JP4969211B2 - Reforming method, reforming apparatus and joining method, joining apparatus - Google Patents
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本発明は、例えば密閉された内部空間に電子素子を備えた加速度センサ、圧力センサ、SAW(Surface Acoustic Wave)フィルタなどの電子素子パッケージの製造方法においての基板(ウエハ)の改質方法、改質装置及び接合方法、接合装置に関するものである。 The present invention relates to a method for modifying a substrate (wafer) in a method for producing an electronic device package such as an acceleration sensor, a pressure sensor, and a SAW (Surface Acoustic Wave) filter having an electronic device in a sealed internal space. The present invention relates to an apparatus, a bonding method, and a bonding apparatus.
従来、半導体素子、弾性表面波素子、その他、様々な電子素子を、大気中に存在する水分や酸素などの影響から守る一手法として、容器内部に電子素子を収納し、さらに容器内部を密閉して電子素子を封止する技術が知られている。 Conventionally, as a technique for protecting various electronic elements such as semiconductor elements, surface acoustic wave elements, and other elements from the effects of moisture, oxygen, etc. existing in the atmosphere, the electronic elements are housed inside the container, and the inside of the container is further sealed. A technique for sealing an electronic element is known.
このような電子素子を内部空間に配置して封止した電子デバイスでは、容器内部の気密性(密閉性)を向上させて水分などの浸入をより確実に防止するための様々な技術が提案されている。例えば、底面に電子素子が実装されたキャビティー部(凹部)を有するセラミック基板の開口部を金属製の蓋で覆い、セラミック基板と金属蓋とをはんだやガラスパウダーなどを用いて接合及び封止することが行われている。 In an electronic device in which such an electronic element is arranged and sealed in an internal space, various techniques have been proposed to improve the air tightness (sealing property) inside the container and more reliably prevent entry of moisture and the like. ing. For example, an opening of a ceramic substrate having a cavity portion (concave portion) on which an electronic element is mounted on the bottom surface is covered with a metal lid, and the ceramic substrate and the metal lid are joined and sealed using solder, glass powder, or the like. To be done.
一方、フリップチップボンディングにより搭載された電子素子と基板との空隙を密閉して電子素子を封止する技術も利用されている。例えば、特許文献1では、表面弾性波デバイスの製造において、表面弾性波チップがフリップチップ接続されたパッケージ基板上を、低融点ガラスを用いて封止することにより、樹脂を用いて封止する場合に比べて高い気密性を得る技術が開示されている。
On the other hand, a technique of sealing an electronic element by sealing a gap between the electronic element mounted by flip chip bonding and the substrate is also used. For example, in
ところで、特許文献1に開示されているように低融点ガラスにより封止したり、あるいは容器を構成する部材をはんだやガラスパウダーにて接合する場合は、高い気密性を得ることができる反面、高温で低融点ガラスやはんだを溶融するための加熱処理が必要となり、耐熱性の低い電子素子の封止には適していない。特に、化合物半導体などの電子素子は耐熱性が低いため、高温加熱により損傷する可能性が高い。
By the way, when it seals with low melting glass as disclosed by
また、シリコン基板に直接電子素子を形成し、ガラスの蓋を用いて、400℃で加熱して陽極接合でシリコン基板とガラスを接合し、密閉する方法もある。この場合は、直接基板同士を密閉接合後、ダイシング法により個片に分離する。しかし、陽極接合では、温度が高いため、耐熱性の低い部品は熱損傷を受ける可能性がある。 There is also a method in which an electronic element is formed directly on a silicon substrate, heated at 400 ° C. using a glass lid, the silicon substrate and glass are bonded by anodic bonding, and sealed. In this case, the substrates are directly sealed and separated into individual pieces by a dicing method. However, in anodic bonding, since the temperature is high, a component having low heat resistance may be thermally damaged.
そして、温度を低下して接合するための処理方法として、基板表面を改質して低温で接合する方法が特許文献2に開示されている。この特許文献2で開示されている接合方法では、接合基板の処理は時間で管理されており、接合基板の汚染度合いによっては、所定の処理時間では処理しきれず、汚染物が残り接合信頼性が低下する。また、逆に処理時間が長くなりすぎると、汚染はなくなるが接合基板の表面が荒れ、接合強度が低下し接合の信頼性が低下するという現象が起こる。
この処理時間を決定する方法として、特許文献3には、薄膜トランジスタ製造において、結晶質の薄膜と非晶質の薄膜との間で特徴的に表れる半導体の分光特性から結晶状態と非晶質状態との判別法として、光の反射率を用いる技術が開示されている。
As a method for determining this processing time,
さらに、特許文献4には、シリコン膜の結晶状態の膜質を、特定波長の光を照射し、反射強度または、反射率からシリコンの膜質を識別する技術が開示されている。
電子素子パッケージにおいて、特許文献2に記載された温度を下げて接合を行うためは基板表面の改質が必要となる。しかしながら、改質した基板表面の判別を行う方法として、特許文献3と特許文献4で開示される技術では、基板の結晶状態が、結晶状態か非晶質かを識別するために適用できるが、基板表面の清浄化が終了したこと、すなわちシリコン基板の表面の汚染状態を判断することはできないという問題があった。
In the electronic device package, in order to perform bonding at a lower temperature described in
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、電子素子パッケージにおいて、基板の接合面での品質を向上して信頼性の高い接合を可能とする改質方法、改質装置及び接合方法、接合装置を提供することを目的とする。 The present invention is directed to solving the above-described problems of the prior art, and in an electronic device package, a reforming method and an improved method that enable highly reliable bonding by improving the quality of the bonding surface of the substrate. An object of the present invention is to provide a bonding apparatus, a bonding method, and a bonding apparatus.
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載した改質方法は、基板を改質するための改質方法であって、エネルギー供給源によりプラズマ化したエネルギー波を基板に照射して洗浄する洗浄工程と、基板に光を照射して基板から反射された反射光の強度を観測する観測工程と、反射光の強度が所定量に達しているか否かを判定する判定工程とを有し、前記観測工程の前記基板からの反射光の強度を観測する発光強度測定手段は、前記エネルギー波を停止したときに前記基板面上に移動し、前記観測の終了後には前記基板面上から前記エネルギー波が照射されない位置に移動し、洗浄工程による基板の洗浄後に、観測工程で観測した反射光の強度が、判定工程において所定量以下のとき反射光の強度が所定量以上になるまで洗浄工程を繰り返し、所定量以上のとき処理完了と判定して洗浄工程を終了することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a modification method according to
また、請求項2に記載した改質方法は、請求項1記載の改質方法であって、基板に光を照射する位置は、基板の外周部であることを特徴とする。
The reforming method described in
また、請求項3に記載した改質方法は、請求項1または請求項2記載の改質方法であって、エネルギー波を照射する前に、基板に照射した光の反射光の強度を観測して、エネルギー波の停止を判定するための反射光強度の所定量を決定することを特徴とする。
The modification method according to
また、請求項4に記載した改質方法は、請求項3記載の改質方法であって、エネルギー波の停止を判定するための反射光強度の所定量を、反射光強度から算出した反射率として、反射率を1.02以上としたことを特徴とする。
The modification method according to
また、請求項5に記載した改質方法は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の改質方法であって、基板からの反射光を観測する波長は、450〜750nmの波長領域であることを特徴とする。
The modification method described in
また、請求項6に記載した接合方法は、2枚の基板を接合するための接合方法であって、電子素子パッケージを形成する複数個の電子素子が形成された第1の基板と蓋となる第2の基板との接合面を、それぞれ第1のエネルギー供給源と第2のエネルギー供給源によりプラズマ化したエネルギー波を照射して洗浄する第1の工程と、第1の基板と第2の基板それぞれに光を照射し、第1の基板と第2の基板から反射されたそれぞれの反射光の強度を観測する第2の工程と、観測したそれぞれの反射光の強度が所定量に達しているか否かを判定する第3の工程と、洗浄した接合面で第1の基板と第2の基板を接合する第4の工程とを有し、前記第2の工程の前記基板からの反射光の強度を観測する発光強度測定手段は、前記エネルギー波を停止したときに前記接合面上に移動し、前記観測の終了後には前記接合面上から前記エネルギー波が照射されない位置に移動し、第1の工程でエネルギー波の所定時間の照射後に、照射を停止して第2の工程で観測したそれぞれの反射光の強度が、第3の工程において所定量以下のときには反射光の強度が所定量以上になるまで第1の工程の洗浄処理を繰り返し、所定量以上のときには処理完了と判定して、第4の工程で第1の基板と第2の基板を接合することを特徴とする。
In addition, the bonding method according to
また、請求項7に記載した接合方法は、請求項6記載の接合方法であって、第1の基板と第2の基板それぞれに光を照射する位置は、第1の基板と第2の基板それぞれの外周部であることを特徴とする。
The bonding method according to
また、請求項8に記載した接合方法は、請求項6または請求項7記載の接合方法であって、エネルギー波を照射する前に、第1の基板と第2の基板それぞれに照射した光の反射光の強度を観測して、エネルギー波の停止を判断するための反射光強度の所定量をそれぞれ決定することを特徴とする。
Further, the bonding method according to claim 8 is the bonding method according to
また、請求項9に記載した接合方法は、請求項8記載の接合方法であって、エネルギー波の停止を判断するための反射光強度の所定量を、第1の基板と第2の基板それぞれの反射光強度から算出した反射率として、反射率が1.02以上としたことを特徴とする。
The bonding method according to
また、請求項10に記載した改質装置は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の改質方法により基板を改質する改質装置であって、基板を搬入する反応室と、基板を設置する基板台と、基板にエネルギー波を照射するエネルギー照射源と、反応室を真空に保つ真空手段と、基板に光を照射する手段と、基板から反射された反射光の強度を観測する測定手段とを備えたことを特徴とする。
A reforming apparatus according to
また、請求項11に記載した接合装置は、請求項6〜9のいずれか1項に記載の接合方法により2枚の基板を接合する接合装置であって、2枚の基板を搬入する反応室と、互いに対面する位置に第1の基板と第2の基板を設置する基板台と、第1の基板と第2の基板それぞれにエネルギー波を照射するエネルギー照射源と、反応室を真空に保つ真空手段と、第1の基板と第2の基板とを貼り合わせる貼合機構と、第1の基板と第2の基板それぞれに光を照射する手段と、第1の基板と第2の基板から反射されたそれぞれの反射光の強度を観測する測定手段とを備えたことを特徴とする。
A bonding apparatus according to claim 11 is a bonding apparatus for bonding two substrates by the bonding method according to any one of
前記構成によれば、基板の接合面での品質を向上することができ、かつ接合面により信頼性の高い接合ができる。 According to the said structure, the quality in the joint surface of a board | substrate can be improved, and highly reliable joining can be performed by a joint surface.
本発明によれば、電子素子パッケージを形成する複数個の電子素子が形成された基板と、蓋となる基板との接合面の品質を確保することができ、この接合面により高品質な接合を実現することができるという効果を奏する。 According to the present invention, the quality of the bonding surface between the substrate on which the plurality of electronic elements forming the electronic device package are formed and the substrate serving as the lid can be ensured, and high quality bonding can be achieved by this bonding surface. There is an effect that it can be realized.
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態における電子素子パッケージの構成を示す断面図である。図1に示すように、電子素子パッケージ1は、内部に電子素子である半導体素子11が複数個形成された基板12と、半導体素子11を収納するための複数個の凹部構造のキャビティー部14を有する蓋部材13からなる。蓋部材13には、キャビティー部14と、最終的に基板12と蓋部材13を接合後、チップにダイシング加工するための溝加工15が施されている。基板12と蓋部材13は、Si(シリコン)からなる。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an electronic device package according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an
基板12には、半導体素子11からの電気信号を受発信するための電気回路(図示せず)が形成されており、銅が埋め込まれたスルーホール16を通して外部と電気的に接続されている。また、電子素子パッケージ1をダイシング加工した後の個片のチップを外部基板に実装するための電極17を有する。
An electric circuit (not shown) for receiving and transmitting an electric signal from the semiconductor element 11 is formed on the
(実施の形態1)
図2は本発明の実施の形態1における改質処理に用いる改質装置を示す断面図である。図2において、21は反応室、Si(シリコン)からなる基板12は、基板台24の上に載置され、同様にSiからなる蓋部材13は、上部基板台25に固定される。
(Embodiment 1)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a reformer used for the reforming process in the first embodiment of the present invention. In FIG. 2,
上部基板台25には、静電チャック26が埋め込まれており、静電チャック26に電圧を印加することで蓋部材13は、静電チャック26に吸着される。上部基板台25にはベローズ27に取り付けられている。ベローズ27を上下することにより上部基板台25は上下に可動できる。
An
また、28は反応室21内を真空とする真空手段に接続の真空排気口、29は基板12を改質する基板用の中性ビーム源、30は蓋部材13を改質する蓋部材用の中性ビーム源である。エネルギー照射源である中性ビーム源29,30には、それぞれガス供給配管31,32と電力供給配線33,34が接続されている。ガス供給配管31,32及び電力供給配線33,34は、供給コネクタ35,36により反応室21との真空度を保っている。
Further, 28 is a vacuum exhaust port connected to a vacuum means for evacuating the inside of the
37は、基板12に光を照射し、かつ基板12からの反射光を受光するための光ファイバー、38は光ファイバー37を反応室21内で直線方向に移動するためのベローズ、39は、基板12に光を供給するための光源(図示せず)及び光の強度を測定し、反射光の強度から反射率を計算する第1光ファイバーシステムである。
37 is an optical fiber for irradiating the
同様に、40は、蓋部材13に光を照射し、かつ蓋部材13からの反射光を受光するための光ファイバー、41は光ファイバー40を反応室21内で直線方向に移動するためのベローズ、42は、蓋部材13に光を供給するための光源(図示せず)及び反射光の強度を測定し、反射率を計算する第2光ファイバーシステムである。基板12,蓋部材13に光を照射する手段と反射光を測定する手段を兼ねている。
Similarly, 40 is an optical fiber for irradiating the
また、図3は基板を改質し接合する処理を示すフローチャートである。図3に示すフローチャートに基づき図2の改質装置を参照しながら処理を説明する。 FIG. 3 is a flowchart showing a process for modifying and bonding the substrates. The processing will be described with reference to the reformer of FIG. 2 based on the flowchart shown in FIG.
まず、図2に示す反応室21内の基板台24に基板12、上部基板台25に静電チャック26を介して蓋部材13を載置し(S1)、光ファイバー37,40により基板12,蓋部材13に光を照射して、エネルギー波の停止を判定するための反射光強度の所定量を決定する(S2)。
First, the
反応室21内を真空手段により真空度10−5Paまで真空引きした後、中性ビーム源29,30のそれぞれにガス供給配管31,32からAr(アルゴン)ガスを20sccm供給し、電力供給配線33,34から電圧1.2KVを印加する。反応室21は、Arガスが供給されているため、真空度は10−2Paに保たれている。エネルギー供給源である中性ビーム源29,30の中にプラズマを発生させて、中性ビーム源29,30のそれぞれから中性のArがエネルギー波として引き出される(S3)。
The inside of the
基板12は中性ビーム源29により、蓋部材13は中性ビーム源30により、それぞれAr原子が照射される。これにより、基板12及び蓋部材13の表面は、スパッタリング作用で洗浄される。一定時間、例えば60秒処理後にエネルギー波を停止する(S4)。
The
その後、光ファイバー37,40のそれぞれを基板12及び蓋部材13の表面上まで移動し、ハロゲンランプ(図示せず)からの光を、光ファイバー37,40を通して基板12及び蓋部材13の表面上に照射して、基板12及び蓋部材13の表面上からの反射光を同じ光ファイバー37,40で受光し、第1,第2光ファイバーシステム39,42で反射率を測定する(S5)。
Thereafter, the
反射率を確認して(S6)、所定の反射率(例えば1.02未満)であれば(処理S6のNo)、光ファイバー37,40を基板12及び蓋部材13の表面上から離して、基板12は中性ビーム源29により、また蓋部材13は中性ビーム源30により、それぞれAr原子を一定時間照射する(S3〜S4)。
The reflectance is confirmed (S6), and if it is a predetermined reflectance (for example, less than 1.02) (No in processing S6), the
再度、光ファイバー37,40のそれぞれを基板12及び蓋部材13の表面上まで移動して、ハロゲンランプ(図示せず)からの光を、光ファイバー37,40を通して基板12及び蓋部材13の表面上に照射し、基板12及び蓋部材13の表面上からの反射光を同じ光ファイバー37,40で受光し、第1,第2光ファイバーシステム39,42で反射光強度から反射率を測定する(S6)。
The
所定量の反射率となったとき(処理S6のYes)、この反射率測定で基板12及び蓋部材13の表面上でそれぞれ両方を測定し(S7)、一方の反射率が、所定の反射率(例えば1.02以上)になったとき(処理S7のNo)、なった方の中性ビーム源29(または中性ビーム源30)を停止し(S8)、まだ所定の反射率以上になっていない他方は、前述と同じように再度光ファイバー37,40を基板12及び蓋部材13の表面上から離し、反射率が一定以上になっていない方の基板12または蓋部材13を中性ビーム源29または中性ビーム源30により、Ar原子を一定時間照射する(S3〜S4)。
When the reflectance of a predetermined amount is reached (Yes in processing S6), both are measured on the surface of the
この方法を繰り返して、所定量となって(処理S6のYes)、基板12及び蓋部材13の両方の表面からの光の反射率が所定の反射率(例えば1.02以上)になったとき中性ビーム源29,30を停止する(処理S7のYes)。
When this method is repeated to obtain a predetermined amount (Yes in process S6), the reflectance of light from both surfaces of the
その後、蓋部材13を固定している上部基板台25を下降し、蓋部材13を基板12に接触させ、5×103N/m2の圧力で加圧して接合する(S9)。これにより、電子素子パッケージを作成する。
Thereafter, the
また、図4には処理時間と接合強度を測定したグラフを示す。洗浄する処理時間が長くなれば、逆に基板12及び蓋部材13の表面粗さが粗くなり、接合強度が低下するという現象が生ずる。実際、図4に示すように4分処理した場合は、表面粗さが0.35nmとなり、処理する前の2倍の表面粗さとなった。これは、基板12や蓋部材13の表面に付着した汚染物が改質除去され、さらに下地をスパッタリングするため表面粗さが粗くなったと考えられ得る。また、図5に処理後の基板に照射する光の波長と反射率の関係を示す。図5に示すように、光の波長が450〜750nmの範囲内であれば、処理と反射率の関係が明確に出てくることがわかる。
FIG. 4 shows a graph in which processing time and bonding strength are measured. If the processing time for cleaning becomes longer, the surface roughness of the
そして、反射率が1.02以上であれば、良好な接合強度が得られた。このため反射率が1.02未満であれば、基板12及び蓋部材13の表面上には、まだ汚染物が残存して接合強度が低下し、これに対して、反射率が1.02以上であれば、汚染物が除去されていると考えられる。
When the reflectance was 1.02 or more, good bonding strength was obtained. For this reason, if the reflectance is less than 1.02, contaminants still remain on the surfaces of the
なお、反射率が変わる理由として汚染物の除去によると説明したが、その理由として以下のことが考えられる。表面粗さが変化したことにより反射率が変化することも考えられるが、処理時間と表面粗さの関係を調べた結果、図6に示すように反射率が向上している処理時間2分までは、表面粗さは、ほとんど変わらないことがわかった。 In addition, although it demonstrated that the removal of a contaminant was a reason for a reflectance changing, the following can be considered as the reason. Although it is conceivable that the reflectance changes due to the change in the surface roughness, as a result of investigating the relationship between the processing time and the surface roughness, the processing time up to 2 minutes is improved as shown in FIG. It was found that the surface roughness hardly changed.
また、図7は、表面処理後の基板12表面をXPS(X線光電子分光法)分析した結果を示し、Siからなる基板12表面上のC(カーボン)の濃度換算値を表す。図7は、Arビームを照射して基板12の深さ方向の分析を行ったもので、基板12表面上に約10nmのC化合物である有機物が堆積していることを表す。
FIG. 7 shows the result of XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) analysis of the surface of the
以上のことから、反射率が変化するのは、有機物が除去されたためと考えられる。すなわちC(カーボン),H(水素),O(酸素)からなる有機物は光を吸収するため、表面処理後は有機物が除去され、結果として反射率が上がることになる。 From the above, it is considered that the change in reflectance is due to the removal of organic substances. That is, the organic substance composed of C (carbon), H (hydrogen), and O (oxygen) absorbs light, so that the organic substance is removed after the surface treatment, resulting in an increase in reflectance.
以上のように、本実施の形態1によれば、基板12及び蓋部材13に対して、光を照射して反射率が所定以上になったときに、基板12及び蓋部材13表面上の汚染物は除去され、基板12及び蓋部材13の品質を確保することができ、高品質な接合を実現することができる。特に、片方ずつで、それぞれの基板12及び蓋部材13の表面を管理することにより、より接合信頼性が上がる。
As described above, according to the first embodiment, the
(実施の形態2)
図8は本発明の実施の形態2における改質処理に用いる改質装置を示す断面図である。本実施の形態2において使用した改質装置は、前述の実施の形態1で説明した接合装置と構成は略同じであり、図2の光ファイバー37,40に代えて、発光用の光ファイバー43,45と受光用の光ファイバー44,46を設けた点で異なる。
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a sectional view showing a reformer used for the reforming process in the second embodiment of the present invention. The reforming apparatus used in the second embodiment has substantially the same configuration as the joining apparatus described in the first embodiment, and instead of the
図8に示すように、反応室21の内部において、基板12は基板台24の上に載置され、蓋部材13は上部基板台25に固定される。上部基板台25には静電チャック26が埋め込まれており、静電チャック26に電圧を印加することで蓋部材13は、静電チャック26に吸着される。また、上部基板台25にはベローズ27が取り付けられ、ベローズ27を上下することで、上部基板台25が上下に可動する。
As shown in FIG. 8, in the
また、28は真空排気口、29は基板12を改質する基板用の中性ビーム源、30は蓋部材13を改質する蓋部材用の中性ビーム源である。この中性ビーム源29,30には、それぞれガス供給配管31,32及び電力供給配線33,34が接続されている。ガス供給配管31,32及び電力供給配線33,34は、供給コネクタ35,36により反応室21との真空度を保っている。
Further, 28 is a vacuum exhaust port, 29 is a neutral beam source for the substrate for modifying the
43は、基板12に斜めに入射して光を照射するための光ファイバー(発光側)でハロゲンランプ(図示せず)の光を供給し、44は、基板12から反射された光を受光するための光ファイバー(受光側)である。光を受光するための光ファイバー44は、光の強度を測定して反射率を計算する光ファイバーシステム(図示せず)に接続されている。
43 is an optical fiber (light emitting side) for obliquely incident on the
同様に45は、蓋部材13に斜めに入射して光を照射するための光ファイバー(発光側)でハロゲンランプ(図示せず)の光を供給し、46は、蓋部材13から反射された光を受光するための光ファイバー(受光側)である。光を受光するための光ファイバー46は、光の強度を測定して反射率を計算する光ファイバーシステム(図示せず)に接続されている。
Similarly, 45 is an optical fiber (light emitting side) for obliquely entering the
また、光を供給する光ファイバー43,45と光を受光する光ファイバー44,46は、反応室21内を真空に保つため、Oリング(図示せず)等を介して取り付けられている。
The
以上のように構成された改質装置について、図8を参照しながら説明する。図8に示す反応室21を真空度10−5Paまで真空引きした後、中性ビーム源29,30のそれぞれにガス供給配管31,32からAr(アルゴン)ガスを20sccm供給し、電力供給配線33,34から電圧1.2KVを印加する。反応室21は、Arガスが供給されているため、真空度は10−2Paに保たれている。中性ビーム源29,30の中にプラズマを発生させて、中性ビーム源29,30のそれぞれから中性のArが引き出される。基板12は中性ビーム源29により、蓋部材13は中性ビーム源30により、それぞれAr原子が照射される。
The reformer configured as described above will be described with reference to FIG. After evacuating the
これにより、基板12及び蓋部材13の表面は、スパッタリング作用で洗浄される。そして、中性ビームの照射中において、基板12及び蓋部材13の表面に対して、光ファイバー43,45からハロゲンランプの光を照射し、同時に基板12及び蓋部材13の表面からの反射光を光ファイバー44,46で受光して、光ファイバーシステムにより反射率を計測する。
Thereby, the surfaces of the
この反射率が、所定の反射率(例えば1.02以上)になった方の中性ビーム源29(または中性ビーム源30)を停止し、まだ所定の反射率以上になっていない方は、さらに所定の反射率(例えば1.02以上)になるまで中性ビームを照射する。そして、基板12及び蓋部材13の表面からの反射率の両方が所定の反射率(例えば1.02以上)になったときに、中性ビーム源29,30を停止する。
If the neutral beam source 29 (or neutral beam source 30) whose reflectivity has reached a predetermined reflectivity (for example, 1.02 or higher) is stopped, and has not yet exceeded the predetermined reflectivity Further, the neutral beam is irradiated until a predetermined reflectance (for example, 1.02 or more) is reached. Then, when both the reflectance from the surface of the
その後、蓋部材13を固定している上部基板台25を下降して、蓋部材13を基板12に接触させ、5×103N/m2の圧力で加圧して接合する。これにより、電子素子パッケージを作成する。
Thereafter, the
以上のように、本実施の形態2によれば、基板12及び蓋部材13に対して、光を照射して反射率が所定値以上になったときに改質処理を終了する方法によって、リアルタイムに改質状況を観測し処理することができる。
As described above, according to the second embodiment, the
また、リアルタイムで反射率を観測することにより、基板12及び蓋部材13表面上の汚染物が除去されたかどうかを判断でき、さらに基板12及び蓋部材13の品質を確保することも可能となって、高品質な接合を実現することができる。特に、片方ずつでそれぞれ基板12及び蓋部材13の表面をリアルタイムに管理することで、より接合信頼性を向上させることができる。
Further, by observing the reflectance in real time, it is possible to determine whether or not the contaminants on the surfaces of the
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3における改質処理について説明する。本実施の形態3における改質装置の構成は、前述した実施の形態2の図8に示した改質装置と構成は同じである。異なる点は、光ファイバー43,45からの光を基板12及び蓋部材13に照射する位置が、基板12及び蓋部材13の外周部としたことである。これは、中性ビーム源29,30の照射の性質上、基板12及び蓋部材13の中央部が外周部より、より照射されることになるためである。改質能力の少ない外周部を観測することにより、汚染物の未除去を防止することができる。そして、本実施の形態3では、基板12及び蓋部材13の外周から内側に15mmの位置で測定を実施した。
(Embodiment 3)
The reforming process in
以上のように構成された改質装置について、図8を参照しながら説明する。図8に示す反応室21を真空度10−5Paまで真空引きした後、中性ビーム源29,30のそれぞれにガス供給配管31,32からAr(アルゴン)ガスを20sccm供給し、電力供給配線33,34から電圧1.2KVを印加する。反応室21は、Arガスが供給されているため、真空度は10−2Paに保たれている。中性ビーム源29,30の中にプラズマを発生させて、中性ビーム源29,30のそれぞれから中性のArが引き出される。基板12は中性ビーム源29により、また蓋部材13は中性ビーム源30により、それぞれAr原子が照射される。
The reformer configured as described above will be described with reference to FIG. After evacuating the
これにより、基板12及び蓋部材13の表面は、スパッタリング作用で洗浄される。そして、中性ビームの照射中において、基板12及び蓋部材13の表面の外周部に対して、光ファイバー43,45からハロゲンランプの光を照射し、同時に基板12及び蓋部材13の反射光を光ファイバー44,46で受光して、光ファイバーシステムにより反射率を計測する。
Thereby, the surfaces of the
この反射率が、所定の反射率(例えば1.02以上)になった方の中性ビーム源29(または中性ビーム源30)を停止し、まだ所定の反射率以上になっていない方は、さらに所定の反射率(例えば1.02以上)になるまで照射する。そして、基板12及び蓋部材13表面からの反射率の両方が所定の反射率(例えば1.02以上)になったときに、中性ビーム源29,30を停止する。
If the neutral beam source 29 (or neutral beam source 30) whose reflectivity has reached a predetermined reflectivity (for example, 1.02 or higher) is stopped, and has not yet exceeded the predetermined reflectivity Further, irradiation is performed until a predetermined reflectance (for example, 1.02 or more) is reached. Then, when both the reflectance from the surface of the
その後、蓋部材13を固定している上部基板台25を下降して、蓋部材13を基板12に接触させ、5×103N/m2の圧力で加圧して接合する。これにより、電子素子パッケージを作成する。
Thereafter, the
以上のように本実施の形態3によれば、光ファイバー43,45からの光を基板12及び蓋部材13に照射する位置を、基板12及び蓋部材13の外周部とすることによって、基板12及び蓋部材13の全面を完全に改質することができ、汚染物の残存を防止することが可能となる。その結果、基板12及び蓋部材13の品質を確保することができ、さらに高品質な接合を実現することができる。
As described above, according to the third embodiment, the positions where the light from the
なお、本実施の形態3において実施した基板12及び蓋部材13の外周部に光を照射して反射光の観測を行う処理を、前述した実施の形態1における光ファイバー37,40において実施しても良く、あるいは光ファイバー37,40における反射光の観測として、基板12及び蓋部材13表面の外周部から中央部を経て、さらに別方向の外周部に渡る複数箇所を観測しても良いことは言うまでもない。
Note that the processing for irradiating the outer peripheral portions of the
以上、本発明に係る実施の形態について説明してきたが、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。 As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention has been described, this invention is not limited to said each embodiment, A various deformation | transformation is possible.
実施の形態1〜3において、アルゴンガスを用いたが、アルゴンの変わりに酸素ガスでもスパッタリング効果や有機物を除去する効果があるため、同様の効果が得られ、アルゴンガスに限定されるものではない。
In
また、エネルギー波として中性ビームとしたが、中性ビームによる改質に限定されず、他の手法、例えばイオンビーム,原子ビーム,ラジカルビーム、一般的に用いられる13.56MHの高周波放電によるプラズマにより改質されても良い。 Further, although the neutral wave is used as the energy wave, it is not limited to the modification by the neutral beam, but other methods such as ion beam, atomic beam, radical beam, plasma by high frequency discharge of 13.56 MH which is generally used. It may be modified by.
また、基板12と蓋部材13の材質としてシリコンとしたが、セラミック,ガラス(SiO2)などの他の絶縁材料にも適用できる。
Although the
また、基板12と蓋部材13との接合としたが、蓋部材13を別の基板として、基板と基板の接合としても同様である。
Further, although the
また、基板12と蓋部材13との接合面を洗浄する場合としたが、プラズマ洗浄のような基板1枚を処理するような場合にも、改質ができたかどうか判断する改質方法として適用できることは言うまでもない。
In addition, although the case where the bonding surface between the
また、実施の形態1において、光ファイバー37,40は、反応室21内としたが、反応室21に基板12と蓋部材13を供給するための予備室を設けて、この予備室内に光ファイバー37,40を設置し、改質の判断をしても同様の効果を有する。
In the first embodiment, the
本発明に係る改質方法、改質装置及び接合方法、接合装置は、電子素子パッケージを形成する複数個の電子素子が形成された基板と、蓋となる基板との接合面の品質を確保することができ、より高品質な接合を実現でき、電子素子パッケージの製造方法において有用である。 The reforming method, the reforming apparatus, the joining method, and the joining apparatus according to the present invention ensure the quality of the joint surface between the substrate on which a plurality of electronic elements forming the electronic element package are formed and the substrate that is the lid. Therefore, higher quality bonding can be realized, which is useful in a method for manufacturing an electronic device package.
1 電子素子パッケージ
11 半導体素子
12 基板
13 蓋部材
14 キャビティー部
15 溝加工
16 スルーホール
17 電極
21 反応室
24 基板台
25 上部基板台
26 静電チャック
27,38,41 ベローズ
28 真空排気口
29 基板用の中性ビーム源
30 蓋部材用の中性ビーム源
31,32 ガス供給配管
33,34 電力供給配線
35,36 供給コネクタ
37,40 光ファイバー
39 第1光ファイバーシステム
42 第2光ファイバーシステム
43,45 光ファイバー(発光側)
44,46 光ファイバー(受光側)
DESCRIPTION OF
44, 46 Optical fiber (light receiving side)
Claims (11)
前記観測工程の前記基板からの反射光の強度を観測する発光強度測定手段は、前記エネルギー波を停止したときに前記基板面上に移動し、前記観測の終了後には前記基板面上から前記エネルギー波が照射されない位置に移動し、
前記洗浄工程による基板の洗浄後に、前記観測工程で観測した前記反射光の強度が、前記判定工程において前記所定量以下のとき前記反射光の強度が前記所定量以上になるまで前記洗浄工程を繰り返し、前記所定量以上のとき処理完了と判定して前記洗浄工程を終了することを特徴とする改質方法。 A modification method for modifying a substrate, wherein a cleaning process is performed by irradiating the substrate with an energy wave converted into plasma by an energy supply source, and the substrate is irradiated with light and reflected from the substrate. An observation step of observing the intensity of the reflected light, and a determination step of determining whether or not the intensity of the reflected light has reached a predetermined amount,
The emission intensity measuring means for observing the intensity of the reflected light from the substrate in the observation step moves on the substrate surface when the energy wave is stopped, and after the observation is finished, the energy from the substrate surface is measured. Move to a position where no waves are irradiated,
After cleaning the substrate by the cleaning step, the cleaning step is repeated until the intensity of the reflected light observed in the observation step is not more than the predetermined amount in the determination step until the intensity of the reflected light is not less than the predetermined amount. The reforming method is characterized in that when the amount exceeds the predetermined amount, it is determined that the processing is completed, and the cleaning step is terminated.
前記第2の工程の前記基板からの反射光の強度を観測する発光強度測定手段は、前記エネルギー波を停止したときに前記接合面上に移動し、前記観測の終了後には前記接合面上から前記エネルギー波が照射されない位置に移動し、
前記第1の工程でエネルギー波の所定時間の照射後に、前記照射を停止して前記第2の工程で観測したそれぞれの反射光の強度が、前記第3の工程において前記所定量以下のときには前記反射光の強度が前記所定量以上になるまで前記第1の工程の洗浄処理を繰り返し、前記所定量以上のときには処理完了と判定して、前記第4の工程で前記第1の基板と前記第2の基板を接合することを特徴とする接合方法。 A bonding method for bonding two substrates, wherein a bonding surface between a first substrate on which a plurality of electronic elements forming an electronic element package are formed and a second substrate serving as a lid is respectively Irradiating light to each of the first substrate and the second substrate by irradiating and cleaning the energy wave generated by plasma from the first energy supply source and the second energy supply source; A second step of observing the intensity of each reflected light reflected from the first substrate and the second substrate; and a step of determining whether or not the intensity of each reflected light observed has reached a predetermined amount. 3 and a fourth step of bonding the first substrate and the second substrate with the cleaned bonding surface,
The emission intensity measuring means for observing the intensity of the reflected light from the substrate in the second step moves onto the bonding surface when the energy wave is stopped, and from the bonding surface after the observation is finished. Move to a position where the energy wave is not irradiated,
After the irradiation of the energy wave for a predetermined time in the first step, the irradiation is stopped and the intensity of each reflected light observed in the second step is less than the predetermined amount in the third step. The cleaning process of the first step is repeated until the intensity of the reflected light is equal to or greater than the predetermined amount. When the intensity is greater than the predetermined amount, it is determined that the process is complete, and the first substrate and the first step are determined in the fourth step. A bonding method comprising bonding two substrates.
前記基板を搬入する反応室と、前記基板を設置する基板台と、前記基板にエネルギー波を照射するエネルギー照射源と、前記反応室を真空に保つ真空手段と、前記基板に光を照射する手段と、前記基板から反射された反射光の強度を観測する測定手段とを備えたことを特徴とする改質装置。 A reformer for reforming a substrate by modifying the method according to any one of claims 1 to 5
A reaction chamber for carrying the substrate; a substrate table on which the substrate is placed; an energy irradiation source for irradiating the substrate with an energy wave; a vacuum means for keeping the reaction chamber in a vacuum; and a means for irradiating the substrate with light. And a measuring device for observing the intensity of the reflected light reflected from the substrate.
前記2枚の基板を搬入する反応室と、互いに対面する位置に第1の基板と第2の基板を設置する基板台と、前記第1の基板と前記第2の基板それぞれにエネルギー波を照射するエネルギー照射源と、前記反応室を真空に保つ真空手段と、前記第1の基板と前記第2の基板とを貼り合わせる貼合機構と、前記第1の基板と前記第2の基板それぞれに光を照射する手段と、前記第1の基板と前記第2の基板から反射されたそれぞれの反射光の強度を観測する測定手段とを備えたことを特徴とする接合装置。 A bonding apparatus for bonding two substrates by the bonding method according to claim 6 ,
The reaction chamber for carrying the two substrates, the substrate stage on which the first substrate and the second substrate are installed at positions facing each other, and the first substrate and the second substrate are irradiated with energy waves, respectively. Energy irradiation source, vacuum means for keeping the reaction chamber in vacuum, a bonding mechanism for bonding the first substrate and the second substrate, and the first substrate and the second substrate respectively. A joining apparatus comprising: means for irradiating light; and measuring means for observing the intensity of each reflected light reflected from the first substrate and the second substrate.
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