JPH0384919A - 半導体基板の接着方法及び接着装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体基板の接着方法及び接着装置に係わり
、特に、シリコンなどの半導体基板同士を接着する方法
と装置に好適するものである。

（従来の技術） 鏡面研磨した半導体基板を清浄な雰囲気下で対向・接触
すると強固な接着ウェーハ（Ｗａｆｅｒ）が得られる．
この接着方法では、両者間に接着材などを介在する必要
がないので、その後の高温処理や各種化学処理が自由に
できし、ＰＮ接合や誘電体分離なども簡単に施すことが
できるなどの利点がある．ところで、この方法で接着す
る半導体基板に反りなどがあるため、周辺部から接着が
始まって気泡が取込まれることがしばしばである。この
対策として第ｌ図ａ，ｂに示すように、減圧例えば真空
雰囲気中に配置する被接着半導体基板を接触・接着する
方法が考えられていた。

即ち、ベルジ＋　−（Ｂｓｌｌｊｏｕｒ）　１内に設置
する支持台２．３には夫々被接着半導体基板４．５カ配
置され、一方の支持台３に取付けられた支点６を介して
一方の被接着半導体基板５を反転して、両手導体基板４
．５を対向させると共に密着さセで接着する。第１図ａ
は接着工程前、第１図すは接着工程後の断面図である。

この密着・接着工程を改良した接着技術として第２図ａ
、　ｂ　（同一部品にも新番号を付ける）に明らかにし
たような被接着半導体基板の中央部を凸状になるように
撓ませる方法も知られている。

即ち、被接着半導体基板７．８を固定する支持台９．１
０には、減圧機構に連通した排気通路ＩＬ　Ｉｓを設け
その先端を支持台９、ｌＯの一面に形成した表面部分１
３．１４に導き、減圧機構の稼働によって被接着半導体
基板７．８を固定する仕組みになっている。また、被接
着半導体基板８の中央部を凸状になるように撓ませるた
め一方の支持台１０の表面部分に設置するラバーチャッ
ク（Ｒｕｂｂｅｒ　Ｃｈｕｃｋ）１５にも減圧機構に連
通した排気通路１６が当然段重される。

第２図ａは、支持台９．１ｏに固定した被接着半導体基
ｖｉ？、８に接着工程を行う直前の状態を示しており、
第２図すでは、接着工程後を明らかにしている。

（発明が解決しようとする課題） 接着工程に必要な装置が大型になる難点に加えて、真空
雰囲気中で被接着半導体基板を接触させるので作業性が
悪い点、更に、−枚の接着半導体基板を造る度に大型装
置内を真空状態としなければならず量産性の観点から問
題があった。この真空雰囲気での処理に代えて、大気中
における処理として被接着半導体基板の一方もしくは双
方を撓ませて中央部分を凸状として接着する手法も開発
された。

この方法は、それまでの方法に比べて大幅な改善がされ
ているものの凸状に反らせるのにラバーチャックを使用
するので、第２図Ｃに示すように中央部分に微小なうね
りが発生して気泡１７を取込んだり、あるいは第２図ｄ
のように周辺部分が反るためにやはり気泡１７を取込む
欠点が避けられず更に、この技術では、２枚の半導体基
板を接着することしか考慮されていなかった。

本発明は、このような事情により威されたもので、特に
、内部に気泡を残さず簡便に接着でき、しかも２枚ない
し、３枚の被接着半導体基板を同時に接着できる方法及
びこの方法を利用する装置を提供することを目的とする
ものである。

〔発明の機成〕

（課題を解決するための手段） 鏡面研磨した２枚の半導体基板を清浄な大気中で接着す
るに当り、少なくとも一方の半導体基板の鏡面研磨面を
撓ませて中央部分に形成する曲部分と他方の半導体基板
の鏡面研磨面の中央部分とを接触後、両手導体基板を包
む雰囲気を減圧状態として接着する点に本発明に係わる
半導体基板の接着方法の特徴がある。更に、大気中に相
対向して配置する半導体基板の鏡面研磨面を撓ませて中
央部分が凸状となるように維持する第１の保持具と、他
の半導体基板を維持する第２の保持具と、凸状に変形す
る半導体基板の鏡面研磨面の中央部分に他の半導体基板
の鏡面ＦｉＦＱ面の中央部分を接触する機構と、第１及
び第２の保持具に取付は一定の雰囲気を形成する蓋部と
、この蓋部に設置する排気孔と、排気孔に連通ずる減圧
機構とを具備する前記特許請求の範囲第１項記載の半導
体基板用接着装置にも特徴がある。

（作　用） 被接着半導体基板の鏡面研磨面同士を接着するに当たっ
て、少なくとも一方の半導体基板の鏡面研磨顔中央部を
撓ませて形成する凸状部に、他方の半導体基板の鏡面研
磨面を大気中で接触後、両手導体基板を包む雰囲気を徐
々に減圧する方式を採って良好な接着半導体基板を形成
する。この一連の工程が施される被接着半導体基板は第
１及び第２の保持具に固定し、ここには、減圧機構に連
通した排気通路を設けると共に、一定の雰囲気を維持す
るために排気孔を付設した蓋部を設置する。この結果、
被接着半導体基板は、減圧機構の動作によって固定され
るが、その吸着する真空度より上記減圧工程により達成
する真空度がより低値になると接着される。また、この
接着は、半導体基板の鏡面研摩面中央部を撓ませて形成
する曲状部同士か、平坦な他の半導体基板間で行うこと
が条件となる。

このように、大気中で被接着半導体基板を操作し、更に
鏡面研摩面中央部を撓ませて形成する曲状部付近を接触
させかつ減圧工程を行うことによって気泡を巻込まない
良好な接着強度が得られるものである。

（実施例） 第３図及び第４図ａ　−ｅを参照して本発明に係わる一
実施例を説明する。即ち、本発明方法を行うのに利用す
る装置の概略を示す第３間断面図には、左側のブロック
（Ｂｌｏｃｋ）２０が右側のブロック２１に支点２２を
介して重さなった仮想状態を示しており、点線で書かれ
たものが左側のブロック２０を想定している。また接着
工程用として３枚のシリコン半導体基板２３．２４及び
２５が明らかになっており、最上部の半導体基板２５だ
けは本来点線で書くべきものを実線で表した。

鏡面研磨面を形成したシリコン半導体基板２３．２５を
維持するのに利用する第１及び第２の保持具２６．２７
の一面は、中央部が凸状になるように曲面加工されてい
るので、固定したシリコン半導体基板２３．２５もその
曲面に沿って湾曲する形となる。

第１及び第２の保持具２６．２７内部には、減圧機構（
図示せず）例えばブースター付きロータリーポンプ（Ｂ
ｏｏｓｔｅｒ　Ｒｏｔａｒｙ　Ｐｕｍｐ）に連通した排
気通路２８．２９を設け、その一端を凸状部３０．３１
などにまた、他端を減圧機構に通しる通路３２．３３に
導いてシリコン半導体基板２３．２５を第１及び第２の
保持具２６．２７に吸引、固定する。

説明が前後するが、シリコン半導体基板２３．２５の鏡
面研磨面の中央部分に凸状部３０．３１を形成するため
に第１及び第２の保持具２６．２７には、ラバーチャッ
ク３４．３５を設置し、ここにも排気通路２８．２９に
接続する排気通路３６．３７を形成する。第３図文おけ
る左側のブロック２１のシリコン半導体基板２５は、平
坦に書かれているように、本発明方法における被接着半
導体基板は、一方もしくは双方に凸状部を形成してあれ
ば良い、更に、このような部品を取り付けた第１及び第
２の保持具２６．２７には、蓋部３８．３９を設置して
重ねた状態で一定雰囲気が形成できるように配慮した。

従って、ここには減圧ｍ横に通しる排気通路３２．３３
ｆ挿入すると共に排気孔４０（第４図ａ　−ｅ参照）を
設ける。

実際の接着工程を順を追って示したのが第４図ａ　−ｅ
であり、ａ　−ｃに２枚、ｄ　−ｅに３枚のシリコン半
導体基板の接着工程別断面図が示されているので、これ
に従って説明する。清浄な大気雰囲気内に設置されたシ
リコン半導体基板２３．２５は、上記のように図示して
いない減圧機構の稼働により例えば４５０　ｎ＋ｍ４１
ｇの減圧状態で第１及び第２の保持具２６．２７に吸引
固定されており、上記のように支点２２を介する機械的
な反転動作によって第４図ａにあるように相対向する位
置まで運ばれてから第４図すに明らかなように互いに重
ねられる。この時には、反転後、蓋部３８と蓋部３９が
相対向するように調整してから重ねて各半導体基板が接
触させるストローク（Ｓ　ｔｏｒｏｋｅ）が採られる。

この結果、シリコン半導体基板２３．２５の鏡面研磨面
の中央部に形成した凸状部３０．３１と平坦な鏡面研磨
中央部が先ず接触する形となる。（第４図す参照）。蓋
部３８．３９は、密着して内部が密閉状態となり当然一
定雰囲気即ち大気圧に維持されることになる。

なお、第４図ａ−ｅでは、ラバーチャック３４．３５及
び排気通路２８．２９などを省略している。

この密着状態を形成する一助として、第３図に示すよう
に右側のブロック２１を構成する蓋部３８には、排気孔
４０を設置し、上記のシリコン半導体基板用減圧機構と
は、別の減圧機構即ちブースター付ロータリーポンプ（
図示せず）と結んで蓋部３８．３９内を例えば減圧状態
即ち一定の雰囲気とする。

ところで、排気孔４０に接続した別の減圧機構の稼働に
伴って凸状部３０との接触状態が周辺に徐々に移行し、
減圧状態が、シリコン半導体基板２３．２５の鏡面研磨
面における吸引状態のそれより低値に到着した時点で取
引状態が解除されると共に接着が完了することになり、
この状況を第４図Ｃに示した。この吸引状態の解除によ
りラバーチャック３４．３５による撓みが徐々に回復す
る。

更に、第３図に明らかにしたように本発明では、３枚の
シリコン半導体基Ｆｉ２３．２４及び２５を接着するこ
ともでき、具体例を第４図ｄ−ｅと第３図により説明す
る。第３図においては、蓋部３８．３９に排気孔４０が
、第３図に保持治具４１が夫々に省略されているが、３
枚の半導体基板の接着工程では、保持治具４１に半導体
基板２４が保持ており、第３図にあるように支点２２に
よる蓋部３９の反転によって蓋部３８．３９が密着後、
別の減圧機構の稼働によって徐々に排気される。ここで
保持治具４１の動作であるが、下側の半導体基板２３の
吸引が解除されると直ぐ上の半導体基板２４を押すため
に保持治具４】が開いて蓋部３８．３９の直線部４２（
第４図ｄ参照）の方に寄り半導体基板２３．２４．２５
が一体となる。

各半導体基板の接触状況については先に説明したので説
明は省略するが、第４図ｄのような断面図が得られまた
、接着工程が完了した状態を第４図ｅに明らかにした。

〔発明の効果〕

このように、本発明に係わる方法及び装置を利用すると
、内部に気泡が残らないように半導体基板を完全に接着
して強固な接着半導体基板を得ることができる。また、
大気中で半導体基板を取扱うので作業性が良く、密閉空
間も容易に形成できるので、従来にみ増して量産性を大
幅に改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは、従来の接着装置の概略を示す図面、第
２図ａ、ｂは、従来の接着装置の要部を示す断面図、第
２図ｃ、ｄは、従来方法により得られる接着半導体基板
の状態を明らかにした断面図、第３図は、本発明の実施
例に係わる接着用装置の概略を示す断面図、第４図ａ　
”−ｅは、本発明方法実施例における工程を示す断面図
である。 ７．８．２３．２４．２５：半導体基板、９．１Ｏ１２
６，２７：保持具、 １１、１２．２８．２９．３２．３３：排気通路、１５
．３４．３５ニラパーチヤツク、３８．３９：蓋部、４
０：排気孔、４１：保持治具。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鏡面研磨した２枚の半導体基板を清浄な大気中で
   接着するに当たり、少なくとも一方の半導体基板の鏡面
   研磨面を撓ませて中央部分に形成する凸状部分と他方の
   半導体基板の鏡面研磨面の中央部分とを接触後、両半導
   体基板を包む大気を減圧状態することを特徴とする半導
   体基板の接着方法。
2. （２）大気中に配置する半導体基板の鏡面研磨面を撓ま
   せて中央部分が凸状となるように維持する第１の保持具
   と、他の半導体基板を維持する第２の保持具と、凸状に
   変形する半導体基板の鏡面研磨面の中央部分に他の半導
   体基板の鏡面研磨面の中央部分を接触する機構と、第１
   及び第２の保持具に取付け一定の雰囲気を形成する蓋部
   と、この蓋部に設置する排気孔と、排気孔に連通する減
   圧機構を具備することを特徴とする前記特許請求の範囲
   第１項記載の半導体基板の接着装置