(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板の一方の基板を固定する固定段階と、
前記一方の基板に対向して配置される他方の基板を揺動自在に保持する保持段階と、
前記一方の基板の面方向に沿った前記他方の基板の位置を合わせる位置合わせ段階と、
前記他方の基板を前記一方の基板に向かって変位させる変位段階と、
前記他方の基板の変位により相互に密着した前記一対の基板を加圧して、前記一対の基板を相互に接合する圧接段階と
を含む接合方法であって、
前記位置合わせ段階は、前記一方の基板と前記他方の基板との位置合わせをする段階と、その後、前記他方の基板の揺動により生じる前記一方の基板の面方向に沿った前記他方の基板の位置ずれを打ち消すように、前記他方の基板の位置を補正する位置補正段階を含み、
前記一方の基板に対する前記他方の基板の傾斜を検出する傾斜検出段階を含み、
前記傾斜検出段階は、前記他方の基板の前記一方の基板への当接箇所の前記一方の基板の面方向に沿った位置を検出する当接位置検出段階を含み、
前記位置補正段階は、前記当接位置検出段階において検出された当接位置に基づいて補正量を算出する補正量算出段階を含む接合方法。
【請求項２】
前記変位段階において前記一対の基板が複数箇所で当接した場合に、前記補正量算出段階では、当該複数箇所において発生した応力の合力に基づいて前記補正量を算出する請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
前記位置合わせ段階は、基板変位機構を用いて前記他方の基板を前記一方の基板の面方向に沿って変位させる操作を含み、
前記位置補正段階は、前記基板変位機構を用いて前記他方の基板を前記一方の基板の面方向に沿って変位させる操作を含む
請求項２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記位置補正段階は、前記一方の基板の面方向に沿った位置合わせの補正に先立って、前記一対の基板を相互に離間させる操作を含む請求項１または請求項２に記載の接合方法。
【請求項５】
前記変位段階は、前記他方の基板に作用した荷重により当該基板を揺動させる操作を含む請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項６】
前記保持段階において、前記揺動の中心を、前記他方の基板の接合面に近接させる操作を含む請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項７】
前記一対の基板のそれぞれが、前記一対の基板が接合された場合に相互に接続される幅ｄのバンプを有し、
前記保持段階において、前記他方の基板の接合面が、前記揺動の中心に対してΔｈ離れて保持され、且つ、前記変位段階において、前記他方の基板が傾斜角度θで傾斜した場合に、
前記位置補正段階は、下記の式１を満足する範囲まで補正を実行する請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の接合方法。
ｄ＞Ｄ（１−ｃｏｓθ）＋Δｈ・ｓｉｎθ・・・［式１］
ただし、Ｄは、前記揺動の中心から当接箇所までの距離を表す。
【請求項８】
一対の基板の一方の基板を固定する固定部と、
前記一方の基板に対向して配置される他方の基板を揺動自在に保持する保持部と、
前記一方の基板の面方向に沿った前記他方の基板の位置を合わせる位置合わせ部と、
前記他方の基板を前記一方の基板に向かって変位させ、相互に密着した前記一対の基板を加圧して、前記一対の基板を相互に接合する駆動部と、
前記一方の基板と前記他方の基板との位置合わせをした後に、前記他方の基板の揺動により生じる前記一方の基板の面方向に沿った前記他方の基板の位置ずれを打ち消すように前記他方の基板の位置を補正すべく、前記位置合わせ部の作動を制御する補正制御部と
前記一方の基板に対する前記他方の基板の傾斜を検出する傾斜検出部と、
を備え、
前記傾斜検出部は、前記他方の基板の前記一方の基板への当接箇所の前記一方の基板の面方向に沿った位置を検出し、
前記補正制御部は、前記傾斜検出部により検出された当接位置に基づいて補正量を算出する接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合方法に関する。より詳細には、ウエハ等の基板を貼り合わせる場合の接合方法および接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各々に素子および回路が形成された基板を積層した積層型の半導体装置がある（特許文献１参照）。積層型の半導体装置は、立体的な構造を形成することにより、実装面積を拡大することなく実効的に高い実装密度を有する。また、積層された基板相互の配線が短いので、動作速度の向上にも寄与するといわれている。
【０００３】
基板を貼り合わせる場合には、互いに平行に保持された一対の基板を加圧して圧接させる。このため、一対の基板を平行に保持して加圧する接合装置が用いられる（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−２６１０００号公報
【特許文献２】特開２００５−２５１９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
接合する一対の基板を完全に平行にすることは難しく、一方の基板が僅かに傾斜した状態で加圧が開始される場合がある。このような場合、傾いた基板が加圧された状態で揺動して、基板の面と平行な方向に位置ずれが生じる場合がある。このようなずれが、接合面に形成されたバンプの径よりも大きい場合は基板相互の電気的接続がとれず、積層半導体装置としての機能が得られない。また、接合装置による基板の保持が強固な場合は、位置ずれを生じる応力が基板自体に作用して、基板が損傷する場合もある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、上記課題を解決すべく、本発明の第１の形態として、一対の基板の一方の基板を固定する固定段階と、一方の基板に対向して配置される他方の基板を揺動自在に保持する保持段階と、一方の基板の面方向に沿った他方の基板の位置を合わせる位置合わせ段階と、他方の基板を一方の基板に向かって変位させる変位段階と、他方の基板の変位により相互に密着した一対の基板を加圧して、一対の基板を相互に接合する圧接段階とを含む接合方法であって、位置合わせ段階は、他方の基板の揺動により生じる一方の基板の面方向に沿った他方の基板の位置ずれを打ち消すように、他方の基板の位置を補正する位置補正段階を含む接合方法が提供される。
【０００６】
また、本発明の第２の形態として、一対の基板の一方の基板を固定する固定部と、一方の基板に対向して配置される他方の基板を揺動自在に保持する保持部と、一方の基板の面方向に沿った他方の基板の位置を合わせる位置合わせ部と、他方の基板を一方の基板に向かって変位させ、相互に密着した一対の基板を加圧して、一対の基板を相互に接合する駆動部と、他方の基板の揺動により生じる一方の基板の面方向に沿った他方の基板の位置ずれを打ち消すように他方の基板の位置を補正すべく、位置合わせ部の作動を制御する補正制御部とを備える接合装置が提供される。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の全ての特徴を列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。以下に記載する実施形態は、特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせ全てが発明の解決に必須であるとは限らない。
【実施例１】
【０００９】
図１は、接合装置１００の構造を模式的に示す断面図である。接合装置１００は、枠体１１０の内側に配置された、駆動部１２０、昇降テーブル１３０、固定テーブル１４０、ロードセル１５０および、制御部１８０を備える。
【００１０】
枠体１１０は、互いに平行で水平な天板１１２および底板１１６と、天板１１２および底板１１６を結合する複数の支柱１１４とを備える。天板１１２、支柱１１４および底板１１６は、それぞれ高剛性な材料により形成され、後述する接合におけるウエハ１６２、１６４への加圧の反力が作用した場合も変形が生じない。
【００１１】
枠体１１０の内側において、底板１１６の上には、駆動部１２０が配置される。駆動部１２０は、底板１１６の上面に固定されたシリンダ１２４と、シリンダ１２４の内側に配置されたピストン１２２とを有する。ピストン１２２は、図示されていない流体回路、カム、輪列等により駆動されて、図中に矢印Ｚにより示す、底板１１６に対して直角な方向に昇降する。また、ピストン１２２は、複数の水平なキー１２６を有する平面を上端に有する。キー１２６は紙面に対して奥行き方向に形成される。
【００１２】
ピストン１２２の上端には、昇降テーブル１３０が装着される。昇降テーブル１３０は、基板保持部１３２、球面座１３４、Ｘステージ１３６およびＹステージ１３８を有する。Ｙステージ１３８は、キー１２６と嵌合するキー溝を下面に有して、ピストン１２２の上面に装着される。これにより、Ｙステージ１３８は、ピストン１２２の頂部において紙面に直交する方向に変位する。
【００１３】
Ｘステージ１３６は、Ｙステージ１３８の上面に装着され、紙面と平行に形成された嵌め合い構造によりＹステージ１３８と嵌合する。これにより、Ｘステージ１３６は、紙面と平行に変位する。これらＸステージ１３６およびＹステージ１３８の動作を併せることにより、Ｘ−Ｙ平面上の任意の変位が得られる。球面座１３４は、Ｘステージ１３６の上面に形成された球面状の凹部と相補的な形状の下面を有し、Ｘステージ１３６上に揺動自在に支持される。
【００１４】
このように、接合装置１００は、Ｘステージ１３６およびＹステージ１３８を含む基板変位機構を備える。この基板変位機構は、ウエハ１６２、１６４を位置合わせする場合に用いることができる他、ウエハ１６４の位置を補正する場合にも仕様できる。これにより、ハードウェハ資源を増加させることなく、後述の位置補正を実行できる。
【００１５】
球面座１３４の上面には、基板保持部１３２が搭載される。基板保持部１３２は、静電吸着、負圧吸着等により上面にウエハ１６４を吸着する。これにより、基板保持部１３２に保持されたウエハ１６４の移動または脱落が抑制される。また、基板保持部１３２が揺動した場合は、基板保持部１３２に吸着されたウエハ１６４も共に揺動する。
【００１６】
一方、固定テーブル１４０は、基板保持部１４２および複数の懸架部１４４を有する。懸架部１４４は、天板１１２の下面から垂下される。基板保持部１４２は、懸架部１４４の下端近傍において下方から支持され、昇降テーブル１３０に対向して配置される。基板保持部１４２も、静電吸着、負圧吸着等による吸着機構を有し、下面にウエハ１６４を吸着して保持する。
【００１７】
また、懸架部１４４は、基板保持部１４２を下方から支持する一方、上方への移動は規制しない。しかしながら、基板保持部１４２および天板１１２の間には、複数のロードセル１５０が挟まれる。これにより、基板保持部１４２に保持されたウエハ１６２に印加された圧力が検出されると共に、基板保持部１４２の上方への変位が規制される。
【００１８】
また、ロードセル１５０は、基板保持部１４２背面の単一平面上の異なる位置において荷重を検出する。これにより、ロードセル１５０相互の検出値の相違に基づいて、ウエハ１６２のどの位置に荷重が印加されたかを算出することができる。
【００１９】
こうして、一対のウエハ１６２、１６４の一方のウエハ１６２を水平に固定する固定テーブル１４０と、一対のウエハ１６２、１６４の他方のウエハ１６４を、水平面に対して揺動自在に保持する昇降テーブル１３０と、他方のウエハ１６４を前記一方のウエハ１６２の下面に沿った方向すなわち水平方向に位置合わせするＸステージ１３６およびＹステージ１３８と、他方のウエハ１６４を一方のウエハ１６２に向かって変位させ、相互に密着した一対のウエハ１６２、１６４を加圧して、一対のウエハ１６２、１６４を相互に接合する駆動部１２０と、Ｘステージ１３６およびＹステージ１３８を動作させて、他方のウエハ１６４の一方のウエハ１６２に対する水平方向の位置合わせを補正して、他方のウエハ１６４が一方のウエハ１６２に当接してから密着するまでの間の他方のウエハ１６４の揺動により生じる、他方のウエハ１６４の一方のウエハ１６２に対する水平方向の位置ずれを打ち消す補正制御部１８０とを備える接合装置１００が形成される。以下、この接合装置１００の制御部１８０において実行される位置補正について説明する。
【００２０】
なお、図１に示す状態は、接合装置１００の動作において初期状態に相当する。この状態では、駆動部１２０のピストン１２２がシリンダ１２４の中に引き込まれており、昇降テーブル１３０は降下している。従って、昇降テーブル１３０および固定テーブル１４０に保持されたウエハ１６２、１６４の間には広い間隙がある。接合の対象となる一対のウエハ１６２、１６４は、上記間隙に対して側方から装入されて、昇降テーブル１３０または固定テーブル１４０に保持される。
【００２１】
ウエハ１６４を保持した昇降テーブル１３０は、Ｘステージ１３６およびＹステージ１３８を動作させることにより、保持されたウエハ１６４を水平に移動させて、ウエハ１６４に対して水平方向に位置合わせすることができる。
【００２２】
ウエハ１６４を保持した基板保持部１３２は、駆動部１２０の動作により上昇させることができる。これにより、ウエハ１６４は、やがてウエハ１６２に当接する。ウエハ１６４に対して外力が作用した場合、球面座１３４により基板保持部１３２が揺動するので、駆動部１２０により加圧することにより、ウエハ１６２、１６４は相互に密着する。なお、球面座１３４による揺動の揺動中心Ｃは、昇降テーブル１３０の基板保持部１３２の上面に位置するものとする。
【００２３】
こうして接合されたウエハ１６２、１６４では、各々の表面に形成された信号端子が相互に接続され、全体でひとつの回路を形成する。このようにして、積層型半導体装置を製造できる。なお、積層型半導体装置の製造工程においては、ウエハ１６２、１６４の間を接着材等により接着して、接合を恒久的にする段階が導入される場合もある。
【００２４】
図２は、一方が傾斜したウエハ１６２、１６４当接させて加圧する場合に生じる現象を示す。ここでは、水平なウエハ１６２に対して、傾斜角度θで傾斜したウエハ１６４の縁部が当接した場合を例に挙げて、ウエハ１６４縁部の当接点Ｍが、ウエハ１６２の縁部に対して生じた位置ずれＥについて説明する。
【００２５】
なお、ウエハ１６２、１６４は、水平方向について中心位置が一致するように位置合わせされている。また、傾斜したウエハ１６４の揺動中心Ｃは、基板保持部１３２の表面に位置して、ウエハ１６４の接合面からは距離Δｈ離れているものとする。
【００２６】
全体の位置ずれＥは、ウエハ１６２、１６４の寸法（半径Ｄ）およびウエハ１６４の傾斜角度θに依存する位置ずれＥ１と、ウエハ１６４の接合面および揺動中心Ｃの間隔Δｈ並びにウエハ１６４の傾斜角度θに依存する位置ずれＥ２とを含み、下記の式１に示す関係を有する。
Ｅ＝Ｅ１＋Ｅ２
Ｅ１＝Ｄ（１−ｃｏｓθ）
Ｅ２＝Δｈ・ｓｉｎθ        ・・・［式１］
【００２７】
換言すれば、ウエハ１６２、１６４を接合する場合の、ウエハ１６４の寸法（半径Ｄ）、傾斜角度θ、揺動中心および接合面の間隔Δｈに基づいて、位置ずれＥを予測することができる。従って、位置ずれＥを打ち消すように、ウエハ１６２、１６４の位置合わせを補正することができる。
【００２８】
上記補正における補正量は、ウエハ１６２、１６４の当接箇所Ｍの水平位置を検出する当接位置検出段階を実行して、検出された当接位置に基づいて算出できる。また、駆動部１２０による昇降テーブル１３０の変位段階において、他方のウエハ１６４が一方のウエハ１６２に当接した時点で、他方のウエハ１６４の水平面に対する傾斜角度θを検出し、当該傾斜角度θに基づいて算出してもよい。
【００２９】
なお、傾斜角度θは、種々の方法で検出することができる。例えば、基板保持部１３２、１４３の間の距離を計測する距離センサを複数箇所に設けて、それら距離センサの計測結果の差分に基づいて傾斜角度θを幾何学的な計算により算出することができる。距離センサとしては、静電容量式、光学式、磁気式等の非接触型センサを用いることが好ましい。
【００３０】
また、基板保持部１３２が水平な場合を基準にして、基板保持部１３２または基板保持部と一体的に傾斜する部材における特定箇所の垂直方向の変位を計測して、計測結果から傾斜角度θを算出することもできる。なお、傾斜角度θの検出方法がこれらの方法に限定されないことはいうまでもない。
【００３１】
また、駆動部１２０による昇降テーブル１３０の変位段階において、一対のウエハ１６２、１６４が複数箇所で同時に当接した場合には、当該複数箇所において発生した応力の合力に基づいて補正量を算出してもよい。即ち、複数箇所で発生した応力の合力を特定箇所で生じた単一の当接による応力と看做して位置補正をした場合も、当接が単一箇所で生じた場合と同様に、有効な補正量を算出できる。これにより、簡単な処理で有効な位置補正を実行できる。
【００３２】
図３は、ウエハ１６２、１６４を接合した場合に生じる位置ずれを測定した結果をプロットしたグラフである。一方のウエハ１６４の傾斜角度θを変化させながら接合して、ウエハ１６２、１６４に発生した水平方向の位置ずれＥを測定した結果を示す。
【００３３】
なお、ウエハ１６２、１６４は、いずれも直径３００ｍｍ、厚さ７７５μｍであった。ウエハ１６４の傾斜角度θが大きくなるにつれて、位置ずれＥの要素となる位置ずれＥ１、Ｅ２はいずれも大きくなる。その結果、全体の位置ずれＥも大きくなることが判る。
【００３４】
図４は、上記のように当接位置がずれたウエハ１６２、１６４を加圧して接合させた場合の状態を示す図である。ウエハ１６４の縁部がウエハ１６２に当接する所謂片当たりが発生した状態から、駆動部１２０が更に昇降テーブル１３０を加圧すると、ウエハ１６４に加わった荷重により球面座１３４が滑り、基板保持部１３２は揺動する。これにより、ウエハ１６２、１６４は最終的に相互に密着する。
【００３５】
しかしながら、当初の当接位置がずれているので、ウエハ１６２、１６４には水平方向の応力が作用する。この水平応力が、基板保持部１３２、１４２によるウエハ１６２、１６４の保持力を越えた場合は、ウエハ１６２、１６４のいずれかまたは両方が水平に変位して、相互に水平方向にずれた状態で接合される。このような接合状態が好ましくないことはいうまでもない。
【００３６】
図５は、当接位置がずれたウエハ１６２、１６４を加圧して接合させた場合の他の状態を示す図である。基板保持部１３２、１４２によるウエハ１６２、１６４の保持力が水平応力よりも高い場合は、最終的にウエハ１６２、１６４は、中心位置が一致した状態で接合される。しかしながら、ウエハ１６４がウエハ１６２に片当たりし且つウエハ１６２、１６４が相互に位置ずれした状態から位置合わせされた状態まで変化する過程で、当初の当接位置Ｍ（図１参照。）を含む領域Ｂにおいてウエハ１６２、１６４の間に摺動が生じ、いずれかのウエハ１６２、１６４の接合面が損傷を受ける場合がある。
【００３７】
図６は、本実施例に係る位置補正段階を経た接合装置１００の状態を示す図である。ここでは、昇降テーブル１３０のＸステージ１３６を図上で右方に移動させることにより、ウエハ１６２のウエハ１６４に対する位置合わせを補正した状態を示す図である。同図に示すように、ウエハ１６４の中心から当接箇所Ｍに向かうＸ方向へのウエハ１６４の移動により位置補正をする。これにより、ウエハ１６２、１６４は、相互に最縁で当接する。
【００３８】
一方、ウエハ１６２、１６４の中心位置は、水平方向について相互に位置がずれている。このように、位置補正段階は、他方のウエハ１６４を水平方向Ｘに変位させる操作を含んでもよい。これにより、加圧した場合にウエハ１６４が生じる揺動に起因する位置ずれを補償できる。
【００３９】
なお、上記のような位置補正段階において、昇降テーブル１３０およびウエハ１６４の水平方向Ｘへの変位による位置合わせに先立って、駆動部１２０により昇降テーブル１３０を一旦降下させて、一対のウエハ１６２、１６４を相互に離間させた後に補正を実行してもよい。これにより、ウエハ１６２、１６４が離間した状態でウエハ１６４を水平移動させるので、ウエハ１６２、１６４が相互に摺動することがない。
【００４０】
こうして位置補正した後に駆動部１２０を動作させて、一方のウエハ１６２に当接した縁部を中心に他方のウエハ１６４を揺動させることにより両ウエハ１６２、１６４を互いに面で接触させ、更に加圧すると、ウエハ１６２、１６４は、相互に摺動することなく、圧接される。また、圧接された状態では、図５に示すように、相互の中心位置が一致した状態になる。上記の例では、Ｘ方向にウエハ１６４を変位させて位置ずれを補正したが、Ｙ方向またはＸ方向およびＹ方向を複合した方向についても同様の補正を実行できる。
【００４１】
なお、上記の補正後の変位段階は、他方のウエハ１６４に作用した荷重により基板保持部１３２およびウエハ１６４を揺動させてもよい。また、Ｘステージ１３６を円滑に変位させることが好ましい。これにより、自律的な位置合わせにより変位する場合に、ウエハ１６２、１６４そのものに作用する応力が低減され、摺動が抑制される。
【００４２】
図７は、ウエハ１６２、１６４を接合した場合に生じる位置ずれを測定してプロットしたグラフである。ここでは、ウエハ１６４の傾斜角度θを１°に設定して、さまざまな厚さのウエハ１６４を、水平なウエハ１６２に接合した。また、ウエハ１６２、１６４の直径は３００ｍｍであり、ウエハ１６４の傾斜角度θは１°に固定した。
【００４３】
図７に示すように、傾斜角度θを固定してウエハ１６４の厚さを変化させた場合、位置ずれＥ１は、ウエハ１６４の厚さに関わりなく一定になる。一方、揺動中心Ｃと接合面との間隔Δｈに依存する位置ずれＥ２は、ウエハ１６４の厚さが増加するにつれて大きくなる。
【００４４】
図８は、ウエハ１６２、１６４を接合した場合に生じる位置ずれを測定してプロットしたグラフである。ここでは、ウエハ１６４の傾斜角度θを５°に設定した。他の条件は、図７に示した場合と同じにした。
【００４５】
同図に示すように、傾斜角度θが大きくなると、位置ずれＥ１は、ウエハ１６４の厚さに関わりなく一定ではあるが、全体に値が大きくなる。このため、全体の位置ずれＥも大きくなる。
【００４６】
図９は、接合装置１００の変形例を示す図である。なお、以下に説明する部分以外の構造は、図１に示した接合装置と変わらない。そこで、共通の構成要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
【００４７】
前記したように、接合装置１００において、揺動中心Ｃと接合面との間隔Δｈに依存する位置ずれＥ２は、間隔Δｈを短縮することにより抑制できる。そこで、図９に示すように、球面座１３４の径を変更して揺動中心Ｃを、ウエハ１６４の接合面に近接させることにより、位置ずれＥ２を抑制できる。
【００４８】
このように、基板保持段階において、揺動中心Ｃを、他のウエハ１６４の接合面に近接させる操作を含んでもよい。これにより、揺動中心Ｃと接合面との間隔Δｈに依存する位置ずれを抑制することができる。
【００４９】
図１０は、厚さの相違するウエハ１６２、１６４を接合装置１００に挿入した状態を示す図である。既に説明した通り、接合装置１００にウエハ１６２、１６４を挿入する場合に、揺動する基板保持部１３２に、厚さの薄いウエハ１６４を搭載して、揺動中心Ｃとウエハ１６４の接合面との間隔Δｈを小さくすることが好ましい。
【００５０】
従って、例えば、一対のウエハ１６２、１６４のうち、厚さが大きい積層ウエハ等のウエハ１６２を、固定テーブル１４０側の基板保持部１４２に保持させることが好ましい。即ち、基板保持段階において、一対のウエハ１６２、１６４のうち、揺動中心Ｃが接合面により近くなる厚さを有するいずれかのウエハ１６４を揺動する基板保持部１３２に保持させてもよい。
【００５１】
これにより、これにより、基板保持部１３２の揺動によるウエハ１６４の水平方向の変位が小さくなる。また、揺動による位置ずれをウエハ１６４の変位により補正する場合に、補正量を小さくすることができる。
【００５２】
図１１は、それぞれがバンプ１７２、１７４を有するウエハ１６２、１６４を接合する場合に生じる現象を説明する図である。ウエハ１６２、１６４は、図１１に示す例では、先端が隆起したバンプ１７２、１７４を有する。圧接されたウエハ１６２、１６４において、バンプ１７２、１７４は、相互の電気的接続を形成する。
【００５３】
上記のようなバンプ１７２、１７４を有するウエハ１６２、１６４を接合する場合には、バンプ１７２、１７４が当接し合う。また、バンプ１７２、１７４が相互に当接しない場合は、ウエハ１６２、１６４相互の間で電気的な接続が形成されないので、積層半導体装置としての機能が得られない場合もある。
【００５４】
ここで、バンプ幅をｄ、ウエハ１６２、１６４の半径をＤ、ウエハ１６４の傾斜角度をθ、ウエハ１６４の揺動中心Ｃとウエハ接合面までの最短距離をΔｈとした場合、下記の式２が満たされていれば、バンプ１７２、１７４は相互に接続される。
ｄ＞Ｄ（１−ｃｏｓθ）＋Δｈ・ｓｉｎθ・・・［式２］
ただし、Ｄは、揺動の中心から当接箇所までの、他方の基板に平行な距離を表す。
【００５５】
換言すれば、上記式２を満たすように補正されれば、それ以上に補正の精度を高くしなくてもよい。これにより、積層半導体装置の機能が有効になる補正を確実に実行できる。また、求められた精度を越えて補正することを避けることができるので、補正により徒に作業時間が増すことも防止される。
【００５６】
このように、一対の基板のそれぞれが、一対の基板が接合された場合に相互に接続される幅ｄのバンプを有し、保持段階において、他方の基板の接合面が、揺動の中心に対してΔｈ離れて保持され、且つ、変位段階において、他方の基板が傾斜角度θで傾斜した状態で一方の基板に当接する場合に、位置補正段階は、上記の式２を満足する範囲まで補正を実行してもよい。
【００５７】
また、図１１に示す例において、位置ずれＥを打ち消すようにウエハ１６４の位置補正を行うことにより、バンプ１７４がバンプ１７２上を摺動することを防止することができる。これにより、バンプ１７４がバンプ１７２上を摺動することによる両バンプ１７２，１７４の破損を、確実に防止することができる。
【００５８】
なお、上記の例は、傾斜角度θがゼロになって、ウエハ１６２、１６４が互いに平行になった場合に、向かい合うバンプ同士の位置が完全に一致することを想定している。しかしながら、他の要因によりバンプ１７２、１７４に初期位置ずれΔＦ（ウエハ１６４の傾斜角度θが零の場合の位置ずれ）が生じている場合がある。このような場合は、上記式２に初期位置ずれΔＦを導入して、下記の式３のように表すことができる。
ｄ＞Ｄ（１−ｃｏｓθ）＋Δｈ・ｓｉｎθ＋ΔＦ・・・［式３］
【００５９】
従って、ウエハ１６４の位置を、上記式３が満たされる範囲まで補正することにより、バンプ１７２，１７４を有効に接合できる。また、例えば、傾斜角度θを測定する測定装置の分解能に限界があるような場合は、傾斜角度θの値の取り得る範囲が限定されれば、バンプ幅ｄの取り得る値が所定の範囲内に限定される。
【００６０】
また、測定装置の分解能に限界があることが判っている場合は、ウエハ１６２，１６４を設計する段階で、上記式３を満足するようにバンプ１７２、１７４の幅ｄの値を決定することにより、製造段階の歩留りを向上させることができる。
【００６１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。また、上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。更に、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】接合装置１００の構造を模式的に示す断面図である。
【図２】一方が傾斜したウエハ１６２、１６４当接させて加圧する場合に生じる現象を示す。
【図３】ウエハ１６２、１６４を接合した場合に生じる位置ずれを測定した結果をプロットしたグラフである。
【図４】接位置がずれたウエハ１６２、１６４を加圧して接合させた場合の状態を示す図である。
【図５】当接位置がずれたウエハ１６２、１６４を加圧して接合させた場合の他の状態を示す図である。
【図６】位置補正段階を経た接合装置１００の状態を示す図である。
【図７】ウエハ１６２、１６４を接合した場合に生じる位置ずれを測定してプロットしたグラフである。
【図８】ウエハ１６２、１６４を接合した場合に生じる位置ずれを測定してプロットしたグラフである。
【図９】接合装置１００の他の形態を模式的に示す断面図である。
【図１０】厚さの相違するウエハ１６２、１６４を接合装置１００に挿入した状態を示す図である。
【図１１】それぞれがバンプ１７２、１７４を有するウエハ１６２、１６４を接合する場合に生じる現象を説明する図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００  接合装置、１１０  枠体、１１２  天板、１１４  支柱、１１６  底板、１２０  駆動部、１２２  ピストン、１２４  シリンダ、１２６  キー、１３０  昇降テーブル、１３２、１４２  基板保持部、１３４  球面座、１３６  Ｘステージ、１３８  Ｙステージ、１４０  固定テーブル、１４４  懸架部、１５０  ロードセル、１６２、１６４  ウエハ、１７２、１７４  バンプ、１８０  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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