TWI490933B - Jointing device - Google Patents

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TWI490933B
TWI490933B TW100137455A TW100137455A TWI490933B TW I490933 B TWI490933 B TW I490933B TW 100137455 A TW100137455 A TW 100137455A TW 100137455 A TW100137455 A TW 100137455A TW I490933 B TWI490933 B TW I490933B
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TW
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plate
heat treatment
cooling
wafer
connector
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TW100137455A
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Inventor
Naoki Akiyama
Masahiko Sugiyama
Hajime Furuya
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Description

接合裝置
本發明係關於一種接合裝置，係將具有金屬接合部之基板彼此加以抵壓進行接合者。
近年來，於半導體元件(以下稱為「元件」)之製造上邁向元件之高積體化。另一方面，當將經過高積體化之複數元件以配線進行連接來達成製品化之情況，會有因為配線長度增加造成配線電阻變大、以及配線延遲變大之問題。
是以，有人提議採用將半導體元件做3維積層之3維積體技術。此三維積體技術，係例如使用貼合裝置來進行2片半導體晶圓(以下稱為「晶圓」)之貼合。貼合裝置係具有固定台(例如於上面載置晶圓)以及可動台(和此固定台呈對向配置，可將晶圓吸附保持於下面而進行升降)。於固定台與可動台內係分別內設有加熱器。再者此貼合裝置係將2片晶圓加以疊合之後，一邊藉由加熱器來加熱晶圓、一邊藉由固定台與可動台來施加荷重以抵壓晶圓，使得2片晶圓受到貼合(專利文獻1)。
先前技術文獻
專利文獻1　日本特開2004-207436號公報
另一方面，將2片晶圓加以接合之際，有將形成於晶圓表面之金屬接合部彼此加以接合之情況。於此種情況下，必須將接合部以高溫之既定溫度一邊加熱一邊抵壓。亦即，必須依序進行：先將晶圓加熱至既定溫度之前熱處理製程；之後在晶圓之溫度維持於既定溫度之狀態下抵壓該晶圓之接合製程；以及之後冷卻晶圓之後熱處理製程。
但是，於前熱處理製程，由於前述既定溫度為高溫，故若使用專利文獻1之貼合裝置，則要將晶圓加熱至既定溫度會花費相當時間。並且，若將晶圓予以急速加熱，恐接合部彼此無法被均勻地加熱，而必須於既定加熱速度以下來加熱晶圓。此外，由於前述既定溫度為高溫，故即便於後熱處理製程為了冷卻高溫晶圓也需耗費時間。並且，當將接合部彼此加以合金化接合之情況，若急速地冷卻晶圓則接合部之強度、物性恐發生變化，故必須以既定冷卻速度以下來冷卻晶圓。再者，接合製程所花費之時間係由接合部所使用之材料等所決定而無法縮短。
如前述般於具有金屬接合部之晶圓彼此接合之際，由於必須進行晶圓之溫度調整，故結果上於晶圓彼此之接合需要花甚多時間。因此，會導致晶圓接合處理之生產量降低。
本發明係鑒於前述情事，其目的在於高效率地進行具有金屬接合部之基板彼此的溫度調整、提高基板接合處理之生產量。
為了達成前述目的，本發明之接合裝置，係將具有金屬接合部之基板彼此加以接合者；其特徵在於係具有：處理容器，其下面形成有開口；熱處理板，係配置於該處理容器內，用以載置該基板進行熱處理；加壓機構，係於該處理容器內對向於該熱處理板而設置，將該基板朝該熱處理板側進行抵壓；環狀支撐台，係於該處理容器之內面沿著該處理容器之開口而設置，將該處理容器與該熱處理板之間加以氣密阻塞，並支撐該熱處理板；以及冷卻機構，係設置於該熱處理板之下方且為該支撐台之內側，用以冷卻該熱處理板；其中該冷卻機構係具備有：冷卻板，其上面和該熱處理板呈平行設置，內部呈現中空；連通管，係連通於該冷卻板內部來對該冷卻板內部供給空氣；以及，升降機構，係使得該冷卻板上下動作；於該冷卻板之下面形成有和該冷卻板內部相連通之複數貫通孔，從該連通管對該冷卻板內部所供給之空氣係從該冷卻板之貫通孔被排出。
依據本發明，由於在熱處理板下方設有冷卻該熱處理板之冷卻機構，故可高效率地調整基板之溫度。亦即，利用熱處理板來將基板加熱至既定溫度之際，當快要超過既定加熱速度或是快要超過既定溫度之情況，可藉由例如上升冷卻機構來接觸於熱處理板之下面以冷卻熱處理板。再者，藉由調整對冷卻機構所供給之空氣量，可進一步調整冷卻機構所達成之冷卻速度，是以可高效率地進行基板之溫度調整。
本發明亦可採行之做法為，該冷卻機構係進一步具有冷卻水流通板，係於該冷卻板之下方以將該處理容器之開口全部加以阻塞之方式所設置，其內部形成有流通冷卻水之冷卻水路；於該冷卻水流通板形成有將該冷卻水流通板朝鉛直方向加以貫通之複數貫通孔；自該冷卻板之貫通孔所排出之空氣係通過該冷卻水流通板之貫通孔而從該冷卻水流通板之上面朝下面排出。
本發明亦可採行之做法為，該加壓機構係具有：彈性構件，係氣密地連接於該處理容器之頂板；抵壓構件，係氣密地連接於該彈性構件之下端；空氣供給管，係對由該處理容器之頂板、該彈性構件以及該抵壓構件所圍成之空間供給壓縮空氣；以及空氣排出管，係將被供給之壓縮空氣加以排出；於該空氣排出管係設有冷卻襯套，將流通於該空氣排出管內部之壓縮空氣加以冷卻。
依據本發明，可高效率地進行具有金屬接合部之基板彼此的溫度調整、可提高基板接合處理之生產量。
以下，針對本發明之實施形態做說明。圖1係顯示具有抵壓用連接器1之接合裝置10之構成概略的縱截面圖。圖2係顯示具有抵壓用連接器1之接合裝置10之構成概略的橫截面圖。
接合裝置10係如圖3所示般將例如2片做為基板之晶圓WU 、WL 加以接合。以下，有時將配置於上側之晶圓稱為「上晶圓WU 」，而將配置於下側之晶圓稱為「下晶圓WL 」。各晶圓WU 、WL 分別具有複數之金屬接合部JU 、JL 。此外，抵接各接合部JU 、JL 使得晶圓WU 、WL 重疊而形成做為疊合基板之疊合晶圓WT ，將晶圓WU 、WL 彼此加以接合。此外，在進行晶圓WU 、WL 彼此接合之前的狀態下，如圖3所示般於晶圓WU 、WL 之間塗佈接著劑2，讓晶圓WU 、WL 藉由該接著劑2而成為暫時接合狀態。如此般，藉由接著劑2做暫時接合，即便進行了晶圓WU 、WL 之對準後再進行該晶圓WU 、WL 之搬送，仍可防止於晶圓WU 、WL 產生偏移。此外，如圖3所示般，在暫時接合之狀態下，會成為於接合部JU 、JL 間形成有間隙之狀態。藉此，於接合時進行抽真空之際位於接合部JU 、JL 間之環境氣氛受到抽引而可防止於接合部JU 、JL 間發生空孔(void)，此為效果所在。此外，接著劑2係使用受到接合時之熱處理而會蒸發、昇華者。此外，於本實施形態，例如於接合部JU 使用鋁，於接合部JL 使用鍺。
接合裝置10，如圖1以及圖2所示般，具有熱處理單元20與接合單元21在水平方向之Y方向上依序並排一體連接之構成。熱處理單元20與接合單元21係經由閘閥22來氣密地連接著。
熱處理單元20係具有可將內部密閉之處理容器30。在處理容器30之接合單元21的相反側之側面係形成有疊合晶圓WT 之搬出入口31，於該搬出入口31設有閘閥32。此外，於處理容器30之接合單元21側的側面形成有疊合晶圓WT 之搬出入口33，於該搬出入口33設有上述閘閥22。
於處理容器30之底面形成有吸氣口34。於吸氣口34連接有吸氣管36，該吸氣管36係和真空泵35(用以將處理容器30之內部環境氣氛減壓至既定真空度)相連通。
於處理容器30之內部係設置有：第1熱處理板40，係載置疊合晶圓WT 進行加熱以及冷卻；上部加熱機構41，係將載置於第1熱處理板40之疊合晶圓WT 從上方加熱；以及，搬送機構42，係於熱處理單元20與接合單元21之間將疊合晶圓WT 連同後述之搬送環60加以搬送。在上部加熱機構41方面係使用例如利用輻射熱進行加熱之鹵素燈加熱器或是電熱器等。於第1熱處理板40係例如圖1所示般內設有：加熱器43，係做為藉由供電而發熱之加熱機構；以及做為冷卻機構之冷媒流路44，係藉由於其內部流通冷媒來冷卻熱處理板40。冷媒流路44係配置於加熱器43之上方。
冷媒流路44係如圖4所示般分別連接有冷媒供給管45(對該冷媒流路44供給冷媒)以及冷媒排出管46(從該冷媒流路44排出冷媒)。在冷媒方面係使用於乾燥空氣中混合霧狀水所得者。於冷媒供給管45係分別連接有對該冷媒供給管45供給做為冷媒之乾燥空氣與水之空氣源47與冷卻水源48。在乾燥空氣與水之合流部位設置有混合器49，藉由該混合器49來混合乾燥空氣與水使得水霧化，而以冷媒之形式經由冷媒供給管45供給於冷媒流路44。於冷媒排出管46設有將通過冷媒流路44後之冷媒加以冷卻之熱交換器50，藉由將流經冷媒排出管46內之冷媒加以冷卻來使得該冷媒中之水凝集，以排水(drain)之形式加以回收。所回收之排水係經由循環配管51而供給至冷媒供給管45之混合器49的上游，再次藉由混合器49來和乾燥空氣混合而再度做為冷媒來利用。此外，在熱交換器50方面係例如圖4所示般使用連接於冷凍機52者。此外，第1熱處理板40之加熱溫度以及冷卻溫度、上部加熱機構41所達成之加熱溫度係藉由例如後述控制部200來受到控制。
於第1熱處理板40之下方設有例如3支升降銷53，用以將疊合晶圓WT 從下方加以支撐而使其升降。升降銷53可藉由未圖示之升降驅動部來上下動作。於第1熱處理板40之中央部附近例如於3部位形成貫通孔54，用以將該第1熱處理板40朝厚度方向貫通。此外，升降銷53可插通貫通孔54而從第1熱處理板40之上面突出。
搬送機構42係如圖1所示般，係具有在上下方向上分別水平設置之上部搬送機構42a與下部搬送機構42b。上部搬送機構42a與下部搬送機構42b為同一形狀。上部搬送機構42a與下部搬送機構42b可藉由未圖示之驅動機構分別獨立地朝水平方向以及上下方向來移動。上部搬送機構42a以及下部搬送機構42b係如圖5以及圖6所示般，將一對具有大致U字型截面形狀之保持部55以U字開口部分相向之方式加以連接而形成。上部搬送機構42a以及下部搬送機構42b可藉由保持部55來保持搬送環60，而將疊合晶圓WT 連同該搬送環60加以搬送。搬送環60係如圖5以及圖6所示般形成為大致圓盤狀，其所設之開口直徑係較疊合晶圓WT 之直徑來得略大，而於搬送環60之底面、開口之內周緣部設有用以保持疊合晶圓WT 之保持構件61。於搬送環60之外周部係如圖6所示般設有一對突出部62，此突出部62係由搬送機構42之保持部55所保持。在藉由搬送機構42來保持搬送環60之際，如圖7(a)所示般，使得搬送機構42移動至保持部55之開口部分間、搬送環60所位於之高度，其次如圖7(b)所示般，於維持在該高度下將搬送機構42進一步朝水平方向移動。之後，使得搬送機構42上升，藉由保持部55來保持搬送環60之突出部62，而利用搬送機構42來保持搬送環60(參見圖7(c))。
接合單元21係具有可密閉內部之處理容器70。處理容器70具有將容器本體71與頂板72利用屏蔽波紋管73來連接之構成。屏蔽波紋管73係於鉛直方向上構成為伸縮自如，頂板72藉由此屏蔽波紋管73而於鉛直方向上移動自如。
於容器本體71之熱處理單元20側之側面形成有疊合晶圓WT 之搬出入口74，於該搬出入口74設有上述閘閥22。於容器本體71之側面形成有吸氣口75。於吸氣口75連接著吸氣管77，此吸氣管77係和用以將處理容器70內部之環境氣氛減壓至既定真空度的真空泵76相連通。此外，於本實施形態，係以吸氣口75、真空泵76、吸氣管77來構成第2減壓機構。此外，於容器本體71之底面係形成有例如圓形的底部開口78，用以設置後述冷卻機構100。
於處理容器70內部之頂板72處設有將後述第2熱處理板90上之疊合晶圓WT 朝第2熱處理板90側進行抵壓之加壓機構80。加壓機構80係具有：抵壓構件81，係隔著抵壓用連接器1來抵壓疊合晶圓WT ；支撐構件82，係以環狀方式安裝於頂板72；以及，加壓波紋管83，係將抵壓構件81與支撐構件82加以連接，而於鉛直方向上伸縮自如。抵壓構件81之直徑係大於疊合晶圓WT 之直徑。於加壓波紋管83設有對於加壓機構80之內部(亦即由抵壓構件81、加壓波紋管83、支撐構件82以及頂板72所包圍之內部空間)供給例如壓縮空氣之空氣供給管83a以及將供給至內部空間之空氣予以排出之空氣排出管83b。因此，藉由經由空氣供給管83a來對加壓機構80之內部空間供給壓縮空氣，則加壓波紋管83可進行伸縮而使得抵壓構件81朝鉛直方向上移動自如。於空氣排出管83b設有冷卻襯套83c，用以對流通於該空氣排出管83b之內部而被排氣之空氣進行冷卻。冷卻襯套83c可使用例如水冷式之被稱為殼管式熱交換器。於空氣排出管83b設有用以調整從該空氣排出管83b所排出之空氣量的調整機構(未圖示)。因此，藉由調整由空氣供給管83a所供給之壓縮空氣供給量、供給壓力以及自空氣排出管83b所排出之空氣量，可一邊從空氣排出管83b來排出壓縮空氣一邊將加壓波紋管83內之壓力調整為既定壓力。換言之，可分別獨立地控制加壓波紋管83內之壓力以及流通於加壓波紋管83內之壓縮空氣量。此外，於抵壓構件81之內部內設有例如藉由供電而生熱之加熱器81a，可藉由調整對加壓波紋管83所供給之壓縮空氣量來調整從加熱器81a對加壓波紋管83內之壓縮空氣所散放之熱量。從而，可分別藉由調整對加壓波紋管83內所供給之壓縮空氣之流量以及加熱器81a之溫度來透過抵壓構件81之熱傳遞而將抵壓用連接器1之溫度設定為所希望之溫度。此外，由於在加壓機構80之內部封入有壓縮空氣，故加壓機構80之加壓波紋管83的剛性係大於處理容器70之屏蔽波紋管73之剛性，以承受此壓縮空氣所產生之內壓。
抵壓用連接器1係連接於抵壓構件81之下面。抵壓用連接器1係基於使用直徑大於疊合晶圓WT 之抵壓構件81來對疊合晶圓WT 以面內均勻之荷重進行抵壓為目的所設置者，如圖1所示般，係由大致圓盤狀之上部連接器84與大致圓錐梯形狀之下部連接器85經一體形成所構成者。上部連接器84與下部連接器85以俯視來看係配置成為同心圓狀。此外，具有大致圓錐梯形狀之下部連接器85之下底直徑和疊合晶圓WT 直徑相同，下部連接器85之上底之直徑大於上部連接器之直徑，藉此，抵壓用連接器1成為具有做為中間部之收縮部86的形狀。
針對抵壓用連接器1之形狀詳述之。如前述般，經本發明者確認之結果，即便將圖22所示之大致圓錐梯形狀之連接器301之梯形上底朝下方配置，以直徑大於晶圓W之抵壓構件302來透過直徑有別於晶圓W之連接器301進行抵壓之情況，依然荷重係集中於疊合晶圓WT 之周緣部。關於此點，本發明者經過驗證的結果，發現若使用連接器301來抵壓疊合晶圓WT ，則於連接器301之外周緣部會因為例如施加圖8所示之應力F1而於連接器301產生撓曲，此將造成於連接器301之中心附近集中向上之應力F2、而於連接器301之外周緣部集中向下之應力F3，在抵壓疊合晶圓WT 之際無法得到面內均勻的荷重。
關於此點，本發明者確認到即使是使用和連接器301同樣地為大致圓錐梯形狀之連接器之情況，例如圖9所示般只要將大致圓錐梯形狀之連接器310之上底朝上方配置，則作用於該連接器310之應力F4會分散於連接器310之下底，可避免應力集中於連接器310之外周緣部。但是，比較連接器310與連接器301之情況，由於連接器310之上底面積小於連接器301，故為了藉由連接器310來得到既定抵壓荷重，則相較於使用連接器301之情況必須提高對波紋管300所供給之加壓用空氣之壓力，在空氣源設備方面會出現問題。
是以本發明者針對可提高抵壓用波紋管與連接器之接觸面積且進行抵壓之際可得到面內均勻荷重之形狀方面，想到了抵壓用連接器1之形狀若為大致圓盤狀之上部連接器84與大致圓錐梯形狀之下部連接器85係以一體形成、並且於上部連接器84與下部連接器85之間設置收縮部86做為中間部為有效的做法。是以，分別變更上部連接器84以及下部連接器85之尺寸而進行疊合晶圓WT 之抵壓的結果，經由試驗確認了只要疊合晶圓WT 之直徑與收縮部86之直徑之比為0.7：1~1：1則可良好地進行疊合晶圓WT 之抵壓。
以下，針對本發明者所實施之試驗做描述。在使用抵壓用連接器1進行疊合晶圓WT 之接合之際，使得構成抵壓用連接器1之材料的彈性模數、以及上部連接器84之直徑、下部連接器85之直徑以及疊合晶圓WT 之直徑做變化，針對作用於疊合晶圓WT 之面內的荷重進行了確認試驗。此時，第1熱處理板40以及上部加熱機構41之加熱溫度係定為350℃，後述第2熱處理板90之加熱溫度係定為430℃。此外，做為上部加熱機構41係使用鹵素燈加熱器。
關於抵壓用連接器1之形狀，上部連接器84之直徑係設定為350mm，疊合晶圓WT 之直徑以及下部連接器85之下底之直徑係設定為200mm，抵壓用連接器1之高度、換言之從上部連接器84之上面到下部連接器85之下底的距離係設定為35mm，從下部連接器85之下底到收縮部86之高度、換言之從下部連接器85之下底到上底之距離係設定為19mm。再者，抵壓用連接器1之材質係分別採用彈性模數為200GPa之不鏽鋼、彈性模數為410GPa之氮化矽(SiC)、彈性模數為620GPa之超硬合金，針對不同材質所形成之抵壓用連接器1使得收縮部86之直徑X在100mm~200mm之間變化之情況，確認了於疊合晶圓WT 之面內所施加應力之最大值與最小值之差(亦即最大應力差)。其結果示於圖10。
圖10係就收縮部86之直徑X以收縮量的方式表示於橫軸，以最大應力差為縱軸，顯示了使用彈性模數不同之各抵壓用連接器1來抵壓疊合晶圓WT 之際之最大應力差與收縮量之關係。如圖10所示般，確認了將收縮量設定為160~180mm之情況，不論抵壓用連接器1之彈性模數為何，各抵壓用連接器1之最大應力差會成為極小。由此結果可知，抵壓用連接器1之收縮量存在最適值，此最適收縮量不受形成抵壓用連接器1之材料的彈性模數所影響。
其次，針對使用了彈性模數為410GPa之氮化矽的抵壓用連接器1，將上部連接器84之直徑設定為350mm、下部連接器85之下底之直徑以及疊合晶圓WT 之直徑設定為300mm之情況，將上部連接器84之直徑設定為525mm、下部連接器85之下底之直徑以及疊合晶圓WT 之直徑設定為300mm之情況，以及上部連接器84之直徑設定為350mm、下部連接器85之下底之直徑以及疊合晶圓WT 之直徑設定為200mm之情況下，使得各抵壓用連接器1之收縮量產生變化，確認了此時疊合晶圓WT 之面內之最大應力差。確認了該應力之最大值與最小值之差、亦即最大應力差。其結果示於圖11。
圖11係將收縮量與疊合晶圓WT 之直徑(下部連接器85之下底之直徑)之比表示於橫軸、以最大應力差為縱軸，而呈現了將疊合晶圓WT 以各抵壓用連接器1進行抵壓之際之最大應力差和收縮量與疊合晶圓WT 之直徑之比之關係。
如圖11所示般，確認了藉由將收縮量與疊合晶圓WT 之直徑之比設定為大約0.7：1~1：1，則不論上部連接器84之直徑、下部連接器85之下底之直徑的尺寸為何，各抵壓用連接器1之最大應力差會成為極小。從而，從圖10以及圖11所示結果可確認得知，抵壓用連接器1不論形成該抵壓用連接器1之材料之彈性模數、上部連接器84之直徑以及下部連接器85之下底之直徑的尺寸為何，藉由將收縮量與下部連接器85之下底之直徑的比設定為既定值，可使得疊合晶圓WT 之面內之最大應力差成為極小。
此外，亦可判斷只要疊合晶圓WT 之面內之最大應力差在15MPa以內即能以面內均勻荷重來進行抵壓。從而，為了使用直徑大於疊合晶圓WT 之抵壓構件81來將疊合晶圓WT 以面內均勻荷重進行抵壓，則抵壓用連接器1之收縮量、亦即收縮部86之直徑與下部連接器85之下底之直徑之比為0.7：1~1：1即可，更佳為0.8：1~0.9：1。
此外，於上述試驗中，雖使用由上部連接器84與下部連接器85所一體形成之具有收縮部86之抵壓用連接器1，惟抵壓用連接器1之形狀不限定於以上之實施形態。經本發明者確認得知，亦可取代抵壓用連接器1，而例如圖12所示般，於上部連接器84與下部連接器85之間形成做為中間部之收縮部86之際，使用具有圓筒形狀之連接部87的形狀之抵壓用連接器210，或亦可如圖13所示般，使用由直徑和下部連接器85之下底之直徑相同之大致圓盤狀之圓盤部88與下部連接器85之底面一體形成之抵壓用連接器220。再者，亦可如圖14所示般，使用具有中間部87以及圓盤部88兩者之連接器230。不論使用何種連接器，均能將原本施加於大面積之均勻荷重均勻地施加於小面積上。
再者，收縮部86之形狀雖形成為銳角或直角，惟收縮部86亦可形成為具有既定曲率之球狀。以連接器230為例，亦可如圖15所示般，藉由使得連接部87之外周部以側視上朝該連接部87之中心方向凹陷，來將收縮部86形成為半圓形狀。於此情況下，可防止抵壓荷重所產生之應力集中於收縮部86而造成抵壓用連接器1、210、220、230之收縮部86出現破損。
此外，以上之抵壓用連接器係和加壓機構80之抵壓構件81分別形成，惟抵壓構件81與抵壓用連接器亦可一體形成。具體而言，例如圖16所示般，亦可於抵壓構件81之下面僅接合抵壓用連接器1當中之下部連接器85的部分。於此情況下，亦可取代內設於抵壓構件81之加熱器81a，改於下部連接器85內設加熱器85a。當於下部連接器85內設加熱器85a之情況，將無需再考慮介設於加熱器81a與疊合晶圓WT 之間的抵壓用連接器1之熱容量，是以可更高精度地進行疊合晶圓WT 之溫度控制，再者，可縮短疊合晶圓WT 之升溫所需時間。再者，藉由使得抵壓構件81與抵壓用連接器1能一體形成，由於不會出現在抵壓構件81與抵壓用連接器1之接觸面的熱傳遞之耗損，而可提升加熱器85a對疊合晶圓WT 之熱傳遞效率。此外，於圖16中係描繪了將抵壓用連接器1與抵壓構件81予以一體形成之情況，當然亦可使得抵壓用連接器210、220、230與抵壓構件81來一體形成。
其次針對第2熱處理板90進行說明。如圖1所示般，在處理容器70之內部且為加壓機構80之下方之對向於該加壓機構80的位置處係設置有用以載置疊合晶圓WT 進行熱處理之做為載置部的第2熱處理板90。於第2熱處理板90係內設有例如利用供電來生熱之加熱器91。第2熱處理板90之材料係使用例如氮化鋁等陶瓷。加熱器91之構成包括：內周加熱器92，係內設於例如對應於疊合晶圓WT 之位置；以及，外周加熱器93，係於內周加熱器92之外側設置成為同心圓狀，可獨立於內周加熱器92進行溫度控制。內周加熱器92以及外周加熱器93之加熱溫度係藉由例如後述控制部200來控制。再者，圖1所示般，於第2熱處理板90之外周部係形成有切口溝槽94，用以收容被搬送機構42所搬送之搬送環60的保持構件61。切口溝槽94係如圖2所示般形成於第2熱處理板90之外周部之和搬送環60之保持構件61之位置相對應之3部位。
如圖1以及圖17所示般，第2熱處理板90之外周部係藉由於容器本體71之內面沿著該容器本體71之底部開口78所設置之例如圓環狀支撐台95的上面受到支撐。從而，第2熱處理板90之下面係經由底部開口78而成為露出於處理容器71外部之狀態。於第2熱處理板90之下面側、換言之於處理容器70之外部係設有冷卻疊合晶圓WT 之冷卻機構100。支撐台95係用以防止來自熱處理板90之熱傳遞到容器本體71之構件，具有大致圓筒形狀，係由例如具有隔熱性之氮化矽等陶瓷所構成。支撐台95對向於第2熱處理板90之面，有凹陷之溝槽部101和第2熱處理板90形成為同心圓狀。於溝槽部101配置有密封材102，使得支撐台95與熱處理板90之間保持氣密狀態。密封材102係使用例如耐熱性金屬O型環等。
於第2熱處理板90與支撐台95之外周緣部係如圖17以及圖18所示般分別形成有凸緣部90a、95a。凸緣部90a以及凸緣部95a係以朝抵壓密封材102之方向施力的方式藉由卡合構件103所保持著。卡合構件103係例如圖17以及圖18所示般，具有：與凸緣部90a接觸之上部卡合部104、與凸緣部95a接觸之下部卡合部105、以及將上部卡合部104與下部卡合部105加以連結之連結部106。連結部106係例如具有公螺紋之公螺絲，藉由和設置於上部卡合部104以及下部卡合部105之未圖示之母螺紋進行螺固，可藉由上部卡合部104以及下部卡合部105來朝抵壓密封材102之方向上施力，藉此可將處理容器70內維持氣密狀態。此外，上部卡合部104與下部卡合部105以及連結部106係由例如不鏽鋼等具有卡合構件所需強度且具有彈性之金屬材料所構成。藉由於連結部106使用具有彈性之材料，則將第2熱處理板90以加熱器91來加熱而於第2熱處理板90與支撐台95之間產生熱膨張差之際，例如圖19所示般，可藉由撓曲連結部106來防止卡合構件103受到破壞、並可維持將第2熱處理板90與支撐台95之間的氣密。此外，如圖18所示般，於上部卡合部104設有朝凸緣部90a之上面突出之爪104a，於下部卡合部105設有朝凸緣部95a之下面突出之爪105a，而如圖19所示般，即便於連結部106發生撓曲之情況，也可防止卡合構件103自各凸緣部90a、95a脫落。
冷卻機構100係如圖17所示般，具有：內部中空之大致圓盤狀冷卻板110，係和熱處理板90呈平行設置；連通管111，係延伸於鉛直方向所設，連通於冷卻板110之中空部分；以及冷卻水流通板112，係於冷卻板110之下方和該冷卻板100呈平行設置。冷卻板110、連通管111以及冷卻水流通板112係利用熱傳導性優異之例如銅合金等所形成。
冷卻板110之構成包括：接觸部120，係和熱處理板90之內面呈平行設置，藉由接觸熱處理板90之內面來冷卻熱處理板；散熱部121，係和接觸部120呈平行設置，以既定配置形成有貫通孔；以及外周部122，係包圍接觸部120與散熱部121之外周。於散熱部121，連通於冷卻板110內部之複數貫通孔123係以既定圖案來形成。於散熱部121之中心係連通設置有連通管111。再者，連通管111係插通冷卻水流通板112且相對於冷卻水流通板112以滑動自如方式設置著。藉此，藉由未圖示之升降機構來使得連通管111上下動作，可使得冷卻板110進行上下動作。
連通管111係連接有空氣源(未圖示)而可對冷卻板110供給做為冷媒之空氣。經過連通管111而被供給至冷卻板110之中空部分的空氣係從散熱部121之貫通孔123被排出。
於散熱部121之下面設有朝下方突出之突出部124。再者，外周部122亦被延伸形成至和突出部124前端為相同位置，在使得冷卻板110下降之際，可形成由突出部124、外周部122以及冷卻水流通板112所圍繞而成之空間S。
如圖17所示般，於冷卻水流通板112形成有其內部可流通冷卻水之冷卻水路130。冷卻水路130係連接著冷卻水管131，而可將冷卻水源(未圖示)所供給之冷卻水供給至冷卻水路130。再者，於冷卻水流通板112係和散熱部121同樣地以既定圖案形成有貫通孔132，可將自散熱部121所排出之做為冷媒之空氣排出至冷卻機構100之外部。從而，冷卻機構100可藉由通過連通管111而對其內部供給做為冷媒之空氣來冷卻冷卻板110，並可藉由升降機構(未圖示)使得連通管111上升而讓冷卻板110接觸於第2熱處理板90之下面來將熱處理板90利用冷卻板110做冷卻。此時，藉由對冷卻水流通板112之冷卻水路130供給冷卻水來將冷卻水流通板112予以冷卻，可將通過貫通孔132之空氣加以冷卻，防止將高溫空氣排出至冷卻機構100外部。再者，藉由使得連通管111下降，讓散熱部121下面之突出部124與冷卻水流通板112進行接觸，來將冷卻板110連同供給於連通管111之空氣加以高效率地冷卻。
於以上之接合裝置10如圖1所示般設有控制部200。控制部200係例如電腦，具有程式儲存部(未圖示)。程式儲存部係儲存有用以控制接合裝置10之疊合晶圓WT 之處理的程式。再者，於程式儲存部也儲存有用以控制上述各種處理裝置、搬送裝置等驅動系統之動作、實現接合系統1之後述接合處理的程式。此外，前述程式係記錄於例如電腦可讀取式硬碟(HD)、軟碟(FD)、光碟(CD)、光磁碟(MO)、記憶卡等電腦可讀取之記憶媒體H中，亦可從該記憶媒體H安裝至控制部200。
其次，針對使用以上構成之接合系統1所進行之疊合晶圓WT 之接合處理方法加以說明。圖20係顯示相關晶圓接合處理之主要製程例的流程圖，圖21係顯示接合裝置10之各機器動作狀態之時間圖。圖21係顯示接合裝置10之疊合晶圓WT 之加熱溫度、對加壓機構80之加壓波紋管83內所供給之壓縮空氣之壓力，換言之顯示了對疊合晶圓WT 所施加之荷重、熱處理單元20內之環境氣氛壓力以及接合單元21內之環境氣氛壓力之經時變化。
首先，於外部之對準裝置(未圖示)進行上晶圓WU 與下晶圓WL 之位置調整來疊合。此時，於晶圓WU 、WL 之一者或是兩者，於進行疊合前事先塗佈接著劑2，於進行疊合時利用接著來暫時接合，而形成疊合晶圓WT 1(圖20之製程S1)。
之後，疊合晶圓WT 1係藉由晶圓搬送裝置(未圖示)來搬送至接合裝置10。
於接合裝置10，首先，開散熱處理單元20之閘閥32，利用晶圓搬送裝置(未圖示)將疊合晶圓WT 1搬入第1熱處理板40之上方。
接著使得升降銷53上升，將疊合晶圓WT 1從未圖示之晶圓搬送裝置轉送至升降銷53之後，使得升降銷53下降，將疊合晶圓WT 1載置於事先載置於第1熱處理板40之搬送環60的上面。之後，關閉閘閥32，利用真空泵35使得處理容器30內部之環境氣氛被減壓。之後，疊合晶圓WT 1被第1熱處理板40加熱至第1溫度例如350℃(圖20以及圖21之製程S2)。此時，為了將疊合晶圓WT 1之接合部JU 、JL 彼此均勻地加熱，乃以既定加熱速度例如10~50℃/分之加熱速度來加熱。此時，和第1熱處理板40之加熱併行，也利用上部加熱機構41進行加熱。藉此，能以於疊合晶圓WT 1之上晶圓WU 與下晶圓WL 之間不致產生溫差的方式進行加熱。再者，熱處理單元20內之壓力係被減壓至既定真空度例如10Pa。
一旦疊合晶圓WT 1被加熱至第1溫度，則開放閘閥22。接著，藉由搬送機構42使得和搬送環60一同被載置於第1熱處理板40之疊合晶圓WT 1移動至接合單元21，讓疊合晶圓WT 1和搬送環60一同載置於第2熱處理板90。一旦疊合晶圓WT 1和搬送環60一同被載置於第2熱處理板90，則搬送機構42從接合單元21迴避至熱處理單元20，關閉閘閥22。
之後，疊合晶圓WT 1因第2熱處理板90而被加熱至第2溫度例如430℃。疊合晶圓WT 1係以例如10~50℃/分之加熱速度來被加熱。此外，處理容器70之內部環境氣氛係於關閉閘閥22後被減壓至既定真空度例如0.001Pa，而維持於該真空度。此時，因處理容器70之內部成為負壓，故例如受到施加於頂板70之壓力與處理容器70內部之壓力之差的影響而對頂板70產生向下之力。藉此，屏蔽波紋管73收縮，抵壓用連接器1與疊合晶圓WT 1接近至既定距離。此外，如圖21所示般，在對加壓機構80、亦即對加壓波紋管83內供給壓縮空氣前、處理容器70內之壓力受到減壓之狀態下，加壓機構80內部之壓力也被維持在減壓至既定壓力之狀態下。此乃為了避免受到加壓機構80內部之壓力與處理容器70之壓力差的影響，而於不希望之時機對疊合晶圓WT 1施加荷重之故。
之後，一邊將疊合晶圓WT 1之溫度維持於第2溫度、一邊對加壓機構80供給壓縮空氣，來使得抵壓構件81下降。藉此，使得在抵壓構件81下面所連接著之抵壓用連接器1之下部連接器85抵接於疊合晶圓WT 1，將該疊合晶圓WT 以既定荷重例如50kN來抵壓於第2熱處理板90側。此外，疊合晶圓WT 1受到既定時間、例如10分鐘的抵壓，來接合疊合晶圓WT 1(圖20以及圖21之製程S3)。此時，由於處理容器內之環境氣氛處於負壓，故接合部JU 、JL 間之環境氣氛受到抽引，可在接合部JU 、JL 間未產生空孔之情況下進行接合。此外，疊合晶圓WT 1之溫度亦可利用例如抵壓構件81內之加熱器、冷卻機構100來維持在第2溫度。再者，亦可藉由調整對加壓波紋管83內所供給之壓縮空氣量來調整抵壓構件81之溫度，使得疊合晶圓WT 1之上晶圓WU 與下晶圓WL 之溫度被同步化。
併行於以接合單元21所進行之疊合晶圓WT 1之接合，熱處理單元20係藉由晶圓搬送裝置(未圖示)而被搬入新的疊合晶圓WT 2，載置於第1熱處理板40上。此外，將疊合晶圓WT 2搬入熱處理單元20之際，為了縮小熱處理板40與疊合晶圓WT 2之溫差，熱處理板40之溫度係被冷卻至例如150℃。一旦載置於第1熱處理板40上，則疊合晶圓WT 2會被第1熱處理板40以及上部加熱機構41而加熱至第1溫度例如350℃(圖20以及圖21之製程T1)。
之後，疊合晶圓WT 1於載置在第2熱處理板90之狀態下被冷卻至例如第1溫度之350℃。為了防止接合部JU 、JL 之強度、物性改變，疊合晶圓WT 1係以既定冷卻速度例如10~50℃/分之冷卻速度受到冷卻。疊合晶圓WT 1之冷卻係使得冷卻機構100之冷卻板110上升，讓該冷卻板110接觸於第2熱處理板90之下面來進行。
一旦疊合晶圓WT 1被冷卻至350℃，首先，被載置於第2熱處理板90而加熱至350℃之疊合晶圓WT 2係藉由上部搬送機構42a所保持。其次，打開閘閥22，利用下部搬送機構42b將結束了接合之疊合晶圓WT 1連同搬送環60從第2熱處理板90搬送至熱處理單元20。接著，維持在閘閥22開放之狀態下，將被保持在上部搬送機構42a之疊合晶圓WT 2搬送至接合單元21，隨同搬送環60來載置於第2熱處理板90。其次，上部搬送機構42a退避於熱處理單元20，關閉閘閥22。之後，疊合晶圓WT 2被第2熱處理板90加熱至第2溫度之430℃，利用抵壓構件80以及抵壓用連接器1使得疊合晶圓WT 2被抵壓接合(圖20以及圖21之製程T2)。併行於疊合晶圓WT 2之抵壓，於熱處理單元20，被保持於上部搬送機構42a之疊合晶圓WT 1係隨同於搬送環60被載置於第1熱處理板40。
於接合單元21進行疊合晶圓WT 2之接合的過程中，於接合單元21結束了接合而被載置於第1熱處理板40之狀態下的疊合晶圓WT 1被第1熱處理板40來冷卻至第3溫度例如150℃(圖20以及圖21之製程S4)。此時，於第1熱處理板40之冷媒流路44被供給混合有於乾燥空氣霧化之水。
之後，將熱處理單元20內之壓力開放至大氣壓，使得升降銷53上升，將疊合晶圓WT 從第1熱處理板40轉送至升降銷53。接著，打開閘閥32，使得疊合晶圓WT 1從升降銷53轉送至晶圓搬送裝置(未圖示)，從接合裝置10搬出疊合晶圓WT 1。
一旦疊合晶圓WT 1從熱處理單元20被搬出，接著於開放閘閥32之狀態下將新的疊合晶圓WT 3轉送至升降銷53，其次載置於第1熱處理板40。然後，利用第1熱處理板40以及上部加熱機構41將疊合晶圓WT 3加熱至第1溫度之350℃(圖20以及圖21之製程U1)。
接著，一旦疊合晶圓WT 2於接合單元21之接合結束，疊合晶圓WT 2係和疊合晶圓WT 1同樣地在被載置於第2熱處理板90之狀態下冷卻至350℃。其次，被載置於第2熱處理板90而加熱至350℃之疊合晶圓WT 3被上部搬送機構42a所保持。之後，開放閘閥22，疊合晶圓WT 2藉由下部搬送機構42b從接合單元21被搬出。接著，維持在開放閘閥22之狀態下，被保持於上部搬送機構42a之疊合晶圓WT 3被搬入接合單元21內，載置於第2熱處理板90上。一旦疊合晶圓WT 3被載置於接合單元21之第2熱處理板90，則使得上部搬送機構42a退避至熱處理單元20，關閉閘閥22。之後，該疊合晶圓WT 3藉由抵壓用連接器1來被抵壓接合(圖20以及圖21之製程U2)。
於接合單元21進行疊合晶圓WT 3之接合的過程中，處於載置在第1熱處理板40之狀態下的疊合晶圓WT 2係藉由第1熱處理板40被冷卻至第3溫度例如150℃(圖20以及圖21之製程T3)。其次，將熱處理單元20內之壓力開放至大氣壓，使得升降銷53上升，將疊合晶圓WT 2從第1熱處理板40轉送至升降銷53，接著，開放閘閥32，使得疊合晶圓WT 2從升降銷53轉送至晶圓搬送裝置(未圖示)，而將疊合晶圓WT 1從接合裝置10搬出。之後，接著在開放閘閥32之狀態下將新的疊合晶圓WT 4轉送至升降銷53，其次載置於第1熱處理板40。如此般，連續進行一連串之疊合晶圓WT 之接合處理，於一個接合裝置10對複數疊合晶圓WT 並行地進行處理。
依據以上實施形態，由於在接合單元21之第2熱處理板90之下方設有冷卻第2熱處理板90之冷卻機構100，故可高效率地調整疊合晶圓WT 之溫度。亦即，藉由第2熱處理板90來將疊合晶圓WT 加熱至既定溫度之際，當遇到快要超過既定加熱速度或是快要超過既定溫度之情況，可藉由上升冷卻機構100來接觸於第2熱處理板90之下面以冷卻第2熱處理板90。再者，藉由調整對冷卻機構100所供給之空氣量，可進一步調整冷卻機構100所達成之冷卻速度，而可高效率地進行疊合晶圓WT 之溫度調整。
再者，藉由於加壓機構80之抵壓構件81內部內設加熱器81a，另一方面調整對加壓波紋管83所供給之壓縮空氣量以及從加壓波紋管83所排出之壓縮空氣量，可一邊將加壓波紋管83內之壓力維持在所希望之值一邊調整從加熱器81a散放到加壓波紋管83內之壓縮空氣的熱量，來調整抵壓構件81之溫度，是以可同步化疊合晶圓WT 之上晶圓WU 與下晶圓WL 之溫度。因此，依據本發明，可防止因上晶圓WU 與下晶圓WL 之溫度歷程不同造成接合部之強度、物性發生改變。
於以上之實施形態，接合部JU 、JL 係分別使用了鋁與鍺，但使用其他金屬之情況亦可適用本發明。於相關情況下，係依據接合部JU 、JL 所使用之金屬種類來決定接合單元71之處理條件、例如疊合晶圓WT 之加熱溫度以及抵壓荷重等。再者，於以上之實施形態，雖於晶圓WU 、WL 設置了金屬接合部JU 、JL ，惟基板本身為金屬之情況亦可適用本發明。再者，即使基板為晶圓以外之FPD(平板顯示器)、光罩用光標等其他基板之場合亦可適用本發明。
以上，參見所附圖式說明了本發明之較佳實施形態，惟本發明不限定於相關例。業界人士當然可於申請專利範圍所記載之思想範疇內思及各種變更例或是修正例，這些也當然屬於本發明之技術範圍。
本發明在具有金屬接合部之基板彼此進行接合之際可發揮作用。
1．．．抵壓用連接器
10．．．接合裝置
20．．．熱處理單元
21．．．接合單元
22．．．閘閥
30．．．處理容器
35．．．真空泵
40．．．第1熱處理板
41．．．上部加熱機構
42．．．搬送機構
43．．．加熱器
44．．．冷媒流路
45．．．冷媒供給管
46．．．冷媒排出管
47．．．空氣源
48．．．冷卻水源
49．．．混合器
50．．．熱交換器
51．．．循環配管
52．．．冷凍機
53．．．升降銷
54．．．貫通孔
55．．．保持部
60．．．搬送環
61．．．保持構件
62．．．突出部
70．．．處理容器
71．．．容器本體
72．．．頂板
73．．．屏蔽波紋管
74．．．搬出入口
75．．．吸氣口
76．．．真空泵
77．．．吸氣管
78．．．底部開口
80．．．加壓機構
81．．．抵壓構件
81a．．．加熱器
82．．．支撐構件
83．．．加壓波紋管
83a．．．空氣供給管
83b．．．空氣排出管
83c．．．冷卻襯套
84．．．上部連接器
85．．．下部連接器
86．．．收縮部
87．．．中間部
88．．．圓盤部
90．．．第2熱處理板
95．．．支撐台
100．．．冷卻機構
101．．．溝槽部
102．．．密封材
103．．．卡合構件
104．．．上部卡合構件
105．．．下部卡合構件
106．．．連結部
110．．．冷卻板
111．．．連通管
112．．．冷卻水流通板
120．．．接觸部
121．．．散熱部
122．．．外周部
123．．．貫通孔
124．．．突出部
130．．．冷卻水路
131．．．冷卻水管
200．．．控制部
JU 、JL ．．．接合部
WU ．．．上晶圓
WL ．．．下晶圓
WT ．．．疊合晶圓
圖1係顯示具有抵壓用連接器(adaptor)之接合裝置構成概略之縱截面圖。
圖2係顯示具有抵壓用連接器之接合裝置構成概略之橫截面圖。
圖3係顯示疊合晶圓之截面圖。
圖4係顯示第1熱處理板構成概略之縱截面圖。
圖5係顯示搬送機構以及搬送環構成概略之縱截面圖。
圖6係顯示搬送機構以及搬送環構成概略之立體圖。
圖7係顯示藉由搬送機構來保持搬送環之模樣之說明圖。
圖8係顯示接合方法之概略的縱截面圖。
圖9係顯示接合方法之概略的縱截面圖。
圖10係顯示抵壓用連接器之材質以及收縮量與最大應力差之關係圖。
圖11係顯示晶圓直徑與抵壓用連接器之收縮量與最大應力差之關係圖。
圖12係顯示其他抵壓用連接器之側視圖。
圖13係顯示其他抵壓用連接器之側視圖。
圖14係顯示其他抵壓用連接器之側視圖。
圖15係顯示其他抵壓用連接器之側視圖。
圖16係顯示其他抵壓用連接器之側視圖。
圖17係顯示冷卻機構附近構成概略之縱截面圖。
圖18係顯示卡合構件附近構成概略之縱截面圖。
圖19係顯示卡合構件處於撓曲狀態之說明圖。
圖20係顯示晶圓接合處理之主要製程之流程圖。
圖21係顯示接合裝置之各機器動作狀態之時間圖。
圖22係顯示以往之接合方法概略之縱截面圖。
1．．．抵壓用連接器
10．．．接合裝置
20．．．熱處理單元
21．．．接合單元
22．．．閘閥
30．．．處理容器
33．．．搬出入口
34．．．吸氣口
35．．．真空泵
36．．．吸氣管
40．．．第1熱處理板
41．．．上部加熱機構
42．．．搬送機構
42a．．．上部搬送機構
42b．．．下部搬送機構
43．．．加熱器
44．．．冷媒流路
53．．．升降銷
54．．．貫通孔
60．．．搬送環
70．．．處理容器
71．．．容器本體
72．．．頂板
73．．．屏蔽波紋管
74．．．搬出入口
78．．．底部開口
80．．．加壓機構
81．．．抵壓構件
81a．．．加熱器
82．．．支撐構件
83．．．加壓波紋管
83a．．．空氣供給管
83b．．．空氣排出管
83c．．．冷卻襯套
84．．．上部連接器
85．．．下部連接器
86．．．收縮部
90．．．第2熱處理板
91．．．加熱器
92．．．內周加熱器
93．．．外周加熱器
94．．．切口溝槽
95．．．支撐台
100．．．冷卻機構
101．．．溝槽部
102．．．密封材
103．．．卡合構件
200．．．控制部
WT ．．．疊合晶圓

Claims (3)

  1. 一種接合裝置，係將具有金屬接合部之基板彼此加以接合者；其特徵在於係具有：處理容器，其下面形成有開口；熱處理板，係配置於該處理容器內，用以載置該基板進行熱處理；加壓機構，係於該處理容器內對向於該熱處理板而設置，將該基板朝該熱處理板側進行抵壓；環狀支撐台，係於該處理容器之內面沿著該處理容器之開口而設置，將該處理容器與該熱處理板之間加以氣密阻塞，並支撐該熱處理板；以及冷卻機構，係設置於該熱處理板之下方且為該支撐台之內側，用以冷卻該熱處理板；其中該冷卻機構係具備有：冷卻板，其上面和該熱處理板呈平行設置，內部呈現中空；連通管，係連通於該冷卻板內部來對該冷卻板內部供給空氣；以及，升降機構，係使得該冷卻板上下動作；於該冷卻板之下面形成有和該冷卻板內部相連通之複數貫通孔，從該連通管對該冷卻板內部所供給之空氣係從該冷卻板之貫通孔被排出。
  2. 如申請專利範圍第1項之接合裝置，其中該冷卻機構係進一步具有冷卻水流通板，係於該冷卻板之下方以將該處理容器之開口全部加以阻塞之方式所設置，其內部形成有流通冷卻水之冷卻水路；於該冷卻水流通板形成有將該冷卻水流通板朝鉛直方向加以貫通之複數貫通孔；自該冷卻板之貫通孔所排出之空氣係通過該冷卻水流通板之貫通孔而從該冷卻水流通板之上面朝下面排出。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之接合裝置，其中該加壓機構係具有：彈性構件，係氣密地連接於該處理容器之頂板；抵壓構件，係氣密地連接於該彈性構件之下端；空氣供給管，係對由該處理容器之頂板、該彈性構件以及該抵壓構件所圍成之空間供給壓縮空氣；以及空氣排出管，係將被供給之壓縮空氣加以排出；於該空氣排出管係設有將流通於該空氣排出管內部之壓縮空氣加以冷卻之冷卻襯套。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5424201B2 (ja) * 2009-08-27 2014-02-26 アユミ工業株式会社 加熱溶融処理装置および加熱溶融処理方法
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
US8870051B2 (en) 2012-05-03 2014-10-28 International Business Machines Corporation Flip chip assembly apparatus employing a warpage-suppressor assembly
US10199350B2 (en) * 2012-05-25 2019-02-05 Asm Technology Singapore Pte Ltd Apparatus for heating a substrate during die bonding
JP5521066B1 (ja) * 2013-01-25 2014-06-11 東京エレクトロン株式会社 接合装置及び接合システム
US9282650B2 (en) * 2013-12-18 2016-03-08 Intel Corporation Thermal compression bonding process cooling manifold
US9751147B2 (en) 2014-06-02 2017-09-05 Rolls-Royce Corporation Fixture for high temperature joining
US10192847B2 (en) * 2014-06-12 2019-01-29 Asm Technology Singapore Pte Ltd Rapid cooling system for a bond head heater
KR20160048301A (ko) * 2014-10-23 2016-05-04 삼성전자주식회사 본딩 장치 및 그를 포함하는 기판 제조 설비
JP6345606B2 (ja) * 2015-01-16 2018-06-20 東京エレクトロン株式会社 接合システムおよび接合方法
EP3086361A3 (de) * 2015-04-02 2017-01-25 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Verfahren zum herstellen einer substratanordnung mit einem vorfixiermittel, entsprechende substratanordnung, verfahren zum verbinden eines elektronikbauteils mit einer substratanordnung mit anwendung eines auf dem elektronikbauteil und/oder der substratanordnung aufgebrachten vorfixiermittels und mit einer substratanordnung verbundenes elektronikbauteil
DE102015106298B4 (de) * 2015-04-24 2017-01-26 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Vorrichtung, Verfahren und Anlage zur inhomogenen Abkühlung eines flächigen Gegenstandes
KR102429619B1 (ko) * 2015-11-18 2022-08-04 삼성전자주식회사 본딩 스테이지와 이를 포함하는 본딩 장치
DE102015120156B4 (de) * 2015-11-20 2019-07-04 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur materialschlüssigen Verbindung von Verbindungspartnern eines Leistungselekronik-Bauteils und Verwendung einer solchen Vorrichtung
CN105499798B (zh) * 2015-12-29 2018-01-12 苏州润昇精密机械有限公司 风冷式激光焊接冷却流水线结构
KR102298654B1 (ko) * 2017-04-19 2021-09-07 주식회사 미코세라믹스 내구성이 개선된 세라믹 히터
JP6342566B1 (ja) * 2017-11-16 2018-06-13 アルファーデザイン株式会社 部品保持装置及び部品接合システム
US11205633B2 (en) * 2019-01-09 2021-12-21 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Methods of bonding of semiconductor elements to substrates, and related bonding systems
JP7386045B2 (ja) * 2019-10-31 2023-11-24 株式会社ジェイテクトサーモシステム 熱処理装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5297480A (en) * 1991-05-09 1994-03-29 Hitachi Techno Engineering Co., Ltd. High vacuum hot press
US5555798A (en) * 1992-11-09 1996-09-17 Hitachi Techno Engineering Co., Ltd. Hot press for producing a multilayered substrate
US20040244384A1 (en) * 2001-10-10 2004-12-09 Koichi Yamazaki Heating medium circulating device and thermal, treatment equipment using the device
US7147027B2 (en) * 2001-04-06 2006-12-12 Sony Corporation Plate for hot pressing, hot press device, and card manufacturing device
US7357288B2 (en) * 2003-07-17 2008-04-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Component connecting apparatus
US20080245472A1 (en) * 2005-12-12 2008-10-09 Murata Manufacturing Co., Ltd. Aligning device, bonding apparatus, and aligning method
US20090137771A1 (en) * 2005-08-11 2009-05-28 Satoshi Moriyama Resin composition

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4320865A (en) * 1980-03-21 1982-03-23 National Semiconductor Corporation Apparatus for attachment of die to heat sink
JPH03163838A (ja) * 1989-11-22 1991-07-15 Omron Corp ダイボンディング装置
JP2933403B2 (ja) * 1991-03-15 1999-08-16 株式会社日立製作所 半導体パッケージ気密封止方法及び半導体パッケージ気密封止装置
US5511799A (en) * 1993-06-07 1996-04-30 Applied Materials, Inc. Sealing device useful in semiconductor processing apparatus for bridging materials having a thermal expansion differential
US5988487A (en) * 1997-05-27 1999-11-23 Fujitsu Limited Captured-cell solder printing and reflow methods
DE69936057T2 (de) * 1998-06-19 2008-01-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma Verfahren und anordnung zur herstellung von höckern
JP2001170767A (ja) * 1999-12-10 2001-06-26 Hitachi Ltd はんだ付け装置
JP3397313B2 (ja) * 1999-12-20 2003-04-14 富士通株式会社 半導体装置の製造方法及び電子部品の実装方法
JP4456234B2 (ja) * 2000-07-04 2010-04-28 パナソニック株式会社 バンプ形成方法
JP2004207436A (ja) 2002-12-25 2004-07-22 Ayumi Kogyo Kk ウエハのプリアライメント方法とその装置ならびにウエハの貼り合わせ方法とその装置
JP4549648B2 (ja) * 2003-09-30 2010-09-22 信越半導体株式会社 半導体貼り合わせ装置
EP1783837A4 (en) * 2004-05-28 2007-09-26 Mech Corp DEVICE FOR PRODUCING SOLAR BATTERY CELLS
JP4720469B2 (ja) 2005-12-08 2011-07-13 株式会社ニコン 貼り合わせ半導体装置製造用の露光方法
DE102006029593A1 (de) * 2006-05-29 2007-12-13 Pink Gmbh Vakuumtechnik Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Lotverbindung
JP2008288384A (ja) * 2007-05-17 2008-11-27 Sony Corp ３次元積層デバイスとその製造方法、及び３次元積層デバイスの接合方法
JP2009049051A (ja) 2007-08-14 2009-03-05 Elpida Memory Inc 半導体基板の接合方法及びそれにより製造された積層体
JP5282100B2 (ja) * 2008-11-14 2013-09-04 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
JP5586314B2 (ja) * 2010-04-23 2014-09-10 芝浦メカトロニクス株式会社 半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5297480A (en) * 1991-05-09 1994-03-29 Hitachi Techno Engineering Co., Ltd. High vacuum hot press
US5555798A (en) * 1992-11-09 1996-09-17 Hitachi Techno Engineering Co., Ltd. Hot press for producing a multilayered substrate
US7147027B2 (en) * 2001-04-06 2006-12-12 Sony Corporation Plate for hot pressing, hot press device, and card manufacturing device
US20040244384A1 (en) * 2001-10-10 2004-12-09 Koichi Yamazaki Heating medium circulating device and thermal, treatment equipment using the device
US7357288B2 (en) * 2003-07-17 2008-04-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Component connecting apparatus
US20090137771A1 (en) * 2005-08-11 2009-05-28 Satoshi Moriyama Resin composition
US20080245472A1 (en) * 2005-12-12 2008-10-09 Murata Manufacturing Co., Ltd. Aligning device, bonding apparatus, and aligning method

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CN102456589B (zh) 2014-07-16
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KR20120040115A (ko) 2012-04-26

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