heaters arranged in the peripheral part than the heaters arranged in the central part. Further, when the cartridge heaters are arranged such that the heat generation characteristics are not uniform and the end portions have a larger heat generation amount than the center as in the arrangements D and E, the heat generation characteristics can be realized more easily.

一方加熱面の温度は供給される熱量と熱伝導により失われる熱量とによって定まり、熱伝導による熱の損失は温度勾配に比例する。この熱の損失は、加熱装置の保持構造にも依存するが、一般的にはヒータ層の周辺部分の方が大きい。従って、積層カートリッジヒータ層の加熱面の温度分布は図6(b)のようになる。図中、3つの温度分布は6(a)の3つの発熱特性に対応している。この図より、発熱量の分布が実線で示されるようなに各カートリッジヒータの発熱量を制御すると、結果として均一な温度分布が得られることが判る。より正確に所定の温度分布を実現するためには、加熱面に配置された測温素子の出力データにより各カートリッジヒータの発熱量の制御を行う。例えば、半導体チップが形成された、直径200mmのウェハを均一に加熱するために、直径12mmのカートリッジヒータで、その発熱量が二次曲線的に変化するヒータを5本配置したヒータ層を、互いに90度回転させて積層した加熱装置を用いて加熱した。測温は、格子状に16個配列させた熱電対により行い、出力値を基に各カートリッジヒータに流す電流を制御(電圧制御と実体的には同じ)を行った。目標の温度分布を直径200mmのウェハ全域にわたって400℃±1℃に設定して実験を行ったところ、十分満足できる結果、400℃−0.6℃〜400℃+0.2℃が得られた。この例は周辺部で熱伝導による熱の損失が大きい場合に対してであるが、周辺部が熱的に断熱性である場合には、異なった発熱特性のカートリッジヒータ層を用いるが、基本的な考え方は同じである。   On the other hand, the temperature of the heating surface is determined by the amount of heat supplied and the amount of heat lost due to heat conduction, and the heat loss due to heat conduction is proportional to the temperature gradient. This heat loss depends on the holding structure of the heating device, but is generally larger in the peripheral portion of the heater layer. Accordingly, the temperature distribution on the heating surface of the laminated cartridge heater layer is as shown in FIG. In the figure, the three temperature distributions correspond to the three heat generation characteristics 6 (a). From this figure, it can be seen that when the heat generation amount of each cartridge heater is controlled so that the distribution of the heat generation amount is indicated by a solid line, a uniform temperature distribution is obtained as a result. In order to realize a predetermined temperature distribution more accurately, the amount of heat generated by each cartridge heater is controlled by the output data of the temperature measuring element arranged on the heating surface. For example, in order to uniformly heat a wafer having a diameter of 200 mm on which a semiconductor chip is formed, a heater layer in which five heaters whose calorific values change in a quadratic curve are arranged in a cartridge heater having a diameter of 12 mm is mutually connected. It heated using the heating apparatus which rotated 90 degree | times and was laminated | stacked. The temperature measurement was performed with 16 thermocouples arranged in a grid, and the current flowing through each cartridge heater was controlled based on the output value (substantially the same as voltage control). When the experiment was performed with the target temperature distribution set to 400 ° C. ± 1 ° C. over the entire wafer having a diameter of 200 mm, 400 ° C.−0.6 ° C. to 400 ° C. + 0.2 ° C. was obtained. This example is for the case where the heat loss due to heat conduction is large in the peripheral part, but when the peripheral part is thermally insulative, a cartridge heater layer having different heat generation characteristics is used. The same idea is the same.

上記の温度制御は一様な温度分布を実現する制御例であるが、全く同じ考え方で、均一でない任意の温度分布が要求される場合にも、それを容易に実現することができることは記すまでもない。また、この温度分布を加熱工程の時間経過と共に変化させていくことも可能である。例えば、ウェハを貼り合わせる場合、先に中央部の温度を上昇させて接合し、その後に均一な温度分布にして全体を接合することも可能になり、且つ容易に実現できる。   The above temperature control is a control example that realizes a uniform temperature distribution, but it can be easily realized even when an arbitrary non-uniform temperature distribution is required with the same concept. Nor. It is also possible to change this temperature distribution over time in the heating process. For example, when the wafers are bonded together, the temperature of the central portion is first increased and bonded, and then the whole can be bonded with a uniform temperature distribution and can be easily realized.

図7は本願発明の、積層型3次元半導体の製造装置を示すものである。互いに位置合わせされたウェハ601,602はそれぞれウェハホルダ605,607により保持されている。このホルダ605,607は本願発明の加熱装置621,623により接して加熱されるようになっており、加熱装置は加圧機構630,632により加圧される。これにより、積層されたウェハは加熱と加圧が行われるようになる。この時、加熱装置に取りつけられた測温素子の出力を基に、電流制御装置670により発熱量制御が行われる。電流の制御は、交流電源を用いてサイリスタを使用した位相制御方式が簡単でよい。   FIG. 7 shows an apparatus for manufacturing a stacked three-dimensional semiconductor according to the present invention. The wafers 601 and 602 aligned with each other are held by wafer holders 605 and 607, respectively. The holders 605 and 607 are in contact with and heated by the heating devices 621 and 623 of the present invention, and the heating devices are pressurized by the pressurizing mechanisms 630 and 632. As a result, the stacked wafers are heated and pressurized. At this time, the amount of heat generated is controlled by the current control device 670 based on the output of the temperature measuring element attached to the heating device. For the current control, a phase control method using a thyristor using an AC power supply may be simple.

図には本願発明の説明に必要な部材のみを記したが、加圧に際して加圧機構の平行度を調整する平行度調整機構が設けられている。また、図ではウェハ積層体に対して両面に加熱装置を配置したが、目的の温度分布によっては、本願発明の積層ヒータを上下の一方のヒータにのみ用いることもある。   Although only the members necessary for explaining the present invention are shown in the figure, a parallelism adjusting mechanism for adjusting the parallelism of the pressurizing mechanism at the time of pressurization is provided. In the figure, the heating devices are arranged on both sides of the wafer laminate, but depending on the target temperature distribution, the laminated heater of the present invention may be used only for one of the upper and lower heaters.

以上、本願発明の積層カートリッジヒータの構造とそのヒータの制御方法を用いることにより、目的とする温度分布が容易に得られ、その目的とする温度分布が変わった場合でも容易に変更された目的温度分布が実現されることが理解される筈である。   As described above, by using the structure of the laminated cartridge heater of the present invention and the control method of the heater, the target temperature distribution can be easily obtained, and even when the target temperature distribution changes, the target temperature easily changed. It should be understood that the distribution is realized.

半導体装置の高密度化、高速駆動化は産業上必至の要請であり、そのための本願発明の利用は、従って、産業上必至である。   Increasing the density and driving speed of semiconductor devices is an inevitable demand in the industry, and the use of the present invention for that purpose is therefore inevitable in the industry.

カートリッジヒータ層の積層からなる加熱装置の基本概念図である。It is a basic conceptual diagram of the heating apparatus which consists of lamination | stacking of a cartridge heater layer. カートリッジヒータ層中のカートリッジヒータの発熱特性の例である。It is an example of the heat_generation | fever characteristic of the cartridge heater in a cartridge heater layer. 積層されたカートリッジヒータ層中の発熱特性の例である。It is an example of the heat_generation | fever characteristic in the laminated | stacked cartridge heater layer. 測温素子の配置例である。It is an example of arrangement | positioning of a temperature measuring element. カートリッジヒータの発熱単位を示す例である。It is an example which shows the heat_generation | fever unit of a cartridge heater. 加熱温度一様化の実施例である。It is an Example of heating temperature equalization. 加熱装置を組み込んだ、半導体製造装置の例である。It is an example of a semiconductor manufacturing apparatus incorporating a heating device.

符号の説明Explanation of symbols

101,102 ・・・・ カートリッジヒータ層
111 ・・・・ カートリッジヒータ
301 ・・・・ カートリッジヒータ層
311 ・・・・ カートリッジヒータ
321 ・・・・ 測温素子
415 ・・・・ カートリッジヒータ
410,420 ・・・・ 制御装置
621,622 ・・・・ 加熱装置
630,632 ・・・・ 加圧機構
605,607 ・・・・ ウェハホルダ
601,603 ・・・・ ウェハ積層体
670 ・・・・ 制御装置
101, 102 ... Cartridge heater layer 111 ... Cartridge heater 301 ... Cartridge heater layer 311 ... Cartridge heater 321 ... Temperature sensor 415 ... Cartridge heaters 410 and 420 ··· Control devices 621 and 622 ··· Heating devices 630 and 632 ··· Pressure mechanisms 605 and 607 ··· Wafer holders 601 and 603 ··· Wafer stack 670 ··· Control device

Claims (8)

貼り合わせ3次元積層型半導体装置の製造装置であって、
積層されたウェハ積層体を加熱する加熱装置及び前記ウェハ積層体を加圧する加圧機構を有し、
前記加熱装置は、
6角形のカートリッジヒータ層が3層、互いに120度だけ回転して積層され、
加熱面に配置された測温素子を有し、
該カートリッジヒータ層はそれぞれ所定の抵抗値分布を有する複数のカートリッジヒータが平行に並べられた構成であり、
周辺部に並べられたカートリッジヒータの抵抗値と中央部に並べられたカートリッジヒータの抵抗値が異なっている
ことを特徴とする半導体装置の製造装置
A manufacturing apparatus for a bonded three-dimensional stacked semiconductor device,
A heating device for heating the laminated wafer laminate and a pressurizing mechanism for pressurizing the wafer laminate,
The heating device is
Three layers of hexagonal cartridge heater layers, rotated by 120 degrees from each other,
It has a temperature measuring element arranged on the heating surface,
The cartridge heater layer has a configuration in which a plurality of cartridge heaters each having a predetermined resistance value distribution are arranged in parallel.
An apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein a resistance value of cartridge heaters arranged in a peripheral portion is different from a resistance value of cartridge heaters arranged in a central portion.
前記カートリッジヒータは、端部の抵抗値と中央部の抵抗値が異なっているカートリッジヒータである
ことを特徴とする請求項1に記載の製造装置
The manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the cartridge heater is a cartridge heater having a resistance value at an end portion different from a resistance value at a center portion.
前記カートリッジヒータ層は、抵抗値分布が均一なカートリッジヒータが並べられた構成である
ことを特徴とする請求項1に記載の製造装置
The manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the cartridge heater layer has a configuration in which cartridge heaters having a uniform resistance distribution are arranged.
前記周辺部に並べられたカートリッジヒータの抵抗値の方が、前記中央部に並べられたカートリッジヒータの抵抗値よりも大きいことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の製造装置The manufacturing method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the resistance value of the cartridge heater arranged in the peripheral portion is larger than the resistance value of the cartridge heater arranged in the central portion. Equipment . 積層されたウェハ積層体を加熱して3次元積層型半導体装置を製造する方法であって、
該ウェハ積層体を、請求項1から4のいずれか1項に記載された製造装置を介して保持し、
製造装置の加熱装置に通電して加熱する
ことを特徴とする製造方法
A method of manufacturing a three-dimensional stacked semiconductor device by heating a stacked wafer stack,
The wafer laminate is held via the manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 4 ,
A manufacturing method comprising heating by energizing a heating device of the manufacturing apparatus .
請求項5に記載の製造方法であって、
前記複数のカートリッジヒータの発熱量をそれぞれのカートリッジヒータ毎に制御する
ことを特徴とする製造方法
It is a manufacturing method of Claim 5, Comprising:
A method of manufacturing, wherein the amount of heat generated by the plurality of cartridge heaters is controlled for each cartridge heater.
請求項5または6に記載の製造方法であって、
加熱時間と共にウェハ積層体の温度分布を変化させ、最終的にウェハ積層体全面の温度分布が所定の温度分布になるように、前記複数のカートリッジヒータのそれぞれに流す電流を制御する
ことを特徴とする製造方法
It is a manufacturing method of Claim 5 or 6, Comprising:
The temperature distribution of the wafer stack is changed with the heating time, and the current flowing through each of the plurality of cartridge heaters is controlled so that the temperature distribution on the entire surface of the wafer stack becomes a predetermined temperature distribution. Manufacturing method .
ウェハ積層体のウェハ同士を接合する場合に、先に前記ウェハ積層体の中央部の温度を上昇させて前記中央部を接合し、その後に前記ウェハ積層体を均一な温度分布にして前記ウェハ積層体の全体を接合する請求項7に記載の製造方法When bonding wafers of a wafer laminate, the temperature of the central portion of the wafer laminate is first increased to join the central portion, and then the wafer laminate is made to have a uniform temperature distribution. The manufacturing method of Claim 7 which joins the whole body.
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