JPH02312220A

JPH02312220A - 目合わせ装置

Info

Publication number: JPH02312220A
Application number: JP13310289A
Authority: JP
Inventors: Shigenobu Wada; 重伸和田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-05-26
Filing date: 1989-05-26
Publication date: 1990-12-27
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: JPH0824099B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、シリコン半導体デバイスの高精度接着のため
の目合わせ、仮止め接合を行う装置に間する。

〔従来の技術〕

近年、従来からの集積回路の高密度化に対して限界が見
えはじめており、デバイス層を積層することにより更な
る高密度を目指す方法が研究されている。

特に、通常のシリコンデバイスプロセスで作成されたデ
バイスを薄膜化する方法が例えば、日経エレクトロニク
ス１９８６．１０．６号７６ページにｒＬＳ　Ｉを０．
５〜１μｍと薄く研磨し絶縁板に張り付けるＳＯＩ技術
を開発」として発表された論文の中で述べられているよ
うに開発されており、これを積層することにより積層デ
バイスが一実現できる。

このようにして作成されたデバイスは結晶性が良いとい
う利点があり、今後発展が期待される。

第２図（ａ）〜（ｆ）は薄膜化積層方式による２層デバ
イス構造の作成方法の工程順に示したシリコン基板の断
面図である。まず、シリコン基板１２上に、第２図（ａ
）に示すように、第２層能動層１３を形成する。

次に、第２図（ｂ）に示すように、第２層能動層１３の
上面に接着剤１４を用いてシリコン単結晶の支持基板１
５を接着する。この後、シリコン基板１２を、第２図（
Ｃ）に示すように、粗研磨と機械化学的研磨により第２
層能動層１３のみを残して除去する０次に、第２図（ｄ
）に示すように、第１層能動層１６を形成したシリコン
基板１７の上に設置し、第１層能動層１７と第２層能動
層１３の互いの位置を合わせる目合わせを行う。そして
、第２図（ｅ）に示すように、接着剤１８で接着する。

最後に第２図（ｆ）に示すように、支持基板１５を粗研
磨と機械化学的研磨により除去後、第２層能動層１３上
に残った接着剤１４をプラズマ灰化等の手段で除去して
２層デバイス構造が完成する。

ここでは２層デバイスの作成方法について述べたが、同
様の工程を繰り返すことにより、更に多層のデバイス構
造が出来ることは言うまでもない。

しかし、この方法で薄膜化されたデバイスを積層する場
合、第２図（ｄ）に示す様にシリコン単結晶ウェハの支
持基板を通して上下の位置合わせを行う必要があり、可
視光では観察出来ないため、通常の顕微鏡等が使用出来
ず、精密位置合わせは不可能であった。ここで、支持基
板をガラスや石英等の透明な基板に変えれば、可視光に
よる目合わせが可能となるが、ウェハを接着する場合、
支持基板とシリコンの熱膨張率が異なると、接着等で熱
をかけた時に膨張率の違いによってデバイス暦の伸縮が
生じてしまうという問題点が生じていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように、従来から用いられている可視光を用い
た目合わせ方法では、接合面を観察することが出来ず目
合わせは不可能である。また、ウェハを接着することが
困難であった。

本発明の目的は、従来の上記欠点を解消して薄膜化積層
法によるデバイス積層時の目合わせかμｍ単位で行える
目合わせ装置及びウェハの接着方法を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

１、本発明の目合わせ装置は、デバイスが作成された２
枚のウェハを互いにデバイス形成面を対向させて保持す
る機構と、少なくとも一方のウェハを水平面内で精密移
動させて互いの位置合せを行う機構と、赤外線顕微鏡を
用いた目合わせの光学系と、少なくとも一方のウェハを
上下方向に移動させて２枚のウェハを加圧密着させる機
構を備えて構成される。

２、本発明のウェーハの接着方法は、１項に記載の目合
わせ装置を用いて２枚のウェハの少なくとも一方のデバ
イス形成面上にはポリイミド樹脂が塗布された後にプレ
ベークされた状態で接着することを特徴とする。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。

第１図は本発明の目合わせ装置の一実施例を示す一部断
面正面図である。この目合わせ装置は、ウェハを保持す
る上下チャック３及び６と、下チャック６をＸ及びＹ方
向に移動したり、回転させたりする移動テーブル７と、
この移動テーブル７を上下駆動するＺステージ８と、上
チャックを保持するホルダ４と、上チャック３の上方を
顕微鏡移動ステージ１１により移動する赤外線顕微鏡９
とから構成されている。ここで、下ウェハ１はデバイス
が作成され、デバイス面を上向きに保持されている。ま
た、上ウェハ２は薄膜化されて支持基板に接着保持され
、デバイス面を下向きに保持されている。この下ウェハ
１と上ウェハ２の関係は、第２図（ｄ）に示した関係と
同様である。

一方、上チャック３は上ウェハ２の上面を真空チャック
、接着等の方法で保持するもので、十分な剛性を有し赤
外線の透過率の良い石英ガラスやサファイヤ等の材料で
構成される。また、ホルダ４は上チャック３を外周部で
支持するもので、本体５に固定されている。さらに、下
チャック６は下ウェハ１の下面を真空チャック、接着等
の方法で保持するもので、下チャック６は下ウェハ１の
下面を真空チャック、接着等の方法で保持するもので下
ウェハ１を水平面内でＸ−Ｙ・θ方向に精密移動可能に
保持する移動テーブル７の上に設置されている。この移
動テーブル７はＺステージ８の上に設置されており、Ｚ
ステージ８は下ウェハ１を上方に移動させて下ウェハ１
を上ウェハ２に密着させる構造となっている。上チャッ
ク３上の赤外線類ｍ鏡９は下ウェハ１と上ウェハ２の位
置関係を上チャックを透過して観察し、モニタ１０上に
表示する０例えば、波長１．２μｍ以上の赤外線はシリ
コンに対する透過率が良（、Ｓｉの支持基板を透過して
２枚のデバイス層を観察、目合わせすることが可能とな
る。また、顕微鏡移動ステージ１１は赤外線顕微鏡９を
移動させてウェハ上の複数の位置で目合わせを行うため
の移動機構であり、本体５に固定されている。

次に、この目合わせ装置の動作を説明する。いま下ウェ
ハ１及び上ウェハ２の少なくとも一方のデバイスが形成
されている面上には、例えば、接着剤としてポリイミド
樹脂（例、デュポン社製２５７０）をスピンオンした後
に、プレベーク（例えば、１１０℃、１時間）して均一
なポリイミド樹脂層を形成しておく（図示せず）。次に
、この状態のウェハを単位面積当たり１００　ｇ　／　
ｃｎ！程度の圧力で加圧すると密着して固定される。固
定された２枚のウェハの集合体は目合わせ装置から取り
外し、別の加圧、加熱装置に搬送して本接着を行う。こ
の結果、ウェハのデバイス形成面には、割れとか欠損等
の発生が見られなかった。

なお、本実施例では、上ウェハ２として薄膜化されて支
持基板に接着されたウェハを用いる場合を述べているが
、２Ｍのデバイスのみを構成する場合には通常のシリコ
ン基板上に形成されたデバイスをデバイス面を下向きに
保持して目合わせ接合しても良い。また、２枚のウェハ
の位置合わせ、及び密着を下ウェハの移動で行ったが、
同様の効果が得あられるならば、これらの一部、又は全
部を上ウェハの移動によって行っても良い。さらに、赤
外線顕微鏡９を１台使用して移動させながら目合わせを
行う構造であるが、複数の顕微鏡を使用、あるいは対物
レンズが双眼の顕微鏡を使用することによって目合わせ
かさらに容易になることは言うまでもない、一方、上チ
ャック３の構造として赤外線に対する透過率の良い材料
を使用して上ウェハの上面全面を保持する場合を述べた
が、不透明材料を使用しても、目合わせを行う部分のみ
貫通穴を設ける等の構造を採ることにより可能である。

このように赤外線顕微鏡を使用すると、１２インチモニ
タ上で約５００倍にして観察した場合、解像度は２μｍ
程度となり、高精度な目合わせ積層が実現できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の目合わせ装置によれば、
従来不可能であったシリコンウェハを透過した精密百合
わせが可能となり、また、特別の固定治具を用いなくて
も位置合わせ後の加圧により２枚のウェハが密着して互
いに固定されるため後のハトリングも容易である。さら
に、接着剤としてポリイミド樹脂を用いることによって
、割れの発生しないウェハの接着方法が得られるばかり
か、この目合わせ装置は優れた特徴があり、薄膜化デバ
イスの積層を行う場合に極めて有効である。

図面の簡単な説明第１図は本発明の目合わせ装置の一実施例を示す一部断
面正面図、第２図（ａ）〜（ｆ）は薄膜化積層方式によ
る２層デバイス構造の作成方法の工程順に示したシリコ
ン基板の断面図である。

１・・・下ウェハ、２・・・上ウェハ、３・・・上チャ
ック、４・・・ホルダ、５・・・本体、６・・・下チャ
ック、７・・・移動ステージ、８・・・Ｚステージ、９
・・・赤外線顕微鏡、１０・・・モニタ、１１・・・顕
微鏡移動ステージ、１２・・・シリコン基板、１３・・
・第２層能動層、１４・・・接着剤、１５・・・支持基
板、１６・・・第１層能動層、１７・・・シリコン基板
、１８・・・接着剤。

Claims

【特許請求の範囲】１、デバイスが作成された２枚のウェハを互いにデバイ
ス形成面を対向させて保持する機構と、少なくとも一方
のウェハを水平面内で精密移動させて互いの位置合せを
行う機構と、赤外線顕微鏡を用いた目合わせの光学系と
、少なくとも一方のウェハを上下方向に移動させて２枚
のウェハを加圧密着させる機構を備えることを特徴とす
る目合わせ装置。２、請求項１に記載の目合わせ装置を用いて２枚のウェ
ハの少なくとも一方のデバイス形成面上にはポリイミド
樹脂が塗布された後にプレベークされた状態で接着する
ことを特徴とするウェハ接着方法。