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JP6151354B2 - ウエハスタックの組立 - Google Patents

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Description

開示の分野
本開示は、たとえば光電子モジュールの作製に使用されるウエハスタックの製造および組立に関する。
背景
カメラおよび集積カメラの光学系のような光学装置は、よく電子機器に、特に携帯電話およびパソコンのような電子機器に組込まれる。そのような光学装置用の能動光学部品、受動光学部品および電子部品をウエハスケールで製造することは、より魅力的になっている。１つの理由は、そのような光学装置のコストを継続的に削減する傾向があるからである。
よって、いくつかの用途において、さまざまな部品がウエハスケールで作製され、組立てられる。ウエハスケールパッケージまたはウエハスタックは、最小ウエハ寸法（すなわち、軸方向）に沿って堆積され、互いに接合された複数のウエハを含むことができる。ウエハスタックは、並列に配置された実質的に同様の光学装置または光電子装置を含むことができる。ウエハスケール組立工程において、さまざまな個別の部品を互いに整列する必要があり、得られた装置が適切に動作するように、組立工程において、要求された整列が維持される必要がある。
概要
ＵＶ硬化性材料および熱硬化性材料を用いて、ウエハを互いに接合することによって、ウエハスタックを形成する技術は、記載されている。１つまたは複数の実現例の詳細は、添付図面および以下の説明に記載されている。
一局面において、本開示は、ウエハスタックを形成する方法を記載している。方法は、第１ウエハと第２ウエハとを備えるサブスタックを提供するステップを含む。第１ウエハと第２ウエハとは各々、上面と下面とを有する。サブスタックは、第１ウエハの上面と第２ウエハの下面との間の界面に設けられた第１熱硬化性接着剤を含む。方法は、第２ウエハの上面に第３ウエハを配置するステップを含む。第３ウエハは、上面と下面とを有する。第２ウエハの上面と第３ウエハの下面との間の界面には、第２熱硬化性接着剤が設けられている。方法は、第３ウエハを不連続の位置でサブスタックに接合するように、第３ウエハの上面の方向から紫外線（ＵＶ）照射を提供することによって、第２ウエハに設置された開口部に設けられかつ第３ウエハの一部と接触しているＵＶ硬化性接着剤を硬化させるステップをさらに含む。続いて、第３ウエハおよびサブスタックを加熱することによって、第１および第２熱硬化性接着剤を硬化させる。
別の局面によれば、ウエハスタックは、それぞれが上面と下面とを有する第１、第２および第３ウエハを含む。第１熱硬化性接着剤は、第１ウエハの上面と第２ウエハの下面との間の界面に設けられおり、第２熱硬化性接着剤は、第２ウエハの上面と第３ウエハの下面との間の界面に設けられている。ＵＶ硬化性接着剤は、第２ウエハの周縁の近傍の不連続の位置に設けられており、第２および第３ウエハの部分と接触している。
いくつかの実現例において、ウエハスタックを１つの場所（たとえば、マスクアライナ）から取出す前に、ウエハ表面上の選択位置に設けられたＵＶ硬化性接着材料を予硬化することは、その後、たとえば硬化のためにウエハスタックを第２位置（たとえば、オーブン）に搬送するときに発生するウエハ間の整列がずれる可能性を低減することができる。いくつかの実現例において、開示された技術は、接合アライナを用いてウエハスタックを形成する技術よりも、より速くより正確かつより安価で、ウエハスタックを形成することができる。
本開示はまた、ウエハレベルで光電子モジュールを作製する方法を記載している。
他の局面、特徴および利点は、明細書および図面ならびに特許請求の範囲から明らかになる。
複数のモジュールを製造するためのウエハスタックを形成するためのウエハの断面図である。 複数のモジュールを製造するためのウエハスタックの断面図である。 光電子モジュールの断面図である。 ウエハスタックの製造方法のフローチャートである。 接触界面において熱硬化性接着剤を用いて上下に接合した１対のウエハを示す図である。 接触界面において熱硬化型接着剤を用いて上下に接合した３枚のウエハを示す図である。 ＵＶ透過性窓の位置を示すウエハの上面図である。 第１の局部ＵＶ硬化技術を用いて、ウエハスタックを形成するステップを示す断面図である。 第１の局部ＵＶ硬化技術を用いて、ウエハスタックを形成するステップを示す断面図である。 第１の局部ＵＶ硬化技術を用いて、ウエハスタックを形成するステップを示す断面図である。 第１の局部ＵＶ硬化技術を用いて、ウエハスタックを形成するステップを示す断面図である。 第２の局部ＵＶ硬化技術を用いて、ウエハスタックを形成するステップを示す断面図である。 第２の局部ＵＶ硬化技術を用いて、ウエハスタックを形成するステップを示す断面図である。 第２の局部ＵＶ硬化技術を用いて、ウエハスタックを形成するステップを示す断面図である。 局部ＵＶ硬化技術を用いて、別のウエハスタックを形成するステップを示す断面図である。 局部ＵＶ硬化技術を用いて、別のウエハスタックを形成するステップを示す断面図である。 局部ＵＶ硬化技術を用いて、別のウエハスタックを形成するステップを示す断面図である。 局部ＵＶ硬化技術を用いて、別のウエハスタックを形成するステップを示す断面図である。
詳細な説明
図１は、図２に示されるウエハスタック１０を形成するためのウエハを示す概略断面図である。堆積されたウエハは、その後、個別のマイクロ光学構造に分割することができる。たとえば、図２の縦方向の破線により示されたように、ウエハスタック１０は、形成された後、図３に一例として示された複数のモジュール１２にダイシングされることができる。以下では、例示されたモジュール１２をさらに詳述する。しかしながら、本開示に記載されたウエハスタックを形成する技術は、他の種類のモジュール用のウエハスタックを形成するために使用することもできる。
図３の例で示すように、モジュール１２は、少なくとも１つの能動光学部品および少なくとも１つの受動光学部品を含む。能動光学部品の例としては、たとえば、フォトダイオード、イメージセンサ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤまたはレーザーチップとなどのような光検出素子または発光素子を含む。受動光学部品の例としては、たとえば、レンズ、プリズムおよびミラーなどのような、屈折および／または回折および／または反射によって光の方向を変える光学素子または（開口絞り、画像スクリーンおよびホルダーなどのような機械素子を含み得る光学素子の集合である）光学系である。
モジュール１２は、縦方向（図３のｚ方向）に互いに堆積されたいくつかの構成要素（Ｐ、Ｓ、Ｏ）を含む。縦方向（ｚ方向）に垂直なｘ−ｙ平面（図２参照）における方向は、「横方向」と称される。モジュール１２は、上下に堆積された基板Ｐと、隔離部材Ｓと、光学部材Ｏとを含む。いくつかの実現例において、光学部材上に配置されたバッフル部材をさらに含んでもよい。基板Ｐは、たとえば印刷回路板（ＰＣＢ）組立体である。ＰＣＢ組立体の印刷回路基板は、インターポーザーと呼ばれることがある。ＰＣＢの上面に、光を発光するための発光部材Ｅ（たとえば、赤外光または近赤外光を発光するための発光ダイオードなどを含む光送信器ダイ）と、発光部材Ｅによって出射された周波数／波長（または周波数範囲／波長範囲）の光を検出するための検出部材Ｄ（たとえば、赤外光または近赤外光を検出するための発光ダイオードなどを含む光受信器ダイ）とを搭載することができる。光は、一般的には電磁放射線を指し、たとえば電磁スペクトルにおいて赤外線、可視光または紫外線（ＵＶ）部分の電磁放射を含む。
発光部材Ｅの電気接点および検出部材Ｄの電気接点は、半田ボール１７が取付けられているモジュール１２の外側に電気的に接続される。いくつかの実現例は、４つの電気接点を含む。４つの電気接点のうち、２つは、発光部材Ｅの電気接点であり、他の２つは、検出部材Ｄの電気接点である。半田ボール１７の代わりに、いくつかの実現例は、後から半田ボールを設けるＰＣＢに設けられた接触パッドを含む。モジュール１２は、たとえば表面実装技術（ＳＭＴ）を用いて、他の電子部品に隣接して印刷回路基板１９の上に搭載されことができる。印刷回路板１９は、携帯通信装置または他の計算装置のような電子装置（たとえば、スマートフォンまたは他の携帯電話）の構成要素であってもよい。
隔離部材Ｓは、２つの開口１４を有する。発光部材Ｅは、２つの開口のうち一方の開口に配置され、検出部材Ｄは、他方の開口に配置されている。このように、発光部材Ｅと検出部材Ｄとは、横方向で隔離部材Ｓにより囲まれる。開口は、実質的に円形として示されているが、いくつかの実現例では他の形状であってもよい。
隔離部材Ｓは、いくつかの機能を果たすことができる。隔離部材Ｓは、（縦方向の延長によって）基板Ｐと光学部材Ｏとの間の特定の距離を確保することができ、よって、発光部材Ｅから光学部材Ｏを介してモジュール１２の外部までの特定の光路およびモジュール１２の外部から光学部材Ｏを介して検出部材Ｄまでの特定の光路を達成することに寄与する。また、隔離部材Ｓは、検出部材Ｄが通常検出可能な光に対して少なくとも実質的に不透明であり、かつ、モジュール１２の外壁の一部を形成しているため、検出部材Ｄによって検出されるべきではない光から検出部材Ｄを保護することができる。さらに、隔離部材Ｓは、検出部材Ｄが通常検出可能な光に対して少なくとも実質的に不透明であり、かつ、発光部材Ｅと検出部材Ｄとの間に壁を形成しているため、発光部材Ｅから出射され、検出部材Ｄに到達すべきではない光から検出部材Ｄを保護することができ、よって、発光部材Ｅと検出部材Ｄとの間の光学干渉を低減する。その結果、モジュール１２内部の反射光および発光部材Ｅに由来する迷光は、検出部材Ｄに到達しないように防止される。いくつかの実現例では、隔離部材Ｓは、ポリマー材料、たとえばエポキシ樹脂のような硬化性（たとえば、熱硬化性）ポリマー材料から作れる。隔離部材は、たとえば、カーボンブラックまたは他の顔料を含有するエポキシから作ることができる。
最大感度および最大検出範囲を達成するために、発光部材（たとえば、ＬＥＤ）Ｅと検出部材（たとえば、フォトダイオード）Ｄとの間に近接距離を有することは重要である。しかしながら、内部干渉に起因するセンサの誤応答およびダイナミックレンジの減少を避けるために、受光装置の近傍に設置された発光装置は、隔離壁または隔離カバーにより達成されるＩＲに対して有効な光学絶縁を必要とする。図示の例では、隔離部材Ｓは、発光部材Ｅと検出部材Ｄとを互いに隔離する垂直壁分離部を有する。よって、内部の光学干渉を低減することができる。
モジュール１２に含まれる能動電子部品（図１の例では発光部材Ｅおよび検出部材Ｄ）は、パッケージ化された電子部品であってもよく、パッケージ化されていない電子部品であってもよい。基板Ｐと接触させるために、ワイヤボンディングまたはフリップチップ技術または任意の他の公知の表面実装技術を使用してもよく、従来のスルーホール技術を使用してもよい。
光学部材Ｏは、遮光部ｂと２つの透明部ｔとを含む。透明部の一方は、発光部材Ｅからの発光がジュール１２から出射することを可能にし、他方は、モジュール１の外部からの光がモジュール１２内に進入し、検出部材Ｄに到達することを可能にする。遮光部ｂは、たとえば適当な（ポリマー）材料から作られたため、検出部材Ｄが通常検出可能な光に対して実質的に不透明である。透明部ｔの各々は、導光のために、受動光学部品Ｌ、より具体的および例示的にはレンズ部材Ｌを含む。図３に示すように、レンズ部材Ｌは、たとえば透明素子１６と密着する２つのレンズ素子１５を含んでもよい。透明素子１６は、遮光部ｂを形成する光学部材Ｏの部分と同様の縦寸法を有することができ、したがって遮光部ｂを形成する光学部材Ｏの部分が透明素子１６とともに（完璧に近い）平坦な固体平板形状を形成する。レンズ素子１５（図１参照）は、屈折および／または回折によって光の方向を変える。全てのレンズ素子は、たとえば（図１に示すように）全体的に凸状に形成されてもよい。しかしながら、１つ以上のレンズ素子１５は、異なる形状、たとえば全体的または部分的に凹状に形成されることができる。
いくつかの実現例において、モジュール１２は、近接センサとして使用することができる。近接センサのモジュールは、たとえば、携帯電話が使用者の耳または顔の近傍にあることを検出するように、携帯電話に組込むことができる。したがって、携帯電話の表示画面が使用されていない場合に自動的に暗くなりまたは自動的に切ることができ、よって、携帯電話の電池寿命を延長する。
図１および図２に戻り、スタック１０は、第１ウエハＰＷと、第２ウエハＳＷと、第３ウエハＯＷとを含む。図示の例において、第１ウエハＰＷは、基板ウエハであり、第２ウエハＳＷは、スペーサウエハであり、第３ウエハＯＷは、光学ウエハである。他の実現例において、ウエハスタック１０は、わずか２つのウエハを含んでもよく、４つ以上のウエハを含んでもよい。また、これらのウエハは、図示の例と異なる種類のウエハであってもよい。
一般には、ウエハは、実質的に円盤状または板状に形成され、一方向（ｚ方向または縦方向）の延長が、他の２つの方向（ｘ−ｙ方向または横方向）の延長より小さい素子を指す。（空白でない）ウエハには、複数の類似する構造体または素子が、その内部においてたとえば長方形のグリッド状に配置または設置される。ウエハは、開口または穴を有することができる。場合によって、ウエハは、その横方向領域の主要部に材料を含まなくてもよい。実装によって、ウエハは、たとえば半導体材料、高分子材料、金属およびポリマーまたはポリマーおよびガラス材料とを含む複合材料から作ることができる。ウエハは、熱硬化性ポリマーまたは紫外線（ＵＶ）硬化性ポリマーなどの硬化性材料を含んでもよい。いくつかの実現例において、ウエハの直径を５ｃｍ〜４０ｃｍ、たとえば１０ｃｍ〜３１ｃｍにすることができる。ウエハは、たとえば２，４，６，８または１２インチ（１インチは、約２．５４ｃｍである）の直径を有する円筒形であってもよい。ウエハの厚さは、たとえば０．２ｍｍ〜１０ｍｍであってもよく、場合によって０．４ｍｍ〜６ｍｍであってもよい。
図１および図２のウエハスタック１０は、３つのモジュール１２用の供給品として示されているが、いくつかの実現例において、１つのウエハスタックは、各横方向で１０個以上、場合によって各横方向で３０個以上、さらに多くで５０個以上のモジュール用の供給品を提供することができる。例示として、各ウエハは、横方向の寸法が少なくとも５ｃｍまたは１０ｃｍ〜３０ｃｍまたは４０ｃｍまたは５０ｃｍであり、（基板ウエハＰＷに部品が配置されていないときに測定された）縦方向の寸法が少なくとも０．２ｍｍまたは０．４ｍｍまたは１ｍｍ〜６ｍｍまたは１０ｍｍまたは２０ｍｍである。
図１および図２に示された例において、各ウエハＰＷ、ＳＷ、ＯＷは、その表面を横断する複数の実質的に同一の部材を含む。たとえば、光学ＯＷは、レンズ素子１５およびレンズ部材Ｌを含むことができる。これらのレンズ素子およびレンズ部材は、その後の分離ステップを容易にするために、互いに少し離れて、たとえば矩形格子上に配置されることができる。これらの部材は、たとえば複製工程を用いて、形成することができる。
基板ウエハＰＷは、たとえば標準的なＰＣＢ材料から作られたＰＣＢを含むＰＣＴ組立体であっでもよい。その一方の面には、半田ボール１７が設けられ、他方の面には、能動光学部品（たとえば、上述した部材Ｅ，Ｄ）が溶接される。これらの能動光学部品は、標準的なピックアンドプレース機械を用いてピックアンドプレースによって、基板ウエハＰＷ上に配置されることができる。
スペーサウエハＳＷは、基板ウエハＰＷと光学ウエハＯＷとを互いに実質的に一定の距離をおいて維持することに寄与する。したがって、スペーサウエハＳＷをウエハスタックに組込むことによって、より高い結像性能およびより高度な複雑性をウエハスタックに与えることができる。
好ましくない光の検出を最大限に防止するために、好ましくは、ウエハＰＷ、ＳＷおよびＯＷの各々は、特別に設計された透明領域（たとえば、透明部ｔおよび透明領域３）を除いて、検出部材Ｄによって検出可能な光に対し実質的に不透明である材料から作られる。前述にもかかわらず、本開示に説明された技術は、透明ウエハにも同様に応用できる。
ウエハスタック１０を形成するために、ウエハＰＷ、ＳＷおよびＯＷは、互いに整列され、接合される。このとき、（たとえば、基板ウエハＰＷ上の検出部材Ｄおよび発光部材Ｅなどのような）各能動光学部品は、対応する（たとえば、光学ウエハＯＷのレンズ部材Ｌなどのような）受動光学部品に対して精確に整列されるべきである。いくつかの実現例において、リフロー工程の間に圧力の上昇を解消する通気を提供するために、基板ウエハＰＷの厚さを貫通して延在する穴を基板ウエハＰＷに形成してもよい。この穴は、ドリルまたはエッチング工程によって、基板ウエハＰＷに形成されることができる。以下の段落では、ウエハスタック１０を形成するために使用できる整列工程および接合工程のさらなる詳細を説明する。
まず、ウエハスタック１０を形成するためのウエハのうち２つのウエハは、上下に配置され、サブスタックを形成する（図４のブロック２０２）。たとえば、一実現例において、スペーサウエハＳＷは、基板ウエハＰＷ上に設けられた能動光学部品（たとえば、部材ＥおよびＤ）がスペーサウエハＳＷの開口１４内に位置するように、基板ウエハＰＷの上面に配置される。図５に示すように、熱硬化性接着剤１０２は、スペーサウエハＳＷと基板ウエハＰＷとの界面に位置する接触面の一方または両方に設けられている。
図示の例において、熱硬化性接着剤１０２は、スペーサウエハＳＷの下面を実質的に覆う薄層として設けられている。しかしながら、いくつかの実現例において、接着剤１０２は、スペーサウエハＳＷの下面および／または基板ウエハＰＷの上面に付着した液滴として設けられてもよい。
接着材料１０２は、たとえば、ジェット印刷工程またはジェット噴霧工程において、表面上に走査しながら接着剤を適用すべく場所で液滴を吐出すジェットヘッドによって、適用されることができる。これらの液滴は、スペーサウエハＳＷまたは基板ウエハＰＷの全面を覆う必要はなく、スペーサウエハＳＷと基板ウエハＰＷとが接合されるときに、毛細管力によって互い集まってくる離散的液滴を含む。いくつかの実現例において、接着材料１０２は、スクリーン印刷と類似する工程、リソグラフィ工程、他の印刷工程、または他の手段（たとえば、スキージ）によって、適用されることができる。
スタック１０を形成するために、第３ウエハ（たとえば、光学ウエハＯＷ）は、その下面がスペーサウエハＳＷの上面に位置するように、サブスタックと整列され（ブロック２０４）、サブスタック上に配置される（ブロック２０６）。このときも、スペーサウエハＳＷと光学ウエハＯＷとの間の界面に位置する接触面の一方または両方には、熱硬化性接着剤１０４が設けられている（図６参照）。
いくつかの実現例において、第３ウエハ（たとえば、光学ウエハＯＷ）とサブスタックとの整列は、光学ウエハＯＷと基板ウエハＰＷとの整列に関与し、たとえばマスクアライナを用いて行うことができる。いくつかの実現例において、マスクアライナは、ウエハ上に整列マークの位置を整列するために使用できる複数（たとえば、４つ）の校正された顕微鏡を備えている。たとえば、基板ウエハＰＷおよび光学ウエハＯＷの各々は、複数（たとえば、２つ）の整列マークを有してもよい。
いくつかの実現例において、第１ウエハと第２ウエハ（たとえば、基板ウエハＰＷとスペーサウエハＳＷ）は、マスクアライナの外で上下に配置され、サブスタックを形成し、その後、マスクアライナ内に装入され、たとえば第１チャックによって保持される。その後、第３ウエハ（たとえば、光学ウエハＯＷ）は、マスクアライナに装入され、第２チャックによって保持される。このような実現例において、図４のブロック２０４およびブロック２０６は、マスクアライナ内で行われる。いくつかの例において、マスクアライナは、ウエハ上の整列マークを１〜２ミクロン程度の精度で整列することができる。いくつかの実現例において、第１ウエハと第２ウエハ（たとえば、基板ウエハＰＷとスペーサウエハＳＷ）の上下配置（図４のブロック２０２）も、マスクアライナ内で行われる。
ウエハをマスクアライナ内に装入する前に、熱硬化性接着剤１０２，１０４をウエハの表面上に設けることができる。第２ウエハと第３ウエハとの間の界面に設けられた熱硬化性接着剤１０４は、第１ウエハと第２ウエハとの間の界面に設けられた熱硬化性接着剤１０２と同一でもよく、異なってもよい。同様に、熱硬化性接着剤１０４は、熱硬化性接着剤１０２を適用するために使用された技術と同様の技術または異なる技術を用いて、ウエハの表面に適用することができる。接着剤１０２，１０４は、適用されたウエハの表面に良好な接着を与えるように選択されるべきであり、好ましくは、検出部材Ｄにより検出可能な光に対して実質的に非透明であるべきである。
上記のように、紫外線硬化性接着剤の代わりに、熱硬化性接着剤を用いてウエハＰＷ，ＳＷ，ＯＷを接着する理由の一つは、これらのウエハが、主に、検出部材Ｄによって検出可能な放射線、装置によってＵＶ光を含む放射線に対して実質的に透過性のない材料から好ましく構成されているからである。したがって、多くの場合において、図５および６に示すように、接着剤１０２，１０４がウエハの界面に設置されたときに、ＵＶ硬化技術を用いてこれらのウエハをスタック１０に接合することが容易ではない。一方、後述するように、接着剤１０２，１０４を熱硬化させるために、ウエハスタック１０を昇温された温度下で加熱する必要がある。そのような熱硬化を達成する１つの方法は、ウエハスタック１０をマスクアライナからオーブンに搬送し（ブロック２１２）オーブン内で熱硬化を行う（ブロック２１４）。しかしながら、さらなる予防措置がなければ、接着剤１０２，１０４を硬化させる前にスタック１０を搬送すると、整列されたウエハが互いに対してずれることがある。たとえば、光学ウエハＯＷは、スペーサウエハＳＷおよび／または基板ウエハＰＷに対して整列がずれることがある。
接着剤１０２，１０４を硬化させるためにスタック１０をオーブンなどに搬送するときに、ウエハ間の整列ずれが発生する可能性を低減するために、まず、局部（たとえば、スポット）ＵＶ硬化技術を用いて、光学ウエハＯＷとスペーサウエハＳＷとをウエハの周縁でまたは周縁の近傍で接合することができる（ブロック２１０）。局部ＵＶ硬化は、たとえば、熱ウエハスタック１０が硬化のためにオーブンに搬送される前に、すなわちマスクアライナ内に配置されている間に（すなわち、図４のブロック２１２および２１４の前に）行うことができる。以下でより詳細に説明するように、局部ＵＶ硬化を達成するために、さまざまな方法を使用することができる。
光学ウエハＯＷとスペーサウエハＳＷとの局部接合を容易にするために、光学ウエハＯＷは、その周縁の近傍にＵＶ透過性窓１２０を含む。特定の実現例において（図７参照）、光学ウエハＯＷは、ウエハの周縁近傍に実質的に等間隔で離れている８つの透明窓１２０を有する。各窓１２０は、２〜４ｍｍ（たとえば、約３ｍｍ）の直径を有する。他の実現例において、前述の実現例と異なる数の窓が設けられ、各窓の形状またはサイズが前述の実現例と異なってもよい。いくつかの実現例において、窓１２０は、光学ウエハＯＷの前面から背面に延在する貫通孔である。他の実現例において、窓１２０は、ＵＶ透過性材料で部分的または完全に充填される。
スペーサウエハＳＷは、光学ウエハＯＷに設けられた窓１２０の位置に対応する開口１２２（図８参照）を含む。スペーサウエハＳＷの開口１２２は、たとえば、スペーサウエハの前面から背面に延在する貫通孔として形成されることができる。スペーサウエハＳＷの開口１２２は、好ましくは、光学ウエハＯＷの窓１２０と実質的に同一の直径を有する。
第１実現例によれば、光学ウエハＯＷは、ＵＶ透過性材料で部分的または完全に充填されている窓１２０を含むものとする。光学ウエハＯＷをスペーサウエハＳＷと接触させる前に、スペーサウエハＳＷの開口１２２は、ＵＶ硬化性接着膠、エポキシまたは他の接着剤のようなＵＶ硬化性接着材料１２４により充填される（図９参照）。次に、光学ウエハＯＷは、基板ウエハＰＷと整列される（図４のブロック２０４）、そして、図１０に示すように、光学ウエハＯＷは、スペーサウエハＳＷ上に配置される（図４のブロック２０６）。次に、図１１に示すように、光学ウエハＯＷの窓１２０を通って、ＵＶ照射（たとえば、ＵＶ照明）を直射することによって、接着材料１２４を硬化させ、ウエハを互いに局部的に接着する（図４のブロック２１０）。ＵＶ硬化性接着材料１２４の提供を含む前述の操作は、たとえばマスクアライナ内で行うことができる。スペーサウエハＳＷの開口１２２内にＵＶ硬化性接着剤材料１２４の分注を容易にするために、マスクアライナにおいて光学ウエハＯＷを保持する真空チャックが、開口１２２の位置に対応する位置に穴を含むことができる。局部ＵＶ硬化に続いて、ウエハスタック１０は、マスクアライナからオーブンに搬送され（ブロック２１２）、熱硬化性接着材料１０２，１０４を同時に硬化させるように、加熱される。オーブンから取出された後、ウエハスタック１０は、別個のモジュール１２に分割（たとえば、ダイスカット）されることができる。
第２実現例によれば、光学ウエハＯＷの窓１２０は、光学ウエハの前面から背面に延在する貫通孔とする。この実現例において、図１２に示すように、光学ウエハＯＷは、サブスタックと整列され、スペーサウエハＳＷ上に配置される（図４のブロック２０４，２０６）。そして、スペーサウエハＳＷの開口１２２および貫通孔１２０は、ＵＶ硬化性接着膠、エポキシまたは他の接着剤のようなＵＶ硬化性接着材料１２４により充填される（図１３参照）。次に、図１４に示すように、ＵＶ照射（たとえば、ＵＶ照明）を光学ウエハＯＷの窓１２０およびスペーサウエハＳＷの開口１２２に充填された接着材料１２４に直射することによって、接着材料１２４を硬化させ、ウエハを互いに局部的に接着する（図４のブロック２１０）。ＵＶ硬化性接着材料１２４の分注を含む前述の操作は、たとえばマスクアライナ内で行うことができる。局部ＵＶ硬化に続いて、ウエハスタック１０は、マスクアライナからオーブンに搬送され（ブロック２１２）、熱硬化性接着材料１０２，１０４を同時に硬化させるように、加熱される。オーブンから取出された後、ウエハスタック１０は、別個のモジュール１２に分割（たとえば、ダイスカット）されることができる。
局部（たとえば、スポット）ＵＶ硬化接合技術は、２つ以上のウエハから予め形成されたサブスタックにさらなるウエハを接合するために使用することができる。たとえば、スペーサウエハＳＷおよび基板ウエハＰＷからなるサブスタックに第３ウエハ（たとえば、光学ウエハＯＷ）を追加した後、光学ウエハＯＷとスペーサウエハＳＷと基板ウエハＰＷとを備えるサブスタックの上面に第４ウエハ（たとえば、バッフルウエハ）を追加することができる。必要であれば、この工程を繰返して、さらなるウエハを追加することできる。また、さらなるウエハの整列および堆積は、ＵＶ硬化性接着材料の分注工程およびＵＶ硬化工程とともに、スタックに熱硬化工程を行うためにスタックをオーブンに搬送する前に、マスクアライナ内で達成することができる。ウエハスタックをマスクアライナから取出す前に、ウエハ表面上に分布された選択位置で接着材料１２４を予硬化することは、たとえば、その後の熱硬化のためにスタックをオーブンに搬送するときに発生するウエハの整列位置がずれる可能性を低減する。いくつかの実現例において、開示されたウエハスタックを形成するための技術は、ボンドアライナを用いてウエハスタックを形成する技術よりも、より速く、より正確、かつ、より安価である。
ウエハスタックを形成する上記の例において、基板ウエハＰＷおよびスペーサウエハＳＷからなるサブスタックが形成され、光学ウエハＯＷは、このサブスタックの上面に配置される。他の実現例において、光学ウエハＯＷおよびスペーサウエハＳＷからなるサブスタックが形成され、続いて基板ウエハＰＷは、このサブスタックの上面に配置される。どちらの場合でも、サブスタックと別のウエハとの整列および局部ＵＶ硬化は、熱硬化工程のためにウエハスタックをオーブンに搬送する前に、マスクアライナ内で行うことができる。しかしながら、後者の場合に、ＵＶ透過性窓（たとえば、貫通孔、場合によって部分的または完全にＵＶ透過性材料で充填されている貫通孔）は、光学ウエハＯＷではなく、基板ウエハＰＷに設けられる。
図１５〜１８は、ウエハスタックを形成するステップの一例を示す図である。このウエハスタックにおいて、基板ウエハＰＷは、光学ウエハＯＷおよびスペーサウエハＳＷからなるサブスタック上に配置される。図１５に示すように、サブスタックを形成するために、スペーサウエハＳＷは、光学ウエハＯＷ上に配置される。熱硬化性接着剤１０４は、接触界面に設けられる。前述の例で説明したように、スペーサウエハＳＷは、その周縁の近傍に開口（たとえば、貫通孔）１２２を含む。次に、スペーサウエハＳＷの開口１２２は、ＵＶ硬化性接着膠、エポキシまたは他の接着剤（図１６）のようなＵＶ硬化性接着材料１２４により実質的に充填される。基板ウエハＰＷは、その後、光学ウエハＯＷと整列され、図１７に示すように、基板用ウエハＰＷは、スペーサウエハＳＷの上面に配置される。この例において、基板ウエハＰＷは、ＵＶ透過性材料で部分的または完全に充填されているＵＶ透過性窓１３０を含む。次に、図１８に示すように、基板ウエハＰＷの窓１３０を通って、ＵＶ照射（たとえば、ＵＶ照明）を直射することによって、接着材料１２４を硬化させ、ウエハを互いに局部的に接着する。局部ＵＶ硬化に続いて、ウエハスタック１０は、熱硬化性接着材料１０２，１０４を同時に硬化させるように、マスクアライナからオーブンに搬送される。オーブンから取出された後、ウエハスタック１０は、別個のモジュール１２に分割（たとえば、ダイスカット）されることができる。
いくつかの実現例において、基板ウエハＳＷの周縁近傍に設けられたＵＶ透過性窓１３０は、基板ウエハＳＷの一方の面から反対側の面に延在する貫通孔である。この場合、基板ウエハＳＷがサブスタックと整列されかつサブスタックの上面に配置された後、スペーサウエハＳＷの周縁に位置する開口１２２と基板ウエハＳＷの周縁近傍に位置する対応する窓１３０とにＵＶ硬化性材料１２４を実質的に充填することができる。前述の例と同様に、その後、基板ウエハＰＷの窓１３０を通って、ＵＶ照射（たとえば、ＵＶ照明）を直射することによって、接着材料１２４を硬化させ、ウエハを互いに局部的に接着する。局部ＵＶ硬化に続いて、ウエハスタック１０は、熱硬化性接着材料１０２，１０４を同時に硬化させるように、マスクアライナからオーブンに搬送される。オーブンから取出された後、ウエハスタック１０は、別個のモジュール１２に分割（たとえば、ダイスカット）されることができる。
整列ステップの多くがウエハレベルで行われているということは、比較的に簡単かつ迅速な方法で良好な整列（特に、部材Ｌに対する部材ＤおよびＥの整列）を達成することができる。従って、全体的な製造工程は、非常に高速かつ正確に行うことができる。ウエハレベル製造により、複数のモジュール１２を製造するために必要とされた製造ステップの数が少なくなる。
複数の実現例が記載されていることにもかかわらず、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、さまざまな修正がなされ得ることは、理解されるであろう。したがって、他の実現例も、特許請求の範囲内に含まれる。

Claims (7)

  1. ウエハスタックを形成する方法であって、
    第１ウエハと第２ウエハとを備えるサブスタックを提供するステップを含み、前記第１ウエハと前記第２ウエハとは各々、上面と下面とを有し、前記サブスタックは、前記第１ウエハの前記上面と前記第２ウエハの前記下面との間の界面に設けられた第１熱硬化性接着剤を含み、
    前記第２ウエハの開口にＵＶ硬化性接着剤を分注するステップを含み、
    続いて、前記第２ウエハの前記上面に第３ウエハを移動させるステップを含み、前記第３ウエハは、上面と下面とを有し、前記第２ウエハの前記上面と前記第３ウエハの前記下面との間の界面には、第２熱硬化性接着剤が設けられており、前記第３ウエハに設けられたＵＶ透過性窓は、前記ＵＶ硬化性接着剤を含む前記第２ウエハの前記開口と実質的に整列され、
    続いて、前記第３ウエハを不連続の位置で前記サブスタックに接合するように、前記第３ウエハの前記上面の方向から紫外線（ＵＶ）照射を提供することによって、前記第２ウエハに設置された前記開口に設けられかつ前記第３ウエハの一部と接触している前記ＵＶ硬化性接着剤を硬化させるステップを含み、前記ＵＶ照射は、前記第３ウエハに設けられた前記ＵＶ透過性窓を通って、前記ＵＶ硬化性接着剤に到達し、
    続いて、前記第３ウエハおよび前記サブスタックを加熱することによって、前記第１および第２熱硬化性接着剤を硬化させるステップを含む、方法。
  2. 前記第２ウエハの前記開口は、前記第２ウエハの周縁の近傍に設置される、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第２ウエハの前記開口の各々は、前記第２ウエハの前記上面からその下面に延在する貫通孔であり、
    前記ＵＶ硬化性接着剤は、前記開口を実質的に充填している、請求項２に記載の方法。
  4. 前記第２ウエハの前記上面に前記第３ウエハを移動させるステップと、前記ＵＶ照射を提供することによって、前記ＵＶ硬化性接着剤を硬化させるステップとは、マスクアライナにおいて行われる、請求項１に記載の方法。
  5. 前記ＵＶ照射を提供することによって、前記ＵＶ硬化性接着剤を硬化させるステップの後に、前記サブスタックに接合された前記第３ウエハを前記マスクアライナから取出すステップと、前記サブスタックに接合された前記第３ウエハを加熱することによって、前記マスクアライナ以外の場所で前記第１および第２熱硬化性接着剤を硬化させるステップとをさらに含む、請求項４に記載の方法。
  6. 方法は、前記ウエハスタックを個別のモジュールに分割するステップをさらに含み、各モジュールは、前記第１ウエハと前記第２ウエハと前記第３ウエハとの一部分を含む、請求項１に記載の方法。
  7. 前記ウエハは、前記ＵＶ照射に対して実質的に透過性のない材料から作られている、請求項１に記載の方法。
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