JPH04142018A

JPH04142018A - ウエハ貼り合せ装置

Info

Publication number: JPH04142018A
Application number: JP26448990A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kawashima; 川島　英顕
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-10-02
Filing date: 1990-10-02
Publication date: 1992-05-15

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、多層デバイスを製造する際に、２枚のウェハ
どうじを貼り合せるためのウェハ貼り合せ装置に関する
。

〔従来の技術］多層デバイス、例えばＳ　ＯＩ　　（Ｓｉｌｉｃｏｎ　
Ｏｎ　Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ）構造等の半導体積層基板を
製造する方法の一つとして、２枚のウェハどうしを貼り
合せる方法がある。

第５図は従来のウェハ貼り合せ装置の一従来例を示すも
のであり、２枚のウェハｌ、２どうじのアライメントを
した後、一対のローラ３．４によって両ウェハｌ、２を
押圧しつつ、両ローラ３．４を一端部から中心部へさら
に他端部へと回転移動させ、両ウェハｌ、２どうしを密
着させている。

［発明が解決しようとする課題］多層デバイスの製造において２枚のウェハどうしを貼り
合せる場合、両ウェハの密着性をよくすること、及び両
ウェハのアライメントを正確にすること、の２項目が重
要なポイントになる。

しかしながら、第５図に示した従来例の場合、予め面接
触させた両ウェハ１．２どうしを両ローラ３．４の回転
移動によって密着させていくので、両ウェハ１．２間に
空気が封じ込められて気泡が生じ易い。また、両ローラ
３．４が通過した後は両ウェハ１．２への押圧力がな（
なるので、両ウェハｌ、２間に不完全な貼り合せ部分が
生じたり、両ウェハ１．２が外周部から剥離し易い。こ
のように従来は、両ウェハ１．２の密着性が必ずしも充
分ではないという問題があった。

さらに、一対のローラ３．４を回転移動させる構造は、
両ウェハ１．２に横力が作用することになるので、両ロ
ーラ３．４の押圧力や回転力が不測に異なると、両ウェ
ハｌ、２に相対的な横ずれが生じる。このため、両ウェ
ハｌ、２のアライメントが狂い易いという問題もあった
。

そこで本発明は、２枚のウェハどうしを密着性よく、し
かもアライメントを正確に貼り合せることができるウェ
ハ貼り合せ装置を提供することを目的とする。

Ｃ課題を解決するための手段〕上記目的を達成するために、第１の発明によるウェハ貼
り合せ装置は、２枚のウェハをそれぞれ保持する一対の
貼付面を有する一対の貼付部材であって、一方の貼付面
が凸状曲面と平坦面とに変形可能で、かつ他方の貼付面
が凸状曲面と平坦面とに変形可能または固定の平坦面に
て構成された一対の貼付部材と、これら一対の貼付部材
の少なくとも一方を移動させて、前記両貼付面にそれぞ
れ保持された前記両ウェハのほぼ中央どうしを接触させ
る駆動手段と、前記両ウェハをそれぞれ保持する前記両
貼付面のうち変形可能な貼付面を凸状曲面から平坦面に
変形させる変形付与手段とからなるものである。

また、第２の発明によるウェハ貼り合せ装置は、２枚の
ウェハをそれぞれ保持する一対の貼付面を有する一対の
貼付部材であって、一方の貼付面が凸状曲面と平坦面と
に変形可能で、かつ他方の貼付面が凸状曲面と平坦面と
に変形可能または固定の平坦面にて構成された一対の貼
付部材と、前記両貼付面にそれぞれ保持された前記両ウ
ェハに予め設けられているマークを検出する検出手段と
、前記検出手段によって検出された前記両ウェハの各マ
ークの位置を記憶する記憶手段と１．前記一対の貼付部
材の少なくとも一方を移動させて、前記両貼付面にそれ
ぞれ保持された前記両ウェハの相対位置を調整してそれ
らウェハのほぼ中央どうしを接触させる駆動手段と、前
記記憶手段によって記憶された前記両ウェハの各マーク
の位置データに基づいて前記駆動手段を制御して、前記
両ウェハのアライメントを行う制御手段と、前記両ウェ
ハをそれぞれ保持する前記両貼付面のうち変形可能な貼
付面を凸状曲面から平坦面に変形させる変形付与手段と
からなるものである。

なお、前記変形可能な貼付面を有する貼付部材を形状記
憶合金によって形成し、前記変形付与手段を加熱手段に
よって構成するとよい。

また、前記変形可能な貼付面を有する貼付部材を弾性体
によって形成し、前記変形付与手段を圧着手段によって
構成してもよい。

〔作　用〕

上記のように構成された第１の発明のウェハ貼り合せ装
置によれば、密着前は、一対の貼付部材の少なくとも一
方の貼付面が凸状曲面であり、これら貼付面に２枚のウ
ェハがそれぞれ保持されている。駆動手段によって両ウ
ェハのほぼ中央どうしを接触させ、変形付与手段によっ
て貼付面を凸状曲面から平坦面に変形させると、両ウェ
ハはほぼ中央から外周部へと次第に密着される。

また、第２の発明のウェハ貼り合せ装置によれば、検出
手段によって検出された両ウェハの各マークの位置が記
憶手段によって記憶され、この記憶手段に記憶された各
マークの位置データに基づいて、制御手段によって駆動
手段が制御される。

これによって、一対の貼付部材による両ウェハの密着前
に、両ウェハのアライメントが極めて正確に行われる。

〔実施例〕

以下、本発明を適用したウェハ貼り合せ装置の一実施例
を第１Ａ図〜第４図を参照して説明する。

まず、第１Ａ図及び第１Ｂ図は、それぞれ一対の貼付部
材による２枚のウェハの密着前及び密着時を示すもので
ある。

ウェハ貼り合せ装置は一対の貼付部材１１．１２を具備
している。これら貼付部材１１．１２は同一に構成され
、互いに対向して配置されている。

貼付部材工１．１２は形状記憶合金によって円板状に形
成され、それらの前面がウェハ１．２を保持する貼付面
１３．１４となっている。なお、貼付部材１１．１２の
外径は両ウェハ１．２の外径よりも１０ｍｍ程度大きい
。

そして、第１Ａ図の密着前に示すように、装置が使用さ
れる環境の通常温度下において、貼付部材ＩＩ、１２は
、それらの貼付面１３．１４が凸状曲面となるように変
形されている。これら凸状曲面は理想的には球面である
が、本実施例では円筒面である。なお、図面では曲率を
誇張して描いており、実際には貼付面１３．１４の中心
部と外周部との高さの差は２〜３Ｗ程度である。

また、第１Ｂ図の密着時に示すように、形状記憶合金の
貼付部材１１．１２に記憶させた復元形状は、それらの
貼付面１３．１４が平坦面となる形状である。

なお、貼付部材ｌｌ、１２内には真空吸着用の吸引孔１
５．１６が設けられ、それらが貼付面１３．１４に開孔
されている。そして貼付部材１１．１２は、その変形に
支障がないように、支持部材１７．１８によって支持さ
れている。また、貼付部材１１．１２の裏面側で支持部
材１７．１８には、変形付与手段である加熱手段として
ヒータ１９．２０が取付けられている。

そして、第２Ａ図〜第２Ｄ図に示すように、支持部材１
７．１８はそれぞれ駆動手段２１．２２に水平状に取付
けられている。これら駆動手段２１．２２によって支持
部材１７．１８（即ち貼付部材１１．１２）は、左右ａ
方向、上下す方向、前後方向（紙面垂直方向、図示せず
）にそれぞれ移動自在、さらに水平面内で矢印Ｃ方向に
回転自在に構成されている。

次に、上述のように構成されたウェハ貼り合せ装置の動
作を説明する。

まず、第１Ａ図に示すように、密着前は、貼付部材１１
．１２が共に変形され、それらの貼付面１３．１４が凸
状曲面となっている。その変形は、変形用駆動部を支持
部材１７．１８の内部に内蔵させたり、貼付部材１１．
１２を変形用の型に圧着させたりして行うことができる
。変形された貼付部材１１．１２の貼付面１３．１４に
ウェハ１．２が載置され、吸引孔１５．１６による真空
吸着によって保持される。これによってウェハ１．２は
貼付面１３．１４に沿って凸状に変形される。

後述するウェハ１．２のアライメントを行った後、貼付
部材１１．１２が駆動手段２１．２２によって移動され
て接近される。ウェハ１．２の中央どうしが接触すると
、貼付部材１１．１２の移動は停止される。そしてヒー
タエ９．２０によって貼付部材１１１２が加熱される。

特定温度に達すると、第１Ｂ図に示すように、貼付部材
１１．１２は記憶させた形状、即ち貼付面１３．１４が
平坦面となるように復元変形する。

このように、貼付部材１１．１２の貼付面１３．１４を
凸状曲面から平坦面に変形させることによって、２枚の
ウェハ１．２どうしが密着され、貼付面１３．１４が完
全に平坦面になった時点で密着完了となる。

この密着動作によれば、貼付面１３．１４の変形に伴っ
て、両ウェハ１．２は中央から外周部へと次第に密着さ
れて行くので、両ウェハ１．２間に空気が封じ込められ
て気泡が生じることはない。

また、密着時には両ウェハ１．２の全体に押圧力が加わ
るので、両ウェハ１．２間に不完全な貼り合せ部分が生
じたり、両ウェハｌ、２が外周部から剥離したりするこ
とはない。さらに、両ウェハ１．２に横力が作用しない
ので、両ウェハ１．２が相対的に横ずれすることもない
。

次に、第２Ａ図〜第４図によって、２枚のウェハのアラ
イメントについて説明する。

まず、第２Ａ図〜第２Ｄ図に示すように、前記貼り合せ
位置の近傍に剛体にて形成された取付部材３０が配置さ
れており、この取付部材３０の上下両端部に一対のカメ
ラ３１．３２が対向して取付けられている。これらカメ
ラ３１．３２は例えばＣＣＤカメラを用いることができ
る。第２Ａ図に示すように、カメラ３１は貼付面１４に
保持されたウェハ２を撮像し、第２Ｂ図に示すように、
カメラ３２は貼付面１３に保持されたウェハ１を撮像す
る。

第３図に示すように、両ウェハ１．２の貼り合せ面には
、アライメント用の２つのマークＰ、　Ｑが予め設けら
れている。なお、これらマークＰ、Ｑは、ステッパ（縮
小投影露光装置）によるウェハ露光等のマークを利用し
てもよい。

そして、第４図に示すように、カメラ３１．３２からの
画像信号は制御部４０に入力され、制御部４０から記憶
部４１に送出されて、その記憶部４１の異なる記憶領域
にそれぞれ記憶される。記憶部４１は例えば画像メモリ
を用いることができる。そして制御部４０は、記憶部４
１に記憶された両ウェハ１．２のマークＰ、Ｑの位置デ
ータをそれぞれ比較し、これに基づいて駆動手段２１．
２２に制御信号を送出する。

まず、第２Ａ図に示すように、ウェハ２のアライメント
時には、駆動手段２１によって貼付部材１１及びウェハ
１は退避され、カメラ３１によってウェハ２が撮像され
て、その画像が記憶部４１に記憶される。

また、第２Ｂ図に示すように、ウェハ１のアライメント
時には、駆動手段２２によって貼付部材１２及びウェハ
２は退避され、カメラ３２によってウェハ１が撮影され
て、その画像が記憶部４１に記憶される。

そして、制御部４０は、記憶部４１に記憶されたウェハ
ｌのマークＰ、Ｑの位置データとウェハ２のマークＱ、
Ｐの位置データとを比較し、その位置データに基づいて
駆動手段２１．２２に制御信号を送出する。これによっ
て、第２Ｃ図に示すように、駆動手段２１．２２によっ
て貼付部材１１１２が移動され、両ウェハｌ、２のアラ
イメントが行われる。

このように、両ウェハ１．２のマークＰ、Ｑの位置デー
タを基にしているので、両ウェハ１．２のアライメント
を極めて正確に行うことができる。

また位置データを基にすると、両ウェハ１．２の各マー
クＰ、Ｑの位置を一致させることに限られず、各マーク
Ｐ、Ｑの位置が所定の距離だけ離間するようなアライメ
ントも行うことができる。この場合には、制御部４０に
外部から距離数値を入力すればよい。さらに、貼付面１
３．１４上における両ウェハ１．２の横ずれ誤差が位置
データとして現れ、カメラ３１．３２の取付誤差も予め
位置データとして入力すればよいので、位置データを基
にすると、それらの誤差を吸収することができる。なお
、貼付部材１１．１２が水平面内で矢印Ｃ方向に回転自
在で、両ウェハ１．２に２つのマークＰ、Ｑを設けてい
るので、水平面内で両ウェハ１．２を回転させるアライ
メントも行うことができる。

以上のようなアライメントの後、第２Ｄ図に示すように
、駆動手段２０．２１によって貼付部材１１．１２が接
近され、両ウェハ１．２どうしを接触させる。そして、
第１Ｂ図によって前述したように両ウェハ１．２どうじ
を密着させる。

以上、本発明の一実施例に付き説明したが、本発明は実
施例に限定されることなく、本発明の技術的思想に基づ
いて各種の有効な変更が可能である。

例えば、実施例では両方の貼付面を凸状曲面と平坦面と
に変形可能に構成したが、片方は固定の平坦面でもよい
。また、実施例では一対の貼付部材をそれぞれ移動させ
る一対の駆動手段を設けたが、この駆動手段は一方の貼
付部材を移動させるものでよい。

なお、貼付部材を形状記憶合金によって形成した場合、
変形付与手段である加熱手段は、実施例のヒータに限ら
れず、加熱室等による全体加熱でもよい。

また、貼付部材を弾性変形可能な弾性体によって形成し
て、その貼付面を凸状曲面と平坦面とに変形させる構成
を採用することができる。この場合には、変形付与手段
として圧着手段を用いる。

〔発明の効果］以上説明したように、第１の発明によれば、貼付部材の
貼付面を凸状曲面から平坦面に変形させることによって
、２枚のウェハどうじをほぼ中央から外周部へと次第に
密着させることができる。

従って、両ウェハ間における気泡の発生、不完全な貼り
合せ部分の発生や外周部の剥離、両ウェハの横ずれ等を
効果的に防止することができ、両ウェハどうじを極めて
密着性よく貼り合せることができる。

また、第２の発明によれば、２枚のウェハのマークの位
置データに基づいて貼付部材を移動させることによって
、両ウェハを極めて高精度にアライメントすることがで
きる。しかも、位置データを基にするアライメントは、
調整の自由度が大きい上に、貼付面上における両ウェハ
の横ずれ誤差や検出手段の取付誤差等も吸収することが
できる。

従って、上記密着性のよい貼り合せと相俟って、両ウェ
ハのアライメントを極めて正確に行って貼り合せること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図〜第４図は本発明を適用したウェハ貼り合せ装
置の一実施例を示すものであって、第１Ａ図はウェハ密
着前の一対の貼付部材の正面図、第１Ｂ図はウェハ密着
時の同上の正面図、第２Ａ図〜第２Ｄ図はウェハのアラ
イメントを説明する装置全体の正面図、第３図はウェハ
の平面図、第４図はアライメント制御系の構成を示すブ
ロック図である。第５図はウェハ貼り合せ装置の一従来例における概略斜
視図である。なお、図面に用いた符号において、１．２・・・・・・・・・ウェハ１１．１２・・・・・・貼付部材１３．１４・・・・・・貼付面１９．２０・・・・・・ヒータ２１．２２・・・・・・駆動手段３１．３２・・・・・・カメラ４０・・・・・・・・・・・・・・・制御部４１・・・
・・・・・・・・・・・・記憶部Ｐ、Ｑ・・・・・・・
・・マークである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）２枚のウエハをそれぞれ保持する一対の貼付面を
有する一対の貼付部材であって、一方の貼付面が凸状曲
面と平坦面とに変形可能で、かつ他方の貼付面が凸状曲
面と平坦面とに変形可能または固定の平坦面にて構成さ
れた一対の貼付部材と、これら一対の貼付部材の少なく
とも一方を移動させて、前記両貼付面にそれぞれ保持さ
れた前記両ウエハのほぼ中央どうしを接触させる駆動手
段と、前記両ウエハをそれぞれ保持する前記両貼付面のうち変
形可能な貼付面を凸状曲面から平坦面に変形させる変形
付与手段と、からなるウエハ貼り合せ装置。
（２）２枚のウエハをそれぞれ保持する一対の貼付面を
有する一対の貼付部材であって、一方の貼付面が凸状曲
面と平坦面とに変形可能で、かつ他方の貼付面が凸状曲
面と平坦面とに変形可能または固定の平坦面にて構成さ
れた一対の貼付部材と、前記両貼付面にそれぞれ保持さ
れた前記両ウエハに予め設けられているマークを検出す
る検出手段と、前記検出手段によって検出された前記両ウエハの各マー
クの位置を記憶する記憶手段と、前記一対の貼付部材の
少なくとも一方を移動させて、前記両貼付面にそれぞれ
保持された前記両ウエハの相対位置を調整してそれらウ
エハのほぼ中央どうしを接触させる駆動手段と、前記記憶手段によって記憶された前記両ウエハの各マー
クの位置データに基づいて前記駆動手段を制御して、前
記両ウエハのアライメントを行う制御手段と、前記両ウエハをそれぞれ保持する前記両貼付面のうち変
形可能な貼付面を凸状曲面から平坦面に変形させる変形
付与手段と、からなるウエハ貼り合せ装置。
（３）前記変形可能な貼付面を有する貼付部材を形状記
憶合金によって形成し、前記変形付与手段を加熱手段に
よって構成したことを特徴とする請求項１または２記載
のウエハ貼り合せ装置。
（４）前記変形可能な貼付面を有する貼付部材を弾性体
によって形成し、前記変形付与手段を圧着手段によって
構成したことを特徴とする請求項１または２記載のウエ
ハ貼り合せ装置。