JP2007115978A - PRESSURE DEVICE AND SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD - Google Patents
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Abstract
【解決課題】半導体装置が形成されたウェハを積層して積層型3次元半導体装置を形成する場合、積層すべきウェハどうしの位置合わせを行って重ね合わせ、ウェハ全面を均一に加圧することが必要である。しかしながら、加圧に伴って加圧装置のフレーム構造を含む装置全体が変形し、均一な加圧が困難になっていた。結果的に互いの電極接合をウェハ全面にわたって均一におこなうことが出来なかった。
【解決手段】加圧部材に互いに引き合う力を加えることによりウェハ(基板)に力を加え、加圧力が作用する部材が閉ルールをとる構造体にする。そして、この構造体を、ベース基盤上に立脚した支持脚により支える。これにより加圧力による装置全体の変形を防止する。
【選択図】図1When a stacked three-dimensional semiconductor device is formed by stacking wafers on which semiconductor devices are formed, the wafers to be stacked must be aligned and overlapped to uniformly press the entire wafer surface. It is. However, the entire apparatus including the frame structure of the pressurizing device is deformed with pressurization, and uniform pressurization is difficult. As a result, mutual electrode bonding could not be performed uniformly over the entire wafer surface.
A force is applied to a wafer (substrate) by applying a force that attracts each other to a pressure member, and the member to which the pressure is applied takes a closed body structure. And this structure is supported by the support leg standing on the base board. This prevents the entire device from being deformed by the applied pressure.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は積層型半導体装置の製造方法に関するもので、特には高精細な半導体装置が形成されたウェハを積層接続する工程等に用いられる、位置合わせされたウェハの搬送技術に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a stacked semiconductor device, and more particularly to a technique for transporting aligned wafers used in a step of stacking and connecting wafers on which high-definition semiconductor devices are formed.
近年携帯型の電子機器、例えば携帯電話やノートパソコン、携帯型オーディオ機器、デジタルカメラの進歩が著しい。これに伴って、用いられる半導体装置に対してもチップ自体の性能向上に加え、チップの実装技術においても改良が求められ、特に、チップ実装面積の低減と半導体装置の高速駆動化の観点からの実装技術の改良が求められている。 In recent years, portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, portable audio devices, and digital cameras have made remarkable progress. Along with this, in addition to improving the performance of the chip itself as well as the performance of the chip itself, improvements in the chip mounting technology are also sought. There is a need for improved packaging technology.
チップ実装面積の低減のために、チップを積層することにより実装面積を増加させずに実装チップ量を増加させ、実効的な実装面積の低減をはかることが行われている。例えば、 特開2001−257307、2002−050735号、特開2000−349228にはこのような技術が開示されている。第1のものは、チップとチップやチップと実装基板をワイヤによって接続するワイヤボンド方式によるものである。第2のものは、チップの裏面に設けられたマイクロバンプを介して、チップとチップやチップと実装基板を接続するフリップチップ方式によるものである。第3のものは、ワイヤボンド方式、フリップチップ方式の双方を用いて、チップとチップやチップと実装基板を接続するものである。 In order to reduce the chip mounting area, stacking chips is used to increase the amount of mounted chips without increasing the mounting area, thereby reducing the effective mounting area. For example, JP-A-2001-257307, 2002-050735, and JP-A-2000-349228 disclose such techniques. The first one is based on a wire bond system in which a chip and a chip or a chip and a mounting substrate are connected by a wire. The second one is based on a flip chip method in which a chip and a chip or a chip and a mounting substrate are connected via a micro bump provided on the back surface of the chip. In the third method, the chip and the chip or the chip and the mounting substrate are connected by using both the wire bond method and the flip chip method.
半導体装置の高速駆動化のためには、チップの厚さを薄くし、貫通電極を用いることにより実現する方法が有力である。例えば、厚さをミクロン単位にして実装する例が特開2000−208702に示されている。 In order to increase the driving speed of a semiconductor device, a method realized by reducing the thickness of the chip and using a through electrode is effective. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-208702 shows an example of mounting with a thickness of micron.
ワイヤボンド方式は半導体ベアチップの周囲にワイヤを張る。このため半導体ベアチップ自体の占有面積以上の大きな占有面積を必要とし、またワイヤは1本づつ張るので時間がかかる。これに対して、フリップチップ方式では半導体ベアチップの裏面に形成されたマイクロバンプにより接続するため、接続のための面積を特には必要とすることがなく、半導体ベアチップの実装に必要な面積は半導体ベアチップ自体の占有面積にほぼ等しく出来る。また接続面が接続に必要な全てのバンプを有するように出来るため、配線基板との接続は一括して行える。従ってフリップチップ方式は半導体ベアチップの実装に必要な占有面積を極小化して高密度実装化し、電子機器の小型化を図ると共に工期短縮ためには最も適する方法となっている。 In the wire bond method, a wire is stretched around the semiconductor bare chip. For this reason, a large occupied area larger than the occupied area of the semiconductor bare chip itself is required, and it takes time because the wires are stretched one by one. On the other hand, in the flip-chip method, since the connection is made by the micro bump formed on the back surface of the semiconductor bare chip, the area for connection is not particularly required, and the area necessary for mounting the semiconductor bare chip is the semiconductor bare chip. It can be almost equal to its own area. Further, since the connection surface can have all the bumps necessary for connection, connection to the wiring board can be performed in a lump. Therefore, the flip-chip method is the most suitable method for minimizing the occupation area necessary for mounting the semiconductor bare chip to achieve high-density mounting, reducing the size of the electronic device and shortening the construction period.
このようなチップと実装基板、及びチップとチップ間の接続方法の改良に加え、製造コスト面を低減する手段として、半導体チップが形成されたウェハを個々のチップに分離する前に再配線層や接続バンプの形成、場合によっては樹脂による封止が行われている。このウェハレベルでの処理が有効である半導体装置は、製造の歩留まりが高く、ピン数が少ない半導体装置であり、特にメモリーの生産に利点が多い。(NIKKEI MICRODEVICE 2000年2月号,56頁 及び NIKKEI ELECTRONICS 2003.9.1 P.127)。 In addition to the improvement of the chip-mounting substrate and the connection method between the chip and the chip, as a means of reducing the manufacturing cost, a rewiring layer or the like is formed before separating the wafer on which the semiconductor chip is formed into individual chips. Connection bumps are formed, and in some cases, sealing with resin is performed. A semiconductor device in which processing at the wafer level is effective is a semiconductor device having a high manufacturing yield and a small number of pins, and has many advantages particularly in the production of memory. (NIKKEI MICRODEVICE February 2000, page 56 and NIKKEI ELECTRONICS 2003.9.1 P.127).
一方、このような半導体装置を製造するための製造装置の開発も鋭意なされている。例えば、貼り合わせるべきウェハの位置あわせを行って接合するための装置が文献により紹介されている。(P.Lindner等:2002 Electronic Component and Technology Conference P.1439)。他に、特開平9−148207号にも同様な技術が開示されている。 On the other hand, development of a manufacturing apparatus for manufacturing such a semiconductor device has also been earnestly performed. For example, the literature introduces an apparatus for aligning and bonding wafers to be bonded. (P. Lindner et al .: 2002 Electronic Component and Technology Conference P.1439). In addition, a similar technique is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-148207.
ところで、先に記したように、フリップチップによる電極接合には一般的にバンプを形成し、バンプとパッド、バンプとバンプ間の接合が行われる。この接合には、半田のような低融点の金属共昌結合による方法、非導電性樹脂の硬化時の収縮を利用した機械的な押圧による方法、導電性微粒子を分散させた非等方性導電性樹脂を介在させて導電性微粒子により接合を行う方法、バンプを加熱・加圧してバンプの金属分子を互いに拡散させた金属拡散接合による方法がある。 By the way, as described above, bumps are generally formed for electrode bonding by flip chip, and bonding between bumps and pads and between bumps and bumps is performed. For this joining, a low melting point metal sympathetic bonding method such as solder, a mechanical pressing method using shrinkage during curing of a nonconductive resin, an anisotropic conductive material in which conductive fine particles are dispersed. There are a method of bonding with conductive fine particles with a conductive resin interposed, and a method of metal diffusion bonding in which bump bumps are heated and pressed to diffuse the metal molecules of the bumps.
所で、このような電極接合を行う場合、接合面どうしを大きな圧力により加圧する必要がある。大きな圧力を発生させる加圧機の構造は通常のプレス機の機構を基本としている。 However, when performing such electrode bonding, it is necessary to press the bonding surfaces with a large pressure. The structure of the pressurizer that generates a large pressure is based on the mechanism of a normal press.
プレス機構を応用した電子部品接合装置としては、例えば、液晶表示素子の製造工程、異方性導電フィルムの貼り合わせ工程、FPCの貼り合わせ工程に使用される加圧貼り合わせ装置があり、従来以下のような技術が用いられている。 As an electronic component bonding apparatus applying a press mechanism, for example, there is a pressure bonding apparatus used in a liquid crystal display element manufacturing process, an anisotropic conductive film bonding process, and an FPC bonding process. The following techniques are used.
液晶基板を貼り合わせ、液晶基板の組み立てを行うための加圧機構としては、昇降板や昇降フレームに加圧板を取りつけ、ベース基盤に固定された支柱をガイドとして昇降板や昇降フレームを上下させることにより加圧板が加圧対象物を加圧する機構を採っている。(特許文献1、特許文献2、特許文献3,特許文献4参照)。また、更に大きな圧力により加圧する場合には、加圧装置全体に変形や歪みが生じ、加圧面間の平行度、従って、被加圧物間の平行度に狂いが生じることがある。この変形や歪みを防止するために、変形を防止するタイバーをねじにより固定する対策や補助板を溶接することが行われている。(特許文献5,特許文献6)。また、この変形を防止するために、加圧装置にかかる力を分散する意味で、フレームとしてループフレームを用いる方法も開示されている。(特許文献7参照)。また、加圧力の加え方に関しても、加圧部の中心軸に沿って油圧や空圧により行う以外に、加圧板の周囲部をリニアモータやモータとボールねじを用いて加圧する方法もある。(特許文献8,特許文献9参照)。
上記特許文献1〜4に記載された加圧手段は、基本的には貼り合わせ工程において均一な間隔を保ってシールや接着剤により貼り合わせることを実現するための手段である。従って、本願発明のように圧力又は圧力と熱により電極を接合するような高圧力が必要な貼り合わせ工程には適していないことが判明した。即ち、特許文献1〜4に開示された加圧装置では、基本的に貼り合わせ基板をテーブルに載せて搬送と基板間の位置あわせを行う。このために位置あわせ用のテーブル駆動部が装備されているが、電極を金属接合により接合するために加熱温度350度C、圧力数十Kgf/cm2とすると、テーブル駆動部の剛性が低く、加圧装置は変形して貼り合わせ面の平行性が崩れて所定の圧力及びその分布が得られなくなる。特許文献5,特許文献6に記載された加圧機構は、補助的な補強部材を取りつけて加圧に伴う加圧装置のフレームの変形を防止し、設計通りの圧力及び圧力分布の達成を目指す技術である。この方法は変形に伴う加圧板間の相互位置関係の不安定さを低減させるが、接合部の金属接合に必要な温度までに加圧部を加熱すると熱膨張により加圧に関わる部材が予測不能な変形をきたす。この変形を測定し、加圧力を変形にあわせて制御することも考えられるが、変形を測定する測定装置を配置するベース基盤自体が変形し、測定装置の設置位置が変動し、正確な変形量を測定することは出来なくなる。さらに、特許文献7に記された、フレームの変形を少なくするためのループフレームを用いると変形量は低減されるが、半導体ウェハに形成された電極接合に要求される相互位置保持精度を満たすことは出来なかった。 The pressurizing means described in Patent Documents 1 to 4 are basically means for realizing bonding with a seal or an adhesive while maintaining a uniform interval in the bonding process. Therefore, it has been found that the present invention is not suitable for a bonding process that requires a high pressure such as joining electrodes by pressure or pressure and heat as in the present invention. That is, in the pressure devices disclosed in Patent Documents 1 to 4, basically, a bonded substrate is placed on a table, and conveyance and alignment between the substrates are performed. For this purpose, a table driving unit for alignment is equipped. However, if the heating temperature is 350 ° C. and the pressure is several tens Kgf / cm 2 in order to join the electrodes by metal bonding, the rigidity of the table driving unit is low. The pressure device is deformed and the parallelism of the bonding surfaces is lost, so that a predetermined pressure and its distribution cannot be obtained. The pressurization mechanism described in Patent Documents 5 and 6 aims to achieve pressure and pressure distribution as designed by attaching an auxiliary reinforcing member to prevent deformation of the frame of the pressurization device accompanying pressurization. Technology. This method reduces the instability of the mutual positional relationship between the pressure plates due to deformation, but if the pressure part is heated to a temperature required for metal bonding of the joint part, the members involved in the pressure cannot be predicted due to thermal expansion. Cause significant deformation. It is conceivable to measure this deformation and control the applied pressure according to the deformation. However, the base base itself on which the measuring device for measuring the deformation is deformed, the installation position of the measuring device fluctuates, and the amount of deformation is accurate. Can no longer be measured. Furthermore, when the loop frame described in Patent Document 7 for reducing the deformation of the frame is used, the deformation amount is reduced, but the mutual position holding accuracy required for the electrode bonding formed on the semiconductor wafer is satisfied. I couldn't.
本願発明は、このような加熱と加圧を伴った、高精度な加工に使用可能な加圧装置を提供することを目的としている。 The object of the present invention is to provide a pressurizing apparatus that can be used for high-precision processing with such heating and pressurization.
本願発明は、上記目的を達成するために、以下のような手段を用いている。
積層された基板を加圧する加圧装置であって、
第1のフレームに取りつけられた加圧部材、
第2のフレームに取りつけられた、該基板を保持する保持部材、
該第1のフレームと該第2のフレームとを引き寄せるための駆動装置、
を有し、
該第1のフレーム又は該第2のフレームはフランジ部を有し、
該フランジ部は、ベース基盤に立脚した支持脚により支持されている加圧装置である。
In order to achieve the above object, the present invention uses the following means.
A pressurizing device for pressurizing a laminated substrate,
A pressure member attached to the first frame;
A holding member that is attached to the second frame and holds the substrate;
A driving device for pulling the first frame and the second frame;
Have
The first frame or the second frame has a flange portion;
The flange portion is a pressurizing device that is supported by a support leg that stands on a base base.
この装置構成では、第1のフレームと第2のフレームを引き合うように力を加え、2つのフレームに取りつけられた加圧部材と保持部材に圧力を加えるようになされる。そして、加圧時に一体となる2つのフレームの一方にはフランジ部が設けられており、ベース基盤に固定された支持脚がこのフランジ部を支持している。この機構では、2つのフレームを引き合う力で貼り合わせ基板に圧力を加えているため、加えられた圧力による反力は2つのフレームを多少変形させるが、装置の他の部分には作用を及ぼさず、ベース基盤を含む装置全体の変形が防止されることになる。 In this device configuration, a force is applied so as to pull the first frame and the second frame, and pressure is applied to the pressure member and the holding member attached to the two frames. A flange portion is provided on one of the two frames that are integrated when pressurized, and a support leg fixed to the base board supports the flange portion. In this mechanism, pressure is applied to the bonded substrate by the force that attracts the two frames, so the reaction force due to the applied pressure slightly deforms the two frames, but does not affect the rest of the device. Thus, deformation of the entire apparatus including the base board is prevented.
また、上記手段において、圧力源として流体静圧力を用いることができる。流体静圧力を圧力源とすることにより、高い圧力の制御が高精度に容易に行えるようになる。また、
2つのフレームをねじにより引き合わせるようにしても良い。
In the above means, a static fluid pressure can be used as a pressure source. By using the static fluid pressure as a pressure source, high pressure can be easily controlled with high accuracy. Also,
Two frames may be pulled together with screws.
さらに、上記手段において、前記ベース基盤上に上下のフレームに結合した加圧部材及び保持部材の位置関係を測定する干渉計を配置することもある。干渉計はベース基盤上に配置されており、ベース基盤は加圧に伴って変形しないから、干渉計も変位することはない。従って、安定して加圧部材・保持部材の相互の位置関係のモニターを必要に応じて行うことが可能になる。これによって、上下のフレームの変形に伴う圧力分布等の変化の検出が可能になり、高精度な圧力分布の制御が可能になる。 Further, in the above means, an interferometer for measuring the positional relationship between the pressure member and the holding member coupled to the upper and lower frames may be disposed on the base substrate. Since the interferometer is disposed on the base substrate, and the base substrate is not deformed with pressure, the interferometer is not displaced. Therefore, it becomes possible to monitor the positional relationship between the pressure member and the holding member stably as necessary. This makes it possible to detect changes in the pressure distribution and the like accompanying the deformation of the upper and lower frames, and to control the pressure distribution with high accuracy.
さらに、上記加圧装置において、基板を加熱するヒータを有するようにしている。電極を接合する際に、加熱により電極を構成する金属分子を活性化させたり、接着用の樹脂の加熱を同時に行うことが可能になる。 Furthermore, the pressurizing apparatus has a heater for heating the substrate. When joining the electrodes, it becomes possible to activate the metal molecules constituting the electrodes by heating, or to simultaneously heat the adhesive resin.
また、更には上記加圧装置では、加圧する雰囲気を不活性ガス雰囲気や真空にするためにチャンバーを備えている。電極を接合する時に電極表面が汚れていたり、酸化されていると接合が不完全になる。雰囲気を不活性ガス雰囲気や真空状態にすることにより電極表面の汚染や酸化が防止されて接合の不完全性が解消される。 Furthermore, the pressurizing apparatus is provided with a chamber for making the atmosphere to be pressurized an inert gas atmosphere or a vacuum. If the electrode surface is dirty or oxidized when the electrodes are joined, the joining is incomplete. By setting the atmosphere to an inert gas atmosphere or a vacuum state, contamination and oxidation of the electrode surface are prevented, and incomplete bonding is eliminated.
上記課題を解決する更なるたの手段は、積層型半導体装置の製造工程において、電極接合の工程に、上記加圧装置を使用することである。本発明の加圧装置を用いて加熱・加圧を行ってウェハレベルでの電極の接合を行うと、圧力の均一性が高いためにウェハ全面にわたって均一な電極接合が得られる。 A further means for solving the above problem is to use the pressure device in the electrode bonding step in the manufacturing process of the stacked semiconductor device. When the electrodes are bonded at the wafer level by heating and pressing using the pressurizing apparatus of the present invention, the pressure uniformity is high, so that uniform electrode bonding can be obtained over the entire wafer surface.
本願発明は、貼り合わせ基板の加圧時に、直接加圧に関わる部材以外の加圧装置の構成要素に加圧による反力が作用しない。このために、装置全体の変形に対する対策を行う必要がなく、装置全体の重量を軽減し、装置全体をコンパクトにしながら装置全体の安定化を図ることが可能になる。 In the present invention, when the bonded substrate is pressed, the reaction force due to the pressing does not act on the components of the pressing device other than the members directly related to the pressing. For this reason, it is not necessary to take measures against deformation of the entire apparatus, and it is possible to reduce the weight of the entire apparatus and to stabilize the entire apparatus while making the entire apparatus compact.
本願発明の基本的な考え方は、加圧に伴う力が機械的に閉じた系内のみで作用し、この系を支える支持機構系、例えば支持脚やベース基盤、には作用しないようにすることである。これにより、たとえ加圧に関わる部材自体の変形や位置変動が生じた場合でも、そのような変化や位置変動を測定する測定装置をベース基盤上に配置し、測定装置の出力を基にして、加圧に関わる部分の変形により生じる圧力分布誤差や貼り合わせ時の位置ズレを防止することができることになる。 The basic idea of the present invention is that the force accompanying pressurization acts only in a mechanically closed system and does not act on a support mechanism system that supports this system, such as a support leg or base base. It is. Thereby, even if deformation or position fluctuation of the member itself related to pressurization occurs, a measuring device for measuring such change and position fluctuation is arranged on the base substrate, and based on the output of the measuring apparatus, It is possible to prevent a pressure distribution error caused by deformation of a portion related to pressurization and a positional deviation at the time of bonding.
図1を参照して、本願発明の加圧装置を説明する。
第1のフレーム(本例では上部加圧部材と記す)101は上面押さえ板102と上部支柱104から構成され、一方第2のフレーム(本例では下部加圧部材と記す)111は円筒のお椀型で、フランジ113を有する構造になっている。このフランジ部113はベース基盤192に固定された支持脚191上に取りつけられている。上部加圧部材101には加圧部材(本例では上部加圧体と記す)131が取りつけられており、加熱の必要性に応じて上部ヒータ141が配置される。他方の保持部材(本例では下部加圧部材と記す)111には圧力伝達部材165、ロードセル161、下部加圧体151が配置され、加熱の必要性に応じて下部ヒータ142が配置される。これらの構成部材のうち、圧力伝達部材165は下部加圧体151を上下させる粗動機構を備えることもある。
With reference to FIG. 1, the pressurization apparatus of this invention is demonstrated.
A first frame (referred to as an upper pressure member in this example) 101 is composed of an upper pressing plate 102 and an upper support column 104, while a second frame (referred to as a lower pressure member in this example) 111 is a cylindrical bowl. It is a mold and has a structure having a flange 113. The flange portion 113 is mounted on a support leg 191 fixed to the base base 192. A pressure member (referred to as an upper pressure body in this example) 131 is attached to the upper pressure member 101, and an upper heater 141 is disposed according to the necessity of heating. A pressure transmitting member 165, a load cell 161, and a lower pressurizing body 151 are disposed on the other holding member 111 (referred to as a lower pressurizing member in this example), and a lower heater 142 is disposed according to the necessity of heating. Among these components, the pressure transmission member 165 may include a coarse movement mechanism that moves the lower pressurizing body 151 up and down.
加圧動作を説明する。貼り合わせ等のために加圧されるべき基板172,182は、基板ホルダ171,181にそれぞれ保持され、互いに位置あわせが完了して重ね合わせられた状態で下部加圧体151上に載せられる。加圧を行うために、上部加圧部材101の上部支柱104が圧力源121によって下部加圧部材方向に引き寄せられ、上部加圧部材102と下部加圧部材111の間に挟まれた基板172,182が加圧される。 The pressurizing operation will be described. The substrates 172 and 182 to be pressed for bonding and the like are respectively held by the substrate holders 171 and 181, and are placed on the lower pressing body 151 in a state where the alignment is completed and superimposed. In order to pressurize, the upper support column 104 of the upper pressurizing member 101 is drawn toward the lower pressurizing member by the pressure source 121 and is sandwiched between the upper pressurizing member 102 and the lower pressurizing member 111. 182 is pressurized.
このような構成をとる加圧装置が安定した圧力分布を提供する理由を次に説明する。 上記上部加圧部材101と下部加圧部材111は互いに引き合う力を及ぼし合い一体となって基板172,182を加圧する。図2に示したように、加圧力は単に上部加圧部材102と下部加圧部材111に働き、上面押さえ板102と下部加圧部材の底面を若干変形させるが、支持脚191は単に加圧部材の重量を支えるだけなので支持脚には変形が生じない。支持脚が変形しないと、支持脚を支えるベース基盤に働く力も一定であり、ベース基盤にも変形は生じない。従って、ベース基盤上に配置された観測装置194により上下の加圧部材の変形や位置変化を測定し、その出力結果をもとに上下の加圧部材の位置を調整することにより安定した圧力分布を得ることが出来る。観測装置104としては、例えばレーザ干渉計(測距計)195などが使用可能である。 The reason why the pressurizer having such a configuration provides a stable pressure distribution will be described next. The upper pressure member 101 and the lower pressure member 111 exert a pulling force on each other and press the substrates 172 and 182 together. As shown in FIG. 2, the applied pressure simply acts on the upper pressure member 102 and the lower pressure member 111 and slightly deforms the bottom surface of the upper pressure plate 102 and the lower pressure member, but the support leg 191 simply pressurizes. Since only the weight of the member is supported, the support leg is not deformed. If the support legs are not deformed, the force acting on the base base supporting the support legs is also constant, and the base base is not deformed. Therefore, a stable pressure distribution is obtained by measuring the deformation and position change of the upper and lower pressure members by the observation device 194 arranged on the base substrate, and adjusting the positions of the upper and lower pressure members based on the output result. Can be obtained. As the observation device 104, for example, a laser interferometer (ranging meter) 195 or the like can be used.
次に本願発明の細部の動作説明を行う。本願発明の加圧装置において加圧力を制御する際には、上部支柱104が圧力源121により上下させる。この圧力源121としては、図4(a)に記したような、流体の静圧力を利用したものをもちいることができる。非圧縮流体を導入口420によりシリンダ402に導入し、シリンダ402内のラム410を上下させる。これにより上部支柱104が上下させられる。この引っ張り力を発生させる他の実施形態としては、図4(b)に示したようなボールねじとモータの組み合わせである。上部支柱104とフリンジ部113はボールねじ、モータ、自在継ぎ手を介して連結され、モータを回転させてボールねじを移動させることにより上部支柱をフリンジ部に引き寄せる構造になっている。簡単な機構で圧力制御が容易な駆動源が得られる。また、この上部支柱104が、上下に安定して移動できるように移動用のガイド機構196(図1)がガイド支柱190に設けられている。ガイド機構はリニアガイドとスライダからなる機構であり、フランジ部113に立脚したガイド支柱190に沿ってリニアガイドが形成されている。リニアガイドは剛性等を勘案して金属ベアリングを用いたものが好ましい。ガイド支柱はフランジ部に立脚し、フランジ部113は加圧時に変形しないので、上部支柱104は安定的にガイドされて移動可能になっている。さらに、加圧に伴う下部加圧体151の位置変動を押さえるようにガイド保持機構188がフランジ113部の内周部に取りつけられていて、加圧時の位置変動が極力ないようになされている。 Next, detailed operation of the present invention will be described. When controlling the applied pressure in the pressurizing apparatus of the present invention, the upper support column 104 is moved up and down by the pressure source 121. As this pressure source 121, the thing using the static pressure of the fluid as described in Fig.4 (a) can be used. An incompressible fluid is introduced into the cylinder 402 through the inlet 420, and the ram 410 in the cylinder 402 is moved up and down. As a result, the upper column 104 is moved up and down. Another embodiment for generating this pulling force is a combination of a ball screw and a motor as shown in FIG. The upper column 104 and the fringe portion 113 are connected via a ball screw, a motor, and a universal joint, and the upper column is pulled to the fringe portion by rotating the motor and moving the ball screw. A drive source with a simple mechanism and easy pressure control can be obtained. In addition, a guide mechanism 196 (FIG. 1) for movement is provided on the guide column 190 so that the upper column 104 can move stably up and down. The guide mechanism is a mechanism composed of a linear guide and a slider, and the linear guide is formed along the guide column 190 standing on the flange portion 113. The linear guide preferably uses a metal bearing in consideration of rigidity and the like. Since the guide column stands on the flange portion and the flange portion 113 does not deform when pressurized, the upper column 104 is stably guided and movable. Further, a guide holding mechanism 188 is attached to the inner peripheral portion of the flange 113 portion so as to suppress the position variation of the lower pressurizing body 151 due to pressurization, so that the position variation at the time of pressurization is minimized. .
本願発明の加圧装置が有する、基板を加圧すると同時に加熱するためのヒータ141,142としては一般的に使用されているセラミックヒータやカートリッジヒータを使用することができる。この加熱ヒータには不図示の温度制御のための測温素子が取りつけられていて、温度の時間変化や温度分布の測定及びその制御が可能になっている。 Generally used ceramic heaters and cartridge heaters can be used as the heaters 141 and 142 for pressurizing and heating the substrate in the pressurizing apparatus of the present invention. A temperature measuring element (not shown) for temperature control is attached to the heater, and it is possible to measure and control temperature change and temperature distribution.
図3は、基板の貼り合わせが非酸化雰囲気中でなされる場合に、本願発明の加圧装置がとる装置構成であって、図1の機構の他に、チャンバ310が備わっている。このチャンバは真空チャンバであっても良いし、酸素を不活性気体に置換したパージ気体を取り入れるチャンバであってもよい。 FIG. 3 shows an apparatus configuration of the pressurizing apparatus according to the present invention when the substrates are bonded in a non-oxidizing atmosphere, and a chamber 310 is provided in addition to the mechanism of FIG. This chamber may be a vacuum chamber or a chamber for taking in a purge gas in which oxygen is replaced with an inert gas.
ところで、上記のような加圧装置を使用する場合、外的要因によってベース基盤192や上下の加圧部材131、151に振動が生じ、支持脚や加圧部材の変形、変位が生じることがある。本発明では、このような現象が生じないように支持脚191とベース基盤192の間、フランジ部113と支持脚191の間、ベース基盤192と床部の間の、少なくとも1つに制振部材を設置している。図5に制振部材の構成例で、支持脚119ベース基盤192との間に配置した例を示す。一般的な、内圧が調整可能なエアマウント502やボイスコイルモータ504を利用することができるものである。また、これらを組み合わせた構成も可能である。図5(a)では、内圧が調整可能なエアマウント504とボイスコイルモータ502とが直列に配置された構成になっている。図5(b)では、内圧が調整可能なエアマウント504とボイスコイルモータ502が並列に配置されている。いずれの場合にも、複数の加速度計が基盤や支持脚に装着されていて、この加速度計の出力を基にしてエアマウントの内圧の制御、ボイスコイルモータの駆動電力を制御することにより防振制御が可能になる。エアマウントとボイスコイルモータを併用する場合には、それぞれの応答特性を考慮して制御すると好ましい結果、応答時間と変位範囲への対応、が得られる。 By the way, when using the pressure device as described above, the base base 192 and the upper and lower pressure members 131 and 151 may vibrate due to external factors, and the support legs and pressure members may be deformed or displaced. . In the present invention, in order to prevent such a phenomenon from occurring, at least one of the vibration damping members is provided between the support leg 191 and the base base 192, between the flange portion 113 and the support leg 191, and between the base base 192 and the floor. Is installed. FIG. 5 shows an example of the structure of the damping member arranged between the support leg 119 and the base base 192. A general air mount 502 or voice coil motor 504 whose internal pressure can be adjusted can be used. A combination of these is also possible. In FIG. 5A, the air mount 504 and the voice coil motor 502 capable of adjusting the internal pressure are arranged in series. In FIG. 5B, an air mount 504 and a voice coil motor 502 capable of adjusting the internal pressure are arranged in parallel. In either case, multiple accelerometers are mounted on the base and support legs, and vibration control is achieved by controlling the internal pressure of the air mount and the drive power of the voice coil motor based on the output of the accelerometer. Control becomes possible. When the air mount and the voice coil motor are used in combination, it is preferable to control each of them in consideration of the response characteristics. As a result, response time and response to the displacement range can be obtained.
本願発明の更なる他の実施の形態を図6により説明する。図6は本願発明の加圧装置を適用する、積層型半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
S1:複数の半導体装置(半導体チップ)が形成されたウェハを所定の枚数だけ準備する。
ここで所定の枚数は積層型半導体装置の積層数分に対応する。この工程は、通常の半導体装置の製造方法により製造出来る。
S2:製造されたウェハを互いに位置合わせを行って重ね合わせる。
位置合わせ方法としては以下のような方法が公知である。(1)重ね合わせるウェハどうしを近接させ、重ね合わせ面に形成されたアライメントマークを赤外線顕微鏡により観察して互いの位置合わせを行う方法。(特開2003−249425号公報参照)。(2)重ねあわせるウェハ面のアライメントマークを2視野顕微鏡により観察する方法。(例えば、特開2000−332033号公報参照)(3)ウェハをウェハホルダに保持し、ウェハとウェハホルダの位置関係をそれぞれのウェハに対して測定し、次にウェハホルダ間の位置関係を測定してウェハどうしの位置合わせを行う方法。(特開平7−14982号公報参照)。
S3:重ね合わされたウェハ上の電極どうしを接合する。
電極の接合に関しては、紫外線硬化樹脂、熱硬化性樹脂による圧接接合、非等方性導電性樹脂による電極コンタクト接合、ハンダのマイクロバンプを溶融して接合する方法、電極表面を清浄化して金属間の拡散を利用した方法等を用いる。
S4:ウェハ積層体を形成する。
積層され、電極が接合されたウェハを薄層化する。新たに積層・電極接合されたウェハは一般的には厚さが300μから700μの厚さを有している。このウェハの貼り合わせ面の反対面を研削・研磨によって薄くする。
薄層化が終了すると、更に積層すべきウェハがある場合には、S1からS3の工程を繰り返して行う。これらの工程を経る際のウェハ(ウェハ積層体)の形状変化を図7に簡単に記す。図7(a)は半導体装置が形成されたウェハであり、必要枚数分作られる。図7(b)は2枚のウェハ(一方はウェハ積層体である場合もある)が対面近接された状態を表している。位置合わせは例えば2本の顕微鏡702によりマーク704を観察して行う。図7(c)は2枚のウェハが重ね合わされた後、電極接合がなされた様態を示している。図7(d)は積層されたウェハを薄層化して作られたウェハ積層体を示している。
本願発明の積層型半導体装置の製造方法は上記S3の工程において、請求項1乃至7のいずれかに記載された加圧装置を用いるものである。本願発明の加圧装置は前述のように加圧力が加圧部材の安定性に影響を及ぼさない構造を有しているので、ウェハ全面にわたって一様な安定した電極接合が得られる。
Still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing a method for manufacturing a stacked semiconductor device to which the pressurizing apparatus of the present invention is applied.
S1: Prepare a predetermined number of wafers on which a plurality of semiconductor devices (semiconductor chips) are formed.
Here, the predetermined number corresponds to the number of stacked semiconductor devices. This process can be manufactured by a normal method for manufacturing a semiconductor device.
S2: The manufactured wafers are aligned and overlapped.
The following methods are known as alignment methods. (1) A method in which wafers to be superposed are brought close to each other, and alignment marks formed on the superposed surface are observed with an infrared microscope to align each other. (Refer to Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-249425). (2) A method of observing the alignment marks on the wafer surfaces to be overlapped with a two-field microscope. (For example, refer to Japanese Patent Laid-Open No. 2000-332033) (3) A wafer is held in a wafer holder, the positional relationship between the wafer and the wafer holder is measured with respect to each wafer, and then the positional relationship between the wafer holders is measured. How to align each other. (See JP-A-7-14982).
S3: The electrodes on the superimposed wafers are joined together.
As for electrode bonding, pressure bonding with ultraviolet curable resin, thermosetting resin, electrode contact bonding with anisotropic conductive resin, method of melting and bonding solder micro bumps, cleaning the electrode surface between metals A method using diffusion of the above is used.
S4: A wafer laminate is formed.
The laminated wafer and the electrode bonded are thinned. A newly laminated and electrode bonded wafer generally has a thickness of 300 μm to 700 μm. The opposite surface of the wafer bonding surface is thinned by grinding and polishing.
When the thinning is completed, if there are more wafers to be laminated, steps S1 to S3 are repeated. Changes in the shape of the wafer (wafer stack) during these steps are simply shown in FIG. FIG. 7A shows a wafer on which a semiconductor device is formed. FIG. 7B shows a state in which two wafers (one may be a wafer laminate) are brought close to each other. For example, the alignment is performed by observing the mark 704 with two microscopes 702. FIG. 7C shows a state in which electrode joining is performed after two wafers are superimposed. FIG. 7D shows a wafer laminate produced by thinning the laminated wafers.
The method for manufacturing a stacked semiconductor device according to the present invention uses the pressurizing device according to any one of claims 1 to 7 in the step S3. Since the pressurizing apparatus of the present invention has a structure in which the applied pressure does not affect the stability of the pressurizing member as described above, uniform and stable electrode bonding can be obtained over the entire surface of the wafer.
半導体装置の高密度化、高速駆動化は産業上必至の要請であり、そのような半導体装置の製法に関わる本願発明の利用は、従って、産業上必至である。 Increasing the density and driving speed of semiconductor devices is an inevitable demand in the industry, and the use of the present invention relating to the manufacturing method of such a semiconductor device is therefore inevitable in the industry.
101 ・・・・ 第1のフレーム 102 ・・・・ 上面押さえ板
104 ・・・・ 上部支柱 111 ・・・・ 第2のフレーム
113 ・・・・ フランジ部 121 ・・・・ 圧力源
141 ・・・・ 上部ヒータ 142 ・・・・ 下部ヒータ
151 ・・・・ 下部加圧体 161 ・・・・ ロードセル
165 ・・・・ 圧力伝達部材
172,182 ・・・・ 貼り合わせる基板
188 ・・・・ ガイド保持機構 190 ・・・・ ガイド支柱
191 ・・・・ 支持脚 192 ・・・・ ベース基盤
194 ・・・・ 観察装置 195 ・・・・ レーザ測距計
196 ・・・・ ガイド機構 310 ・・・・ チャンバ
402 ・・・・ シリンダ 420 ・・・・ 流体導入口
502 ・・・・ エアマウント 504 ・・・・ ボイスコイルモータ
702 ・・・・ 顕微鏡 704 ・・・・ マーク
101 ··· First frame 102 ··· Upper face pressing plate 104 ··· Upper column 111 ··· Second frame 113 ··· Flange portion 121 ··· Pressure source 141 ··· ··· Upper heater 142 ··· Lower heater 151 ··· Lower pressure body 161 ··· Load cell 165 ··· Pressure transmitting members 172 and 182 ··· Bonding substrate 188 ··· Guide Holding mechanism 190 ···························································································· Laser rangefinder 196 · Chamber 402 ··· Cylinder 420 ··· Fluid inlet 502 ··· Air mount 504 ··· Voice coil motor 702 ··· Microscope 7 4 .... mark
Claims (8)
第1のフレームに取りつけられた加圧部材、
第2のフレームに取りつけられた、該基板を保持する保持部材、
該第1のフレームと該第2のフレームとを引き寄せるための駆動装置、
を有し、
該第1のフレーム又は該第2のフレームはフランジ部を有し、
該フランジ部は、ベース基盤に立脚した支持脚により支持されている
ことを特徴とする加圧装置。 A pressurizing device for pressurizing a laminated substrate,
A pressure member attached to the first frame;
A holding member that is attached to the second frame and holds the substrate;
A driving device for pulling the first frame and the second frame;
Have
The first frame or the second frame has a flange portion;
The pressurizing device, wherein the flange portion is supported by a support leg standing on a base base.
前記駆動装置が流体静圧力を用いている
ことを特徴とする加圧装置。 The pressurizing device according to claim 1,
The pressurizing device, wherein the driving device uses a static fluid pressure.
前記駆動装置がボールねじを回転させるモータである
ことを特徴とする加圧装置。 The pressurizing device according to claim 1,
The pressurizing device, wherein the driving device is a motor for rotating a ball screw.
振動を低減する制振部材が前記ベース基盤と前記支持脚の間、前記支持脚と前記フランジ部の間、前記ベース基盤とベース基盤を支える床部の間の少なくとも1つの間に配置されている
ことを特徴とする加圧装置。 The pressurizing device according to any one of claims 1 to 3,
A damping member for reducing vibration is disposed between at least one of the base base and the support leg, between the support leg and the flange portion, and between the base base and the floor portion supporting the base base. A pressure device characterized by that.
前記ベース基盤上に干渉計が組み込まれた観察装置を更に有する
ことを特徴とする加圧装置。 A pressurizing device according to any one of claims 1 to 4,
The pressurizing device further comprising an observation device in which an interferometer is incorporated on the base substrate.
前記基板を加熱するためのヒータを更に有する
ことを特徴とする加圧装置。 A pressurizing device according to any one of claims 1 to 5,
A pressurizing apparatus further comprising a heater for heating the substrate.
前記基板を加圧する雰囲気を不活性気体により置換するためのチャンバ、又は真空に保つためのチャンバを更に有する
ことを特徴とする加圧装置。 The pressurizing device according to any one of claims 1 to 6,
The pressurizing apparatus further comprising a chamber for replacing an atmosphere for pressurizing the substrate with an inert gas, or a chamber for maintaining a vacuum.
複数の半導体装置が形成されたウェハを所定の枚数分準備する、ウェハ準備工程、
前記ウェハをウェハホルダに保持して互いに位置合わせを行って重ね合わせる工程、
重ね合わせられたウェハを加圧することにより互いの電極を接合する電極接合工程、
電極接合されたウェハを薄層化してウェハ積層体を形成するウェハ積層体形成工程、
を有し、
該電極接合工程において、請求項1乃至7のいずれかに記載された加圧装置を使用することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
A wafer preparation step of preparing a predetermined number of wafers on which a plurality of semiconductor devices are formed;
Holding the wafer on a wafer holder and aligning each other to superimpose;
An electrode joining step for joining the electrodes to each other by pressurizing the stacked wafers;
A wafer laminate forming step of forming a wafer laminate by thinning the electrode-bonded wafer;
Have
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the pressurizing device according to claim 1 is used in the electrode bonding step.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011010452A1 (en) | 2009-07-21 | 2011-01-27 | 株式会社ニコン | Substrate holder system, substrate joining apparatus and method for manufacturing a device |
| WO2011074274A1 (en) | 2009-12-18 | 2011-06-23 | 株式会社ニコン | Pair of substrate holders, method for manufacturing device, separation device, method for separating substrates, substrate holder, and device for positioning substrate |
| JP2013093605A (en) * | 2012-12-28 | 2013-05-16 | Nikon Corp | Substrate lamination device and substrate lamination method |
| CN108721108A (en) * | 2018-06-29 | 2018-11-02 | 沈敬国 | Moxa cone processing unit (plant) and method |
-
2005
- 2005-10-21 JP JP2005307254A patent/JP2007115978A/en active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011010452A1 (en) | 2009-07-21 | 2011-01-27 | 株式会社ニコン | Substrate holder system, substrate joining apparatus and method for manufacturing a device |
| US9054140B2 (en) | 2009-07-21 | 2015-06-09 | Nikon Corporation | Substrate holder system, substrate holder, fastening mechanism, substrate bonding apparatus and method for manufacturing devices |
| WO2011074274A1 (en) | 2009-12-18 | 2011-06-23 | 株式会社ニコン | Pair of substrate holders, method for manufacturing device, separation device, method for separating substrates, substrate holder, and device for positioning substrate |
| US8863808B2 (en) | 2009-12-18 | 2014-10-21 | Nikon Corporation | Pair of substrate holders, substrate holder, substrate bonding apparatus and method for manufacturing device |
| JP2013093605A (en) * | 2012-12-28 | 2013-05-16 | Nikon Corp | Substrate lamination device and substrate lamination method |
| CN108721108A (en) * | 2018-06-29 | 2018-11-02 | 沈敬国 | Moxa cone processing unit (plant) and method |
| CN108721108B (en) * | 2018-06-29 | 2023-12-12 | 沈敬国 | Moxa cone processing device and method |
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