特許 6055387 接合方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び接合システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6055387

(24)【登録日】2016年12月9日

(45)【発行日】2016年12月27日

(54)【発明の名称】接合方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び接合システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20161219BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/60 311Q

【請求項の数】17

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2013-192587(P2013-192587)

(22)【出願日】2013年9月18日

(65)【公開番号】特開2015-60902(P2015-60902A)

(43)【公開日】2015年3月30日

【審査請求日】2015年10月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100095957

【弁理士】

【氏名又は名称】亀谷 美明

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(72)【発明者】

【氏名】平河 修

【審査官】 溝本 安展

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０１４８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２５４０４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０５０２０９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に複数のチップを接合する接合方法であって、
基板上に前記複数のチップが配置された状態で、当該チップ上に熱硬化性膜を形成する熱硬化性膜形成工程と、
第１の支持部で基板を保持し、前記熱硬化性膜が硬化しない第１の温度で当該基板を熱処理しながら、前記複数のチップ上の前記熱硬化性膜に第２の支持部を当接させる配置工程と、
前記第１の温度より高い第２の温度で基板を熱処理し、前記熱硬化性膜を硬化させる熱硬化性膜硬化工程と、
前記第２の温度又はそれより高い第３の温度で基板を熱処理しながら、前記第１の支持部と前記第２の支持部に挟まれた基板と複数のチップを押圧して、当該基板と複数のチップを接合する接合工程と、を有することを特徴とする、接合方法。

【請求項2】

前記接合工程は、所定の真空度の雰囲気下で行われることを特徴とする、請求項１に記載の接合方法。

【請求項3】

前記熱硬化性膜形成工程前に、基板上に前記複数のチップが配置された状態で、当該チップ上に前記熱硬化性膜の剥離膜を形成する剥離膜形成工程をさらに有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の接合方法。

【請求項4】

前記熱硬化性膜形成工程後であって前記配置工程前に、基板を熱処理し、前記熱硬化性膜中の溶剤を除去する熱処理工程をさらに有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の接合方法。

【請求項5】

前記熱処理工程は、基板の熱処理温度を段階的に上げ、２段階で基板を熱処理することを特徴とする、請求項４に記載の接合方法。

【請求項6】

前記接合工程後に、前記熱硬化性膜を除去する熱硬化性膜除去工程をさらに有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の接合方法。

【請求項7】

前記熱硬化性膜形成工程において、前記複数のチップと塗布ノズルの吐出口との間に当該吐出口から吐出された熱硬化性剤の液溜りを形成し、その状態で基板と前記塗布ノズルを水平方向に相対的に移動させて、前記チップ上に前記熱硬化性剤を塗布して前記熱硬化性膜を形成することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の接合方法。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか一項に記載の接合方法を接合システムによって実行させるように、当該接合システムを制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラム。

【請求項9】

請求項８に記載のプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。

【請求項10】

基板上に複数のチップを接合する接合システムであって、
基板上に前記複数のチップが配置された状態で、当該チップ上に熱硬化性膜を形成する熱硬化性膜形成装置と、
前記熱硬化性膜形成装置で前記チップ上に前記熱硬化性膜を形成した後、基板と複数のチップを接合する接合装置と、を有し、
前記接合装置は、
基板を保持する第１の支持部と、
前記複数のチップ上の前記熱硬化性膜に当接する第２の支持部と、
前記第１の支持部に保持された基板を熱処理する熱処理機構と、
前記第１の支持部と前記第２の支持部に挟まれた基板と複数のチップを押圧する押圧機構と、を有することを特徴とする、接合システム。

【請求項11】

前記接合装置は、前記第１の支持部に保持された基板を前記熱硬化性膜が硬化しない第１の温度で熱処理しながら、前記複数のチップ上の前記熱硬化性膜に第２の支持部を当接させ、その後、前記熱処理機構によって前記第１の温度より高い第２の温度で基板を熱処理し、前記熱硬化性膜を硬化させ、その後、前記熱処理機構によって前記第２の温度又はそれより高い第３の温度で基板を熱処理しながら、前記押圧機構によって基板と複数のチップを押圧して、当該基板と複数のチップを接合するように、前記第１の支持部、前記第２の支持部、前記熱処理機構及び前記押圧機構を制御する制御部をさらに有することを特徴とする、請求項１０に記載の接合システム。

【請求項12】

前記接合装置は、内部の雰囲気を所定の真空度まで減圧する減圧機構をさらに有することを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の接合システム。

【請求項13】

前記熱硬化性膜形成装置で前記チップ上に前記熱硬化性膜を形成する前に、基板上に前記複数のチップが配置された状態で、当該チップ上に前記熱硬化性膜の剥離膜を形成する剥離膜形成装置をさらに有することを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の接合システム。

【請求項14】

前記熱硬化性膜形成装置で前記チップ上に前記熱硬化性膜を形成した後であって、前記接合装置で基板と複数のチップを接合する前に、基板を熱処理し、前記熱硬化性膜中の溶剤を除去する熱処理装置をさらに有することを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の接合システム。

【請求項15】

前記熱処理装置では、基板の熱処理温度を段階的に上げ、２段階で基板を熱処理することを特徴とする、請求項１４に記載の接合システム。

【請求項16】

前記接合装置で基板と複数のチップを接合した後、前記熱硬化性膜を除去する熱硬化性膜除去装置をさらに有することを特徴とする、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の接合システム。

【請求項17】

前記熱硬化性膜形成装置は、
前記複数のチップに対して吐出口から熱硬化性剤を吐出する塗布ノズルと、
基板と前記塗布ノズルを水平方向に相対的に移動させる移動機構と、を有し、
前記複数のチップと前記吐出口との間に前記熱硬化性剤の液溜りを形成し、その状態で前記移動機構によって基板と前記塗布ノズルを水平方向に相対的に移動させて、前記チップ上に前記熱硬化性剤を塗布して前記熱硬化性膜を形成することを特徴とする、請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の接合システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板上に複数のチップを接合する接合方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び接合システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、半導体デバイスにおいて、半導体チップ（以下、「チップ」という。）の高集積化が進んでいる。高集積化した複数のチップを水平面内で配置し、これらチップを配線で接続して製品化する場合、配線長が増大し、それにより配線の抵抗が大きくなること、また配線遅延が大きくなることが懸念される。

【0003】

そこで、チップを３次元に積層する３次元集積技術を用いて、半導体デバイスを製造することが提案されている。この３次元集積技術では、各チップにおいて厚み方向に貫通する貫通電極（ＴＳＶ：Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）と当該貫通電極の端部に設けられるバンプが形成され、積層されるチップのバンプ同士が接合されて、当該積層されたチップが電気的に接続される。

【0004】

３次元集積方法としては、例えば半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）上に複数のチップを接合して積層する方法（ＣＯＷ：Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｗａｆｅｒ）が用いられる。この方法では、例えばウェハとチップを加熱しながら押圧して接合する。そして、従来、ウェハ上にチップを１枚ずつ搬送して接合していた（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−５６４０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述した特許文献１に記載された方法によれば、チップの接合が１枚ずつ行われるため、複数のチップを接合するのに多大な時間を要し、半導体デバイスの製造のスループット向上に改善の余地があった。

【0007】

そこで発明者らは、ウェハ上に複数のチップを配置した後、一度にウェハと複数のチップを加熱しながら押圧することを試みた。しかしながら、ウェハ上のバンプやチップ上のバンプの高さが異なる場合がある。また、ウェハの裏面は研磨処理されているが、当該研磨処理によりウェハの厚みがウェハ面内で均一でない場合もある。かかる場合、ウェハ上に複数のチップを配置した際、複数のチップの高さがばらつき、ウェハと複数のチップを均一に押圧することができない。例えばウェハとチップを押圧する際の圧力が小さ過ぎると、当該ウェハとチップの接合強度が不十分になる。一方、例えばウェハとチップを押圧する際の圧力が大き過ぎると、バンプが変形するおそれがあり、さらには半導体デバイスが損傷を被るおそれもある。このようにウェハと複数のチップを適切に接合することができなかった。

【0008】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板上に複数のチップを効率よく接合すると共に、当該接合を適切に行うことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記の目的を達成するため、本発明は、基板上に複数のチップを接合する接合方法であって、基板上に前記複数のチップが配置された状態で、当該チップ上に熱硬化性膜を形成する熱硬化性膜形成工程と、第１の支持部で基板を保持し、前記熱硬化性膜が硬化しない第１の温度で当該基板を熱処理しながら、前記複数のチップ上の前記熱硬化性膜に第２の支持部を当接させる配置工程と、前記第１の温度より高い第２の温度で基板を熱処理し、前記熱硬化性膜を硬化させる熱硬化性膜硬化工程と、前記第２の温度又はそれより高い第３の温度で基板を熱処理しながら、前記第１の支持部と前記第２の支持部に挟まれた基板と複数のチップを押圧して、当該基板と複数のチップを接合する接合工程と、を有することを特徴としている。

【0010】

本発明によれば、第１の温度で基板を熱処理する際、複数のチップ上の熱硬化性膜は硬化していない。この状態で複数のチップ上の熱硬化性膜に第２の支持部を当接させると、当該第２の支持部の当接面に倣って熱硬化性膜が変形する。このため、例えば基板上の複数のチップの高さがばらついていても、熱硬化性膜の高さは基板面内で均一になる。その後、第２の温度で基板を熱処理し、熱硬化性膜を硬化させた後、第３の温度で基板を熱処理しながら、基板と複数のチップを押圧する。このとき、熱硬化性膜の高さが基板面内で均一であるため、基板と複数のチップを均一に適切な圧力で押圧することができる。したがって、基板と複数のチップを適切に接合することができる。

【0011】

しかも、本発明によれば、基板上に複数のチップを配置した状態で、一度に基板と複数のチップを接合している。このため、従来のようにチップの接合を１枚ずつ行う場合に比べて、基板上に複数のチップを効率よく接合することができ、半導体デバイスの製造のスループットを向上させることができる。

【0012】

前記接合工程は、所定の真空度の雰囲気下で行われてもよい。

【0013】

前記接合方法は、前記熱硬化性膜形成工程前に、基板上に前記複数のチップが配置された状態で、当該チップ上に前記熱硬化性膜の剥離膜を形成する剥離膜形成工程をさらに有していてもよい。

【0014】

前記接合方法は、前記熱硬化性膜形成工程後であって前記配置工程前に、基板を熱処理し、前記熱硬化性膜中の溶剤を除去する熱処理工程をさらに有していてもよい。

【0015】

前記熱処理工程は、基板の熱処理温度を段階的に上げ、２段階で基板を熱処理してもよい。

【0016】

前記接合方法は、前記接合工程後に、前記熱硬化性膜を除去する熱硬化性膜除去工程をさらに有していてもよい。

【0017】

前記熱硬化性膜形成工程において、前記複数のチップと塗布ノズルの吐出口との間に当該吐出口から吐出された熱硬化性剤の液溜りを形成し、その状態で基板と前記塗布ノズルを水平方向に相対的に移動させて、前記チップ上に前記熱硬化性剤を塗布して前記熱硬化性膜を形成してもよい。

【0018】

別な観点による本発明によれば、前記接合方法を接合システムによって実行させるように、当該接合システムを制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。

【0019】

また別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。

【0020】

さらに別な観点による本発明は、基板上に複数のチップを接合する接合システムであって、基板上に前記複数のチップが配置された状態で、当該チップ上に熱硬化性膜を形成する熱硬化性膜形成装置と、前記熱硬化性膜形成装置で前記チップ上に前記熱硬化性膜を形成した後、基板と複数のチップを接合する接合装置と、を有し、前記接合装置は、基板を保持する第１の支持部と、前記複数のチップ上の前記熱硬化性膜に当接する第２の支持部と、前記第１の支持部に保持された基板を熱処理する熱処理機構と、前記第１の支持部と前記第２の支持部に挟まれた基板と複数のチップを押圧する押圧機構と、を有することを特徴としている。

【0021】

前記接合装置は、前記第１の支持部に保持された基板を前記熱硬化性膜が硬化しない第１の温度で熱処理しながら、前記複数のチップ上の前記熱硬化性膜に第２の支持部を当接させ、その後、前記熱処理機構によって前記第１の温度より高い第２の温度で基板を熱処理し、前記熱硬化性膜を硬化させ、その後、前記熱処理機構によって前記第２の温度又はそれより高い第３の温度で基板を熱処理しながら、前記押圧機構によって基板と複数のチップを押圧して、当該基板と複数のチップを接合するように、前記第１の支持部、前記第２の支持部、前記熱処理機構及び前記押圧機構を制御する制御部をさらに有していてもよい。

【0022】

前記接合装置は、内部の雰囲気を所定の真空度まで減圧する減圧機構をさらに有していてもよい。

【0023】

前記接合システムは、前記熱硬化性膜形成装置で前記チップ上に前記熱硬化性膜を形成する前に、基板上に前記複数のチップが配置された状態で、当該チップ上に前記熱硬化性膜の剥離膜を形成する剥離膜形成装置をさらに有していてもよい。

【0024】

前記接合システムは、前記熱硬化性膜形成装置で前記チップ上に前記熱硬化性膜を形成した後であって、前記接合装置で基板と複数のチップを接合する前に、基板を熱処理し、前記熱硬化性膜中の溶剤を除去する熱処理装置をさらに有していてもよい。

【0025】

前記熱処理装置では、基板の熱処理温度を段階的に上げ、２段階で基板を熱処理してもよい。

【0026】

前記接合システムは、前記接合装置で基板と複数のチップを接合した後、前記熱硬化性膜を除去する熱硬化性膜除去装置をさらに有していてもよい。

【0027】

前記熱硬化性膜形成装置は、前記複数のチップに対して吐出口から熱硬化性剤を吐出する塗布ノズルと、基板と前記塗布ノズルを水平方向に相対的に移動させる移動機構と、を有し、前記複数のチップと前記吐出口との間に前記熱硬化性剤の液溜りを形成し、その状態で前記移動機構によって基板と前記塗布ノズルを水平方向に相対的に移動させて、前記チップ上に前記熱硬化性剤を塗布して前記熱硬化性膜を形成してもよい。

【0028】

前記熱硬化性膜を前記チップ上に形成する際、押圧材（例えばＳｉウェハ）を介して押圧してもよい。

【0029】

前記押圧材は前記熱硬化性膜と密着され、前記熱硬化性膜を除去する際、前記押圧材の除去と共に前記熱硬化性膜を除去してもよい。

【発明の効果】

【0030】

本発明によれば、基板上に複数のチップを効率よく接合すると共に、当該接合を適切に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本実施の形態にかかる接合システムの構成の概略を示す平面図である。

【図2】本実施の形態にかかる接合システムの内部構成の概略を示す側面図である。

【図3】ウェハと複数のチップの斜視図である。

【図4】ウェハとチップの側面図である。

【図5】接合装置の構成の概略を示す縦断面図である。

【図6】接合装置において処理容器が密閉された様子を示す説明図である。

【図7】熱硬化性膜除去装置の構成の概略を示す縦断面図である。

【図8】熱硬化性膜形成装置の構成の概略を示す縦断面図である。

【図9】熱硬化性膜形成装置の構成の概略を示す横断面図である。

【図10】塗布ノズルの構成の概略を示す斜視図である。

【図11】接合処理の主な工程を示すフローチャートである。

【図12】接合システムに搬送されるウェハと複数のチップを示す説明図である。

【図13】複数のチップ上に剥離膜が形成された様子を示す説明図である。

【図14】複数のチップ（剥離膜）上に熱硬化性剤が塗布される様子を示す説明図である。

【図15】複数のチップ（剥離膜）上に熱硬化性膜が形成された様子を示す説明図である。

【図16】複数の熱硬化性膜が変形した様子を示す説明図である。

【図17】複数の熱硬化性膜が硬化した様子を示す説明図である。

【図18】ウェハと複数のチップが接合される様子を示す説明図である。

【図19】第２の保持部に複数の熱硬化性膜が吸着保持された様子を示す説明図である。

【図20】熱硬化性膜が連続的に剥離される様子を示す説明図である。

【図21】複数の熱硬化性膜が剥離された様子を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる接合システム１の構成の概略を示す平面図である。図２は、接合システム１の内部構成の概略を示す側面図である。

【0033】

接合システム１では、図３に示すように基板としてのウェハＷ上に複数のチップＣを接合する。以下、図４に示すようにウェハＷにおいて、チップＣと接合される面を「表面Ｗａ」といい。当該表面Ｗａと反対側の面を「裏面Ｗｂ」という。同様にチップＣにおいて、ウェハＷと接合される面を「表面Ｃａ」といい。当該表面Ｃａと反対側の面を「裏面Ｃｂ」という。

【0034】

ウェハＷの表面Ｗａには複数のバンプＢｗが形成され、当該バンプＢｗの先端にはソルダＳｗが形成されている。同様にチップＣの表面Ｃａには複数のバンプＢｃが形成され、当該バンプＢｃの先端にはソルダＳｃが形成されている。バンプＢｗ、Ｂｃはそれぞれ例えば銅（Ｃｕ）からなり、ソルダＳｗ、Ｓｃはそれぞれ例えば銀スズ（ＡｇＳｎ）や金スズ（ＡｕＳｎ）からなる。なお、以下の説明において、バンプＢｗ、Ｂｃと呼称する際には、それぞれソルダＳｗ、Ｓｃを含む場合がある。

【0035】

ウェハＷのバンプＢｗとチップＣのバンプＢｃは、それぞれ対応する位置に形成されている。そして、ウェハＷのバンプＢｗとチップＣのバンプＢｃがそれぞれ接合されて、ウェハＷ上にチップＣが接合される。

【0036】

なお、接合システム１に搬入されるウェハＷの表面Ｗａには、予め複数のチップＣが所定の位置に仮接合されている。この仮接合は、ウェハＷの搬送中や処理中にチップＣが位置ずれしない程度に接合されるものであり、例えばウェハＷの表面Ｗａに複数のチップＣを載置し、当該複数のチップＣを軽く押圧することで仮接合される。

【0037】

接合システム１は、図１に示すように例えば外部との間で複数のウェハＷを収容可能なカセットＣｓが搬入出される搬入出ステーション２と、複数のチップＣが搭載されたウェハＷに対して所定の処理を施す各種処理装置を備えた処理ステーション３とを一体に接続した構成を有している。

【0038】

搬入出ステーション２には、カセット載置台１０が設けられている。カセット載置台１０には、複数、例えば４つのカセット載置板１１が設けられている。カセット載置板１１は、Ｘ方向（図１中の上下方向）に一列に並べて配置されている。これらのカセット載置板１１には、接合システム１の外部に対してカセットＣｓを搬入出する際に、カセットＣｓを載置することができる。このように搬入出ステーション２は、複数のウェハＷを保有可能に構成されている。なお、カセット載置板１１の個数は、本実施の形態に限定されず、任意に決定することができる。

【0039】

搬入出ステーション２には、カセット載置台１０に隣接してウェハ搬送部２０が設けられている。ウェハ搬送部２０には、Ｘ方向に延伸する搬送路２１上を移動自在なウェハ搬送装置２２が設けられている。ウェハ搬送装置２２は、鉛直方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板１１上のカセットＣｓと、後述する処理ステーション３の第３の処理ブロックＧ３のトランジション装置５０、５１との間でウェハＷを搬送できる。

【0040】

処理ステーション３には、各種処理装置を備えた複数例えば３つの処理ブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３が設けられている。例えば処理ステーション３の正面側（図１中のＸ方向負方向側）には、第１の処理ブロックＧ１が設けられ、処理ステーション３の背面側（図１中のＸ方向正方向側）には、第２の処理ブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション３の搬入出ステーション２側（図１中のＹ方向負方向側）には、第３の処理ブロックＧ３が設けられている。

【0041】

例えば第１の処理ブロックＧ１には、ウェハＷ上に複数のチップＣを接合する接合装置３０、３１と、ウェハＷの複数のチップＣ上に残存する熱硬化性膜を除去する熱硬化性膜除去装置３２、３３とが、搬入出ステーション２側からこの順でＹ方向に並べて配置されている。なお、これら接合装置３０、３１、熱硬化性膜除去装置３２、３３の装置数や配置は任意に設定することができる。また、これら接合装置３０、３１、熱硬化性膜除去装置３２、３３の構成については後述する。

【0042】

例えば第２の処理ブロックＧ２には、図２に示すようにウェハＷの複数のチップＣ上に剥離膜を形成する剥離膜形成装置４０、４１と、ウェハＷの複数のチップＣ（剥離膜）上に熱硬化性膜を形成する熱硬化性膜形成装置４２、４３と、ウェハＷを所定の温度に熱処理する熱処理装置４４〜４６と、同様の熱処理装置４７〜４９とが、搬入出ステーション２側からこの順でＹ方向に並べて配置されている。剥離膜形成装置４０、４１と熱硬化性膜形成装置４２、４３は、それぞれ下からこの順で２段に設けられている。また、熱処理装置４４〜４６と熱処理装置４７〜４９は、それぞれ下からこの順で３段に設けられている。なお、剥離膜形成装置４０、４１、熱硬化性膜形成装置４２、４３、熱処理装置４４〜４９の装置数や配置は任意に設定することができる。

【0043】

剥離膜形成装置４０、４１では、いわゆるスピン塗布法によってウェハＷ上に剥離膜が形成される。すなわち、例えばスピンチャックに保持されたウェハＷを回転させながら、当該ウェハＷ上に剥離剤を供給する。そうすると、供給された剥離剤はウェハＷの表面Ｗａ上、すなわちウェハＷの複数のチップＣ上を拡散し、当該複数のチップＣ上に剥離膜が形成される。なお、剥離膜はチップＣから熱硬化性膜を剥離するための膜であって、剥離剤には例えばフッ素系の剥離剤が用いられる。

【0044】

なお、剥離膜形成装置４０、４１における剥離膜の形成方法は、本実施の形態に限定されず、種々の方法を用いることができる。例えばミスト状の剥離剤を用いて複数のチップＣ上に剥離膜を形成してもよいし、或いは気化した剥離剤を用いて複数のチップＣ上に剥離膜を形成してもよい。

【0045】

熱処理装置４４〜４９は、ウェハＷを載置して加熱する熱板と、ウェハＷを載置して冷却する冷却板を有し、加熱処理と冷却処理の両方を行うことができる。

【0046】

なお、熱硬化性膜形成装置４２、４３の構成については後述する。

【0047】

例えば第３の処理ブロックＧ３には、ウェハＷのトランジション装置５０、５１が下からこの順で２段に設けられている。

【0048】

図１に示すように第１の処理ブロックＧ１〜第３の処理ブロックＧ３に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域６０が形成されている。ウェハ搬送領域６０には、例えばウェハ搬送装置６１が配置されている。

【0049】

ウェハ搬送装置６１は、例えば鉛直方向、水平方向（Ｙ方向、Ｘ方向）及び鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置６１は、ウェハ搬送領域６０内を移動し、周囲の第１の処理ブロックＧ１、第２の処理ブロックＧ２及び第３の処理ブロックＧ３内の所定の装置にウェハＷを搬送できる。

【0050】

次に、上述した接合装置３０、３１の構成について説明する。接合装置３０は、図５に示すように内部を密閉可能な処理容器１００を有している。

【0051】

処理容器１００は、下部チャンバ１０１と上部チャンバ１０２を有している。上部チャンバ１０２は、例えばエアシリンダ等の昇降機構（図示せず）によって鉛直方向に昇降可能に構成されている。下部チャンバ１０１における上部チャンバ１０２との接合面には、処理容器１００の内部の気密性を保持するためのシール材１０３が設けられている。シール材１０３には、例えばＯリングが用いられる。そして、図６に示すように下部チャンバ１０１と上部チャンバ１０２を当接させることで、処理容器１００の内部が密閉空間に形成される。

【0052】

下部チャンバ１０１には、処理容器１００内の雰囲気を減圧する減圧機構１２０が設けられている。減圧機構１２０は、処理容器１００内の雰囲気を吸気するための吸気管１２１と、吸気管１２１に接続された例えば真空ポンプなどの負圧発生装置１２２とを有している。

【0053】

処理容器１００の内部には、ウェハＷを上面で載置して保持する第１の支持部１３０と、ウェハＷの複数のチップＣ上に形成された熱硬化性膜Ｔに当接する第２の支持部１３１とが設けられている。第１の支持部１３０は下部チャンバ１０１に支持され、第２の支持部１３１は上部チャンバ１０２に支持されている。また、第１の支持部１３０は、第２の支持部１３１の下方に設けられ、第２の支持部１３１と対向するように配置されている。

【0054】

第１の支持部１３０には、例えばウェハＷを静電吸着するための静電チャックが用いられる。第１の支持部１３０には、熱伝導性を有する窒化アルミセラミックなどのセラミックが用いられる。また、第１の支持部１３０には、例えば直流高圧電源１４０が接続されている。そして、第１の支持部１３０の表面に静電気力を生じさせて、ウェハＷを第１の支持部１３０上に静電吸着することができる。なお、第１の支持部１３０の材質は本実施の形態に限定されず、例えば炭化ケイ素セラミックやアルミナセラミック等の他のセラミックを用いてもよいし、例えば第１の支持部１３０の表面に絶縁層を形成する場合には、セラミックの他、例えばアルミニウムやステンレス等の金属材料を用いてもよい。

【0055】

第１の支持部１３０の内部には、ウェハＷを加熱する熱処理機構としての第１の加熱機構１４１が設けられている。第１の加熱機構１４１には、例えばヒータが用いられる。第１の加熱機構１４１によるウェハＷの加熱温度は、例えば制御部４００により制御される。

【0056】

また、第１の支持部１３０の下面側には、第１の冷却機構１４２が設けられている。第１の冷却機構１４２には、例えば銅製の冷却ジャケットが用いられる。すなわち、第１の冷却機構１４２に冷却媒体、例えば冷却ガスが流通し、当該冷却媒体によってウェハＷが冷却される。第１の冷却機構１４２によるウェハＷの第１の冷却温度は、例えば制御部４００により制御される。なお、第１の冷却機構１４２は本実施の形態に限定されず、ウェハＷを冷却できれば種々の構成を取り得る。例えば第１の冷却機構１４２には、ペルチェ素子などの冷却部材が内蔵されていてもよい。

【0057】

さらに、第１の冷却機構１４２の下面側には、断熱板１４３が下部チャンバ１０１に支持されて設けられている。断熱板１４３は、第１の加熱機構１４１によりウェハＷを加熱する際の熱が下部チャンバ１０１側に伝達されるのを防止する。なお段熱板２１３には、例えば窒化ケイ素が用いられる。

【0058】

第１の支持部１３０の下方には、ウェハＷを下方から支持し昇降させるための昇降ピン１５０が例えば３箇所に設けられている。昇降ピン１５０は、昇降駆動部１５１により上下動できる。昇降駆動部１５１は、例えばボールネジ（図示せず）と当該ボールネジを回動させるモータ（図示せず）とを有している。また、第１の支持部１３０の中央部付近には、第１の支持部１３０及び下部チャンバ１０１を厚み方向に貫通する貫通孔１５２が例えば３箇所に形成されている。そして、昇降ピン１５０は貫通孔１５２を挿通し、第１の支持部１３０の上面から突出可能になっている。なお、昇降駆動部１５１は下部チャンバ１０１の下部に設けられている。そして昇降駆動部１５１は、支持部材１６０上に設けられている。

【0059】

第２の支持部１３１には、熱伝導性を有する窒化アルミセラミックなどのセラミックが用いられる。第２の支持部１３１は、上述したように複数のチップＣ上の熱硬化性膜Ｔに当接すればよいが、例えば熱硬化性膜Ｔを押圧する図示しない押圧板（例えばＳｉウェハ）が設けられる場合、当該押圧板を静電吸着するための静電チャックであってもよい。かかる場合、第２の支持部１３１には、例えば直流高圧電源（図示せず）が接続される。なお、第２の支持部１３１の材質は本実施の形態に限定されず、例えば炭化ケイ素セラミックやアルミナセラミック等の他のセラミックを用いてもよいし、例えば第２の支持部１３１の表面に絶縁層を形成する場合には、セラミックの他、例えばアルミニウムやステンレス等の金属材料を用いてもよい。また、押圧板を用いない場合は、第２の支持部１３１には熱硬化性膜Ｔと剥離性の高い表面処理、例えばフッ素被膜を付加してもよい。

【0060】

第２の支持部１３１の内部には、ウェハＷを加熱する熱処理機構としての第２の加熱機構１７０が設けられている。第２の加熱機構１７０には、例えばヒータが用いられる。第２の加熱機構１７０には、例えばヒータが用いられる。第２の加熱機構１７０によるウェハＷの加熱温度は、例えば制御部４００により制御される。

【0061】

また、第２の支持部１３１の上面側には、第２の冷却機構１７１が設けられている。第２の冷却機構１７１には、例えば銅製の冷却ジャケットが用いられる。すなわち、第２の冷却機構１７１に冷却媒体、例えば冷却ガスが流通し、当該冷却媒体によってウェハＷが冷却される。第２の冷却機構１７１によるウェハＷの第２の冷却温度は、例えば制御部４００により制御される。なお、第２の冷却機構１７１は本実施の形態に限定されず、第２の冷却機構１７１を冷却できれば種々の構成を取り得る。例えば第２の冷却機構１７１には、ペルチェ素子などの冷却部材が内蔵されていてもよい。

【0062】

なお、第２の支持部１３１は、第２の冷却機構１７１の上面側に設けられた断熱板（図示せず）を有していてもよい。この断熱板は、第２の加熱機構１７０によりウェハＷを加熱する際の熱が後述する支持板１８０側に伝達されるのを防止する。

【0063】

第２の支持部１３１の上面側には、支持板１８０を介して、第２の支持部１３１を鉛直下方に押圧する押圧機構１９０が設けられている。押圧機構１９０は、ウェハＷを覆うように設けられた圧力容器１９１と、圧力容器１９１の内部に流体、例えば圧縮空気を供給する流体供給管１９２と、内部に流体を貯留し、流体供給管１９２に流体を供給する流体を流体供給源１９３とを有している。

【0064】

なお、これら第２の支持部１３１の上面側の部材は、支持板１８０の上方に設けられたエアシリンダ（図示せず）に支持されている。そして、支持板１８０の上方に設けられた調整ボルト（図示せず）によって、上部チャンバ１０２の平行出しや、第２の支持部１３１と第１の支持部１３０との隙間の調整が行われる。

【0065】

圧力容器１９１は、例えば鉛直方向に伸縮自在の例えばステンレス製のベローズにより構成されている。圧力容器１９１は、その下面が支持板１８０の上面に固定されると共に、上面が第２の支持部１３１の上方に設けられた支持板１９４の下面に固定されている。支持板１９４は、上部チャンバ１０２に支持されている。流体供給管１９２は、その一端が圧力容器１９１に接続され、他端が流体供給源１９３に接続されている。そして、圧力容器１９１に流体供給管１９２から流体を供給することで、圧力容器１９１が伸長する。この際、圧力容器１９１の上面と支持板１９４の下面とが当接しているので、圧力容器１９１は下方向にのみ伸長し、圧力容器１９１の下面に設けられた第２の支持部１３１を下方に押圧することができる。そして圧力容器１９１が伸縮性を有するので、第２の支持部１３１の平行度と第１の支持部１３０の平行度に差異が生じていても、圧力容器１９１はその差異を吸収できる。またこの際、圧力容器１９１の内部は流体により加圧されており、均一に押圧できる。したがって、第１の支持部１３０と第２の支持部１３１の平行度に関わらず、圧力容器１９１は第２の支持部１３１を面内均一に押圧することができる。第２の支持部１３１を押圧する際の圧力の調節は、圧力容器１９１に供給する圧縮空気の圧力を調節することで行われる。なお、支持板１９４は、押圧機構１９０により第２の支持部１３１にかかる荷重の反力を受けても変形しない強度を有する部材により構成されているのが好ましい。

【0066】

なお、接合装置３１の構成は、上述した接合装置３０の構成と同様であるので説明を省略する。

【0067】

次に、上述した熱硬化性膜除去装置３２、３３の構成について説明する。熱硬化性膜除去装置３２は、図７に示すように内部を密閉可能な処理容器２００を有している。処理容器２００のウェハ搬送領域６０側の側面には、ウェハＷの搬入出口（図示せず）が形成され、当該搬入出口には開閉シャッタ（図示せず）が設けられている。

【0068】

処理容器２００の内部には、ウェハＷを上面で載置して保持する第１の保持部２１０と、ウェハＷの複数のチップＣ上に形成された熱硬化性膜Ｔを吸着保持する第２の保持部２４０とが設けられている。第１の保持部２１０は、第２の保持部２４０の下方に設けられ、第２の保持部２４０と対向するように配置されている。

【0069】

第１の保持部２１０には、例えばウェハＷを吸着保持するための真空チャックが用いられる。第１の保持部２１０には、ウェハＷを吸着保持するための吸引管２１１が接続され、当該吸引管２１１は、例えば真空ポンプなどの負圧発生装置２１２に接続されている。なお、本実施の形態では第１の保持部２１０として、真空チャックを用いたが、これに限定されるものではない。例えば第１の保持部２１０として、静電チャックを用いてもよい。

【0070】

第１の保持部２１０の下方には、ウェハＷを下方から支持し昇降させるための昇降ピン２３０が例えば３箇所に設けられている。昇降ピン２３０は、処理容器２００の底面に設けられた昇降駆動部２３１により上下動できる。昇降駆動部２３１は、例えばボールネジ（図示せず）と当該ボールネジを回動させるモータ（図示せず）とを有している。また、第１の保持部２１０の中央部付近には、第１の保持部２１０を厚み方向に貫通する貫通孔２３２が例えば３箇所に形成されている。そして、昇降ピン２３０は貫通孔２３２を挿通し、第１の保持部２１０の上面から突出可能になっている。

【0071】

第２の保持部２４０は、後述する局所移動部２６０によって引っ張られた際に、その形状を柔軟に変化させることができるように、柔軟性を有する部材で形成される。第２の保持部２４０は、薄板状の本体部２４１と、本体部２４１の表面に貼り付けられた吸着パッド２４２とを備える。本体部２４１は、たとえば板バネなどの弾性部材で形成され、吸着パッド２４２は、樹脂部材又はゴムで形成される。

【0072】

本体部２４１の外周部には、引張部２４１ａが形成されている。この引張部２４１ａの先端には、後述する局所移動部２６０のシリンダ２６２が取り付けられる。

【0073】

また、本体部２４１の外周部には、複数の固定部２４１ｂが設けられている。固定部２４１ｂは、後述する支持板２５０に設けられる支持部材２５１に対応する位置に設けられており、かかる支持部材２５１に固定される。第２の保持部２４０は、固定部２４１ｂが支持板２５０の支持部材２５１に固定されることによって、支持板２５０に支持される。

【0074】

吸着パッド２４２は、ウェハＷの複数のチップＣ上に形成された熱硬化性膜Ｔを吸着保持する円盤状の樹脂部材である。吸着パッド２４２には、熱硬化性膜Ｔを吸着保持するための吸引管２４３が接続され、当該吸引管２４３は、例えば真空ポンプなどの負圧発生装置２４４に接続されている。なお、吸着パッド２４２は熱硬化性膜Ｔを吸着するが、その後、吸着パッド２４２から熱硬化性膜Ｔを剥離除去する。

【0075】

第２の保持部２４０の上方には、支持板２５０が第２の保持部２４０と空隙を介して対向配置される。支持板２５０の下面には複数の支持部材２５１が第２の保持部２４０へ向けて突設される。かかる支持部材２５１と第２の保持部２４０の固定部２４１ｂとが固定されることによって、第２の保持部２４０は、支持板２５０に支持された状態となる。

【0076】

支持板２５０の外周部上面には、第２の保持部２４０の外周部の一部を第１の保持部２１０から離す方向へ移動させる局所移動部２６０が設けられている。局所移動部２６０は、支持板２５０に固定された本体部２６１と、基端部が本体部２６１に固定され、本体部２６１によって鉛直方向に沿って昇降するシリンダ２６２とを備える。シリンダ２６２の先端部は、第２の保持部２４０の本体部２４１に設けられた引張部２４１ａに固定される。

【0077】

かかる局所移動部２６０は、本体部２６１を用いてシリンダ２６２を鉛直上方に移動させることにより、シリンダ２６２に固定された引張部２４１ａを鉛直上方へ移動させる。これにより、第２の保持部２４０に保持された熱硬化性膜Ｔが鉛直上方へ移動し、第１の保持部２１０に保持されたウェハＷ上のチップＣから剥離される。

【0078】

また、局所移動部２６０には、ロードセル２６３が設けられており、局所移動部２６０は、シリンダ２６２にかかる負荷をロードセル２６３によって検出することができる。局所移動部２６０は、ロードセル２６３による検出結果に基づいて、熱硬化性膜Ｔにかかる鉛直上向きの力を制御しながら、第２の保持部２４０を引っ張ることができる。

【0079】

支持板２５０の上方には、移動機構２７０が配置される。移動機構２７０は、処理容器２００の天井面に固定された本体部２７１と、基端部が本体部２７１に固定されて鉛直方向に沿って昇降する昇降駆動部２７２とを備える。昇降駆動部２７２としては、たとえばモータやシリンダ等を用いることができる。昇降駆動部２７２の先端部は、支持板２５０の中央部上面に固定される。

【0080】

かかる移動機構２７０は、本体部２７１を用いて昇降駆動部２７２を鉛直上方に移動させることにより、昇降駆動部２７２に固定された支持板２５０を鉛直方向に沿って移動させる。これにより、支持板２５０に支持された第２の保持部２４０および局所移動部２６０が昇降する。

【0081】

なお、熱硬化性膜除去装置３３の構成は、上述した熱硬化性膜除去装置３２の構成と同様であるので説明を省略する。

【0082】

次に、上述した熱硬化性膜形成装置４２、４３の構成について説明する。接合装置３０は、図８に示すように内部を密閉可能な処理容器３００を有している。処理容器３００のウェハ搬送領域６０側の側面には、ウェハＷの搬入出口（図示せず）が形成され、当該搬入出口には開閉シャッタ（図示せず）が設けられている。

【0083】

処理容器３００の内部には、ウェハＷを保持して回転させるスピンチャック３１０が設けられている。スピンチャック３１０は、水平な上面を有し、当該上面の中心部には、例えばウェハＷを吸引する吸引口（図示せず）が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハＷをスピンチャック３１０上に吸着保持できる。

【0084】

スピンチャック３１０は、例えばモータなどを備えたチャック駆動部３１１を有し、そのチャック駆動部３１１により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動部３１１には、シリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック３１０は上下動可能になっている。

【0085】

スピンチャック３１０の周囲には、ウェハＷから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ３１２が設けられている。カップ３１２の下面には、回収した液体を排出する排液管３１３と、カップ３１２内の雰囲気を排気する排気管３１４が接続されている。

【0086】

図２に示すようにスピンチャック３１０のＸ方向負方向（図２の下方向）側には、Ｙ方向（図２の左右方向）に沿って延伸するレール３２０が形成されている。レール３２０は、例えばスピンチャック３１０のＹ方向負方向（図２の左方向）側の外方からＹ方向正方向（図２の右方向）側の外方まで形成されている。レール３２０には、アーム３２１が取り付けられている。

【0087】

アーム３２１には、図８及び図９に示すようにウェハＷに熱硬化性剤を供給する塗布ノズル３２２が支持されている。アーム３２１は、図２に示す移動機構としてのノズル駆動部３２３により、レール３２０上を移動自在である。これにより、塗布ノズル３２２は、スピンチャック３１０のＹ方向正方向側の外方に設置された待機部３２４からスピンチャック３１０上のウェハＷの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハＷの表面上をウェハＷの径方向に移動できる。また、アーム３２１は、ノズル駆動部３２３によって昇降自在であり、塗布ノズル３２２の高さを調整できる。

【0088】

なお、熱硬化性剤としては、後述するようにウェハＷとチップＣを接合する際の温度よりも低い温度で硬化する材料が用いられる。本実施の形態の熱硬化性剤には、例えば１７０℃〜１８０℃で硬化する熱硬化性樹脂が用いられ、例えばエポキシ樹脂やフェノール樹脂が用いられる。

【0089】

塗布ノズル３２２は、図１０に示すようにＸ方向に向けて延伸する略直方体形状に形成されている。塗布ノズル３２２は、例えばウェハＷの径よりも長く形成されている。塗布ノズル３２２の下端面には、例えばウェハＷの径よりも長いスリット状の塗布液の吐出口３２２ａが形成されている。

【0090】

塗布ノズル３２２には、図８に示すように当該塗布ノズル３２２に熱硬化性剤を供給する供給管３２５が接続されている。供給管３２５は、内部に熱硬化性剤を貯留する熱硬化性剤供給源３２６に連通している。また、供給管３２５には、熱硬化性剤の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群３２７が設けられている。

【0091】

なお、熱硬化性膜形成装置４３の構成は、上述した熱硬化性膜形成装置４２の構成と同様であるので説明を省略する。

【0092】

以上の接合システム１には、図１に示すように制御部４００が設けられている。制御部４００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、接合システム１におけるウェハＷと複数のチップＣの接合処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、接合システム１における後述の接合処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御部４００にインストールされたものであってもよい。

【0093】

次に、以上のように構成された接合システム１を用いて行われるウェハＷと複数のチップＣの接合処理方法について説明する。図１１は、かかる接合処理の主な工程の例を示すフローチャートである。

【0094】

なお、本実施の形態において、接合システム１に搬入されるウェハＷ上には、図１２に示すように予め複数のチップＣが所定の位置に仮接合されている。これら複数のチップＣの高さは、上述した種々の要因によりばらついている。なお、図１２中ではウェハＷ上に３つのチップＣが図示されているが、実際にはさらに多数のチップＣが配置されている。また、図１２中の符号“Ｂ”はバンプＢｗ、Ｂｃを指す。

【0095】

先ず、複数枚のウェハＷを収容したカセットＣｓが、搬入出ステーション２の所定のカセット載置板１１に載置される。その後、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣｓ内のウェハＷが取り出され、処理ステーション３の第３の処理ブロックＧ３のトランジション装置５０に搬送される。このとき、ウェハＷは、複数のチップＣが仮接合された表面Ｗａが上方を向いた状態で搬送される。

【0096】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置６１によって剥離膜形成装置４０に搬送される。剥離膜形成装置４０では、スピンチャックに保持されたウェハＷを回転させながら、当該ウェハＷ上に剥離剤を供給する。そうすると、供給された剥離剤はウェハＷの表面Ｗａ上、すなわちウェハＷの複数のチップＣ上を拡散し、図１３に示すように複数のチップＣ上に剥離膜Ｄが形成される（図１１の工程Ｓ１）。なお、この剥離膜Ｄの膜厚は例えば数ｎｍ〜１００ｎｍである。

【0097】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置６１によって熱処理装置４４に搬送される。熱処理装置４４では、ウェハＷが所定の温度に熱処理されて、ウェハＷの複数のチップＣ上に形成された剥離膜Ｄ中の溶剤が除去され、当該剥離膜Ｄが焼成される（図１１の工程Ｓ２）。

【0098】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置６１によって熱硬化性膜形成装置４２に搬送される。熱硬化性膜形成装置４２に搬入されたウェハＷは、スピンチャック３１０に吸着保持される。

【0099】

続いて、図１４に示すようにアーム３２１によって、待機部３２４の塗布ノズル３２２をウェハＷの外周部の上方まで移動させ、さらに塗布ノズル３２２を所定の高さまで下降させる。このとき、塗布ノズル３２２の吐出口３２２ａとチップＣ上の剥離膜Ｄと塗布ノズル３２２との距離は、剥離膜Ｄ上に塗布される熱硬化性剤Ｓの膜厚に応じて設定され、本実施の形態では例えば１０μｍ〜２０μｍである。そして、熱硬化性剤供給源３２６から塗布ノズル３２２に熱硬化性剤Ｓを供給し、当該塗布ノズル３２２の吐出口３２２ａから表面張力によって熱硬化性剤Ｓを露出させる。そうすると、剥離膜Ｄ表面と塗布ノズル３２２の吐出口３２２ａとの間に、塗布ノズル３２２から吐出された熱硬化性剤Ｓの液溜まりが形成される。

【0100】

その後、熱硬化性剤Ｓを剥離膜Ｄの表面に接触させた状態で、アーム３２１によって塗布ノズル３２２をウェハＷの径方向（図１４中の矢印の方向）に移動させる。そうすると、吐出口３２２ａから吐出された熱硬化性剤Ｓは、その自重と毛細管現象の作用によって剥離膜Ｄの表面に順次供給される。

【0101】

この熱硬化性剤Ｓの塗布は、当該熱硬化性剤Ｓが接触する剥離膜Ｄの表面に対してのみ行われる。したがって、剥離膜Ｄが形成されていない場所、すなわちチップＣ、Ｃ間のウェハＷの表面Ｗａには熱硬化性剤Ｓが流入しない。こうして、図１５に示すようにウェハＷの複数のチップＣに形成された剥離膜Ｄ上に熱硬化性剤Ｓが塗布され、当該剥離膜Ｄ上に熱硬化性膜Ｔが形成される（図１１の工程Ｓ３）。

【0102】

なお、工程Ｓ３において塗布される熱硬化性膜Ｔの膜厚は、複数のチップＣの高さのばらつきを吸収する高さ以上であって、本実施の形態では例えば１０μｍ〜２０μｍである。

【0103】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置６１によって熱処理装置４７に搬送される。熱処理装置４７では、ウェハＷが所定の温度、例えば１４０℃に加熱されて、ウェハＷの複数のチップＣ上に形成された熱硬化性膜Ｔ中の溶剤が除去され、当該熱硬化性膜Ｔが焼成される（図１１の工程Ｓ４）。

【0104】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置６１によって接合装置３０に搬送される。このとき、上部チャンバ１０２は下部チャンバ１０１の上方に位置しており、上部チャンバ１０２と下部チャンバ１０１は当接しておらず、処理容器１００内が密閉空間に形成されていない。接合装置３０に搬送されたウェハＷは、第１の支持部１３０に載置されて保持される。

【0105】

その後、移動機構（図示せず）によって上部チャンバ１０２を下降させる。そして、上部チャンバ１０２と下部チャンバ１０１を当接させて、これら上部チャンバ１０２と下部チャンバ１０１で構成される処理容器１００の内部が密閉空間に形成される。

【0106】

その後、減圧機構１２０によって処理容器１００内の雰囲気を吸引し、処理容器１００内を所定の真空度まで減圧する。このように処理容器１００の内部を真空雰囲気下に維持することにより、ウェハＷやチップＣ、バンプＢｗ、Ｂｃが酸化するのを抑制することができる。

【0107】

その後、第１の加熱機構１４１と第２の加熱機構１７０によって第１の支持部１３０に保持されたウェハＷを第１の温度に加熱しながら、押圧機構１９０によって第２の支持部１３１を熱硬化性膜Ｔに当接させる（図１１の工程Ｓ５）。この第１の温度は、熱硬化性膜Ｔが硬化しない温度、例えば１５０℃に設定される。

【0108】

この工程Ｓ５では、熱硬化性膜Ｔが適当な粘度を有しているため、図１６に示すように熱硬化性膜Ｔが変形し、当該熱硬化性膜Ｔの上面が第２の支持部１３１の下面に倣う。これにより、複数のチップＣの高さのばらつきが吸収され、複数のチップＣ上のすべての熱硬化性膜Ｔの高さがウェハ面内で均一になる。

【0109】

なお、上述した第１の温度は、複数のチップＣの高さのばらつきに応じて設定される。例えば複数のチップＣの高さのばらつきが大きい場合には、上記第１の温度を低く設定し、熱硬化性膜Ｔの流動性を向上させればよい。また、押圧機構１９０によって第２の支持部１３１を押圧する際の押圧圧力も、複数のチップＣの高さのばらつきに応じて設定される。例えば複数のチップＣの高さのばらつきが大きい場合には、押圧圧力を大きくすればよい。さらに、上記のように第１の温度と押圧圧力を設定できない場合には、例えば工程Ｓ５を行う時間を調整してもよい。

【0110】

その後、第１の加熱機構１４１と第２の加熱機構１７０によって、ウェハＷを第２の温度に加熱する（図１１の工程Ｓ６）。の第２の温度は第１の温度より高い温度であって、熱硬化性膜Ｔが硬化する温度であり、例えば１７０℃〜１８０℃である。この工程Ｓ６によって、図１７に示すように熱硬化性膜Ｔが硬化する。

【0111】

その後、第１の加熱機構１４１と第２の加熱機構１７０によってウェハＷを第３の温度に加熱しながら、押圧機構１９０によってウェハＷと複数のチップＣを押圧する（図１１の工程Ｓ７）。この第３の温度は第２の温度又はそれより高い温度であって、ウェハＷとチップＣを接合するのに必要な温度であり、すなわちウェハＷ上のバンプＢｗのソルダＳｗとチップＣ上のバンプＢｃのソルダＳｃが接合するのに必要な温度であり、例えば１８０℃〜２００℃である。また、押圧機構１９０の押圧圧力は、ウェハＷとチップＣを接合するのに必要な圧力、例えば５０ｋＮ〜１００ｋＮに設定される。

【0112】

この工程Ｓ７では、上記工程Ｓ５において複数の熱硬化性膜Ｔの高さが均一になっているため、複数のチップＣは均一な圧力でウェハＷに押圧される。また、上記工程Ｓ６において熱硬化性膜Ｔが硬化しているので、押圧機構１９０によってウェハＷとチップＣを所定の圧力で押圧しても、熱硬化性膜Ｔが変形することはない。こうして、ウェハＷ上のバンプＢｗのソルダＳｗとチップＣ上のバンプＢｃのソルダＳｃが適切に接合され、図１８に示すようにウェハＷと複数のチップＣが適切に接合される。

【0113】

所定時間経過し、ウェハＷと複数のチップＣが接合された後、第１の冷却機構１４２と第２の冷却機構１７１によってウェハＷを所定の温度に冷却する。このとき、ウェハＷやチップＣ、バンプＢｗ、Ｂｃが空気と接触した際に、当該ウェハＷ、チップＣ、バンプＢｗ、Ｂｃが酸化しない酸化しない温度、例えば常温まで冷却される。

【0114】

その後、減圧機構１２０による処理容器１００内の減圧を停止した後、移動機構（図示せず）によって上部チャンバ１０２を上昇させる。複数のチップＣが接合されたウェハＷは、第１の支持部１３０からウェハ搬送装置６１に受け渡され、接合装置３０から搬出される。

【0115】

次にウェハＷは、ウェハ搬送装置６１によって熱硬化性膜除去装置３２に搬送される。熱硬化性膜除去装置３２に搬入されたウェハＷは、第１の保持部２１０に保持される。

【0116】

その後、移動機構２７０によって第２の保持部２４０を下降させる。第２の保持部２４０は、吸着パッド２４２が複数のチップＣ上の熱硬化性膜Ｔに当接するまで下降する。そして、図１９に示すように第２の保持部２４０によって複数の熱硬化性膜Ｔが吸着保持される。

【0117】

その後、図２０に示すように局所移動部２６０を用いて第２の保持部２４０の外周部の一部を引っ張る。具体的には、局所移動部２６０は、第２の保持部２４０の本体部２４１に設けられた引張部２４１ａをシリンダ２６２の動作によって鉛直上向きに移動させる。これにより、引張部２４１ａ側（図２０のＹ方向負方向側）にある熱硬化性膜Ｔ１の外周部が鉛直上向きに引っ張られて、当該熱硬化性膜ＴがチップＣ（剥離膜Ｄ）から連続的に剥離する。

【0118】

引張部２４１ａの鉛直上向きの移動は引き続き行われ、熱硬化性膜Ｔ１が剥離すると、続いて熱硬化性膜Ｔ２、Ｔ３がチップＣから連続的に剥離する。こうして、ウェハＷ上にある複数の熱硬化性膜Ｔが、引張部２４１ａからＹ方向正方向に連続的に剥離される。

【0119】

ここで、上述したように、第２の保持部２４０は、柔軟性を有する部材で形成されるため、局所移動部２６０が第２の保持部２４０の引張部２４１ａを鉛直上向きに引っ張った際に、かかる引っ張りに伴って柔軟に変形する。これにより、ウェハＷと複数のチップＣに対して大きな負荷をかけることなく、熱硬化性膜ＴをチップＣから剥離させることができる。

【0120】

また、チップＣ上には剥離膜Ｄが形成されているので、熱硬化性膜Ｔは円滑にチップＣから剥離される。

【0121】

その後、図２１に示すように移動機構２７０によって第２の保持部２４０を上昇させる。これにより、複数の熱硬化性膜Ｔが複数のチップＣから剥離する（図１１の工程Ｓ８）。

【0122】

その後、熱硬化性膜Ｔが剥離されたウェハＷは、ウェハ搬送装置６１によってトランジション装置５１に搬送され、その後搬入出ステーション２のウェハ搬送装置２２によって所定のカセット載置板１１のカセットＣｓに搬送される。こうして、一連のウェハＷと複数のチップＣの接合処理が終了する。

【0123】

なお、ウェハＷの複数のチップＣ上には剥離膜Ｄが残存しているが、当該剥離膜Ｄの除去は、例えばウェハＷ上に洗浄液を供給して行われる。この剥離膜Ｄの除去は、接合システム１の外部で行ってもよいし、接合システム１の内部に別途洗浄装置を設けて、当該洗浄装置で行ってもよい。

【0124】

以上の実施の形態によれば、工程Ｓ５において第１の温度でウェハＷを加熱する際、複数のチップＣ上の熱硬化性膜Ｔは硬化しない。この状態で複数のチップＣ上の熱硬化性膜Ｔに第２の支持部１３１を当接させると、当該第２の支持部１３１の当接面に倣って熱硬化性膜Ｔが変形する。このため、例えばウェハＷ上で複数のチップＣの高さがばらついていても、熱硬化性膜Ｔの高さはウェハ面内で均一になる。その後、工程Ｓ６において第２の温度でウェハＷを加熱し、熱硬化性膜Ｔを硬化させた後、工程Ｓ７において第３の温度でウェハＷを加熱しながら、ウェハＷと複数のチップＣを押圧する。この工程Ｓ７において、熱硬化性膜Ｔの高さがウェハ面内で均一であるため、ウェハＷと複数のチップＣを均一に適切な圧力で押圧することができる。このように適切な圧力で押圧できるので、ウェハＷとチップＣの接合強度を適切にすることができ、さらにウェハＷとチップＣが損傷を被ることもない。したがって、ウェハＷと複数のチップＣを適切に接合することができる。

【0125】

しかも、本実施の形態によれば、ウェハＷ上に複数のチップＣを配置した状態で、一度にウェハＷと複数のチップＣを接合している。このため、従来のようにチップの接合を１枚ずつ行う場合に比べて、ウェハＷ上に複数のチップＣを効率よく接合することができ、半導体デバイスの製造のスループットを向上させることができる。

【0126】

また接合システム１は、接合装置３０、３１、熱硬化性膜除去装置３２、３３、剥離膜形成装置４０、４１、熱硬化性膜形成装置４２、４３、熱処理装置４４〜４９を有しているので、上述した工程Ｓ１〜Ｓ８を順次行って、ウェハＷと複数のチップＣを接合することができる。また、一の装置において所定の処理を行っている間、他の装置において別の処理を行うこともできる。すなわち、接合システム１内で複数のウェハＷを並行して処理することができる。したがって、ウェハＷと複数のチップＣの接合を効率よく行うことができ、接合処理のスループットを向上させることができる。

【0127】

また工程Ｓ３では、熱硬化性膜形成装置４２において、熱硬化性剤Ｓの表面張力を利用して当該熱硬化性剤Ｓが塗布されるため、チップＣ（剥離膜Ｄ）のみに熱硬化性剤Ｓが塗布され、チップＣ、Ｃ間のウェハＷの表面Ｗａには熱硬化性剤Ｓが流入しない。そうすると、工程Ｓ８で熱硬化性膜除去装置３２において、熱硬化性膜Ｔを容易に除去することができる。したがって、ウェハＷと複数のチップＣの接合処理のスループットをさらに向上させることができる。

【0128】

また工程Ｓ５〜Ｓ７では、接合装置３０、３１において、ウェハＷと複数のチップＣの接合処理が所定の真空度の雰囲気下で行われる。したがって、ウェハＷやチップＣ、バンプＢｗ、Ｂｃが酸化するのを抑制することができる。

【0129】

以上の実施の形態の工程Ｓ４では、熱処理装置４７においてウェハＷが所定の温度、例えば１４０℃に加熱されていたが、当該ウェハＷの加熱処理を２段階で行ってもよい。例えば工程Ｓ３において熱硬化性膜Ｔが形成されたウェハＷを熱処理装置４８に搬送し、当該熱処理装置４８においてウェハＷを例えば１００℃に加熱処理する。その後、ウェハＷを別の熱処理装置４９に搬送し、当該熱処理装置４９においてウェハＷを例えば１４０℃に加熱処理する。このようにウェハＷの加熱温度を段階的に上げることによって、熱硬化性膜Ｔ中の溶剤が突沸するのを抑制することができる。

【0130】

以上の実施の形態の工程Ｓ３では、熱硬化性膜形成装置４２においてノズル駆動部３２３によって塗布ノズル３２２を水平方向に移動させることで、ウェハＷと塗布ノズル３２２を相対的に移動させたが、ウェハＷを水平方向に移動させるようにしてもよい。或いは、塗布ノズル３２２とウェハＷの両方を水平方向に移動させるようにしてもよい。

【0131】

また、以上の実施の形態の工程Ｓ３では、熱硬化性膜形成装置４２においてウェハＷの複数のチップＣ上に熱硬化性剤Ｓを塗布していたが、熱硬化性膜Ｔの形成方法はこれに限定されない。例えば熱硬化性膜ＴをチップＣ上に貼り付けてもよい。

【0132】

以上の実施の形態の工程Ｓ８では、熱硬化性膜除去装置３２を用いていたが、熱硬化性膜Ｔの除去方法はこれに限定されない。例えば熱硬化性膜ＴがチップＣから容易に剥離できる材料であれば、例えば粘着テープを用いて熱硬化性膜Ｔを剥離するなど、さらに簡易な方法で熱硬化性膜Ｔを除去してもよい。また、熱硬化性膜ＴがチップＣから容易に剥離できる材料であれば、工程Ｓ１、Ｓ２のチップＣ上の剥離膜Ｄの形成を省略してもよい。かかる場合、剥離膜形成装置４０、４１を省略することができる。

【0133】

以上の実施の形態では、工程Ｓ２において剥離膜Ｄを焼成し、工程Ｓ４において熱硬化性膜Ｔを焼成していたが、これら剥離膜Ｄと熱硬化性膜Ｔによっては、当該焼成処理を省略してもよい。

【0134】

なお、以上の実施の形態の第１の温度と第２の温度は例示であって、熱硬化性膜Ｔの種類に応じて設定される。また、第３の温度も例示であって、製造される半導体デバイスの種類、すなわちチップＣやバンプＢｗ、Ｂｃの種類に応じて設定される。

【0135】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0136】

１ 接合システム
２ 搬入出ステーション
３ 搬入出ステーション
３０、３１ 接合装置
３２、３３ 熱硬化性膜除去装置
４０、４１ 剥離膜形成装置
４２、４３ 熱硬化性膜形成装置
４４〜４９ 熱処理装置
１２０ 減圧機構
１３０ 第１の支持部
１３１ 第２の支持部
１４１ 第１の加熱機構
１７０ 第２の加熱機構
１９０ 押圧機構
３２２ 塗布ノズル
３２２ａ 吐出口
３２３ ノズル駆動部
４００ 制御部
Ｂｗ、Ｂｃ バンプ
Ｃ チップ
Ｄ 剥離膜
Ｓ 熱硬化性剤
Ｔ 熱硬化性膜
Ｗ ウェハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】