(57)【要約】      （修正有）【課題】気密槽が樹脂で汚染されない樹脂注入装置。【解決手段】気密に閉塞された作業領域を有する気密槽１１０と、作業領域において液体状の樹脂を収容する容器１４０と、一対の基板を重ね合わせた状態で保持する保持部１３０とを備え、作業領域において、保持部１３０に保持された一対の基板の合わせ面の少なくとも一部を樹脂に接触させて、合わせ面の間に樹脂を注入する樹脂注入装置１００であって、保持部１３０は、樹脂の熱伝導率に対して、等しいかより小さい熱伝導率を有する材料により、少なくとも表面が形成されている。保持部１３０は、樹脂により形成されてもよいし、樹脂と同じ組成を有する樹脂により形成されてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密に閉塞された作業領域を有する気密槽と、
前記作業領域において液体状の樹脂を収容する容器と、
一対の基板を重ね合わせた状態で保持する保持部と
を備え、前記作業領域において、前記保持部に保持された前記一対の基板の合わせ面の少なくとも一部を前記樹脂に接触させて、前記合わせ面の間に前記樹脂を注入する樹脂注入装置であって、
前記保持部は、前記樹脂の熱伝導率に対して、等しいかより小さい熱伝導率を有する材料により、少なくとも表面が形成されている樹脂注入装置。
【請求項２】
前記保持部は、樹脂により形成される請求項１に記載の樹脂注入装置。
【請求項３】
前記保持部は、前記樹脂と同じ組成を有する樹脂により形成される請求項１に記載の樹脂注入装置。
【請求項４】
前記保持部は、前記樹脂の熱伝導率に対して等しいかより小さい熱伝導率を有する材料により内部を形成される請求項１に記載の樹脂注入装置。
【請求項５】
前記保持部は、前記一対の基板がそれぞれ前記樹脂の液面と平行になるように前記基板を保持する請求項１に記載の樹脂注入装置。
【請求項６】
気密に閉塞された作業領域を有する気密槽の内部において、
容器に液状の樹脂を収容させる段階と、
一対の基板を重ね合わせた状態で保持部に保持させる段階と、
前記保持部に保持された前記一対の基板の合わせ面の少なくとも一部を前記樹脂に接触させて、前記合わせ面の間に前記樹脂を注入する段階と
を含む樹脂注入方法であって、
前記保持部は、前記樹脂の熱伝導率に対して、等しいかより小さい熱伝導率を有する材料により少なくとも表面が形成されている樹脂注入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂注入装置および樹脂注入方法に関する。より詳細には、半導体素子が形成されたウエハ等を貼り合わせる場合に、当該ウエハの間隙に樹脂を注入する樹脂注入装置と、当該樹脂注入装置を用いた樹脂注入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の実効的な実装密度を向上させる技術のひとつとして、チップを積層する構造がある。特に、パッケージング前のチップを積層した積層チップ半導体モジュールは、実装基板上のチップの実装密度向上に止まらず、チップ相互の配線を短縮して高速な処理を実現している。積層チップ半導体モジュールを製造する場合には、チップ単位で接合するよりも、ウエハ単位で接合した後にチップを切り分ける方が生産性が高い。
【０００３】
下記の特許文献１には、メッキバンプを有するシリコンウエハとベース基板とを樹脂により貼り合わせた後に分割する半導体装置の製造方法が記載されている。下記の特許文献２には、重ね合わせたウエハの合わせ面を真空環境下で液剤に接触させて注入することが記載されている。下記特許文献３には、樹脂を挟んで重ね合わされたウエハを圧迫することにより、ウエハ間に樹脂を行き渡らせることが記載されている。
【特許文献１】特開平１０−０２７８２７号公報
【特許文献２】特開２００６−２０３０８４号公報
【特許文献３】特開２００７−０７３７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ウエハの貼り合わせにおいて重ね合わせたウエハ間に樹脂を注入する場合、ウエハ間の樹脂に気泡が生じないように樹脂は予め脱泡される。また、ウエハ間の間隙は狭いので、ウエハ間への樹脂注入作業を実行する気密槽内を真空に減圧した環境下でウエハの合わせ面を樹脂にふれさせて、液体状の樹脂をウエハ間に行き渡らせる。しかしながら、減圧された気密槽内では樹脂に発泡が生じやすい状態になる。樹脂がに発泡が生じた場合、気化した樹脂蒸気の気泡が破裂して樹脂の飛沫を飛散させる。このため、樹脂注入に用いられる気密槽の内面が、飛散した樹脂の飛沫により汚染される場合があった。
【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、気密に閉塞された作業領域を有する気密槽と、作業領域において液体状の樹脂を収容する容器と、一対の基板を重ね合わせた状態で保持する保持部とを備え、作業領域において、保持部に保持された一対の基板の合わせ面の少なくとも一部を樹脂に接触させて、合わせ面の間に樹脂を注入する樹脂注入装置であって、保持部は、樹脂の熱伝導率に対して、等しいかより小さい熱伝導率を有する材料により、少なくとも表面が形成されている樹脂注入装置が提供される。
【０００６】
また、本発明の第２の形態として、気密に閉塞された作業領域を有する気密槽の内部において、容器に液状の樹脂を収容させる段階と、一対の基板を重ね合わせた状態で保持部に保持させる段階と、保持部に保持された一対の基板の合わせ面の少なくとも一部を樹脂に接触させて、合わせ面の間に樹脂を注入する段階とを含む樹脂注入方法であって、保持部は、樹脂の熱伝導率に対して、等しいかより小さい熱伝導率を有する材料により少なくとも表面が形成されている樹脂注入方法が提供される。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全て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また、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が、以下の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の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、樹脂注入装置１００の構造を模式的に示す断面図である。樹脂注入装置１００は、気密槽１１０、ウエハハンガ１２０、基板保持部１３０、容器１４０およびリフト１５０を備える。
【００１０】
気密槽１１０は、内部に気密に閉塞された作業領域を有すると共に、外部に連通する給気口１１２および排気口１１４を有する。給気口１１２は、制御バルブ１１１を介してガスボンベ１１６に連通する。排気口１１４は、制御バルブ１１３を介してメカニカルブースターポンプ１１５およびメカニカルドライブポンプ１１７に結合される。これにより、作業領域を真空に減圧すること、および、作業領域に不活性ガスを導入して常圧雰囲気とすることができる。
【００１１】
ウエハハンガ１２０は、作業領域内に水平に配置される。ウエハハンガ１２０の一端は、気密槽１１０の側壁内側に沿って直立する支持部材１２８の上端に、ピン１２６により引っかけられ、作業領域の高さ方向について中程に支持される。ウエハハンガ１２０の他端は、止めネジ１２２により、やはり気密槽１１０の側壁内側に沿って直立する支持部材１２４の上端近傍にネジ止めされる。これにより、止めネジ１２２をはずすことにより、ウエハハンガ１２０を気密槽１１０から取り外し、あるいは、交換することができる。
【００１２】
基板保持部１３０は、水平に配置された下板１３４および押さえ部材１３２と、押さえ部材１３２をウエハハンガ１２０から吊り下げる懸架部材１３８とを有する。懸架部材１３８の上端は、止めネジ１３６によりウエハハンガ１２０に固定される。懸架部材１３８の下端は、押さえ部材１３２に連結される。これにより、押さえ部材１３２は、作業領域内に水平に吊り下げられる。
【００１３】
押さえ部材１３２は、下板１３４と協働してウエハ１６２、１６４を挟む。押さえ部材１３２および下板１３４は、押さえ部材１３２を貫通して下板１３４に螺着された止めネジ１３６により相互に結合され、挟んだウエハ１６２、１６４を締結する。これらにより、基板保持部１３０は、重ね合わされた一対のウエハ１６２、１６４を水平状態に保持しつつ、作業領域内でウエハハンガ１２０から懸架される。
【００１４】
基板保持部１３０の下方には、液体状の樹脂１４２を収容した皿状の容器１４０が配置される。
【００１５】
リフト１５０は、気密槽１１０の外部に配置された駆動部１５２と、駆動部１５２から繰り出され、あるいは引き込まれるプランジャ１５４と、プランジャ１５４の上端に固定された昇降テーブル１５６とを含む。昇降テーブル１５６は水平に配置されており、該昇降テーブル上には、容器１４０が載せられる。これにより、容器１４０は、収容した樹脂１４２の液面が水平になった状態でリフト１５０により下方から支持される。駆動部１５２の駆動によってプランジャ１５４を駆動部１５２から繰り出し又は駆動部１５２に引き込むことにより、容器１４０を昇降テーブル１５６と一体的に昇降させることができる。
【００１６】
容器１４０が上昇した場合、ウエハ１６２、１６４は、基板保持部１３０の一部と共に、容器１４０内の液体状樹脂に浸漬される。これにより、樹脂注入装置１００は、ウエハ１６２、１６４を樹脂１４２の液面と平行に保ちつつ樹脂１４２に浸漬させることができる。なお、プランジャ１５４は、気密槽１１０の底部を貫通するので、プランジャ１５４および気密槽１１０の間隙が磁性流体１５８により気密にシールされる。
【００１７】
図２は、基板保持部１３０を形成する部材を個別に示す分解斜視図である。基板保持部１３０は、下板１３４および押さえ部材１３２を含む。下板１３４は、ウエハ１６２、１６４よりも径の大きな平坦な円盤をなし、止めネジ１３６を螺着させる複数のネジ穴１３５を外縁近傍に有する。押さえ部材１３２は、ウエハ１６２、１６４よりも大きな外径と、ウエハ１６２、１６４よりも小さな内径とを有する環状の部材をなす。また、押さえ部材１３２は、その外縁部に、止めネジ１３６を挿通させるネジ穴１３１を有する複数の突起部１３３を有する。押さえ部材１３２の外縁部からの各突起部１３３の突出量は、該各突起部１３３の先端と押さえ部材１３２の中心との間の距離が下板１３４の外径と等しくなるように設定されている。
【００１８】
図３は、重ねたウエハ１６２、１６４を保持する基板保持部１３０の構造を拡大して示す部分断面図である。下板１３４の上には、一方のウエハ１６２が載置される。ウエハ１６２の下面は平坦であり、下板１３４の上面に密着する。ウエハ１６２の上面には、接続端子１６６の他、配線、素子等が形成されている。このため、ウエハ１６２の上面は平坦ではない。
【００１９】
ウエハ１６４の上に重ねられたウエハ１６２は、接続端子１６８の他、配線、素子等を下面に有する。このため、ウエハ１６２、１６４の間には微小な不定形の間隙が形成される。ウエハ１６４の上面は、平坦であり、止めネジ１３６により下板１３４に向かって押さえ付けられた押さえ部材１３２に密着する。更に、押さえ部材１３２の下面には、該押さえ部材の周方向に廻る溝部１３７が形成されている。溝部１３７内には、Ｏリング１３９が装着される。これにより、押さえ部材１３２およびウエハ１６２の間は液密に封止される。
【００２０】
なお、容器１４０に収容されてウエハ１６２、１６４の間隙に注入される樹脂１４２としては、熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂（ユリア樹脂）、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂 、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド等を例示できる。
【００２１】
また、基板保持部１３０は、少なくともその表面を樹脂１４２の熱伝導率に対して、等しいかより小さい熱伝導率を有する材料により形成される。そのような材料としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を広く挙げることができるが、容器１４０に収容する樹脂１４２を硬化させた材料を用いることもできる。
【００２２】
また、樹脂１４２の熱伝導率に対してより大きい熱伝導率を有する金属等の、上記の条件に適合しない材料を用いて基板保持部１３０を形成した場合、基板保持部１３０の表面を、より小さい熱伝導率を有する材料で被覆してもよい。
【００２３】
上記のような構造を有する樹脂注入装置１００において、樹脂の注入は以下のような手順で実行される。まず、重ね合わせたウエハ１６２、１６４を保持した基板保持部１３０を気密槽１１０の作業領域に装入する。また、容器１４０には液体状の樹脂１４２を注ぐ。
【００２４】
上記のような状態で気密槽１１０を閉塞し、まず、メカニカルブースターポンプ１１５およびメカニカルドライブポンプ１１７を動作させつつ制御バルブ１１３を開いて作業領域を減圧する。これにより、容器１４０に収容された液体状の樹脂１４２が脱泡される。また、ウエハ１６２、１６４の間隙も脱気される。
【００２５】
続いて、リフト１５０を動作させて容器１４０を上昇させる。これにより、ウエハ１６２、１６４が樹脂１４２に浸漬される。ただし、ウエハ１６２、１６４は、基板保持部１３０に保持されており、ウエハ１６２、１６４に先立って、まず基板保持部１３０の下板１３４が樹脂１４２に浸漬される。続いて、ウエハ１６２、１６４の合わせ面が樹脂１４２に浸漬された時点でリフト１５０が停止される。
【００２６】
このとき、ウエハ１６２の下面は、下板１３４により覆われているので、樹脂１４２には接しない。また、押さえ部材１３２およびＯリング１３９により塞止されるので、ウエハ１６４の上面にも樹脂１４２は接しない。
【００２７】
次に、排気口１１４の制御バルブ１１３が閉塞される一方、給気口１１２の制御バルブ１１１が開かれ、気密槽１１０の作業領域に、ガスボンベ１１６からガスが導入される。作業領域に導入するガスは、樹脂１４２およびウエハ１６２、１６４に対して化学的に安定な組成を有するものであれば任意に選択できるが、具体的には窒素ガス等の不活性ガスを好ましく例示できる。
【００２８】
これにより作業領域の気圧が上昇して、樹脂１４２がウエハ１６２、１６４の間隙に注入される。樹脂１４２は既に脱泡されており、また、ウエハ１６２、１６４の間も脱気されているので、ウエハ１６２、１６４の間隙には樹脂１４２が緻密に注入される。
【００２９】
こうして、貼り合わせ面の間隙に樹脂１４２を注入されたウエハ１６２、１６４は、貼り合わせウエハ１６０の半完成品となる。そこで、リフト１５０を逆転動作させて容器１４０を降下させ、続いて、止めネジ１２２を取り外すことにより、基板保持部１３０およびウエハハンガ１２０を一体に取り出すことができる。
【００３０】
貼り合わせウエハ１６０の半完成品は気密槽１１０から取り出されて、ハロゲンランプ等の加熱装置を用いて加熱されて樹脂１４２が硬化される。これにより、貼り合わせウエハ１６０が完成する。
【００３１】
上記のような一連の操作において、ウエハ１６２、１６４および基板保持部１３０を樹脂１４２に浸漬させる直前の段階では、気密槽１１０の内部が真空に減圧されており、液体状の樹脂１４２が沸騰しやすい状態にある。また、樹脂１４２は脱気されているので、飽和蒸気圧に対して過熱状態にもなりやすい。更に、樹脂１４２は浅い容器１４０の内部に静置されているので熱分布が生じやすい。
【００３２】
一方、気密槽１１０を排気する場合には内部雰囲気の断熱膨張が生じるので、作業領域内の温度は急激に変化する。この場合、雰囲気内に表面全体を暴露している基板保持部１３０は、雰囲気の降温に従って全体的に温度が低下する。これに対して、樹脂１４２は、液面で雰囲気に接しているので温度分布が生じやすい。
【００３３】
これらの緒要素により、気密槽１１０の内部における熱的な平衡状態には分布があり、基板保持部１３０の下板１３４が樹脂に触れた場合に、平衡状態にずれを生じて樹脂１４２が突然に沸き立つ場合があった。このような場合、気化した樹脂の気泡が破裂するときに樹脂１４２の飛沫が飛散する。
【００３４】
飛散した樹脂が、例えばウエハ１６４の上面に付着した場合、樹脂１４２が硬化する前であれば、ウエハ１６２、１６４を洗浄して比較的容易に樹脂１４２を取り除くことができる。しかしながら、気密に閉塞されている上に、樹脂１４２の注入を繰り返し実行される気密槽１１０の内部は、付着した樹脂１４２を取り除くことが容易ではない。また、樹脂１４２の洗浄作業中は樹脂の注入が中断されるので、貼り合わせウエハ１６０の製造ライン全体のスループットに影響を与える。
【００３５】
これに対して、樹脂注入装置１００においては、基板保持部１３０が、樹脂１４２の熱伝導率に対して、等しいかより小さい熱伝導率を有する材料により、少なくとも表面が形成されている。これにより、基板保持部１３０を樹脂１４２に浸漬させた場合に生じる熱平衡のずれが小さく、樹脂１４２に発泡が生じることが抑制され、樹脂１４２による気密槽１１０内部の汚染が低減される。
【００３６】
また、同様の観点から、基板保持部１３０の熱容量が、樹脂１４２の熱容量と等しいか、あるいは、より小さいことが好ましい。これにより、液体状の樹脂１４２による気密槽１１０の汚染が更に低減される。
【００３７】
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は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】
【００３８】
【図１】樹脂注入装置１００の構造を模式的に示す断面図である。
【図２】基板保持部１３０を形成する部材を個別に示す分解斜視図である。
【図３】基板保持部１３０の構造を拡大して示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１００  樹脂注入装置、１１０  気密槽、１１１、１１３  制御バルブ、１１２  給気口、１１４  排気口、１１５  メカニカルブースターポンプ、１１６  ガスボンベ、１１７  メカニカルドライブポンプ、１２０  ウエハハンガ、１２２、１３６、１３９  止めネジ、１２４、１２８  支持部材、１２６  ピン、１３０  基板保持部、１３１、１３５  ネジ穴、１３２  押さえ部材、１３３  突起部、１３４  下板、１３７  溝部、１３８  懸架部材、１３９  Ｏリング、１４０  容器、１４２  樹脂、１５０  リフト、１５２  駆動部、１５４  プランジャ、１５６  昇降テーブル、１５８  磁性流体、１６０  貼り合わせウエハ、１６２、１６４  ウエハ、１６６、１６８  接続端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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