JPH0824099B2 - 目合わせ装置 - Google Patents
目合わせ装置Info
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- JPH0824099B2 JPH0824099B2 JP13310289A JP13310289A JPH0824099B2 JP H0824099 B2 JPH0824099 B2 JP H0824099B2 JP 13310289 A JP13310289 A JP 13310289A JP 13310289 A JP13310289 A JP 13310289A JP H0824099 B2 JPH0824099 B2 JP H0824099B2
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- Japan
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- wafer
- wafers
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- aligning
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- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シリコン半導体デバイスの高精度接着のた
めの目合わせ、仮止め接合を行う装置に関する。
めの目合わせ、仮止め接合を行う装置に関する。
近年、従来からの集積回路の高密度化に対して限界が
見えはじめており、デバイス層を積層することにより更
なる高密度を目指す方法が研究されている。
見えはじめており、デバイス層を積層することにより更
なる高密度を目指す方法が研究されている。
特に、通常のシリコンデバイスプロセスで作成された
デバイスを薄膜化する方法が例えば、日経エレクトロニ
クス1986.10.6号76ページに「LSIを0.5〜１μｍと薄く
研磨し絶縁板に張り付けるSOI技術を開発」として発表
された論文の中で述べられているように開発されてお
り、これを積層することにより積層デバイスが実現でき
る。
デバイスを薄膜化する方法が例えば、日経エレクトロニ
クス1986.10.6号76ページに「LSIを0.5〜１μｍと薄く
研磨し絶縁板に張り付けるSOI技術を開発」として発表
された論文の中で述べられているように開発されてお
り、これを積層することにより積層デバイスが実現でき
る。
このようにして作成されたデバイスは結晶性が良いと
いう利点があり、今後発展が期待される。
いう利点があり、今後発展が期待される。
第２図（ａ）〜（ｆ）は薄膜化積層方式による２層デ
バイス構造の作成方法の工程順に示したシリコン基板の
断面図である。まず、シリコン基板12上に、第２図
（ａ）に示すように、第２層能動層13を形成する。
バイス構造の作成方法の工程順に示したシリコン基板の
断面図である。まず、シリコン基板12上に、第２図
（ａ）に示すように、第２層能動層13を形成する。
次に、第２図（ｂ）に示すように、第２層能動層13の
上面に接着剤14を用いてシリコン単結晶の支持基板15を
接着する。この後、シリコン基板12を、第２図（ｃ）に
示すように、粗研磨と機械化学的研磨により第２層能動
層13のみを残して除去する。次に、第２図（ｄ）に示す
ように、第１層能動層16を形成したシリコン基板17の上
に設置し、第１層能動層17と第２層能動層13の互いの位
置を合わせる目合わせを行う。そして、第２図（ｅ）に
示すように、接着剤18で接着する。最後に第２図（ｆ）
に示すように、支持基板15を粗研磨と機械化学的研磨に
より除去後、第２層能動層13上に残った接着剤14をプラ
ズマ灰化等の手段で除去して２層デバイス構造が完成す
る。
上面に接着剤14を用いてシリコン単結晶の支持基板15を
接着する。この後、シリコン基板12を、第２図（ｃ）に
示すように、粗研磨と機械化学的研磨により第２層能動
層13のみを残して除去する。次に、第２図（ｄ）に示す
ように、第１層能動層16を形成したシリコン基板17の上
に設置し、第１層能動層17と第２層能動層13の互いの位
置を合わせる目合わせを行う。そして、第２図（ｅ）に
示すように、接着剤18で接着する。最後に第２図（ｆ）
に示すように、支持基板15を粗研磨と機械化学的研磨に
より除去後、第２層能動層13上に残った接着剤14をプラ
ズマ灰化等の手段で除去して２層デバイス構造が完成す
る。
ここでは２層デバイスの作成方法について述べたが、
同様の工程を繰り返すことにより、更に多層のデバイス
構造が出来ることは言うまでもない。
同様の工程を繰り返すことにより、更に多層のデバイス
構造が出来ることは言うまでもない。
しかし、この方法で薄膜化されたデバイスを積層する
場合、第２図（ｄ）に示す様にシリコン単結晶ウェハの
支持基板を通して上下の位置合わせを行う必要があり、
可視光では観察出来ないため、通常の顕微鏡等が使用出
来ず、精密位置合わせは不可能であった。ここで、支持
基板をガラスや石英等の透明な基板に変えれば、可視光
による目合わせが可能となるが、ウェハを接着する場
合、支持基板とシリコンの熱膨張率が異なると、接着等
で熱をかけた時に膨張率の違いによってデバイス層の伸
縮が生じてしまうという問題点が生じていた。
場合、第２図（ｄ）に示す様にシリコン単結晶ウェハの
支持基板を通して上下の位置合わせを行う必要があり、
可視光では観察出来ないため、通常の顕微鏡等が使用出
来ず、精密位置合わせは不可能であった。ここで、支持
基板をガラスや石英等の透明な基板に変えれば、可視光
による目合わせが可能となるが、ウェハを接着する場
合、支持基板とシリコンの熱膨張率が異なると、接着等
で熱をかけた時に膨張率の違いによってデバイス層の伸
縮が生じてしまうという問題点が生じていた。
上述したように、従来から用いられている可視光を用
いた目合わせ方法では、接合面を観察することが出来ず
目合わせは不可能である。また、ウェハを接着すること
が困難であった。
いた目合わせ方法では、接合面を観察することが出来ず
目合わせは不可能である。また、ウェハを接着すること
が困難であった。
本発明の目的は、従来の上記欠点を解消して薄膜化積
層法によるデバイス積層時の目合わせがμｍ単位で行え
る目合わせ装置及びウェハの接着方法を提供することに
ある。
層法によるデバイス積層時の目合わせがμｍ単位で行え
る目合わせ装置及びウェハの接着方法を提供することに
ある。
1.本発明の目合わせ装置は、デバイスが作成された２
枚のウェハを互いにデバイス形成面を対向させて保持す
る機構と、少なくとも一方のウェハを水平面内で精密移
動させて互いの位置合せを行う機構と、赤外線顕微鏡を
用いた目合わせの光学系と、少なくとも一方のウェハを
上下方向に移動させて２枚のウェハを加圧密着させる機
構を備えて構成される。
枚のウェハを互いにデバイス形成面を対向させて保持す
る機構と、少なくとも一方のウェハを水平面内で精密移
動させて互いの位置合せを行う機構と、赤外線顕微鏡を
用いた目合わせの光学系と、少なくとも一方のウェハを
上下方向に移動させて２枚のウェハを加圧密着させる機
構を備えて構成される。
2.本発明のウェハの接着方法は、１項に記載の目合わ
せ装置を用いて２枚のウェハの少なくとも一方のデバイ
ス形成面上にはポリイミド樹脂が塗布された後にプレベ
ークされた状態で接着することを特徴とする。
せ装置を用いて２枚のウェハの少なくとも一方のデバイ
ス形成面上にはポリイミド樹脂が塗布された後にプレベ
ークされた状態で接着することを特徴とする。
次に本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明の目合わせ装置の一実施例を示す一部
断面正面図である。この目合わせ装置は、ウェハを保持
する上下チャック３及び６と、下チャック６をＸ及びＹ
方向に移動したり、回転させたりする移動テーブル７
と、この移動テーブル７を上下駆動するＺステージ８
と、上チャックを保持するホルダ４と、上チャック３の
上方を顕微鏡移動ステージ11により移動する赤外線顕微
鏡９とから構成されている。ここで、下ウェハ１はデバ
イスが作成され、デバイス面を上向きに保持されてい
る。また、上ウェハ２は薄膜化されて支持基板に接着保
持され、デバイス面を下向きに保持されている。この下
ウェハ１と上ウェハ２の関係は、第２図（ｄ）に示した
関係と同様である。
断面正面図である。この目合わせ装置は、ウェハを保持
する上下チャック３及び６と、下チャック６をＸ及びＹ
方向に移動したり、回転させたりする移動テーブル７
と、この移動テーブル７を上下駆動するＺステージ８
と、上チャックを保持するホルダ４と、上チャック３の
上方を顕微鏡移動ステージ11により移動する赤外線顕微
鏡９とから構成されている。ここで、下ウェハ１はデバ
イスが作成され、デバイス面を上向きに保持されてい
る。また、上ウェハ２は薄膜化されて支持基板に接着保
持され、デバイス面を下向きに保持されている。この下
ウェハ１と上ウェハ２の関係は、第２図（ｄ）に示した
関係と同様である。
一方、上チャック３は上ウェハ２の上面を真空チャッ
ク、接着等の方法で保持するもので、十分な剛性を有し
赤外線の透過率の良い石英ガラスやサファイヤ等の材料
で構成される。また、ホルダ４は上チャック３を外周部
で支持するもので、本体５に固定されている。さらに、
下チャック６は下ウェハ１の下面を真空チャック、接着
等の方法で保持するもので、下チャック６は下ウェハ１
の下面を真空チャック、接着等の方法で保持するもので
下ウェハ１を水平面内でＸ・Ｙ・θ方向に精密移動可能
に保持する移動テーブル７の上に設置されている。この
移動テーブル７はＺステージ８の上に設置されており、
Ｚステージ８は下ウェハ１を上方に移動させて下ウェハ
１を上ウェハ２に密着させる構造となっている。上チャ
ック３上の赤外線顕微鏡９は下ウェハ１と上ウェハ２の
位置関係を上チャックを透過して観察し、モニタ10上に
表示する。例えば、波長1.2μｍ以上の赤外線はシリコ
ンに対する透過率が良く。Siの支持基板を透過して２枚
のデバイス層を観察、目合わせすることが可能となる。
また、顕微鏡移動ステージ11は赤外線顕微鏡９を移動さ
せてウェハ上の複数の位置で目合わせを行うための移動
機構であり、本体５に固定されている。
ク、接着等の方法で保持するもので、十分な剛性を有し
赤外線の透過率の良い石英ガラスやサファイヤ等の材料
で構成される。また、ホルダ４は上チャック３を外周部
で支持するもので、本体５に固定されている。さらに、
下チャック６は下ウェハ１の下面を真空チャック、接着
等の方法で保持するもので、下チャック６は下ウェハ１
の下面を真空チャック、接着等の方法で保持するもので
下ウェハ１を水平面内でＸ・Ｙ・θ方向に精密移動可能
に保持する移動テーブル７の上に設置されている。この
移動テーブル７はＺステージ８の上に設置されており、
Ｚステージ８は下ウェハ１を上方に移動させて下ウェハ
１を上ウェハ２に密着させる構造となっている。上チャ
ック３上の赤外線顕微鏡９は下ウェハ１と上ウェハ２の
位置関係を上チャックを透過して観察し、モニタ10上に
表示する。例えば、波長1.2μｍ以上の赤外線はシリコ
ンに対する透過率が良く。Siの支持基板を透過して２枚
のデバイス層を観察、目合わせすることが可能となる。
また、顕微鏡移動ステージ11は赤外線顕微鏡９を移動さ
せてウェハ上の複数の位置で目合わせを行うための移動
機構であり、本体５に固定されている。
次に、この目合わせ装置の動作を説明する。いま下ウ
ェハ１及び上ウェハ２の少なくとも一方のデバイスが形
成されている面上には、例えば、接着剤としてポリイミ
ド樹脂（例、デュポン社製2570）をスピオンした後に、
プレベーク（例えば、110℃、１時間）して均一なポリ
イミド樹脂層を形成しておく（図示せず）。次に、この
状態のウェハを単位面積当たり100g/cm2程度の圧力で加
圧すると密着して固定される。固定された２枚のウェハ
の集合体は目合わせ装置から取り外し、別の加圧、加熱
装置に搬送して本接着を行う。この結果、ウェハのデバ
イス形成面には、割れとか欠損等の発生が見られなかっ
た。
ェハ１及び上ウェハ２の少なくとも一方のデバイスが形
成されている面上には、例えば、接着剤としてポリイミ
ド樹脂（例、デュポン社製2570）をスピオンした後に、
プレベーク（例えば、110℃、１時間）して均一なポリ
イミド樹脂層を形成しておく（図示せず）。次に、この
状態のウェハを単位面積当たり100g/cm2程度の圧力で加
圧すると密着して固定される。固定された２枚のウェハ
の集合体は目合わせ装置から取り外し、別の加圧、加熱
装置に搬送して本接着を行う。この結果、ウェハのデバ
イス形成面には、割れとか欠損等の発生が見られなかっ
た。
なお、本実施例では、上ウェハ２として薄膜化されて
支持基板に接着されたウェハを用いる場合を述べている
が、２層のデバイスのみを構成する場合には通常のシリ
コン基板上に形成されたデバイスをデバイス面を下向き
に保持して目合わせ接合しても良い。また、２枚のウェ
ハの位置合わせ、及び密着を下ウェハの移動で行った
が、同様の効果が得られるならば、これらの一部、又は
全部を上ウェハの移動によって行っても良い。さらに、
赤外線顕微鏡９を１台使用して移動させながら目合わせ
を行う構造であるが、複数の顕微鏡を使用、あるいは対
物レンズが双眼の顕微鏡を使用することによって目合わ
せがさらに容易になることは言うまでもない。一方、上
チャック３の構造として赤外線に対する透過率の良い材
料を使用して上ウェハの上面全面を保持する場合を述べ
たが、不透明材料を使用しても、目合わせを行う部分の
み貫通穴を設ける等の構造を採ることにより可能であ
る。このように赤外線顕微鏡を使用すると、12インチモ
ニタ上で約500倍にして観察した場合、解像度は２μｍ
程度となり、高精度な目合わせ積層が実現できる。
支持基板に接着されたウェハを用いる場合を述べている
が、２層のデバイスのみを構成する場合には通常のシリ
コン基板上に形成されたデバイスをデバイス面を下向き
に保持して目合わせ接合しても良い。また、２枚のウェ
ハの位置合わせ、及び密着を下ウェハの移動で行った
が、同様の効果が得られるならば、これらの一部、又は
全部を上ウェハの移動によって行っても良い。さらに、
赤外線顕微鏡９を１台使用して移動させながら目合わせ
を行う構造であるが、複数の顕微鏡を使用、あるいは対
物レンズが双眼の顕微鏡を使用することによって目合わ
せがさらに容易になることは言うまでもない。一方、上
チャック３の構造として赤外線に対する透過率の良い材
料を使用して上ウェハの上面全面を保持する場合を述べ
たが、不透明材料を使用しても、目合わせを行う部分の
み貫通穴を設ける等の構造を採ることにより可能であ
る。このように赤外線顕微鏡を使用すると、12インチモ
ニタ上で約500倍にして観察した場合、解像度は２μｍ
程度となり、高精度な目合わせ積層が実現できる。
以上説明したように、本発明の目合わせ装置によれ
ば、従来不可能であったシリコンウェハを透過した精密
目合わせが可能となり、また、特別の固定治具を用いな
くても位置合わせ後の加圧により２枚のウェハが密着し
て互いに固定されるため後のハンドリングも容易であ
る。さらに、接着剤としてポリイミド樹脂を用いること
によって、割れの発生しないウェハの接着方法が得られ
るばかりか、この目合わせ装置は優れた特徴があり、薄
膜化デバイスの積層を行う場合に極めて有効である。
ば、従来不可能であったシリコンウェハを透過した精密
目合わせが可能となり、また、特別の固定治具を用いな
くても位置合わせ後の加圧により２枚のウェハが密着し
て互いに固定されるため後のハンドリングも容易であ
る。さらに、接着剤としてポリイミド樹脂を用いること
によって、割れの発生しないウェハの接着方法が得られ
るばかりか、この目合わせ装置は優れた特徴があり、薄
膜化デバイスの積層を行う場合に極めて有効である。
第１図は本発明の目合わせ装置の一実施例を示す一部断
面正面図、第２図（ａ）〜（ｆ）は薄膜化積層方式によ
る２層デバイス構造の作成方法の工程順に示したシリコ
ン基板の断面図である。 １……下ウェハ、２……上ウェハ、３……上チャック、
４……ホルダ、５……本体、６……下チャック、７……
移動ステージ、８……Ｚステージ、９……赤外線顕微
鏡、10……モニタ、11……顕微鏡移動ステージ、12……
シリコン基板、13……第２層能動層、14……接着剤、15
……支持基板、16……第１層能動層、17……シリコン基
板、18……接着剤。
面正面図、第２図（ａ）〜（ｆ）は薄膜化積層方式によ
る２層デバイス構造の作成方法の工程順に示したシリコ
ン基板の断面図である。 １……下ウェハ、２……上ウェハ、３……上チャック、
４……ホルダ、５……本体、６……下チャック、７……
移動ステージ、８……Ｚステージ、９……赤外線顕微
鏡、10……モニタ、11……顕微鏡移動ステージ、12……
シリコン基板、13……第２層能動層、14……接着剤、15
……支持基板、16……第１層能動層、17……シリコン基
板、18……接着剤。
Claims (2)
- 【請求項１】デバイスが作成された２枚のウェハを互い
にデバイス形成面を対向させて保持する機構と、少なく
とも一方のウェハを水平面内で精密移動させて互いの位
置合せを行う機構と、赤外線顕微鏡を用いた目合わせの
光学系と、少なくとも一方のウェハを上下方向に移動さ
せて２枚のウェハを加圧密着させる機構を備えることを
特徴とする目合わせ装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の目合わせ装置を用いて２
枚のウェハの少なくとも一方のデバイス形成面上にはポ
リイミド樹脂が塗布された後にプレベークされた状態で
接着することを特徴とするウェハ接着方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13310289A JPH0824099B2 (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | 目合わせ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13310289A JPH0824099B2 (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | 目合わせ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02312220A JPH02312220A (ja) | 1990-12-27 |
| JPH0824099B2 true JPH0824099B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=15096867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13310289A Expired - Fee Related JPH0824099B2 (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | 目合わせ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0824099B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5869386A (en) * | 1995-09-28 | 1999-02-09 | Nec Corporation | Method of fabricating a composite silicon-on-insulator substrate |
| US6013954A (en) * | 1997-03-31 | 2000-01-11 | Nec Corporation | Semiconductor wafer having distortion-free alignment regions |
| JP4414535B2 (ja) * | 2000-01-13 | 2010-02-10 | 進 野田 | 半導体装置の製造方法 |
| JP4743131B2 (ja) * | 2007-02-15 | 2011-08-10 | 宇部興産株式会社 | 張合わせウエハ−及びその製造方法、基板 |
| JP5016321B2 (ja) * | 2007-02-22 | 2012-09-05 | 東京応化工業株式会社 | サポートプレートの処理方法 |
| JP5285793B2 (ja) * | 2012-05-10 | 2013-09-11 | 東京応化工業株式会社 | サポートプレートの処理方法 |
| JP7143182B2 (ja) * | 2018-10-23 | 2022-09-28 | 株式会社ダイセル | 半導体装置製造方法および半導体装置 |
-
1989
- 1989-05-26 JP JP13310289A patent/JPH0824099B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02312220A (ja) | 1990-12-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |