JP6700423B2 - ボンディング装置 - Google Patents

ボンディング装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6700423B2
JP6700423B2 JP2018555956A JP2018555956A JP6700423B2 JP 6700423 B2 JP6700423 B2 JP 6700423B2 JP 2018555956 A JP2018555956 A JP 2018555956A JP 2018555956 A JP2018555956 A JP 2018555956A JP 6700423 B2 JP6700423 B2 JP 6700423B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
main shaft
platen assembly
shaft
bonding apparatus
bonding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018555956A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019515496A (ja
Inventor
フイ フー
フイ フー
フェイシャン シャン
フェイシャン シャン
Original Assignee
シャンハイ マイクロ エレクトロニクス イクイプメント(グループ)カンパニー リミティド
シャンハイ マイクロ エレクトロニクス イクイプメント(グループ)カンパニー リミティド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シャンハイ マイクロ エレクトロニクス イクイプメント(グループ)カンパニー リミティド, シャンハイ マイクロ エレクトロニクス イクイプメント(グループ)カンパニー リミティド filed Critical シャンハイ マイクロ エレクトロニクス イクイプメント(グループ)カンパニー リミティド
Publication of JP2019515496A publication Critical patent/JP2019515496A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6700423B2 publication Critical patent/JP6700423B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092Apparatus for mechanical treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/185Joining of semiconductor bodies for junction formation
    • H01L21/187Joining of semiconductor bodies for junction formation by direct bonding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/82Pressure application arrangements, e.g. transmission or actuating mechanisms for joining tools or clamps
    • B29C66/826Pressure application arrangements, e.g. transmission or actuating mechanisms for joining tools or clamps without using a separate pressure application tool, e.g. the own weight of the parts to be joined
    • B29C66/8266Pressure application arrangements, e.g. transmission or actuating mechanisms for joining tools or clamps without using a separate pressure application tool, e.g. the own weight of the parts to be joined using fluid pressure directly acting on the parts to be joined
    • B29C66/82661Pressure application arrangements, e.g. transmission or actuating mechanisms for joining tools or clamps without using a separate pressure application tool, e.g. the own weight of the parts to be joined using fluid pressure directly acting on the parts to be joined by means of vacuum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/18Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by screw means
    • B30B1/181Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by screw means the screw being directly driven by an electric motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/06Platens or press rams
    • B30B15/061Cushion plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B5/00Presses characterised by the use of pressing means other than those mentioned in the preceding groups
    • B30B5/02Presses characterised by the use of pressing means other than those mentioned in the preceding groups wherein the pressing means is in the form of a flexible element, e.g. diaphragm, urged by fluid pressure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/185Joining of semiconductor bodies for junction formation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/6719Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the construction of the processing chambers, e.g. modular processing chambers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • H01L21/682Mask-wafer alignment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/816General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the mounting of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
    • B29C66/8163Self-aligning to the joining plane, e.g. mounted on a ball and socket
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/82Pressure application arrangements, e.g. transmission or actuating mechanisms for joining tools or clamps
    • B29C66/822Transmission mechanisms
    • B29C66/8223Worm or spindle mechanisms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/832Reciprocating joining or pressing tools
    • B29C66/8322Joining or pressing tools reciprocating along one axis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

本発明は半導体技術の分野に関し、特にボンディング装置に関する。
相異なる材料のウエハを一緒に接合するために、ウエハ接合技術が用いられる。一般的な接合技術は、直接シリコン/シリコン接合、直接シリコン/ガラス接合、金属拡散接合、ポリマーベースの接合などを含む。半導体産業では、接合技術が多くの分野で応用されており、将来におけるもっとも重要な技術の1つと見なされている。各種の用途で用いられているウエハ接合加工は、通常、変動パラメータを有するが、これらは同様な作業原理に従い、全てが基本的に、排気、加熱、圧力負荷、冷却、および真空破壊を含む。完備されたウエハ接合加工は、通常、配列装置およびボンディング装置を必要とする。配列装置は、その上の配列マークを用いて2つのウエハを配列し、これらウエハの間にスペーサを挿入し、これら2つのウエハを相互に対し固定することができる。配列装置の型の如何にもよるが、これら2つのウエハの配列から固定までのプロセスは通常5〜8分かかる。ボンディング装置は、排気、スペーサの除去、加熱、加圧、冷却、真空破壊、およびシリコンウエハまたは相異なる材料のウエハの接合、を行うことが可能である。このボンディング装置によって行われるシリコンウエハまたはウエハの対の接合には、通常、45〜90分を要する。
ウエハ接合技術が、微小電気機械システム(MEM:micro−electro−mechanical system)、微小光電子システム、ならびに、特に、CMOSイメージセンサ、および、例えばシリコン貫通電極(TSV:through silicon via)加工による近年の三次元(3D:three−dimensional)チップの製造において広く用いられるようになるにつれ、ウエハボンディング装置の性能に対し益々高い要求事項が課されている。
現行の接合加工における圧力付加は、2つの異なるアプローチによって遂行することができる。1つのアプローチは、剛性接合加工であり、この加工では、パワーソースから発生した圧力が、主シャフトを介してプラテンに伝達され、該プラテンの下でウエハが一緒に接合される。これには、プラテンが十分な剛性を有することが必要であり、そうでなければ、プラテンの中央部と周辺部との間に圧力の不一致が生じ易くなる。別のアプローチは、柔軟式の接合加工であり、この加工では、駆動装置を上部プラテンアセンブリに連結するのにじゃばらが用いられ、これにより、駆動装置から上部プラテンアセンブリに圧力を伝達することができる。上部プラテンアセンブリが、加圧作業下の接合対象のウエハの1つの表面に達すると、じゃばらは徐々に剛性管に収縮し、これにより上部プラテンアセンブリ上に加わる圧力を徐々に増加させる。このようにして、ゆっくりした圧力付加が達成可能である。しかしながら、じゃばらが長い場合、時間経過とともに、じゃばらと連通している真空チャンバが排気された後に、じゃばらの内側と外側との間の圧力差の作用下でじゃばらが裂け易くなる。さらに悪いことには、じゃばら中のこの裂け目は、より高圧の大気がじゃばらに流入すると拡大され得る。
前述の問題の観点から、従来型のボンディング装置をさらに改良する必要がある。
本発明は、上部プラテンアセンブリを伝達装置に連結し、上部プラテンアセンブリが接合の対象体に均一な圧力を加えることを可能にするため伸張できる可撓性プラテンを有するボンディング装置を提案することによって、前述の問題を克服する。
このために、本発明で提案されるボンディング装置は、上から下方に、駆動装置と、該駆動装置に固定連結された伝達装置と、該伝達装置に連結された上部プラテンアセンブリと、該上部プラテンアセンブリと協働する下部プラテンアセンブリであって、下部プラテンアセンブリと上部プラテンアセンブリとの間に配置された接合の対象体を支持するように構成される、該下部プラテンアセンブリと、上部プラテンアセンブリおよび下部プラテンアセンブリの両方がその中に収容される真空チャンバと、を含み、この上部プラテンアセンブリは、該上部プラテンアセンブリが均一な圧力を接合の対象体に加えることを可能にするため伸張できる可撓性プラテンによって、伝達装置に連結される。
ある好適な実施形態において、可撓性プラテンと伝達装置との間に回転繋止機構を連結することが可能であり、該機構は、上部プラテンアセンブリが伝達装置の中心軸周りに回転するのを阻止するように構成される。
ある好適な実施形態では、可撓性プラテンは、上から下方に、上部プレートと下部プレートとを含んでよく、この上部プレートは伸張可能部材によって下部プレートに連結される。
ある好適な実施形態において、この伸張可能部材は、一方端を上部プレートに、他方端を下部プレートに連結された下部じゃばらを含んでよい。
ある好適な実施形態では、伸張可能部材に対する繋止機構は、上部プレートと下部プレートとの間にさらに配置することが可能であり、該機構は、伸張可能部材の伸張および収縮を限定するように構成される。
ある好適な実施形態において、伝達装置は、可撓性プラテンの上面に固定された主シャフトを含んでよく、該主シャフトは、真空チャンバの内部から該真空チャンバの外部に延び、駆動装置に固定連結される。
ある好適な実施形態では、この主シャフトは、球面すべりスラスト軸受を介して可撓性プラテンの上面に固定することができる。
ある好適な実施形態において、真空チャンバは、上側部分に位置する天側チャンバ壁と下側部分に位置する底側チャンバ壁とを含んでよく、主シャフトは、真空チャンバの内部から天側チャンバ壁を通り抜けて真空チャンバの外部に延びる。
ある好適な実施形態では、ガイドシャフトが、天側チャンバ壁に設けられ、主シャフトの周りに均等に分布配置されてよく、主シャフトの頂部に直径が主シャフトより大きい上部フランジが設けられ、ガイドシャフトは、主シャフトがガイドシャフトに沿って上下移動可能なように、上部フランジと摺動可能に係合される。
ある好適な実施形態において、該上部フランジはガイドシャフトに対応する円形穴を画定することが可能であり、ガイドシャフトがその円形穴を通して挿入され、ガイドシャフトは、対応する円形穴と適応するクリアランスを形成する。
ある好適な実施形態では、主シャフトは深孔を画定し、該深孔内に配置されたテーパーシャフトねじによって駆動装置に連結されることが可能であり、テーパーシャフトねじは、該深孔と適応するクリアランスを形成する。
ある好適な実施形態では、ねじナットが、上部フランジの端面に固定連結されてよく、該ねじナットは、ねじ嵌合によってテーパーシャフトねじの上に配置されるように、テーパーシャフトねじと係合される内ねじ山を有する。
ある好適な実施形態において、主シャフトを囲む下部フランジが天側チャンバ壁上に配置されてよく、伝達装置は、一方端を上部フランジに他方端を下部フランジに固定された上部じゃばらを備えており、これら上部じゃばらの各々は、主シャフトの中心軸とガイドシャフトうちのどの1つの中心軸との間の距離よりも小さな半径を有する。
ある好適な実施形態では、駆動装置とねじナットとの間で、テーパーシャフトねじの上にスラスト軸受を配置することができる。
ある好適な実施形態において、この駆動装置はモータであってよい。
従来技術と比較すると、本発明は、以下のボンディング装置を提供する点で有益であり、このボンディング装置は、上から下方に、駆動装置と、該駆動装置に固定連結された伝達装置と、該伝達装置に連結された上部プラテンアセンブリと、上部プラテンアセンブリと協働する下部プラテンアセンブリであって、下部プラテンアセンブリと上部プラテンアセンブリとの間に配置された接合の対象体を支持するように構成される、該下部プラテンアセンブリと、上部プラテンアセンブリおよび下部プラテンアセンブリの両方が収容される真空チャンバと、を含み、上部プラテンアセンブリは、該上部プラテンアセンブリが、接合の対象体に均等な圧力を加えることが可能なように伸張できる可撓性プラテンによって、伝達装置に連結される。
本発明によれば、真空チャンバ内で上部プラテンアセンブリと伝達装置との間に配置された可撓性プラテンは、それに連結された上部プラテンアセンブリに下向き圧力を加えるため、長手方向に伸張することができる。この圧力の影響の下で、上部プラテンアセンブリは、上部プラテンアセンブリ自体と下部プラテンアセンブリとがそれぞれ接合の対象体に密着するまで、ゆっくりと下方に移動する。その後、可撓性プラテンは、上部プラテンアセンブリに下向きの圧力をかけ続ける。このようにして、上部プラテンアセンブリによって接合の対象体に加えられる圧力は均等になる。この間、可撓性プラテンのゆっくりした伸張により、上部プラテンアセンブリによって、均等な圧力がゆっくりと加えられる。
本発明によるボンディング装置の断面図である。 この図において、1−モータ、2−スラスト軸受、3−テーパーシャフトねじ、4−主シャフト、41−上部フランジ、42−深孔、43−円形穴、5−天側チャンバ壁、51−主シャフト穴、52−下部フランジ、6−真空チャンバ、7−下部プラテンアセンブリ、8−底側チャンバ壁、9−上部プラテンアセンブリ、10−下部じゃばら、11―じゃばら繋止機構、12−球面すべりスラスト軸受、13−回転繋止機構、14−ガイドシャフト、15−上部じゃばら、16−ねじナット、17−上部プレート、18−下部プレート、である。
本発明のこれらのおよび他の目的、特徴、および利点は、具体的な実施形態についての詳細な説明を、添付の図面と関連させて読むことによって明らかとなろう。
図1を参照すると、本発明はボンディング装置を提供し、該装置は、上から下方に、
接合パワーソースとしての役割をするモータ1と、
モータ1に固定連結されてモータ1によって駆動され、モータ1からの力を自己に連結された他の構成要素に向け、下方に伝達するように構成された伝達装置と、
天側部分に位置する天側チャンバ壁5、および底側部分に位置する底側チャンバ壁8を含むチャンバ壁によって画定された真空チャンバ6と、
を含む。一般的な場合、真空チャンバ6は、接合品質を劣化させる可能性のある、接合対象のシリコンウエハまたはウエハの間のエアバブルを防止すべく、ボンディング装置により行われる接合加工で圧力が加えられている間、真空チャンバ6からエアを抜くために、真空ポンプに連結することが可能である。
シリコンウエハまたはウエハを接合するため、上部プラテンアセンブリ9および下部プラテンアセンブリ7は、基本的に真空チャンバ6内に配置される。シリコンウエハまたはウエハは、上部プラテンアセンブリ9と下部プラテンアセンブリ7との間に置かれる。上部プラテンアセンブリ9は、その上側部分に位置し、下部プラテンアセンブリ7は下側部分に位置する。上部プラテンアセンブリ9は、可撓性プラテンによって伝達装置に連結される。
具体的に、可撓性プラテンは、上から下に、上部プレート17および下部プレート18を含んでよい。上部プレート17および下部プレート18の両方は、直径が上部プラテンアセンブリ9に等しいか、またはそれよりわずかに大きくてよい。上部プラテンアセンブリ9が下部プレート18と接触する。加圧の間、上部プラテンアセンブリ9と等しいかそれより大きい直径を有する下部プレート18は、上部プラテンアセンブリ9が、該上部プラテンアセンブリ9上面への不均等な力の分布を防止するために十分な大きさの受力面積を有することを可能にする。
上部プレート17および下部プレート18は、両方とも正方形または円形形状であってよい。図示の実施形態では、これらの両方は円形のプレートである。上部プレート17は、下部じゃばら10を介して下部プレート18に連結することができる。言い換えれば、下部じゃばら10は、その一方端を上部プレート17に、他方端を下部プレート18に連結される。下部じゃばら10は、上部プレート17と下部プレート18とを、それらそれぞれの外周で連結することが可能である。下部じゃばら10は初期的に収縮しており、下部じゃばら10は、該下部じゃばら10を膨らませるため、エアを導入可能なエア流入口(図示せず)を有し、これにより、下部じゃばら10は、長手方向に徐々に伸張し、上部プレート17と下部プレート18とを、それぞれ上方と下方とに移動させる。しかしながら、上方への動きは、伝達装置からの下向きの力によって抑えられる。その結果、上部プレート17は不動にされ、下部じゃばら10は、長手方向下方にだけ伸張し、これにより、下部プレート18をこの方向に変位させる。この長手方向の伸張は膨張によりもたらされるので、下部プレート18は、上部プラテンアセンブリ9にゆっくりと力を加える。
さらに、上部プレート17から下部プレート18に向けて、圧力付加突出部171が突出してよい。これらの圧力付加突出部171は、均等に分布させしかして均等に仕切られた空間を画定させ、下部じゃばら10の膨張の間その中にエアを導入して加圧し、下部プレート18を下方に移動するように駆動することができる。その結果、下部プレート18によって上部プラテンアセンブリ9に、およびそれを通してシリコンウエハまたはウエハに加えられた圧力は均等になる。
好ましくは、上部プレート17と下部プレート18との間にじゃばら繋止機構11が配置される。じゃばら繋止機構11は、上部プレート17および下部プレート18の円周に沿って均等に配置され、同じ長さおよび同じ弾性パラメータを有するいくつかのバネを含む。これらのバネの各々は、一方の端を、上部プレート17の円周側面に取り付けられたフックの1つに、他方の端を、下部プレート18の円周側面に取り付けられた対応するフックの1つに固定される。これらのバネは、作動の間、下部プレート18に対して上部プレート17が回転するのを防止でき、可撓性プラテンの下方移動の間、真空チャンバ6の膨張および排気両方による該プラテン自体の長手方向の伸張の結果による該プラテンへの損傷を回避することを可能にする。下部プラテンアセンブリ7が接合の対象体の1つに接触すると、これらのバネは、非活性になってよい。本発明によれば、モータ1から可撓性プラテンへの力の伝達は、基本的には、一方の端部を上部プレート17に固定され、他方の端部を主シャフト4の上に配置された球面すべりスラスト軸受12によって、可撓性プラテン中の上部プレートに結合された主シャフト4により達成される。
さらに、回転繋止機構13を、主シャフト4と上部プレートとの間に配置することが可能である。回転繋止機構13は、各々が一方端を主シャフト4に、他方端を上部プレート17に固定された、湾曲されたまたはされていないいくつかの金属ストリップを含む。これらの金属ストリップは主シャフト4の周囲に均等に配置されてよく、これらの金属ストリップが主シャフト4と上部プレート17との両方に固定されているので、主シャフト4周りに上部プレート17を回転させる性向のある一切の力を中和することができ、かかる力は、上部プレート17が回転している間に加えられた圧力の均等性にとっては不利益である。
主シャフト4は、真空チャンバ6の内部から真空チャンバ6の外部に伸張してよい。主シャフト穴51は、天側チャンバ壁5中に形成される。言い換えれば、主シャフト4は、天側チャンバ壁5中の主シャフト穴51を通して挿入が可能である。
主シャフト4は、中央深孔42を有することが可能である。この中央深孔42の上部縁は、上部フランジ41によって画定される。上部フランジ41中には円形穴43が形成される。いくつかのガイドシャフト14が主シャフト穴51を囲んで均等に分布配置され、これらは、それぞれ対応する円形穴43に通して挿入され得る。ガイドシャフト14の各々は、天側チャンバ壁5から延び、それが挿入されている円形穴43の上縁から外に突き出てよい。ガイドシャフト14は、上部フランジ41がガイドシャフト14沿いに上下に摺動できるように、円形穴43と適応するクリアランスを形成してよい。
真空チャンバ6が排気された後、主シャフト穴51を通って真空チャンバ6の中にエアが進入するのを防止するために、上部じゃばら15を設けることが可能である。上部じゃばら15は、一方端を上部フランジ41に、他方端を天側チャンバ璧5上の下部フランジ52に連結される。下部フランジ52は、主シャフト穴51の周りに固定されてよい。上部じゃばら15は、主シャフト4の中心軸からガイドシャフト14のうちのどの1つの中心軸までの距離よりも小さな内径を有する。このように、上部フランジ41を除いて、主シャフト4の残りの部分は、上部じゃばら15内に収容される。上部じゃばら15は、真空チャンバ6とともに、真空チャンバ6の良好な気密性を確保する密封空間を形成することができる。
主シャフト4の上部フランジ41の、モータ1に向いている端面上に、ねじナット16を固定することが可能である。ねじナット16は、主シャフト4を上下に動かすように構成される。ねじナット16は、テーパーシャフトねじ3と係合することが可能である。テーパーシャフトねじ3は、主シャフト4の深孔42内に受容される下側端部を有する。テーパーシャフトねじ3は、ねじナット16の内ねじ山と相補する外ねじ山を有してよい。言い換えれば、ねじナット16は、テーパーシャフトねじ3とねじ係合される。テーパーシャフトねじ3は、モータ1に固定される。テーパーシャフトねじ3が、モータ1の作動下で上下に動くと、ねじナット16と、それとともに主シャフト4が、同じ方向に動くように駆動される。接合作業の間、主シャフト4は下方に動かされ、可撓性プラテンを初期位置から接合前作業のための位置に、同じ方向に動くように駆動する。次いで、可撓性プラテンは接合作業が可能なように膨張される。その後、可撓性プラテン中の真空は破られ、可撓性プラテンは、主シャフト4によって上方に移動させられ初期位置に戻る。
好ましくは、スラスト軸受2は、ねじナット16とモータ1との間に配置される。スラスト軸受2は、ねじナット16の内径よりも大きな外径を有し、しかしてねじナット16の上方移動に対する停止限界としての役割をし、これは、ねじナット16が、上部じゃばら15の最大許容長さに対応する位置を超えて進み、上部じゃばら15の損傷、または下部フランジ52からの上部じゃばら15の連結外れを引き起こすことがないことを確実にする。
本発明のボンディング装置によって行われる接合加工を、以下で詳細に説明する。
上部プラテンアセンブリ9を初期位置に置いて、真空チャンバ6からエアが排出され、モータ1がテーパーシャフトねじ3を回転させる。テーパーシャフトねじ3から、ねじナット16へ、以下順次に、主シャフト4へ、可撓性プラテンへ、さらに上部プラテンアセンブリ9への力の伝達の結果、上部プラテンアセンブリ9は、下方に向け、接合前作業のための位置(上部プラテンアセンブリ9の底面がウエハの上方3mm〜5mmの位置)に移動する。上部プラテンアセンブリ9中のディスクをそれぞれ加熱し、下部プラテンアセンブリ7が望ましい温度に加熱された後、モータ1は、上部プラテンアセンブリ9をさらに下方に移動させる。結果として、上部プラテンアセンブリ9の底面が、上側のウエハ上面と接触し、下部プラテンアセンブリ7に圧力を加える。下部プラテンアセンブリ7中のセンサが、この圧力をモニタし、それが所定の値に達すると、モータ1が作動を停止するように、これをモータ1にシグナリングする。
下部じゃばら10は、30バール以下の圧力に膨らまされ、これにより徐々に長手方向に伸張し、上部プレート17と下部プレート18とを、それぞれ上方と下方とに移動させる。但し、この上方移動は、主シャフト4と上部プレート17との上方への移動の間、ねじナット16がスラスト軸受2に当たると阻止される。これにより上部プレート17は動きを止められ、下部じゃばら10は下方にだけ伸張し、下部プレート18は、上部プラテンアセンブリ9を同方向に動くように駆動させる。下部プラテンアセンブリ7へのこの下向き圧力は、上部プラテンアセンブリ9が上側ウエハに接触した後にも継続する。回転繋止機構13は、下部じゃばら10の主シャフト4周りのいかなる回転も阻止することができる。下部じゃばら10の主シャフト4周りの下向き移動の間、これがウエハの位置ずれを生じさせる可能性がある。接合加工の終了時に、下部じゃばら10の真空は破られ、その結果、上部プラテンアセンブリ9によって上側ウエハに加えられていた圧力は低減し最後には消失する。次いで、モータ1はテーパーシャフトねじ3を回転させ、上部プラテンアセンブリ9を初期位置に戻し、その後、接合されたシリコンウエハまたはウエハが取り出される。
要約すれば、本発明のボンディング装置では、真空チャンバ6内で上部プラテンアセンブリ9と伝達装置との間に配置された伸縮性プラテンは、それに連結された上部プラテンアセンブリ9への下向き圧力を加えるために長手方向に伸張することが可能である。この圧力の下で、上部プラテンアセンブリ9は、該上部プラテンアセンブリ9自体と、下部プラテンアセンブリ7とが、それぞれ、接合の対象体と密着するまでゆっくりと下方に動く。その後、伸縮性プラテンは、上部プラテンアセンブリ9に下向きの圧力をかけ続ける。このような仕方で、上部プラテンアセンブリ9によって接合の対象体に加えられる圧力は均等になる。その間、伸縮性プラテンのゆっくりした伸張によって、上部プラテンアセンブリ9によって均等な圧力がゆっくりと加えられる。
前述の実施形態を参照しながら、本発明を上で説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。当業者が、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、その様々な修改および変形を作製できることは明らかである。したがって、本発明は、かかる修改および変形が添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内にある場合、それらの全てを網羅することを意図されている。

Claims (12)

  1. 上から下方に、
    駆動装置と、
    前記駆動装置に固定連結された伝達装置と、
    前記伝達装置に連結された上部プラテンアセンブリと、
    前記上部プラテンアセンブリと協働する下部プラテンアセンブリであって、前記下部プラテンアセンブリと前記上部プラテンアセンブリとの間に配置された接合の対象体を支持するように構成される、前記下部プラテンアセンブリと、
    前記上部プラテンアセンブリおよび前記下部プラテンアセンブリの両方が中に収容される真空チャンバと、
    を含む、ボンディング装置であって、
    前記上部プラテンアセンブリは、前記上部プラテンアセンブリが、前記接合の対象体に均等な圧力を加えることが可能なように伸張できる可撓性プラテンによって、前記伝達装置に連結され
    前記可撓性プラテンが、上から下方に、上部プレートと下部プレートとを含み、前記上部プレートは伸張可能部材によって前記下部プレートに連結され、前記伸張可能部材が、一方端を前記上部プレートに、他方端を前記下部プレートに連結された下部じゃばらを含み、前記伸張可能部材に対する繋止機構が、前記上部プレートと前記下部プレートとの間にさらに配置され、前記伸張可能部材の伸張および収縮を限定するように構成される、ボンディング装置。
  2. 回転繋止機構が、前記可撓性プラテンと前記伝達装置との間に連結され、前記上部プラテンアセンブリが前記伝達装置の中心軸周りに回転するのを阻止するように構成される、請求項1に記載のボンディング装置。
  3. 前記伝達装置が、前記可撓性プラテンの上部に固定された主シャフトを含み、前記主シャフトは、前記真空チャンバの内部から前記真空チャンバの外部に延び、前記駆動装置に固定連結されている、請求項1に記載のボンディング装置。
  4. 前記主シャフトが、球面すべりスラスト軸受を通して前記可撓性プラテンの前記上部に固定される、請求項に記載のボンディング装置。
  5. 前記真空チャンバが、上側部分に位置する天側チャンバ壁と下側部分に位置する底側チャンバ壁とを含み、前記主シャフトは、前記真空チャンバの前記内部から前記天側チャンバ壁を通り抜けて前記真空チャンバの前記外部に延びる、請求項に記載のボンディング装置。
  6. ガイドシャフトが、前記天側チャンバ壁に設けられ、前記主シャフトの周りに均等に分布配置され、前記主シャフトの頂部に、直径が前記主シャフトより大きい上部フランジが設けられ、前記ガイドシャフトは、前記主シャフトが前記ガイドシャフトに沿って上下移動可能なように、前記上部フランジと摺動可能に係合される、請求項に記載のボンディング装置。
  7. 前記上部フランジが、前記ガイドシャフトに対応する円形穴を画定し、前記ガイドシャフトが前記円形穴を通して挿入され、前記ガイドシャフトは、前記対応する円形穴と適応するクリアランスを形成する、請求項に記載のボンディング装置。
  8. 前記主シャフトが深孔を画定し、前記深孔内に配置されたテーパーシャフトねじによって前記駆動装置に連結され、前記テーパーシャフトねじは、前記深孔と適応するクリアランスを形成する、請求項に記載のボンディング装置。
  9. ねじナットは、前記上部フランジの端面に固定連結され、前記ねじナットがねじ嵌合で前記テーパーシャフトねじの上に配置されるように、前記テーパーシャフトねじと係合する内ねじ山を有する、請求項に記載のボンディング装置。
  10. 前記主シャフトを囲む下部フランジが前記天側チャンバ壁に配置され、前記伝達装置は、一方端を前記上部フランジに、他方端を前記下部フランジに固定された上部じゃばらを備えており、前記上部じゃばらの各々は、前記主シャフトの中心軸と前記ガイドシャフトのうちのどの1つの中心軸との間の距離よりも小さな半径を有する、請求項に記載のボンディング装置。
  11. 前記駆動装置と前記ねじナットとの間で、前記テーパーシャフトねじの上にスラスト軸受が配置される、請求項に記載のボンディング装置。
  12. 前記駆動装置がモータである、請求項1に記載のボンディング装置。
JP2018555956A 2016-04-29 2017-04-28 ボンディング装置 Active JP6700423B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610284256.9A CN107331604B (zh) 2016-04-29 2016-04-29 一种键合设备
CN201610284256.9 2016-04-29
PCT/CN2017/082390 WO2017186161A1 (zh) 2016-04-29 2017-04-28 一种键合设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019515496A JP2019515496A (ja) 2019-06-06
JP6700423B2 true JP6700423B2 (ja) 2020-05-27

Family

ID=60160709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018555956A Active JP6700423B2 (ja) 2016-04-29 2017-04-28 ボンディング装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10780684B2 (ja)
JP (1) JP6700423B2 (ja)
KR (1) KR102177305B1 (ja)
CN (1) CN107331604B (ja)
SG (1) SG11201809491TA (ja)
TW (1) TWI663634B (ja)
WO (1) WO2017186161A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018114029B3 (de) * 2018-06-12 2019-10-10 Gebr. Schmidt Fabrik für Feinmechanik GmbH & Co. KG Presse
CN110814785B (zh) * 2018-08-10 2021-04-02 上海微电子装备(集团)股份有限公司 限位装置及限位系统
CN110053289B (zh) * 2019-05-14 2024-04-16 苏州美图半导体技术有限公司 真空胶键合机
CN110040684B (zh) * 2019-05-14 2024-04-09 苏州美图半导体技术有限公司 自动解键合机
CN111613544B (zh) * 2020-06-04 2023-03-10 山东晶升电子科技有限公司 真空晶圆键合机
US11884426B2 (en) * 2020-07-08 2024-01-30 Hamilton Sundstrand Corporation Compression apparatus and methods of making and using the same
CN112786523B (zh) * 2021-01-11 2022-06-03 北京航空航天大学 一种用于芯片封装的热压烧结夹具及芯片封装方法
CN113710007B (zh) * 2021-08-31 2022-04-12 东莞市黄江大顺电子有限公司 一种用于软硬结合板的辅助压合装置
CN115091450B (zh) * 2022-07-15 2023-09-01 万勋科技(深圳)有限公司 柔性机械臂及机器人

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6793756B2 (en) * 2002-03-22 2004-09-21 Lg. Phillips Lcd Co., Ltd. Substrate bonding apparatus for liquid crystal display device and method for driving the same
US20040187616A1 (en) * 2003-03-26 2004-09-30 Watson Douglas C. Bellows lateral stiffness adjustment
JP4679890B2 (ja) 2004-11-29 2011-05-11 東京応化工業株式会社 サポートプレートの貼り付け装置
JP5296395B2 (ja) 2008-03-03 2013-09-25 株式会社アドウェルズ 接合装置
JP5518313B2 (ja) 2008-08-29 2014-06-11 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル センスアンプ回路及び半導体記憶装置
KR20100034450A (ko) * 2008-09-24 2010-04-01 삼성전자주식회사 기판접합장치
WO2010055730A1 (ja) * 2008-11-14 2010-05-20 東京エレクトロン株式会社 貼り合わせ装置及び貼り合わせ方法
KR101085116B1 (ko) * 2009-06-29 2011-11-18 에이피시스템 주식회사 기판 지지 모듈 및 기판 접합 장치
JP5129848B2 (ja) * 2010-10-18 2013-01-30 東京エレクトロン株式会社 接合装置及び接合方法
JP5134673B2 (ja) * 2010-10-29 2013-01-30 東京エレクトロン株式会社 貼り合わせ装置及び貼り合わせ方法
JP5558452B2 (ja) * 2011-10-21 2014-07-23 東京エレクトロン株式会社 貼り合わせ装置
CN202434479U (zh) * 2012-01-09 2012-09-12 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种原位等离子体清洗和键合晶片的设备
CN103489805A (zh) * 2012-06-12 2014-01-01 苏州美图半导体技术有限公司 晶圆键合系统
JP6045972B2 (ja) * 2013-04-25 2016-12-14 東京エレクトロン株式会社 接合装置、接合システムおよび接合方法
JP6104700B2 (ja) * 2013-05-16 2017-03-29 東京エレクトロン株式会社 接合方法、接合装置および接合システム

Also Published As

Publication number Publication date
KR102177305B1 (ko) 2020-11-10
CN107331604A (zh) 2017-11-07
WO2017186161A1 (zh) 2017-11-02
TW201806002A (zh) 2018-02-16
TWI663634B (zh) 2019-06-21
CN107331604B (zh) 2020-06-16
US20190131149A1 (en) 2019-05-02
US10780684B2 (en) 2020-09-22
KR20190002626A (ko) 2019-01-08
SG11201809491TA (en) 2018-11-29
JP2019515496A (ja) 2019-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6700423B2 (ja) ボンディング装置
JP5390380B2 (ja) 半導体接合のための装置及び方法
JP4941307B2 (ja) 位置合わせ装置、接合装置及び位置合わせ方法
TWI429019B (zh) Mating device and fitting method
TWI654707B (zh) Alignment mechanism, clamping device and bonding device
KR101898355B1 (ko) 흡착 스테이지, 접합 장치 및 접합 기판의 제조 방법
TWI643256B (zh) 用於分離一第一基板之裝置及方法
US8434538B2 (en) Bonding apparatus and bonding method
JP6666401B2 (ja) 半導体デバイスを製造するための装置及び方法
US7115026B2 (en) Polishing apparatus
KR102192900B1 (ko) 접합장치
JP2008254350A (ja) 熱プレス成形装置及び同装置のための金型システム
JP2010192515A (ja) 基板処理装置および基板保持機構
JP2008300534A (ja) 薄膜形成装置および薄膜形成方法
CN113299576A (zh) 一种薄膜机械分离装置
JP2009253227A5 (ja)
JP2005134687A (ja) 基板の組立方法およびその装置
US20220285176A1 (en) Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method
JP2010135485A (ja) 薄膜形成装置
KR20140094581A (ko) 가압원판, 접합장치 및 접합방법
KR100942303B1 (ko) 척의 가동 지지 장치
JP2011124303A (ja) ゴム調芯式研磨ヘッド
JP2014241416A (ja) 基板貼り合せ装置および積層半導体装置製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181217

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20191011

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191023

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200121

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200407

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200430

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6700423

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250