JPH03265116A - 積層ウエハの製造方法及びこれに用いるウエハ接着装置 - Google Patents
積層ウエハの製造方法及びこれに用いるウエハ接着装置Info
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- JPH03265116A JPH03265116A JP6498590A JP6498590A JPH03265116A JP H03265116 A JPH03265116 A JP H03265116A JP 6498590 A JP6498590 A JP 6498590A JP 6498590 A JP6498590 A JP 6498590A JP H03265116 A JPH03265116 A JP H03265116A
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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。
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、複数の半導体ウェハが接着された積層ウェハ
の製造方法に関し、特に、ウェハ間に半田等からなる導
体板を挿入し、これを加圧状態で加熱することにより導
体板を融解し、この後、冷却凝固させてウェハを接着す
る積層ウェハの製造方法及びこの方法に用いるウェハの
接着装置に関するものである。
の製造方法に関し、特に、ウェハ間に半田等からなる導
体板を挿入し、これを加圧状態で加熱することにより導
体板を融解し、この後、冷却凝固させてウェハを接着す
る積層ウェハの製造方法及びこの方法に用いるウェハの
接着装置に関するものである。
従来、複数の半導体ウェハを半田によって接着して積層
ウェハを形成する方法としては、第２図に示すように、
半導体ウェハｌと半田板２とを交互に重ね合わせ、これ
を、緩衝部材３ａ、３ｂを備えた円筒容器４ａ、４ｂか
らなる加圧治具内に収め、ねじ部５ａ、５ｂのねじ込み
量と緩衝部材３ａ、３ｂの弾性係数により定まる所定の
圧力を加えた状態とし、この加圧治具を乾燥炉へ入れて
加熱し、半田層２を溶融させた後、取り出して冷却し、
積層ウェハを形成している。
ウェハを形成する方法としては、第２図に示すように、
半導体ウェハｌと半田板２とを交互に重ね合わせ、これ
を、緩衝部材３ａ、３ｂを備えた円筒容器４ａ、４ｂか
らなる加圧治具内に収め、ねじ部５ａ、５ｂのねじ込み
量と緩衝部材３ａ、３ｂの弾性係数により定まる所定の
圧力を加えた状態とし、この加圧治具を乾燥炉へ入れて
加熱し、半田層２を溶融させた後、取り出して冷却し、
積層ウェハを形成している。
ここで、加熱方法としては、乾燥炉に加圧治具を個別に
入れる場合の他に、加圧治具をコンベアー式の加熱炉へ
入れて連続処理する場合や、多数のウェハを縦に積み重
ねて収容できる縦型治具を用いて、縦型炉内で加熱する
場合がある。
入れる場合の他に、加圧治具をコンベアー式の加熱炉へ
入れて連続処理する場合や、多数のウェハを縦に積み重
ねて収容できる縦型治具を用いて、縦型炉内で加熱する
場合がある。
しかしながら、上記従来のウェハの接着方法にあっては
、何れも外部加熱方式により、しかも、加圧治具等を介
して間接的に加熱処理を施すため、治具内部に収容され
た半田層が融点に達するまでには、かなりの時間が必要
となる。また、個々の治具に温度センサを取り付けるこ
とは難しく、温度制御も経験に頼らざるを得なかった。
、何れも外部加熱方式により、しかも、加圧治具等を介
して間接的に加熱処理を施すため、治具内部に収容され
た半田層が融点に達するまでには、かなりの時間が必要
となる。また、個々の治具に温度センサを取り付けるこ
とは難しく、温度制御も経験に頼らざるを得なかった。
加えて、治具内、及びウェハ半径方向の温度のばらつき
が生じていた。
が生じていた。
また、加圧治具を用いる場合には、ウエハノ積層枚数の
増減に対応した圧力の調整が困難であり、その枚数の許
容範囲も限られる上に、そもそも加熱時の半田層等の融
解に伴う積層構造の厚さの変化に従って圧力が変化する
ため、ウェハに加わる圧力の再現性及び均一性が悪く、
上記の温度の不均一性や温度制御の困難性も加わって、
形成した積層ウェハの半田層に気泡が発生する場合があ
り、また、半田層の厚さが不均一となり、その再現性が
得られないという問題点があった。
増減に対応した圧力の調整が困難であり、その枚数の許
容範囲も限られる上に、そもそも加熱時の半田層等の融
解に伴う積層構造の厚さの変化に従って圧力が変化する
ため、ウェハに加わる圧力の再現性及び均一性が悪く、
上記の温度の不均一性や温度制御の困難性も加わって、
形成した積層ウェハの半田層に気泡が発生する場合があ
り、また、半田層の厚さが不均一となり、その再現性が
得られないという問題点があった。
そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、そ
の課題は、積層構造自体を制御性良く加熱すると共に加
熱工程中に加える圧力を一定とすることによって、半田
層内の気泡の発生を抑え、半田層の厚さの均−性及び再
現性が得られる積層ウェハの接着方法を提供することに
ある。
の課題は、積層構造自体を制御性良く加熱すると共に加
熱工程中に加える圧力を一定とすることによって、半田
層内の気泡の発生を抑え、半田層の厚さの均−性及び再
現性が得られる積層ウェハの接着方法を提供することに
ある。
上記問題点を解決するために、本発明が講じた手段は、
ウェハ及び低融点の導体板からなる積層構造に対して、
ウェハ面内に均一な一定圧を積層方向に加えながら、温
度制御可能な内部加熱を施すものである。
ウェハ及び低融点の導体板からなる積層構造に対して、
ウェハ面内に均一な一定圧を積層方向に加えながら、温
度制御可能な内部加熱を施すものである。
また、その一定圧は、油圧式加圧手段によりウェハ面上
に均一に加え、その内部加熱は、高周波加熱によって施
す場合がある。
に均一に加え、その内部加熱は、高周波加熱によって施
す場合がある。
ここで、このような接着方法に用いる装置には、２つの
加圧平面を以て積層構造に対し積層方向に加圧すべき圧
力制御手段と、その積層構造のうち主に導体板を加熱す
る内部加熱手段と、その積層構造の温度を検出し、要求
される温度、例えば導体板の融点に到達するように、内
部加熱手段の出力を調整する温度制御手段と、を設ける
ものである。
加圧平面を以て積層構造に対し積層方向に加圧すべき圧
力制御手段と、その積層構造のうち主に導体板を加熱す
る内部加熱手段と、その積層構造の温度を検出し、要求
される温度、例えば導体板の融点に到達するように、内
部加熱手段の出力を調整する温度制御手段と、を設ける
ものである。
かかる手段によれば、従来の外部加熱の代わりに内部加
熱方式としたため、積層構造自体が直接加熱されるので
、昇温時間が短縮されて短時間に処理可能となる。また
、内部加熱により従来よりも温度応答が速くなるため、
温度制御を施すことにより、温度のオーバーシュートも
防止される。
熱方式としたため、積層構造自体が直接加熱されるので
、昇温時間が短縮されて短時間に処理可能となる。また
、内部加熱により従来よりも温度応答が速くなるため、
温度制御を施すことにより、温度のオーバーシュートも
防止される。
更に、加熱時に導体板が融解すると積層構造の外部に融
液が流出するが、内部加熱により導体板が均一に融解す
ると共に一定の圧力で積層方向に加圧しているので、導
体板の融解速度と適合して徐々にウェハの間隔が縮小さ
れることから、気泡の発生が抑制され、処理後の導体層
の厚さも均一化され、再現性が向上する。
液が流出するが、内部加熱により導体板が均一に融解す
ると共に一定の圧力で積層方向に加圧しているので、導
体板の融解速度と適合して徐々にウェハの間隔が縮小さ
れることから、気泡の発生が抑制され、処理後の導体層
の厚さも均一化され、再現性が向上する。
内部加熱方式として高周波加熱法を採用する場合には、
積層構造のうち導体板が選択的に加熱されるため、より
短時間に処理することが可能であり、ウェハの温度上昇
を抑えたまま処理することができる。また、加圧方法と
して油圧式の圧力制御手段を採用する場合には、加える
圧力の値を精密に制御して、積層ウェハの厚さをコント
ロールすることができる。
積層構造のうち導体板が選択的に加熱されるため、より
短時間に処理することが可能であり、ウェハの温度上昇
を抑えたまま処理することができる。また、加圧方法と
して油圧式の圧力制御手段を採用する場合には、加える
圧力の値を精密に制御して、積層ウェハの厚さをコント
ロールすることができる。
交番こ、上記の接着装置によれば、ウェハの枚数や積層
構造の厚さが増減しても迅速に対応することが可能であ
り、接着時間の短縮と共に処理工程の効率を高めること
ができる。
構造の厚さが増減しても迅速に対応することが可能であ
り、接着時間の短縮と共に処理工程の効率を高めること
ができる。
次に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。第１
図には半導体ウェハと半田板からなる積層構造及びこれ
を加圧状態で加熱する接着装置の構造を示したものであ
る。半導体ウェハ１の間に半田板２を挿入して積層構造
とし、これを上部温度測定板３と下部温度測定板４を介
して、上部シャフト７と下部シャフト８との間に設置す
る。
図には半導体ウェハと半田板からなる積層構造及びこれ
を加圧状態で加熱する接着装置の構造を示したものであ
る。半導体ウェハ１の間に半田板２を挿入して積層構造
とし、これを上部温度測定板３と下部温度測定板４を介
して、上部シャフト７と下部シャフト８との間に設置す
る。
ここで、良好な熱伝導体からなる上部温度測定板３と下
部温度測定板４の内部には、それぞれ光ファイバー５．
６が導入されており、この光ファイバー５．６は、積層
構造の温度に対応した測定板３．４内の輻射を検出系ま
で伝送する。これは、高周波加熱を施すため、金属セン
サ、半導体センサ等を用いることができないからである
。上部シャフト７と下部シャフト８は油圧によって制御
され、処理中に一定の圧力を積層方向に加えることがで
きる。このような油圧シャフト以外でも、例えば所定の
錘を載せて一定圧力を与えることも可能である。
部温度測定板４の内部には、それぞれ光ファイバー５．
６が導入されており、この光ファイバー５．６は、積層
構造の温度に対応した測定板３．４内の輻射を検出系ま
で伝送する。これは、高周波加熱を施すため、金属セン
サ、半導体センサ等を用いることができないからである
。上部シャフト７と下部シャフト８は油圧によって制御
され、処理中に一定の圧力を積層方向に加えることがで
きる。このような油圧シャフト以外でも、例えば所定の
錘を載せて一定圧力を与えることも可能である。
上記の積層構造は、円筒形の透明容器９で取り囲まれて
おり、この透明容器９は、上部ガイド板１０と下部ベー
ス板１１によって支持されている。
おり、この透明容器９は、上部ガイド板１０と下部ベー
ス板１１によって支持されている。
透明容器９の内部には上部ガイド板を通してガス管１２
が設置され、このガス管１２により窒素ガス等の不活性
気体が導入され、この結果、ウェハ表面の酸化を防止す
ることができ、半田の付着不良を避けることができる。
が設置され、このガス管１２により窒素ガス等の不活性
気体が導入され、この結果、ウェハ表面の酸化を防止す
ることができ、半田の付着不良を避けることができる。
透明容器９の周囲には高周波加熱コイル１３が設置され
ており、これは、積層構造の位置や厚さに応じて、上下
に移動調整できるものとなっている。この高周波加熱コ
イル１３は、コイル内の高周波電流により励起される磁
束の変化により導体内に渦電流を発生させて加熱するも
のである。この高周波出力は、前記の温度測定板３．４
から光ファイバー５．６を通して取り出される熱輻射に
よる温度測定値に応じて多段制御され、積層構造の温度
がオーバーシュートすることなく最短時間で目的温度に
到達するように設定されている。
ており、これは、積層構造の位置や厚さに応じて、上下
に移動調整できるものとなっている。この高周波加熱コ
イル１３は、コイル内の高周波電流により励起される磁
束の変化により導体内に渦電流を発生させて加熱するも
のである。この高周波出力は、前記の温度測定板３．４
から光ファイバー５．６を通して取り出される熱輻射に
よる温度測定値に応じて多段制御され、積層構造の温度
がオーバーシュートすることなく最短時間で目的温度に
到達するように設定されている。
このような装置により積層ウェハを製造する場合には、
高周波加熱により半田板２自体が加熱されるため、従来
３００分程かかっていた処理時間が、加熱時間は２分、
接着終了までの処理時間は５分程度となり、大幅に短縮
される。また、加熱方式が内部加熱に変更され、しかも
温度制御系を導入したために、半田板の融解速度のコン
トロールが可能であり、温度の均−性及び再現性を向上
させることができる。加えて、加熱中に一定の加圧状態
とすることができると共に、圧力の値もより精度良く設
定可能となるので、上記半田板の融解速度や、圧力値を
制御することにより、積層ウェハの半田層内に気泡が発
生することを防止することができ、半田層の厚さの均−
性及び再現性を高めることができる。
高周波加熱により半田板２自体が加熱されるため、従来
３００分程かかっていた処理時間が、加熱時間は２分、
接着終了までの処理時間は５分程度となり、大幅に短縮
される。また、加熱方式が内部加熱に変更され、しかも
温度制御系を導入したために、半田板の融解速度のコン
トロールが可能であり、温度の均−性及び再現性を向上
させることができる。加えて、加熱中に一定の加圧状態
とすることができると共に、圧力の値もより精度良く設
定可能となるので、上記半田板の融解速度や、圧力値を
制御することにより、積層ウェハの半田層内に気泡が発
生することを防止することができ、半田層の厚さの均−
性及び再現性を高めることができる。
この装置では、ウェハの積層枚数や厚さに応して上下の
シャフト７．８を移動することができるので、従来の加
圧治具よりも適応性が高く、種々のウェハの接着に用い
ることができる。
シャフト７．８を移動することができるので、従来の加
圧治具よりも適応性が高く、種々のウェハの接着に用い
ることができる。
以上説明したようムこ、本発明は、積層ウェハを接着す
る場合に、積層方向に一定の圧力を加えながら、積層構
造を内部加熱することに特徴を有するので、以下の効果
を奏する。
る場合に、積層方向に一定の圧力を加えながら、積層構
造を内部加熱することに特徴を有するので、以下の効果
を奏する。
■ 内部加熱方式により積層ウェハの製造処理時間が従
来よりも大幅に短縮される。
来よりも大幅に短縮される。
■ 温度の均一性、再現性、制御性を高めるとともに、
加圧値の一定化と最適化により、積層ウェハの導体層内
の気泡発生を防止し、その厚さの均一性と再現性を向上
することができる。
加圧値の一定化と最適化により、積層ウェハの導体層内
の気泡発生を防止し、その厚さの均一性と再現性を向上
することができる。
■ 積層ウェハの種類に応じた積層枚数や厚さ等の違い
に対応できる幅が広くなり、接着装置としての対応性が
高い。
に対応できる幅が広くなり、接着装置としての対応性が
高い。
第１図は本発明に係る実施例の製造方法に用いる接着装
置の構造を示す図である。 第２図は従来の積層ウェハの接着に用いていた加圧治具
を示す縦断面図である。 （符号の説明〕 １・・・半導体ウェハ ２・・・半田板 ３・・・上部温度測定板 ４・・・下部温度測定板 、６・・・光ファイバー ・・・上部シャフト ・・・下部シャフト ・・・透明容器 ０・・・上部ガイド板 １・・・下部ベース板 ２・・・ガス管 ３・・・高周波加熱コイル。
置の構造を示す図である。 第２図は従来の積層ウェハの接着に用いていた加圧治具
を示す縦断面図である。 （符号の説明〕 １・・・半導体ウェハ ２・・・半田板 ３・・・上部温度測定板 ４・・・下部温度測定板 、６・・・光ファイバー ・・・上部シャフト ・・・下部シャフト ・・・透明容器 ０・・・上部ガイド板 １・・・下部ベース板 ２・・・ガス管 ３・・・高周波加熱コイル。
Claims (3)
- （１）複数のウェハ間に低融点の導体板を挿入して積層
構造とし、これらを加圧状態の下で昇温して該導体板を
融解させ、この後、降温してウェハを接着する積層ウェ
ハの製造方法において、 前記ウェハ及び前記導体板からなる積層構造に対して、
ウェハ面内に均一な一定圧を積層方向に加えながら、温
度制御可能な内部加熱を施すことを特徴とする積層ウェ
ハの製造方法。 - （２）前記一定圧は、油圧式加圧手段によりウェハ面上
に均一に加え、前記内部加熱は、高周波加熱によって施
すことを特徴とする請求項第１項に記載のウェハ接着方
法。 - （３）複数のウェハ及び該ウェハ間に挿入された低融点
の導体板からなる積層構造に対し２つの加圧平面を以て
積層方向に加圧すべき圧力制御手段と、主に該積層構造
内の導体板を加熱すべき内部加熱手段と、該積層構造の
温度を検出し、該内部加熱手段の出力を調整すべき温度
制御手段と、を有することを特徴とするウェハ接着装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6498590A JPH03265116A (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 積層ウエハの製造方法及びこれに用いるウエハ接着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6498590A JPH03265116A (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 積層ウエハの製造方法及びこれに用いるウエハ接着装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03265116A true JPH03265116A (ja) | 1991-11-26 |
Family
ID=13273859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6498590A Pending JPH03265116A (ja) | 1990-03-15 | 1990-03-15 | 積層ウエハの製造方法及びこれに用いるウエハ接着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03265116A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012256658A (ja) * | 2011-06-08 | 2012-12-27 | Nikon Corp | 基板貼り合わせ装置、基板貼り合わせ方法及び重ね合わせ基板 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS539477A (en) * | 1976-07-13 | 1978-01-27 | Nec Corp | Production of semiconductor wafer laminated body |
-
1990
- 1990-03-15 JP JP6498590A patent/JPH03265116A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS539477A (en) * | 1976-07-13 | 1978-01-27 | Nec Corp | Production of semiconductor wafer laminated body |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012256658A (ja) * | 2011-06-08 | 2012-12-27 | Nikon Corp | 基板貼り合わせ装置、基板貼り合わせ方法及び重ね合わせ基板 |
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