JP5412731B2 - 加熱加圧システム及び冷却装置 - Google Patents
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Description
このような構成によれば、第1温度(低温)から第2温度(高温)への過渡状態に、2つの基板が接合する面の中央部付近と周縁部付近との温度分布が一致するように制御することができるため、2つの基板の接合不良を極めて少なくすることができる。
このような構成によれば、高温から低温への過渡状態に、2つの基板が接合する面の中央部付近と周縁部付近との温度分布が一致するように制御することができるため、2つの基板の接合不良を極めて少なくすることができる。
図1はウエハ張り合わせ装置100の全体斜視図である。
ウエハ張り合わせ装置100は、ウエハローダーWL及びウエハホルダローダーWHLを有している。ウエハローダーWL及びウエハホルダローダーWHLは、多関節ロボットであり六自由度方向(X,Y,Z,θX,θY,θZ)に移動可能である。さらにウエハローダーWLはレールRAに沿ってY方向に長い距離移動可能であり、ウエハホルダローダーWHLはレールRAに沿ってX方向に長い距離移動可能である。
図2(a)は加熱加圧装置70を示した側面の概念図である。
温度調整プレートATは、ヒータHTから又は冷却配管CLからの熱伝達を向上させるために高熱伝達率の材料、例えば銅又はアルミニウム合金から構成される。
ベースプレートBPは、耐摩耗用又は耐衝撃用に優れている合金から構成されている。
<<実施例1>>
本実施例の加熱加圧装置70は半導体ウエハの全面において定常時間HTにおける所定温度、または所定時間を均一に保持するだけでなく、昇温中または冷却中である過渡状態においても半導体ウエハの全面で均一に温度制御することができる。以下は図を用い説明する。
ステップP31において、操作者は目標温度T2、昇温時間AT、定常時間HT、冷却時間CT及び加圧力を設定する。
所定通りで無い場合は、ステップP36に進みヒータHTの発熱量、または冷却配管CLの流量を実験値に基づき変化させる。
所定通りの場合はステップP37に進む。
本実施例ではウエハ温度が不均一になる放熱の原因を除去することで、ウエハ温度の均一性を保つ。図2(a)で示したように第2半導体ウエハW2の裏面側は第2ウエハホルダWH2と、第2トッププレートTP2と、第2温度調整プレートAT2と、第2ベースプレートBP2との多層構造でなり、熱の発生源でもある。このため第2半導体ウエハW2の裏面側への放熱は考慮する必要が無く、また、第2半導体ウエハWの表面側は対面する第1半導体ウエハW1があるため放熱を考慮する必要が無い。問題となるのはトッププレートTPから半導体ウエハWまでの側面、つまりトッププレートTPから半導体ウエハWまでの外縁と接する領域である。
本実施例では、計算によりウエハ温度を予測することでヒータHTの発熱量を制御する。
このように、計算によりウエハ温度を予測することにより、製造工程で予測を超えた温度変化がおきた場合でも、温度制御部77で最適な補正をすることができる。また、予定外に加圧条件が変化することにより接触熱抵抗が変わった場合でも、温度制御部77によって最適な補正をすることができる。
AT … 昇温時間
BP … ベースプレート (BP1 … 第1ベースプレート、BP2 … 第2ベースプレート)
CL … 冷却配管
CT … 冷却時間
G … 高温ガス
GN … ガスノズル
HT … ヒータ
HM … ヒータモジュール
HMS… ヒータモジュール支持体
HT … 定常時間
IS … 断熱体
RA … レール
TS … 温度センサー
TP … トッププレート (TP1 … 第1トッププレート、TP2 … 第2トッププレート)
T2 … 目標温度
TS … 温度センサー
W … 半導体ウエハ (W1 … 第1半導体ウエハ、W2 … 第2半導体ウエハ)
WH … ウエハホルダ (WH1 … 第1ウエハホルダ、WH2 … 第2ウエハホルダ)
WL … ウエハローダー
WHL … ウエハホルダローダー
10 … ウエハストッカー
20 … ウエハプリアライメント装置
30 … ウエハホルダストッカー
40 … ウエハホルダプリアライメント装置
50 … アライナー
70 … 加熱加圧装置
73 … 内側加圧アクチュエータ、
75 … 外側加圧アクチュエータ
77 … 温度制御部
78 … 温度予測部
80 … 分離ユニット
85 … ウエハ用ストッカー
70 … 加熱加圧装置
80 … 分離冷却ユニット
90 … 主制御装置
100… ウエハ張り合わせ装置
Claims (16)
- 少なくとも2つの基板を加熱し且つ加圧し一体基板に加工する加熱加圧システムであって、
前記基板を支持するとともに加圧する加圧プレートと、
前記加圧プレートを介して前記2つの基板を加圧する加圧アクチュエータと、
前記加圧プレートと前記加圧アクチュエータとの間に配置され、少なくとも一つの第1ヒータモジュールを有するとともに前記基板の中央部を加熱する中央ヒータ部と、
前記加圧プレートと前記加圧アクチュエータとの間で前記第1ヒータモジュールを取り囲むように配置された複数の第2ヒータモジュールを有し、前記基板の周縁部を加熱する周縁ヒータ部と、
前記基板が第1温度から第2温度まで加熱される際に、前記中央部付近の温度と前記周縁部付近の温度とが一致するように前記中央ヒータ部と周縁ヒータ部とを制御する温度制御部と、
を備え、
前記加圧アクチュエータは、前記中央ヒータ部の前記第1ヒータモジュール及び前記周縁ヒータ部の前記複数の第2ヒータモジュールの少なくとも一つと前記加圧プレートとを介して、前記2つの基板を加圧することを特徴とする加熱加圧システム。 - 前記基板が第1温度から第2温度まで加熱される際に、前記加圧プレート外に配置され、前記基板の周縁部を加熱する加熱手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の加熱加圧システム。
- 前記加熱手段は輻射熱反射板を含むことを特徴とする請求項2に記載の加熱加圧システム。
- 前記加熱手段は、温度が前記第2温度である不活性ガスを前記基板の前記周縁部に吹き付けるノズルを含むことを特徴とする請求項2に記載の加熱加圧システム。
- 前記温度制御部は前記基板から前記中央ヒータ部又は周縁ヒータ部に至る構成部材同士の接触部分及び構成部材と前記基板との接触部分に存在する接触熱抵抗に基づいて、前記中央ヒータ部と周縁ヒータ部とを制御することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の加熱加圧システム。
- 前記基板の中央部を冷却する中央冷却部と、
前記基板の周縁部を冷却する周縁冷却部と、を備え、
前記温度制御部は前記基板が第2温度から第1温度まで冷却される際に、前記中央部付近の温度と前記周縁部付近の温度とが一致するように前記中央冷却部と周縁冷却部とを制御することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の加熱加圧システム。 - 前記中央冷却部および前記周縁冷却部は、それぞれ前記加圧プレート内に配置されていることを特徴とする請求項6に記載の加熱加圧システム。
- 前記基板の加熱時に、前記周縁ヒータ部の前記ヒータモジュールの発熱量は、前記中央ヒータ部の前記ヒータモジュールの発熱量よりも大きいことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の加熱加圧システム。
- 少なくとも2つの基板を加熱し且つ加圧し一体基板に加工し、その後前記基板を冷却する冷却装置であって、
前記基板を支持するとともに加圧する加圧プレートと、
前記基板の中央部を冷却する中央冷却部と、
前記基板の周縁部を冷却する周縁冷却部と、
前記基板が第2温度から第1温度まで冷却される際に、前記中央部付近の温度と前記周縁部付近の温度とが一致するように前記中央冷却部と周縁冷却部とを制御する温度制御部と、を備え、
前記温度制御部は、前記基板の冷却開始期間に、前記基板に歪がでないように冷却することを特徴とする冷却装置。 - 前記基板が第2温度から第1温度まで冷却される際に、前記加圧プレート外に配置され、前記基板の周縁部を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする請求項9に記載の冷却装置。
- 前記冷却手段は、温度が前記第1温度である不活性ガスを吹き付けるノズルを含むことを特徴とする請求項10に記載の冷却装置。
- 前記温度制御部は前記基板から前記中央冷却部又は周縁冷却部に至る構成部材同士の接触部分及び構成部材と前記基板との接触部分に存在する接触熱抵抗に基づいて、前記中央冷却部と周縁冷却部とを制御することを特徴とする請求項9ないし請求項11のいずれか一項に記載の冷却装置。
- 前記基板の中央部を加熱する中央ヒータ部と、
前記基板の周縁部を加熱する周縁ヒータ部と、を備え、
前記温度制御部は前記基板が第1温度から第2温度まで加熱される際に、前記中央部付近の温度と前記周縁部付近の温度とが一致するように前記中央ヒータ部と周縁ヒータ部とを制御することを特徴とする請求項9ないし請求項12のいずれか一項に記載の冷却装置。 - 前記中央ヒータ部および前記周縁ヒータ部は、それぞれ前記加圧プレート内に配置されていることを特徴とする請求項13に記載の冷却装置。
- 前記中央冷却部および前記周縁冷却部は、それぞれ前記加圧プレート内に配置されていることを特徴とする請求項9ないし請求項14のいずれか一項に記載の冷却装置。
- 前記中央冷却部は、リング状に形成され冷媒を流す第1冷却配管を有し、
前記周縁冷却部は、前記第1冷却配管の外周にリング状に形成され冷媒を流す第2冷却配管を有し、
前記基板の冷却時に、前記第1冷却配管に流れる冷媒の流量よりも前記第2冷却配管に流れる冷媒の流量が少ないことを特徴とする請求項9ないし請求項15のいずれか一項に記載の冷却装置。
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