(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体ウェハとキャップウェハとの位置決め仮接合を確実に維持した状態のまま、本接合のための加熱加圧装置に搬送可能な半導体装置の製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】複数の半導体デバイス５と重複しないようなパターンにて第１ウェハＷ１（半導体ウェハ）又は第２ウェハＷ２（キャップウェハ）の表面に熱硬化性接着層７を形成する第１工程と、第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を相対的に位置決めし、第１ウェハＷ１に第２ウェハＷ２を熱硬化性接着層７を介在させた状態で積層する第２工程と、この積層された第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２の外周部の複数箇所に点集光させた赤外線を照射することで熱硬化性接着層７を介して第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を仮接合する第３工程と、この仮接合された第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を加圧加熱して熱硬化性接着層７により本接合する第４工程とを備えている。【選択図】図１
2010262974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体デバイスが形成された半導体ウェハからなる第１ウェハと、この第１ウェハの少なくとも片面をキャップするキャップウェハとしての第２ウェハとを、熱硬化性接着層を介して加熱加圧接合させる半導体装置の製造方法において、
前記第１ウェハ又は第２ウェハの表面に熱硬化性接着層を形成する第１工程と、
前記第１，第２ウェハを相対的に位置決めし、第１ウェハに第２ウェハを熱硬化性接着層を介在させた状態で積層する第２工程と、
この積層された第１，第２ウェハの外周部の複数箇所に点集光させた赤外線を照射することで前記熱硬化性接着層を介して第１，第２ウェハを仮接合する第３工程と、
この仮接合された第１，第２ウェハを加圧加熱して熱硬化性接着層により本接合する第４工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第３工程において、点集光させた赤外線を第１，第２ウェハの外周から１０ｍｍ以内の複数箇所に照射することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記熱硬化性接着層がポリイミド樹脂からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１ウェハの片面又は両面に第２ウェハを熱硬化性接着層により本接合することを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
複数の半導体デバイスが形成された半導体ウェハからなる第１ウェハと、この第１ウェハの少なくとも片面をキャップするキャップウェハとしての第２ウェハとを、熱硬化性接着層を介して加熱加圧接合させる半導体装置の製造装置において、
前記第１ウェハ又は第２ウェハの表面に熱硬化性接着層を形成後前記第１，第２ウェハを相対的に位置決めし、第１ウェハに第２ウェハを熱硬化性接着層を介在させた状態で積層する位置決め手段と、
前記位置決め手段により位置決めして積層された第１，第２ウェハの外周部の複数箇所に赤外線照射部により点集光させた赤外線を照射することで熱硬化性接着層を介して仮接合する仮接合手段と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の製造方法及び製造装置に関して、特に半導体ウェハと少なくとも１枚のキャップウェハとを熱硬化性接着層を介して積層して加熱加圧接合させる場合に、積層されたウェハの外周部の複数箇所を局所的に加熱して熱硬化性接着層を硬化させることで仮接合し、その後本接合する半導体装置の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の製造工程において、高精細な複数の半導体デバイスが形成された半導体ウェハと、この半導体ウェハの片面又は両面を保護するためのキャップウェハとを、キャップウェハ上に形成された熱硬化性接着層を介して接合する場合、先ず、これらウェハ同士を相対的に位置決めして、次に、この位置決めがズレないようにクランプ具により位置決めされたウェハを仮固定する。その後、この仮固定されたウェハに、所定の加圧を加えながらウェハ全体を加熱することで、熱硬化性接着層を硬化させて本接合する。そして、ダイシング工程を経て、複数の半導体デバイスの各々にキャップが設けられた複数の半導体装置が製造される。
【０００３】
このように、従来では、半導体ウェハとキャップウェハとを接合する場合、仮固定されるウェハの位置決めと、仮固定されたウェハの加熱加圧を伴った接合が必要である。ここで、これら位置決めと接合を同一の製造装置で実行する場合、接合のときの加熱加圧により発生する高温や振動などにより、この製造装置に組み込まれた位置決め機構の微調整機能に悪影響を及ぼし、半導体ウェハとキャップウェハを精度良く位置決めすることが出来なくなる虞がある。そこで、位置決めと接合とを別々の製造装置で実行することが必要となってくる。
【０００４】
そのため、例えば、図１０，１１に示すように、半導体ウェハとキャップウェハとを相対的に位置決めした後に、ウェハホルダ５２に設けられた１対のバネ式クランプ具５１により、ウェハＷの中心を挟んで対向する両端部をクランプすることでウェハホルダ５２に仮固定し、この仮固定されたウェハＷをウェハホルダ５２ごと加熱加圧装置５３に搬送し、この加熱加圧装置５３により仮固定ウェハＷに所定の加圧を付加しながら加熱処理して、半導体ウェハとキャップウェハとを本接合している。
【０００５】
ところで、半導体ウェハや回路基板の仮固定のための技術として種々の文献に以下のものが開示されている。
特許文献１の半導体素子のボンディング方法には、回路基板と半導体素子とを熱硬化性樹脂の粘着力により仮付けした後に、加熱して熱硬化性樹脂を硬化させて本接合する接合方式が記載されている。特許文献２の半導体の製造方法には、回路基板とＩＣチップを低加熱低加圧して、バンプを溶融させて密着状に仮接合した後、回路基板とＩＣチップ間に封止樹脂を注入して高加熱高加圧で本接合する接合方式が記載されている。
【０００６】
特許文献３の半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置には、半導体チップと基板とをキュア／アライメント加圧装置により熱硬化性樹脂を半硬化して仮接合し、この仮接合された半導体チップと基板を本接合するために加圧加熱装置へ移送する移送工程が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許２９３２８４０号公報
【特許文献２】特開平１０−１１２４７６号公報
【特許文献３】特許３０３０２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、図１０，１１に示すようなバネ式クランプ具により、複数の半導体デバイスが形成された半導体ウェハと、このウェハの少なくとも片面をキャップするキャップウェハと位置決めした後にクランプする場合、このクランプ状態を維持したまま、積層したウェハを加熱加圧して接合するので、ウェハのクランプ部分への加熱加圧を避けなければならない。このため、ウェハを均一に加熱加圧することができず、クランプ部分に対応するウェハの両端部分の接着強度が弱くなってしまう（接合強度が約０．５ｋｇｆ／cm２しか得られない）ので、製造の途中工程でキャップウェハが破損する虞がある。また、位置決めされ仮固定されたウェハの両端部をバネの弾性付勢力によりウェハホルダにクランプするため、クランプ具が障害となって、新たに位置決めされ仮固定されたウェハを重ねることはできず、スループットの向上のために複数のウェハを重ねて加熱加圧接合することは困難である。
【０００９】
また、特許文献１〜３の仮固定には、以下のような問題点がある。
即ち、特許文献１のように熱硬化性樹脂の粘着力による仮接合するだけでは、位置決めがズレないためにクランプする固定力としては弱い。従って、本接合するために加熱加圧装置に搬送するときに、位置決めがズレないように、位置決めされ仮固定された基板やウェハを更に補助するためのクランプ機能付きのホルダを用いる必要がある。特許文献２のバンプの溶融による密着状に仮接合する技術、及び特許文献３の熱硬化性樹脂の半硬化による仮接合する技術も、特許文献１と同様の問題がある。
【００１０】
このように、従来の仮固定の方法では、更に微細化が進む半導体デバイスの最小線幅に対して、位置決め精度を維持した状態で本接合することは困難なものであった。
本発明の目的は、半導体ウェハとキャップウェハとの位置決め仮接合を確実に維持した状態のまま、本接合のための加熱加圧装置に搬送可能な半導体装置の製造方法及び製造装置を提供すること、半導体装置の品質向上、加熱加圧接合時のスループットの向上をさせ得る半導体装置の製造方法及び製造装置を提供すること、などである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１の半導体装置の製造方法は、複数の半導体デバイスが形成された半導体ウェハからなる第１ウェハと、この第１ウェハの少なくとも片面をキャップするキャップウェハとしての第２ウェハとを、熱硬化性接着層を介して加熱加圧接合させる半導体装置の製造方法において、前記第１ウェハ又は第２ウェハの表面に熱硬化性接着層を形成する第１工程と、前記第１，第２ウェハを相対的に位置決めし、第１ウェハに第２ウェハを熱硬化性接着層を介在させた状態で積層する第２工程と、この積層された第１，第２ウェハの外周部の複数箇所に点集光させた赤外線を照射することで前記熱硬化性接着層を介して第１，第２ウェハを仮接合する第３工程と、この仮接合された第１，第２ウェハを加圧加熱して熱硬化性接着層により本接合する第４工程とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
請求項２の半導体装置の製造方法は、請求項１の発明において、前記第３工程において、点集光させた赤外線を第１，第２ウェハの外周から１０ｍｍ以内の複数箇所に照射することを特徴としている。
【００１３】
請求項３の半導体装置の製造方法は、請求項１又は２において、前記熱硬化性接着層がポリイミド樹脂からなることを特徴としている。
【００１４】
請求項４の半導体装置の製造方法は、請求項１〜３の何れか１つにおいて、前記第１ウェハの片面又は両面に第２ウェハを熱硬化性接着層により本接合することを特徴としている。
【００１５】
請求項５の半導体装置の製造装置は、複数の半導体デバイスが形成された半導体ウェハからなる第１ウェハと、この第１ウェハの少なくとも片面をキャップするキャップウェハとしての第２ウェハとを、熱硬化性接着層を介して加熱加圧接合させる半導体ウェハの接合装置において、前記第１ウェハ又は第２ウェハの表面に熱硬化性接着層を形成後前記第１，第２ウェハを相対的に位置決めし、第１ウェハに第２ウェハを熱硬化性接着層を介在させた状態で積層する位置決め手段と、前記位置決め手段により位置決めして積層された第１，第２ウェハの外周部の複数箇所に赤外線照射部により点集光させた赤外線を照射することで熱硬化性接着層を介して仮接合する仮接合手段とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、半導体装置の製造方法は、前記第１ウェハ又は第２ウェハの表面に熱硬化性接着層を形成する第１工程と、前記第１，第２ウェハを相対的に位置決めし、第１ウェハに第２ウェハを熱硬化性接着層を介在させた状態で積層する第２工程と、この積層された第１，第２ウェハの外周部の複数箇所に点集光させた赤外線を照射することで前記熱硬化性接着層を介して第１，第２ウェハを仮接合する第３工程と、この仮接合された第１，第２ウェハを加圧加熱して熱硬化性接着層により本接合する第４工程とを備えたので、第３工程において、第１，第２ウェハの外周部の熱硬化性接着層の複数箇所を硬化させることで、第１，第２ウェハを短時間で確実に仮接合することができる。従って、仮接合した後に搬送するためにウェハホルダを用いずとも第１，第２ウェハの位置決めがズレないので、第１，第２ウェハだけを第４工程の本接合のための加熱加圧装置に搬送することができる。
【００１７】
このため、第１，第２ウェハの位置決め仮接合状態を確実に維持できるので、半導体装置の品質を向上させることができる。また、第１，第２ウェハの外周部を赤外線で確実に硬化させるので、搬送時にはクランプ具によるクランプを必要とせずに、本接合時に仮接合された第１，第２ウェハを複数重ねて加熱加圧可能なので、スループットを向上させることができる。第１ウェハのウェハ外周部の不良品エリアにて仮接合が可能となるため、良品エリアに余分な熱履歴を与えることなく、歩留まり低下を未然に防ぎ、信頼性の高い半導体装置を供給する事が可能となる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、前記第３工程において、点集光させた赤外線を第１，第２ウェハの外周から１０ｍｍ以内の複数箇所に照射するので、第１ウェハの外周から１０ｍｍ以内のエリアにて仮接合が可能となる。従って、良品エリアに余分な熱履歴を与えることなく、歩留まり低下を未然に防ぎ、信頼性の高い半導体装置を供給する事が可能となる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、前記熱硬化性接着層がポリイミド樹脂からなるので、ポリイミド樹脂を介して第１，第２ウェハを接合することができる。ポリイミド樹脂は接合強度が高いので、信頼性の高い熱硬化性接着層が形成できる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、前記第１ウェハの片面又は両面に第２ウェハを熱硬化性接着層により本接合するので、第１，第２ウェハの全面に加熱加圧することができ、ウェハ面内の接合強度のバラツキを抑制することができる。さらに、バラツキが抑制されるので、低コストで製造された半導体デバイスを供給する事が可能となる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、複数の半導体デバイスが形成された半導体ウェハからなる第１ウェハと、この第１ウェハの少なくとも片面をキャップするキャップウェハとしての第２ウェハとを、熱硬化性接着層を介して加熱加圧接合させる半導体ウェハの接合装置において、前記第１ウェハ又は第２ウェハの表面に前記複数の半導体デバイスと重複しないようなパターンにて熱硬化性接着層を形成後前記第１，第２ウェハを相対的に位置決めし、第１ウェハに第２ウェハを熱硬化性接着層を介在させた状態で積層する位置決め手段と、前記位置決め手段により位置決めして積層された第１，第２ウェハの外周部の複数箇所に赤外線照射部により点集光させた赤外線を照射することで熱硬化性接着層を介して仮接合する仮接合手段とを有するので、請求項１と略同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例に係る半導体装置の接合装置の仮接合装置の正面図である。
【図２】仮接合装置の平面図である。
【図３】半導体ウェハとしての第１ウェハの平面図である。
【図４】キャップウェハとしての第２ウェハの平面図である。
【図５】第２ウェハの側面図である。
【図６】半導体装置の接合装置の加熱加圧装置の平面図である。
【図７】加熱加圧装置の側面図である。
【図８】第１，第２ウェハを複数重ね合わされた加熱加圧装置の正面図である。
【図９】第２ウェハを第１ウェハの両面に固着した第１，第２ウェハの正面図である。
【図１０】従来の加熱加圧装置の斜視図である。
【図１１】従来の加熱加圧装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００２４】
先ず、半導体装置の製造装置１の構成について説明する。
この半導体装置の製造装置１（以下、製造装置１と言う）は、複数の半導体デバイス５が形成された半導体ウェハからなる第１ウェハＷ１と、この第１ウェハＷ１の少なくとも片面をキャップするキャップウェハとしての第２ウェハＷ２とを、第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を相対的に位置決めし、第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を仮接合した後に、加熱加圧して熱硬化性接着層７を介して本接合するものである。
【００２５】
図１〜図７に示すように、この製造装置１は、第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を位置決めする位置決め手段と第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を仮接合する仮接合手段とを有する仮接合用アライメント装置２と、この仮接合用アライメント装置２から搬送された第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を加熱加圧する本接合手段を有する加熱加圧装置３などから構成されている。
【００２６】
ここで、第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２について説明する。
図３に示すように、第１ウェハＷ１は、複数の半導体デバイス５がシリコンウェハ４上に複数行複数列のマトリックス状に形成された半導体ウェハである。複数の半導体デバイス５の各々は、加速度センサや圧力センサなどの公知の半導体デバイス５である。これら複数の半導体デバイス５は、例えば１０ｍｍ×１０ｍｍの略正方形状に形成されているが、特にサイズや形状はこれに限定されず、種々のサイズや形状のものであって良い。尚、半導体デバイス５は、ウェハの外周から数ｍｍの範囲は、高精細な加工精度を要するため仕上がり寸法のバラツキが大きく信頼性に欠けるので、不良品エリア９とするのが一般的である。例えば、外周から５ｍｍを不良品エリア９と設定しても良い。
【００２７】
図４，図５に示すように、第２ウェハＷ２は、シリコンウェハ６上に複数の半導体デバイス５と重複しないような熱硬化性接着層７がパターン形成されたキャップウェハである。この熱硬化性接着層７のパターンは、第１ウェハＷ１の複数の半導体デバイス５の各々の外周部をシールドするように、シリコンウェハ６上に複数行複数列の額縁状にパターンニングされている。第１ウェハＷ１の不良品エリア９に対応した第２ウェハＷ２の外周部から例えば５ｍｍの範囲を不良品エリア９と設定している。第２ウェハＷ２は、厚み４００μｍのシリコンウェハ６を使用し、熱硬化性接着層７は、厚さ１０μｍにて形成している。この第２ウェハＷ２には、シリコンウェハ６を使用したが、ガラスウェハを使用しても良い。尚、熱硬化性接着層７は、第１ウェハＷ１の複数の半導体デバイス５と重複しないようなパターンにて形成されているが、半導体デバイス５と重複するようなパターンで形成されても良い。
尚、第１、第２ウェハＷ１，Ｗ２のサイズは、例えば６インチとしているが、特にこのサイズに限定する必要はない。
【００２８】
次に、熱硬化性接着層７について説明する。
この熱硬化性接着層７には、感光性ポリイミド樹脂が使用されている。このポリイミド樹脂によるパターンは、第２ウェハＷ２のシリコンウェハ６の表面に感光性ポリイミド樹脂をスピンコートし、公知のリソグラフィ技術を利用し、１対１の等倍マスクを介して露光され、その後、現像することで第２ウェハＷ２の片面に形成されている。尚、熱硬化性接着層７として、エッチングを伴わない簡便な工程でパターン形成でき且つ信頼性の高いポリイミド樹脂を使用したが、加熱加圧により接着する接着材料であればポリイミド樹脂に限らず、Ａｕ−Ａｕなどの金属接合材料を用いても構わない。
【００２９】
次に、仮接合用アライメント装置２について説明する。
図１，図２に示すように、仮接合用アライメント装置２は、第２ウェハＷ２を第１ウェハ１の上方に搬送してくる搬送装置１１と、第１ウェハＷ１を上面に保持するウェハホルダ１２と、このウェハホルダ１２が着脱可能に設けられたＸＹステージ１３と、ＸＹステージ１３が設けられた本体ユニット１４と、本体ユニット１４に支持体２２を介して設けられた赤外線照射部２１などから構成されている。尚、搬送装置１１とウェハホルダ１２とＸＹステージ１３と本体ユニット１４とが、位置決め手段に相当し、赤外線照射部２１と支持体２２が、仮接合手段に相当する。
【００３０】
搬送装置１１は、第２ウェハＷ２を熱硬化性接着層７を下方に向けて保持可能な保持板１６を有している。搬送装置１１は、図示外の製造装置により熱硬化性接着層７が形成された第２ウェハＷ２を保持板１６を介して固定する。この搬送装置１１により、第２ウェハＷ２は第１ウェハＷ１の上方に搬送される。後述する位置決め手段により第１ウェハＷ１との位置決めが完了した後に、この搬送装置１１は、第１ウェハＷ１に第２ウェハＷ２を積層してから第２ウェハＷ２の固定を解除する。
【００３１】
ウェハホルダ１２は、円板状に形成され、ＸＹステージ１３の上面に着脱可能に設けられている。ウェハホルダ１２には、第１ウェハＷ１より大径の浅溝状の円形凹部１２ａが形成され、外周部には、１対のクランプ具１７が設けられている。ウェハホルダ１２に、図示外の製造装置から複数の半導体デバイス５が形成された第１ウェハＷ１を搬送してきて配置される。
【００３２】
１対のクランプ具１７の各々は、板バネから夫々構成されている。１対のクランプ具１７は、円形凹部１２ａの中心を挟んで対向する位置にウェハホルダ１２に設けられている。この１対のクランプ具１７により、位置決めされた第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２がズレないように仮固定される。この１対のクランプ具１７は、第１、第２ウェハＷ１，Ｗ２を上方から弾性付勢してウェハホルダ１２にクランプするクランプ位置（図１参照）と、クランプ具１７の先端部を上方に回避させたクランプ解除位置とに手動で切り換え可能である。尚、このクランプ具１７を、制御ユニットにより自動で切り換え可能に構成しても良い。
【００３３】
ＸＹステージ１３は、本体ユニット１４の上面に設けられ、本体ユニット１４の制御ユニットと駆動ユニットによりによりＸ方向とＹ方向に駆動可能である。このＸＹステージ１３は、第１ウェハＷ１と第２ウェハＷ２とを位置決めする場合に、第２ウェハＷ２に対して第１ウェハＷ１のＸ方向とＹ方向の調整を行う。
【００３４】
本体ユニット１４には、図示は省略するが、ＸＹステージ１３に対する駆動ユニットと制御ユニットとが内部に組み込まれている。この本体ユニット１４には、後述する赤外線照射部２１が支持部２２を介して設けられている。
尚、ウェハホルダ１２を省略して、ＸＹステージ１３に直接第１ウェハＷ１を配置可能なように構成しても良い。この場合、１対のクランプ具１７をＸＹステージに設けても良い。
【００３５】
仮接合用アライメント装置２の位置決め手段は、第２ウェハＷ２の表面に複数の半導体デバイス５と重複しないようなパターンにて熱硬化性接着層７を形成した後、第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を相対的に位置決めし、第１ウェハＷ１に第２ウェハＷ２を熱硬化性接着層７を介在させた状態でウェハホルダ１２に１対のクランプ具１７により仮固定するものである。
【００３６】
第１、第２ウェハＷ１，Ｗ２を相対的に位置決めする場合は、例えば、図示外のＩｒ顕微鏡を用いて、搬送装置１１の上方から第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２に赤外線を照射し、第１ウェハＷ１と第２ウェハＷ２とに形成された複数のマークを検出し、これら検出された第１ウェハＷ１のマークを第２ウェハＷ２のマークに合わせるように、ＸＹステージ１３により第１ウェハＷ１の位置をＸ方向とＹ方向に調整することで、第１、第２ウェハＷ１，Ｗ２の位置決めが行われる。
【００３７】
図１，図２に示すように、仮接合用アライメント装置２の仮接合手段は、点集光させた赤外線を局所的に照射するための赤外線照射部２１と、この赤外線照射部２１を支持する支持体２２から構成されている。仮接合用アライメント装置２の仮接合手段は、位置決め手段により位置決めして積層されて仮固定された第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２の外周部の複数箇所に赤外線照射部２１により点集光させた赤外線を照射することで熱硬化性接着層７を介して仮接合するものである。
【００３８】
赤外線照射部２１は、本体ユニット１４に基端部が固定された支持体２２の先端部に固定されている。支持体２２は、金属棒材から正面視逆Ｌ字形に形成されている。この赤外線照射部２１は、支持体２２により第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２の仮接合の必要な箇所まで、支持体２２の基端部を軸にして手動で円弧状に移動可能である。赤外線照射部２１は、点集光させた赤外線を局所的に照射するため、例えば、第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２と赤外線照射部２１の距離は２０ｍｍに設定されている。ウェハＷ１，Ｗ２上の照射径は、３ｍｍに調節し、赤外線の波長は１１００ｎｍ、照射強度は８５Ｗに設定している。
【００３９】
尚、この赤外線照射部２１には、ＨＹＢＥＣ製の点集光タイプ（スポットヒーターＨＹＳシリーズ）が使用されている。赤外線照射部２１には、制御ブロック２５が電気信号ケーブルを介して接続され、仮接合する場合は、制御ブロック２５から電気信号が赤外線照射部２１に送信されることで、赤外線が照射させる。
【００４０】
次に、加熱加圧装置３について説明する。
図６，図７に示すように、加熱加圧装置３は、仮接合手段で仮接合された第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を加圧加熱して熱硬化性接着層７により本接合する本接合手段を有している。この加熱加圧装置３は、加圧用台座２３と加圧板２４などから構成されている。この加圧用台座２３の上面に、仮接合された第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を配置し、このウェハＷ１，Ｗ２の上方から加圧板２４を予め設定された適度な押圧力で押しあて、第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２の全体に所定の熱サイクルを加えて、熱硬化性接着層７を硬化させて第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を本接合するものである。
【００４１】
次に、半導体装置の製造方法について説明する。
この半導体装置の製造方法は、複数の半導体デバイス５が形成された半導体ウェハからなる第１ウェハＷ１と、この第１ウェハＷ１の少なくとも片面をキャップするキャップウェハとしての第２ウェハＷ２とを、熱硬化性接着層７を介して加熱加圧接合させる、以下の第１〜第４の工程からなる製造方法である。
【００４２】
先ず、第１工程について説明する。
第１工程では、第２ウェハＷ２の表面に感光性ポリイミド樹脂を薄膜状にスピンコートし、公知のリソグラフィ技術を用いて、第１ウェハＷ１に形成された複数行複数列の半導体デバイス５と重複しないようなパターンを露光、現像により第２ウェハＷ２の表面に複数行複数列の額縁状のようなパターンを有する熱硬化性接着層７を形成する（図３参照）。その後、第２ウェハＷ２は、保持板１６を介して搬送装置１１に固定され、仮接合装置２に配置された第１ウェハW１の上方に搬送される。
【００４３】
次に、第２工程について説明する。
第２工程では、ウェハホルダ１２に保持された第１ウェハＷ１と、熱硬化性接着層７のパターンが形成された第２ウェハＷ２の位置合わせを行う。この位置決めには、公知の技術が用いられる。例えば、図示していないＩｒ顕微鏡を用いて、ウェハホルダ１２に配置された第１ウェハＷ１と第２ウェハＷ２上に形成された所定の複数のマークを検出して、この第１ウェハＷ１のマークと第２ウェハＷ２のマークが合うように、制御ユニットによりＸＹステージ１３を制御して第２ウェハＷ２に対して第１ウェハＷ１の位置が調整される。このようにして、第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を、複数の半導体デバイス５に熱硬化性接着層７が重複しないように相対的に位置決めする。このとき、第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２の間隔は２０μｍに設定される。
【００４４】
第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２の位置決めが完了すると、位置決めされた位置関係を維持するために、クランプ具１７により第１、第２ウェハＷ１，Ｗ２の外周部２カ所をクランプして、第１ウェハＷ１に第２ウェハＷ２を熱硬化性接着層７を介在させた状態で積層して仮固定する（図１参照）クランプ力は、例えば、クランプ具１７の板ばね１つ当たり約１０ｍＮとしている。この後、第２ウェハＷ２の保持板１６の固定を解除して、搬送装置１１を上方に退避させる。
【００４５】
次に、第３工程について説明する。
第３工程では、この積層され仮固定された第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２の外周部の複数箇所に、赤外線照射部２１により点集光させた赤外線を局所的に照射する。このとき、赤外線照射部２１の昇温レートを２０℃／秒で室温から３５０℃に設定して、第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２をスポット加熱することで、スポット箇所の熱硬化性接着層７を硬化させて第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を仮接合する。仮接合する箇所は、例えば、第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２の外周から３ｍｍの不良品エリア９内で且つクランプ具１７にクランプされた近傍部分に設定している。ウェハＷ１，Ｗ２のクランプされた近傍部分は、確実にウェハＷ１，Ｗ２が接触しており、スポット照射することにより、確実に仮接合することができる。尚、ウェハＷ１，Ｗ２の外周部に２箇所仮接合した場合、約４ｋｇｆの仮接合強度が得られる。
【００４６】
このように、ウェハＷ１，Ｗ２の外周より３ｍｍの範囲を照射することにより、ウェハＷ１，Ｗ２の外周部の不良品エリア９のみで仮接合することができ、良品エリアに赤外線スポット照射による余分な熱履歴を与えず、半導体デバイス５の品質に悪影響を及ぼさない。尚、外周より３ｍｍの範囲に限定する必要はなく、点集光させた赤外線を第１，第２ウェハＷ１、Ｗ２の外周から１０ｍｍ以内の不良品エリア９の複数箇所に照射すれば良い。その後、赤外線照射部２１を移動させて、第１、第２ウェハＷ１，Ｗ２上から回避させる。
【００４７】
次に、第４工程について説明する。
第４工程では、クランプ具１７による仮固定を解除して、仮接合された第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２をウェハホルダ１２から取り外し、図示外の所定の搬送手段により、本接合するための加熱加圧装置３に搬送する。通常の本接合をする場合、第３工程で位置決めされた第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２は、クランプしたウェハホルダ１２ごと加熱加圧装置３に搬送するものである。本発明の仮接合の場合、第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２をウェハホルダ１２から取り外しても、通常の搬送手段において位置決めがずれる事はない。板バネを利用したクランプ具１７の場合、約０．２ｋｇｆで固定されるのに対し、本発明による仮接合では１箇所あたり約２ｋｇｆの力で維持される。このため、仮接合する箇所を２〜３箇所にするだけで約４〜６ｋｇｆの仮接合力が得られる。
【００４８】
その後、この仮接合された第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を加圧用台座２３に配置して、加圧板２４を上方から接触させる。そして、加圧板２４を所定の押圧力で第１、第２ウェハＷ１，Ｗ２を押圧して、所定の熱サイクルを加えて加熱し第１ウェハＷ１の片面に第２ウェハＷ２を熱硬化性接着層７の硬化により本接合する（図６参照）。このように、本接合時にクランプ具１７でクランプする必要が無いため、ウェハＷ１，Ｗ２の全面に圧力をかけることができるので、ウェハＷ１，Ｗ２の全面で第２ウェハＷ２の接合強度が約５００ｋｇｆ／ｃｍ２確保でき、その後の複数の半導体デバイス５を分断するダイシング工程などで第２ウェハＷ２の一部が破損して破片となって飛び散るなどの不具合は発生しない。
【００４９】
次に、上記の半導体装置の製造方法及び製造装置の作用、効果について説明する。
この半導体装置の製造方法は、第１ウェハＷ１又は第２ウェハＷ２の表面に熱硬化性接着層７を形成する第１工程と、第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を相対的に位置決めし、第１ウェハＷ１に第２ウェハＷ２を熱硬化性接着層７を介在させた状態で積層する第２工程と、この積層された第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２の外周部の複数箇所に点集光させた赤外線を照射することで熱硬化性接着層７を介して第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を仮接合する第３工程と、この仮接合された第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を加圧加熱して熱硬化性接着層７により本接合する第４工程とを備えたので、第３工程において、第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２の外周部の熱硬化性接着層の複数箇所を硬化させることで、第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を短時間で確実に仮接合することができる。従って、仮接合した後に搬送するためのウェハホルダ１２を用いずとも第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２の位置決めがズレないので、第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２だけを、第４工程の本接合のための加熱加圧装置３に搬送することができる。
【００５０】
このため、第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２の位置決め仮接合状態を確実に維持できるので、半導体デバイス５の品質を向上させることができる。また、第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２の外周部を赤外線で確実に硬化させるので、搬送時にはクランプ具１７によるクランプを必要とせずに、本接合時に仮接合された第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を複数重ねて加熱加圧接合可能なので、スループットを向上させることができる。第１ウェハＷ１のウェハ外周部の不良品エリア９にて仮接合が可能となるため、良品エリアに余分な熱履歴を与えることなく、歩留まり低下を未然に防ぎ、信頼性の高い半導体装置を供給する事が可能となる。
【００５１】
第３工程において、点集光させた赤外線を第１，第２ウェハの外周から１０ｍｍ以内の複数箇所に照射するので、第１ウェハＷ１の外周から１０ｍｍ以内のエリアにて仮接合が可能となる。従って、良品エリアに余分な熱履歴を与えることなく、歩留まり低下を未然に防ぎ、信頼性の高い半導体装置を供給する事が可能となる。
【００５２】
熱硬化性接着層７がポリイミド樹脂からなるので、ポリイミド樹脂を介して第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を接合することができ、接合強度が高く、信頼性の高い熱硬化性接着層７が形成できる。
【００５３】
第１ウェハＷ１の片面又は両面に第２ウェハＷ２を熱硬化性接着層７により本接合するので、第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２の全面に加熱加圧することができ、ウェハＷ１，Ｗ２面内の接合強度のバラツキを抑制することができる。さらに、バラツキが抑制されるので、低コストで製造された半導体装置を供給する事が可能となる。
【００５４】
複数の半導体デバイス５が形成された半導体ウェハからなる第１ウェハＷ１と、この第１ウェハＷ１の少なくとも片面をキャップするキャップウェハとしての第２ウェハＷ２とを、熱硬化性接着層７を介して加熱加圧接合させる半導体装置の製造装置１において、第２ウェハＷ２の表面に熱硬化性接着層７を形成後第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を相対的に位置決めし、第１ウェハＷ１に第２ウェハＷ２を熱硬化性接着層７を介在させた状態で積層する位置決め手段と、この位置決め手段により位置決めして積層された第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２の外周部の複数箇所に赤外線照射部２１により点集光させた赤外線を照射することで熱硬化性接着層７を介して仮接合する仮接合手段と、仮接合手段で仮接合された第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を加圧加熱して熱硬化性接着層７により本接合する本接合手段を有するので、上記の半導体装置の製造方法と略同様の効果を奏する。
【００５５】
次に、前記実施例を部分的に変更した変更例について説明する。
［１］図８に示すように、本接合時に仮接合された第１，第２ウェハＷ１，Ｗ２を複数重ねて加熱加圧装置３により加熱加圧接合しても良い。これにより、本接合時の処理能力を複数倍に引き上げる事ができるので、スループットを大きく向上させることができる。
［２］図９に示すように、第１ウェハＷ１の両面に熱硬化性接着層７を介して第２ウェハＷ２を仮接合し、第１ウェハＷ１の両面に第２ウェハＷ２を加熱加圧装置３により熱硬化性接着層７を硬化させて本接合しても良い。
［３］本実施例では、第２ウェハＷ２に熱硬化性接着層７を形成しているが、第１ウェハＷ１に熱硬化性接着層７を形成し、その後、複数の半導体デバイスが形成された第２ウェハＷ２に積層しても良い。
［４］本実施例での赤外線照射部２１の支持体２２を介した移動機構はほんの一例を示したに過ぎず、種々の構成による移動機構を適用しても良い。例えば、支持体２２の途中部を水平方向に伸縮可能に構成しても良いし、この支持体２２の基端部を、ウェハホルダ１２上に設けても良い。また、支持体２２を制御ユニットにより制御して、自動で仮接合箇所へ移動するように構成しても良い。
［５］その他、当業者ならば本発明の趣旨を逸脱しない範囲で前記実施例に種々の変更を不可した形態で実施することができ、本発明はそれらの変更形態も包含するものである。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、半導体ウェハに少なくとも１枚のキャップウェハを熱硬化性接着層を介して積層して加熱加圧接合させる半導体装置の製造方法及び製造装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
Ｗ１   第１ウェハ（半導体ウェハ）
Ｗ２   第２ウェハ（キャップウェハ）
１     半導体装置の製造装置
２     仮接合用アライメント装置（位置決め手段と仮接合手段）
３     加熱加圧装置（本接合手段）
５     半導体デバイス
７     熱硬化性接着層
９     不良品エリア
１１   搬送装置
１２   ウェハホルダ
１３   ＸＹステージ
１４   本体ユニット
１６   保持板
１７   クランプ具
２１   赤外線照射部
２２   支持部
２３   加圧用台座
２４   加圧板
【図１】
2010262974.tif 000003
【図２】
2010262974.tif 000004
【図３】
2010262974.tif 000005
【図４】
2010262974.tif 000006
【図５】
2010262974.tif 000007
【図６】
2010262974.tif 000008
【図７】
2010262974.tif 000009
【図８】
2010262974.tif 000010
【図９】
2010262974.tif 000011
【図１０】
2010262974.tif 000012
【図１１】
2010262974.tif 000013