JP7659910B2 - Plasma processing method and bonding system - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマ処理方法及び接合システムに関する。 The present invention relates to a plasma processing method and a bonding system.
従来、対象物に対して所定の機能を持たせるためにプラズマ処理を行うことが広く知られている。例えば、特許文献1に記載の方法においては、特定の大気圧プラズマで高分子フィルムと無機基板の積層体に対し、真空プラズマ処理、及び、大気圧プラズマ処理を含む群から選択される不活性化処理を行うことで、フィルムと基板との接着強度が高い良好接着部と低い易剥離部との遷移領域幅が小さい積層体を実現するようにしている。
It has been widely known that plasma treatment is performed to give a target object a specific function. For example, in the method described in
しかしながら、半導体製造処理の工程において、プラズマ処理の対象がプラズマ照射の影響を受けやすいもの、例えば、ウエハである場合には、プラズマ処理の態様によっては、ウエハが損傷する虞があった。 However, in the semiconductor manufacturing process, when the object of the plasma processing is something that is easily affected by plasma irradiation, such as a wafer, there is a risk that the wafer may be damaged depending on the type of plasma processing.
なお、こうした課題は、プラズマ処理の対象がウエハ以外の場合にも概ね共通して生じるものであった。 Note that these issues generally occur even when the plasma processing targets something other than wafers.
そこで、本開示は、プラズマ処理の対象の損傷を抑えつつ、プラズマ処理の目的を的確に果たすことができるプラズマ処理方法及び接合システムを提供することを目的とする。 The present disclosure therefore aims to provide a plasma processing method and bonding system that can accurately achieve the purpose of the plasma processing while minimizing damage to the target of the plasma processing.
本開示のプラズマ処理方法は、真空雰囲気において第1プラズマ処理が行なわれた第1接合部材及び第2接合部材を準備し、第1プラズマ処理よりも真空度の低い雰囲気において第2プラズマ処理を第1接合部材または第2接合部材に行う工程と、第1接合部材と第2接合部材とを接合する工程とを含む。 The plasma processing method disclosed herein includes the steps of preparing a first joining member and a second joining member that have been subjected to a first plasma treatment in a vacuum atmosphere, performing a second plasma treatment on the first joining member or the second joining member in an atmosphere with a lower degree of vacuum than the first plasma treatment, and joining the first joining member and the second joining member.
第1プラズマ処理により第1接合部材または第2接合部材の表面が一旦改質されたとしても、時間の経過とともに表面の改質度合いが劣化していく。しかし、このように、第1接合部材または第2接合部材に対して第2プラズマ処理を行うことで、表面の改質度合いを復元することができる。このとき用いられる第2プラズマ処理は、第1プラズマ処理よりも真空度の低いプラズマ処理であるため、第1接合部材または第2接合部材に対する損傷を抑えながら、プラズマ処理の目的である部材の表面改質を果たすことができる。 Even if the surface of the first joining member or the second joining member is once modified by the first plasma treatment, the degree of modification of the surface deteriorates over time. However, by performing the second plasma treatment on the first joining member or the second joining member in this manner, the degree of modification of the surface can be restored. The second plasma treatment used in this case is a plasma treatment with a lower degree of vacuum than the first plasma treatment, so that the surface modification of the member, which is the purpose of the plasma treatment, can be achieved while minimizing damage to the first joining member or the second joining member.
本開示のプラズマ処理方法において、第2プラズマ処理は、大気圧雰囲気において行われるプラズマ処理であってもよい。 In the plasma processing method disclosed herein, the second plasma processing may be a plasma processing performed in an atmospheric pressure environment.
このように、第1接合部材または第2接合部材の表面の改質度合いの復元に際し、大気圧雰囲気において行われる第2プラズマ処理を用いることで、第1接合部材または第2接合部材がプラズマ処理により損傷することをより一層抑えることができる。 In this way, by using the second plasma treatment performed in an atmospheric pressure environment when restoring the degree of surface modification of the first or second joining member, damage to the first or second joining member due to the plasma treatment can be further prevented.
本開示のプラズマ処理方法において、第2プラズマ処理は、第1接合部材及び第2接合部材における互いの接合部における水に対する接触角を低減させる処理であってもよい。 In the plasma processing method of the present disclosure, the second plasma processing may be a processing to reduce the contact angle of water at the joint between the first bonding member and the second bonding member.
このように、第1接合部材及び第2接合部材は、プラズマ処理により水に対する親和性が向上するため、直接接合の一種である親水化接合を的確に行うことができる。 In this way, the affinity of the first and second bonding members for water is improved by the plasma treatment, so hydrophilic bonding, which is a type of direct bonding, can be performed accurately.
本開示のプラズマ処理方法において、第2プラズマ処理は、第1接合部材及び第2接合部材における互いの接合部の親水性の官能基の比率を高める処理であってもよい。 In the plasma processing method of the present disclosure, the second plasma treatment may be a treatment that increases the ratio of hydrophilic functional groups at the joints between the first and second bonding members.
このように、第1接合部材及び第2接合部材は、プラズマ処理により互いの接合部の親水性の官能基の比率が高められるため、水に対する親和性が向上し、直接接合の一種である親水化接合を的確に行うことができる。 In this way, the ratio of hydrophilic functional groups at the joints of the first and second bonding members is increased by plasma treatment, improving their affinity for water and enabling hydrophilic bonding, which is a type of direct bonding, to be performed accurately.
本開示のプラズマ処理方法において、第1接合部材及び第2接合部材における互いの接合部は、親水性の官能基を用いた親水化接合により直接接合されてもよい。 In the plasma processing method of the present disclosure, the bonded portions of the first bonding member and the second bonding member may be directly bonded to each other by hydrophilic bonding using a hydrophilic functional group.
このように、第1接合部材及び第2接合部材は、プラズマ処理により生成された比率が高められた親水性の官能基を用いて、直接接合の一種である親水化接合を行うことができる。 In this way, the first and second bonding members can be bonded by hydrophilic bonding, which is a type of direct bonding, using hydrophilic functional groups whose ratio is increased by the plasma treatment.
本開示のプラズマ処理方法において、親水化接合は、第1接合部材及び第2接合部材における互いの接合部に水を保持した状態で行われてもよい。 In the plasma processing method of the present disclosure, the hydrophilic bonding may be performed in a state where water is held at the bonded portions of the first and second bonding members.
このように、第1接合部材及び第2接合部材における互いの接合部に水を保持した状態で直接接合の一種である親水化接合をより一層的確に行うことができる。 In this way, hydrophilic bonding, which is a type of direct bonding, can be performed more accurately while retaining water at the joint between the first and second bonding members.
本開示のプラズマ処理方法において、第1接合部材は、ウエハであり、第2接合部材は、基板であり、第1プラズマ処理は、ウエハに所定のパターンを形成する工程を含む半導体製造処理の前工程において行われ、第2プラズマ処理は、ウエハから切り出された半導体チップを基板に実装する工程を含む半導体製造処理の後工程において行われてもよい。 In the plasma processing method disclosed herein, the first bonding member is a wafer, the second bonding member is a substrate, the first plasma processing is performed in a pre-process of a semiconductor manufacturing process including a process of forming a predetermined pattern on the wafer, and the second plasma processing may be performed in a post-process of the semiconductor manufacturing process including a process of mounting a semiconductor chip cut from the wafer on the substrate.
このように、半導体製造処理の前工程において第1プラズマ処理が行なわれた後、半導体製造処理の前工程から後工程までの間に所定の時間が経過し、第1接合部材または第2接合部材の互いの接合部の表面の改質度合いが劣化したとしても、半導体製造処理の後工程において第2プラズマ処理が行なわれることで、第1接合部材または第2接合部材の表面の改質度合いを好適に復元することができる。 In this way, even if a predetermined time elapses between the pre-process and the post-process of the semiconductor manufacturing process after the first plasma treatment is performed in the pre-process of the semiconductor manufacturing process and the degree of modification of the surface of the joint between the first joining member or the second joining member deteriorates, the degree of modification of the surface of the first joining member or the second joining member can be suitably restored by performing the second plasma treatment in the post-process of the semiconductor manufacturing process.
本開示の接合システムは、真空雰囲気において第1プラズマ処理が行われた第1接合部材及び第2接合部材を接合する接合システムであって、第1接合部材または第2接合部材に第1プラズマ処理よりも真空度の低い雰囲気において第2プラズマ処理を行うプラズマ処理部と、第1接合部材と第2接合部材とを接合ずる接合部とを備える。 The bonding system disclosed herein is a bonding system that bonds a first bonding member and a second bonding member that have been subjected to a first plasma treatment in a vacuum atmosphere, and includes a plasma processing unit that performs a second plasma treatment on the first bonding member or the second bonding member in an atmosphere with a lower degree of vacuum than the first plasma treatment, and a bonding unit that bonds the first bonding member and the second bonding member.
第1プラズマ処理により第1接合部材または第2接合部材の表面が一旦改質されたとしても、時間の経過とともに表面の改質度合いが劣化していく。しかし、このように、第1接合部材または第2接合部材に対して第2プラズマ処理を行うことで、表面の改質度合いを復元することができる。このとき用いられる第2プラズマ処理は、第1プラズマ処理よりも真空度の低いプラズマ処理であるため、第1接合部材または第2接合部材に対する損傷を抑えながら、プラズマ処理の目的である部材の表面改質を果たすことができる。 Even if the surface of the first joining member or the second joining member is once modified by the first plasma treatment, the degree of modification of the surface deteriorates over time. However, by performing the second plasma treatment on the first joining member or the second joining member in this manner, the degree of modification of the surface can be restored. The second plasma treatment used in this case is a plasma treatment with a lower degree of vacuum than the first plasma treatment, so that the surface modification of the member, which is the purpose of the plasma treatment, can be achieved while minimizing damage to the first joining member or the second joining member.
本開示は、第1接合部材または第2接合部材の損傷を抑えつつ、第1接合部材及び第2接合部材の接合を的確に行うことができる。 The present disclosure allows the first and second joining members to be joined accurately while minimizing damage to the first and second joining members.
以下、プラズマ処理方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。 One embodiment of the plasma processing method will be described below with reference to the drawings.
概略、本発明のプラズマ処理方法は、半導体製造処理に適用されるものであり、前工程において真空雰囲気において第1プラズマ処理が行われた第1接合部材及び第2接合部材に対して、後工程において第1プラズマ処理よりも真空度の低い第2プラズマ処理を行うことを含むものである。ここで、前工程と後工程とは時間的に近接させて、例えば、連続して実施することも可能であるが、本実施形態では、前工程は別の環境において実施され、時間をおいて後工程が実施されるような場合を想定している。なお、本明細書では、前工程において処理された部材を後工程が実施可能なように適用、すなわち、搬入し、第2プラズマ処理の前に必要とされる処理を実施することを「準備」という。そのため、前工程を実施せずに、前工程を実施した結果物である部材を搬入し、第2プラズマ処理の前に必要とされる処理を実施するところから後工程を開始する態様も、本実施形態の対象である。 In summary, the plasma processing method of the present invention is applied to semiconductor manufacturing processing, and includes performing a second plasma processing in a post-process with a lower vacuum than the first plasma processing on the first and second joining members that have been subjected to a first plasma processing in a vacuum atmosphere in a pre-process. Here, the pre-process and the post-process can be performed close to each other in time, for example, consecutively, but in this embodiment, it is assumed that the pre-process is performed in a different environment and the post-process is performed after a certain time. In this specification, the term "preparation" refers to applying the members that have been processed in the pre-process so that the post-process can be performed, that is, to carrying them in and carrying out the processing required before the second plasma processing. Therefore, this embodiment also covers a mode in which the post-process is started by carrying in the members that are the result of carrying out the pre-process without carrying out the pre-process, and carrying out the processing required before the second plasma processing.
次に図面を参照しながら、本実施形態のプラズマ処理方法を説明する。まず前工程として、ウエハに真空プラズマ処理を実施する。ウエハは、ダイシングの対象となる第1ウエハと、半導体チップが実装される第2ウエハとを含む。 Next, the plasma processing method of this embodiment will be described with reference to the drawings. First, as a pre-process, vacuum plasma processing is performed on a wafer. The wafer includes a first wafer to be diced and a second wafer on which semiconductor chips are mounted.
図1に示すように、真空プラズマ処理は、例えば、チャンバ内に設けられた対向電極10,11にウエハ13を配置することにより行われる。対向電極10,11には、RF電源12が接続されて対向電極10,11の間にプラズマを発生させる。ウエハ13は、一枚ずつプラズマ処理されてもよいし、複数枚同時にプラズマ処理されてもよい。また、図2に示すように、真空プラズマ処理は、対向電極10,11の各々にRF電源12A,12Bを接続し、対向電極10,11の各々に異なる電圧値や周波数の交流電力を印加して対向電極10,11の間にプラズマを照射してもよい。プラズマ処理されたウエハ13は、図示しないハンドによりチャンバから取り出されて、マガジン等により搬送される。
As shown in FIG. 1, the vacuum plasma processing is performed, for example, by placing a
ここで、真空プラズマ処理は、第1プラズマ処理の一例であり、真空雰囲気において行われるプラズマ処理である。真空プラズマ処理は、例えば、高速処理対応を目的として、電極間(プラズマ空間)に基板を直接投入してプラズマを照射するダイレクトプラズマの照射方式が適用されるものである。 Here, the vacuum plasma process is an example of the first plasma process, and is a plasma process carried out in a vacuum atmosphere. For example, the vacuum plasma process applies a direct plasma irradiation method in which a substrate is directly placed between electrodes (plasma space) and irradiated with plasma, with the aim of supporting high-speed processing.
そして、前工程を経たウエハは、後工程で用いられる接合システムに搬入される。接合システムは、搬入されたウエハ(第1ウエハ)に対してダイシング処理を行うことで、半導体チップを作製し、作製された半導体チップ及びウエハ(第2ウエハ)の互いの接合部に対し、洗浄処理を実施する。その次に、洗浄処理が行なわれた半導体チップ及びウエハの互いの接合部に対し、大気圧プラズマ処理を行う。 Then, the wafer that has gone through the pre-processing is carried into a bonding system that is used in the post-processing. The bonding system performs a dicing process on the carried-in wafer (first wafer) to produce semiconductor chips, and performs a cleaning process on the bonded portions of the produced semiconductor chips and the wafer (second wafer). Next, atmospheric pressure plasma processing is performed on the bonded portions of the semiconductor chips and wafer that have been subjected to the cleaning process.
図3に示すように、大気圧プラズマ処理は、駆動ステージ20の上方に設けられたプラズマ照射部14により行われる。プラズマ照射部14は、一対の対向電極15,16により構成されており、駆動ステージ20に配置されたウエハ13に対して対向電極15,16の下部からプラズマを照射する。対向電極15には、RF電源17が接続されており、駆動ステージ20に配置されたウエハ13に対して連続的にプラズマ処理を実行可能に構成されている。
As shown in FIG. 3, atmospheric pressure plasma processing is performed by a
ここで、大気圧プラズマ処理は、第2プラズマ処理の一例であり、真空プラズマ処理よりも真空度の低い大気圧雰囲気において行われるプラズマ処理である。大気圧プラズマ処理は、例えば、ウエハの損傷を抑えることを目的として、スリットからプラズマを噴き出して照射するリモートプラズマの照射方式が適用されるものである。なお、第2プラズマ処理は、大気圧雰囲気に限らず、例えば窒素等によりガス置換をした雰囲気、加圧雰囲気、第1プラズマ処理よりも真空度が低い低真空雰囲気で行われるプラズマ処理であってもよい。 Here, atmospheric pressure plasma processing is an example of the second plasma processing, and is a plasma processing performed in an atmospheric pressure atmosphere with a lower degree of vacuum than the vacuum plasma processing. For example, the atmospheric pressure plasma processing applies a remote plasma irradiation method in which plasma is ejected from a slit for the purpose of suppressing damage to the wafer. Note that the second plasma processing is not limited to an atmospheric pressure atmosphere, and may be a plasma processing performed in an atmosphere in which gas has been replaced with nitrogen or the like, a pressurized atmosphere, or a low vacuum atmosphere with a lower degree of vacuum than the first plasma processing.
その後、大気圧プラズマ処理が行なわれたウエハに対し、表面親水化処理等を行った上で、半導体チップをウエハに実装した実装基板を作製する。第2プラズマ処理に相当する大気圧プラズマ処理を実施する前までの工程が本発明の「準備」に相当する。接合システムにおけるプラズマ処理方法の具体例については、図5及び図6を参照しながら後述する。なお、以下の説明においては、第2基板はウエハであるとして説明するが、第2基板はウエハに限らず、例えば、プリント基板等のウエハ以外の基板、すでに個片化された半導体チップが実装された基板等であってもよい。 Then, the wafer that has been subjected to the atmospheric plasma treatment is subjected to a surface hydrophilization treatment, etc., and a mounting substrate is produced in which a semiconductor chip is mounted on the wafer. The steps up to the atmospheric plasma treatment, which corresponds to the second plasma treatment, correspond to the "preparation" of the present invention. A specific example of a plasma treatment method in the bonding system will be described later with reference to Figures 5 and 6. Note that in the following explanation, the second substrate is described as a wafer, but the second substrate is not limited to a wafer, and may be, for example, a substrate other than a wafer, such as a printed circuit board, or a substrate on which an individual semiconductor chip has already been mounted.
図4に示すように、接合システム100は、上記プラズマ処理を実施するための構成として、例えば、ダイシング装置110と、洗浄装置120と、プラズマ処理装置130と、表面親水化装置140とを備える。それぞれの装置は、同一の筐体に囲われて配置された構成、所謂ライン化されて搬送装置もしくは人手により各装置で処理済みの物が次工程に引き渡される構成であってもよい。また、これらの装置に限らず、他の処理工程の装置を含んでいてもよい。
As shown in FIG. 4, the
ダイシング装置110は、円盤状のウエハを格子状に切断し、ウエハに形成されたIC(集積回路)を1つの半導体チップとして切り離す装置である。
The
洗浄装置120は、ダイシング装置110によりダイシングされた半導体チップに対し、スポンジ等を用いて擦り洗い処理、表面を撫で洗い処理を行うことで、ダイシング装置110において生じたウエハの切削屑、接着剤等の有機物などを洗浄する装置である。
The
プラズマ処理装置130は、第2プラズマ処理を行う装置である。具体的には、プラズマ処理装置130は、洗浄装置120により洗浄された半導体チップ、及び、半導体チップが実装されるウエハの互いの接合部に対し、大気圧プラズマ処理を実施する。プラズマ処理装置130は、例えば、半導体製造処理の前工程において真空プラズマ処理により表面が改質された半導体チップ及びウエハの互いの接合部において、時間の経過とともに表層に形成された酸化膜等の被膜層を大気圧プラズマ処理により除去し、表面を改質する。この際、大気圧プラズマ処理は真空プラズマ処理に比べて、ウエハの接合部に対する損傷が低いので、プラズマ処理の対象に対する損傷を抑制しながら表面の改質が可能という利点を有する。
The
表面親水化装置140は、プラズマ処理装置130により大気圧プラズマ処理が行われた半導体チップ及び基板の互いの接合部を親水化する。表面親水化装置140は、例えば、スピンチャックに保持された半導体チップまたは基板を回転させながら、半導体チップまたは基板に純水を供給し、半導体チップ及び基板の互いの接合部に純水を拡散させて親水化する。ここで「親水化」とは、半導体チップ及び基板の表面における親水性の官能基の比率を高めることで、半導体チップ及び基板の表面における水に対する接触角を低減させて水に対する親和性を高める処理である。親水化においては、半導体チップ及び基板の互いの接合部に形成された親水化の官能基に水を保持することで、親水性の官能基同士の距離が適正に維持され、親水化が円滑に行われる。
The
(プラズマ処理方法の具体例)
次に、本実施形態のプラズマ処理方法の内容の一例について、図5及び図6に示すフローチャートを参照して説明する。
(Specific example of plasma treatment method)
Next, an example of the plasma processing method according to this embodiment will be described with reference to the flow charts shown in FIGS.
図5に示すように、まず、半導体製造処理の前工程において真空プラズマ処理が行なわれたウエハを搬入する(ステップS100)。搬入されたウエハは、ダイシングの対象となる第1ウエハと、第1ウエハをダイシングすることによって作製された半導体チップが実装される第2ウエハとを含む。この搬入には、例えば、他の場所や装置でプラズマ処理されたウエハを保存し、接合システム100に搬入するために運搬することを含んでもよい。
As shown in FIG. 5, first, wafers that have been subjected to vacuum plasma processing in the pre-processing of semiconductor manufacturing are carried in (step S100). The carried in wafers include a first wafer to be diced and a second wafer on which semiconductor chips produced by dicing the first wafer are mounted. This carrying in may include, for example, storing wafers that have been plasma processed in another location or device, and transporting them for carrying into the
次に、先のステップS100において搬入されたウエハ(第1ウエハ)をダイシングして半導体チップを作製する(ステップS200)。具体的には、先のステップS100において準備された円盤状のウエハ(第1ウエハ)を格子状に切断し、ウエハに形成されたIC(集積回路)を1つの半導体チップとして切り離すことで、半導体チップを作製する。 Next, the wafer (first wafer) carried in the previous step S100 is diced to produce semiconductor chips (step S200). Specifically, the disk-shaped wafer (first wafer) prepared in the previous step S100 is cut into a lattice pattern, and the ICs (integrated circuits) formed on the wafer are separated into individual semiconductor chips to produce the semiconductor chips.
次に、先のステップS100において搬入されたウエハ(第2ウエハ)と、先のステップS200において作製された半導体チップとの接合処理を行う(ステップS300)。 Next, a bonding process is performed between the wafer (second wafer) that was loaded in the previous step S100 and the semiconductor chip that was fabricated in the previous step S200 (step S300).
図6に接合処理の詳細な工程を示す。図6に示すように、接合処理において、まず、先のステップS300において作製された半導体チップを洗浄する(ステップS310)。具体的には、先のステップS300において作製された半導体チップにおける基板との接合部に対し、例えば、スポンジ等を用いて擦り洗い処理、撫で洗いを行うことで、ダイシングにおいて生じたウエハの切削屑、接着剤等の有機物などを洗浄する。 Figure 6 shows the detailed steps of the bonding process. As shown in Figure 6, in the bonding process, first, the semiconductor chip produced in the previous step S300 is washed (step S310). Specifically, the bond between the substrate and the semiconductor chip produced in the previous step S300 is scrubbed or gently washed using, for example, a sponge to clean off the wafer cutting debris generated during dicing, organic matter such as adhesives, etc.
次に、先のステップS310において洗浄された半導体チップに対して大気圧プラズマ処理を行うことで、半導体チップの表面を改質する(ステップS320)。具体的には、先のステップS310において洗浄された半導体チップにおける基板との接合部に対し、時間の経過とともに表層に形成された酸化膜等の被膜層を大気圧プラズマ処理により除去し、表面を改質する。 Next, the semiconductor chip cleaned in the previous step S310 is subjected to atmospheric pressure plasma treatment to modify the surface of the semiconductor chip (step S320). Specifically, the surface of the semiconductor chip cleaned in the previous step S310 is modified by removing a coating layer such as an oxide film that has formed on the surface over time at the bonded portion between the semiconductor chip and the substrate by the atmospheric pressure plasma treatment.
次に、先のステップS320において表面が改質された半導体チップの表面の親水化を行う(ステップS330)。具体的には、先のステップS320において表面が改質された半導体チップをスピンチャックに保持した状態で回転させながら、半導体チップに純水を供給し、半導体チップにおける基板との接合部に純水を拡散させて親水化を行う。 Next, the surface of the semiconductor chip whose surface has been modified in the previous step S320 is made hydrophilic (step S330). Specifically, while rotating the semiconductor chip whose surface has been modified in the previous step S320 while held by the spin chuck, pure water is supplied to the semiconductor chip, and the pure water is diffused into the joint between the semiconductor chip and the substrate, thereby making the semiconductor chip hydrophilic.
次に、先のステップS100において搬入された基板(第2ウエハ)を洗浄する(ステップS340)。具体的には、先のステップS100において準備された基板における半導体チップとの接合部に対し、例えば、スポンジ等を用いて擦り洗い、撫で洗い処理を行うことで、基板の表面を洗浄する。 Next, the substrate (second wafer) that was brought in at the previous step S100 is cleaned (step S340). Specifically, the surface of the substrate is cleaned by, for example, scrubbing and rubbing with a sponge or the like at the bonding portion between the substrate and the semiconductor chip that was prepared at the previous step S100.
次に、先のステップS340において洗浄された基板に対して大気圧プラズマ処理を行うことで、基板の表面を改質する(ステップS350)。具体的には、先のステップS340において洗浄された基板における半導体チップとの接合部に対し、時間の経過とともに表層に形成された酸化膜等の被膜層を大気圧プラズマ処理により除去し、表面を改質する。 Next, the substrate cleaned in the previous step S340 is subjected to atmospheric pressure plasma treatment to modify the surface of the substrate (step S350). Specifically, the substrate cleaned in the previous step S340 is subjected to atmospheric pressure plasma treatment to remove a coating layer such as an oxide film that has formed on the surface over time at the joint between the substrate and the semiconductor chip, thereby modifying the surface.
次に、先のステップS350において表面が改質された基板の表面の親水化を行う(ステップS360)。具体的には、先のステップS350において表面が改質された基板をスピンチャックに保持した状態で回転させながら、基板に純水を供給し、基板における半導体チップとの接合部に純水を拡散させて親水化を行う。 Next, the surface of the substrate whose surface has been modified in the previous step S350 is made hydrophilic (step S360). Specifically, while the substrate whose surface has been modified in the previous step S350 is rotated while being held by a spin chuck, pure water is supplied to the substrate, and the pure water is diffused into the joint between the substrate and the semiconductor chip, thereby making the substrate hydrophilic.
次に、先のステップS330において親水化された半導体チップの表面と、先のステップS360において親水化された基板の表面とを重ね合わせた状態で互いに押圧することで半導体チップと基板とを接合し(ステップS370)、図5に示すフローチャートを終了する。なお、上記プラズマ処理では、半導体チップと基板との双方に大気圧プラズマ処理を実施したが、半導体チップ及び基板のいずれか一方のみに大気圧プラズマ処理を実施してもよい。 Next, the surface of the semiconductor chip that was made hydrophilic in the previous step S330 and the surface of the substrate that was made hydrophilic in the previous step S360 are pressed against each other while overlapping each other to bond the semiconductor chip and the substrate (step S370), and the flow chart shown in FIG. 5 is terminated. In the above plasma treatment, the atmospheric pressure plasma treatment is performed on both the semiconductor chip and the substrate, but the atmospheric pressure plasma treatment may be performed on only either the semiconductor chip or the substrate.
次に、本実施形態のプラズマ処理方法の作用について説明する。 Next, the operation of the plasma processing method of this embodiment will be described.
図7に示すように、本実施形態においては、水に対するウエハの接触角の初期値が比較的高い値となっている((1)に相当)。そして、半導体製造処理の前工程において、真空プラズマ処理をウエハに対して実行すると、水に対するウエハの接触角が大きく低減する((2)に相当)。また、真空プラズマ処理を実行した後、半導体製造処理の前工程から後工程に移行する過程を含め、一定の時間が経過すると、真空プラズマ処理により低減していた水に対するウエハの接触角が次第に増加する((3)に相当)。言い換えると、真空プラズマ処理の直後からウエハの親水性は徐々に失われていく。そこで、こうしたウエハに対して大気圧プラズマ処理を実行することで、水に対するウエハの接触角をリセットする((4)に相当)。大気圧プラズマ処理を実行することで、ウエハの損傷を抑制しながらウエハ表面の親水性を復活させることができるのである。 As shown in FIG. 7, in this embodiment, the initial contact angle of the wafer with respect to water is relatively high (corresponding to (1)). Then, when vacuum plasma processing is performed on the wafer in the front-end process of the semiconductor manufacturing process, the contact angle of the wafer with respect to water is significantly reduced (corresponding to (2)). After the vacuum plasma processing is performed, the contact angle of the wafer with respect to water, which was reduced by the vacuum plasma processing, gradually increases after a certain period of time, including the process of moving from the front-end process to the back-end process of the semiconductor manufacturing process (corresponding to (3)). In other words, the hydrophilicity of the wafer is gradually lost immediately after the vacuum plasma processing. Therefore, by performing atmospheric pressure plasma processing on such a wafer, the contact angle of the wafer with respect to water is reset (corresponding to (4)). By performing atmospheric pressure plasma processing, the hydrophilicity of the wafer surface can be restored while suppressing damage to the wafer.
すなわち、真空プラズマ処理によりウエハの表面が改質された後、時間の経過に伴ってウエハの表面に酸化膜等の被膜層が形成されることで、ウエハの表面の改質が劣化したとしても、こうしたウエハに対して大気圧プラズマ処理を実行することで、ウエハの表面に形成された被膜層を除去し、水に対するウエハの接触角をリセットする。この場合、大気圧プラズマ処理は、真空プラズマ処理と比較して、ウエハに与える損傷が小さいため、ウエハの損傷を抑えつつ、ウエハの接合処理を円滑に行うことができる。 That is, even if a coating layer such as an oxide film forms on the wafer surface over time after the wafer surface has been modified by vacuum plasma processing, causing the modification of the wafer surface to deteriorate, performing atmospheric pressure plasma processing on such a wafer removes the coating layer formed on the wafer surface and resets the contact angle of the wafer with water. In this case, atmospheric pressure plasma processing causes less damage to the wafer than vacuum plasma processing, so that the wafer bonding process can be performed smoothly while minimizing damage to the wafer.
なお、上記実施形態は、以下のような形態にて実施することもできる。 The above embodiment can also be implemented in the following ways:
上記実施形態においては、半導体チップと基板とが接合される場合を例に挙げて説明した。ただし、接合される対象の組み合わせは、半導体チップと基板とに限らず、接合が可能な組み合わせであればよい。また、半導体チップと基板との接合の態様は、両者が直接的に接合される直接接合に限らず、例えば、半導体チップと基板との間に樹脂等の接着材を介在させて間接的に接合される間接接合であってもよい。 In the above embodiment, an example was described in which a semiconductor chip and a substrate are bonded. However, the combination of objects to be bonded is not limited to a semiconductor chip and a substrate, and any combination that allows bonding may be used. Furthermore, the manner of bonding between the semiconductor chip and the substrate is not limited to direct bonding, in which the two are bonded directly, but may be indirect bonding, in which the semiconductor chip and the substrate are indirectly bonded by interposing an adhesive such as resin between them.
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を領域的に置換し又は組み合わせることが可能である。 The above-described embodiments are intended to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. The elements of the embodiments, as well as their arrangement, materials, conditions, shapes, sizes, etc., are not limited to those exemplified, and may be modified as appropriate. Furthermore, configurations shown in different embodiments may be replaced or combined in terms of area.
10,11…対向電極、12,12A,12B…RF電源、13…ウエハ、14…プラズマ照射部、15,16…対向電極、17…RF電源、20…駆動ステージ、100…接合システム、110…ダイシング装置、120…洗浄装置、130…プラズマ処理装置、140…表面親水化装置。 10, 11... opposing electrodes, 12, 12A, 12B... RF power supply, 13... wafer, 14... plasma irradiation section, 15, 16... opposing electrodes, 17... RF power supply, 20... drive stage, 100... bonding system, 110... dicing device, 120... cleaning device, 130... plasma processing device, 140... surface hydrophilization device.
Claims (4)
前記第1プラズマ処理工程により処理された前記第1ウエハを切断して個片化して前記第1接合部材を形成するダイシング工程と、
前記ダイシング工程により切断されかつ洗浄処理が行われた個片化された前記第1ウエハ、及び、前記第1プラズマ処理工程が行われた前記第2ウエハに対して行われる、第2プラズマ処理工程であって、前記第2プラズマ処理工程は、前記第1プラズマ処理工程よりも真空度の低い雰囲気中で行われ、かつ、前記第1及び第2ウエハの水に対する接触角を低減させるものである、第2プラズマ処理工程と、
前記第2プラズマ処理工程が行われた前記第1ウエハから得られた前記第1接合部材と、前記第2プラズマ処理工程が行われた前記第2ウエハから得られた第2接合部材とを接合する工程と
を含む、
プラズマ処理方法。 a first plasma treatment process performed on bonding surfaces of a first wafer which is cut into individual pieces to become a first bonding member and a second wafer to which the first bonding member cut from the first wafer is bonded , the first plasma treatment process being performed in a vacuum atmosphere and reducing contact angles of the first and second wafers with water;
a dicing step of cutting the first wafer processed by the first plasma processing step into individual pieces to form the first bonding members;
a second plasma treatment process performed on the first wafer cut by the dicing process and subjected to a cleaning process and the second wafer subjected to the first plasma treatment process , the second plasma treatment process being performed in an atmosphere with a lower degree of vacuum than the first plasma treatment process and reducing the contact angles of the first and second wafers with respect to water;
a step of bonding the first bonding member obtained from the first wafer that has been subjected to the second plasma treatment step to a second bonding member obtained from the second wafer that has been subjected to the second plasma treatment step ,
Plasma treatment method.
請求項1に記載のプラズマ処理方法。 The second plasma treatment step is a plasma treatment performed in an atmospheric pressure atmosphere.
The plasma processing method according to claim 1 .
前記第2接合部材は、基板であり、
前記第1プラズマ処理工程は、前記ウエハに所定のパターンを形成する工程を含む半導体製造処理の前工程において行われ、
前記第2プラズマ処理工程は、前記半導体チップを基板に実装する工程を含む半導体製造処理の後工程において行われる、
請求項1に記載のプラズマ処理方法。 the first bonding member is a semiconductor chip cut from a wafer and separated into individual pieces,
the second bonding member is a substrate,
the first plasma processing step is performed in a pre-process of a semiconductor manufacturing process including a step of forming a predetermined pattern on the wafer,
The second plasma treatment step is performed in a later step of a semiconductor manufacturing process including a step of mounting the semiconductor chip on a substrate.
The plasma processing method according to claim 1 .
個片化されて前記第1接合部材となる第1ウエハ、及び、前記第1ウエハから個片化された前記第1接合部材が接合される第2ウエハの互いの接合面に対して行われる、第1プラズマ処理であって、前記第1プラズマ処理は、真空雰囲気において行われ、かつ、前記第1及び第2ウエハの水に対する接触角を低減させるものである、第1プラズマ処理部と、
前記第1プラズマ処理部によりプラズマ処理された前記第1ウエハを切断して個片化して前記第1接合部材を形成するダイシング処理部と、
前記ダイシング処理部により切断されかつ洗浄処理が行われた個片化された前記第1ウエハ、及び、前記第1プラズマ処理が行われた前記第2ウエハに対して行われる、第2プラズマ処理を行う第2プラズマ処理部であって、前記第2プラズマ処理は、前記第1プラズマ処理よりも真空度の低い雰囲気中で行われ、かつ、前記第1及び第2ウエハの水に対する接触角を低減させるものである、第2プラズマ処理部と、
前記第2プラズマ処理部により第2プラズマ処理が行われた前記第1ウエハから得られた前記第1接合部材と、前記第2プラズマ処理が行われた前記第2ウエハから得られた前記第2接合部材とを接合する接合部とを備える、
接合システム。 A joining system for joining a first joining member and a second joining member,
a first plasma processing unit that performs a first plasma treatment on bonding surfaces of a first wafer that is cut into pieces to become the first bonding members and a second wafer to which the first bonding members cut from the first wafer are bonded , the first plasma treatment being performed in a vacuum atmosphere and reducing contact angles of the first and second wafers with water;
a dicing processing section for cutting the first wafer that has been plasma-processed by the first plasma processing section into individual pieces to form the first bonding members;
a second plasma processing unit that performs a second plasma processing on the first wafer cut by the dicing processing unit and cleaned, and the second wafer that has been subjected to the first plasma processing , the second plasma processing being performed in an atmosphere with a lower degree of vacuum than the first plasma processing , and reducing the contact angles of the first and second wafers with respect to water;
a bonding section that bonds the first bonding member obtained from the first wafer that has been subjected to the second plasma treatment by the second plasma processing section and the second bonding member obtained from the second wafer that has been subjected to the second plasma treatment ,
Joining system.
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