接合アライメントとは
接合アライメントとは、貼り合わせる2枚のウェーハの位置を、接合の直前に合わせる作業です。 露光の位置合わせと名前は近くても、合わせる相手が違います。
JEITAの半導体用語集は、アラインメントを、マスクパターンをウェーハなどへ転写するときの位置合わせ、またはその操作としており、参照先にステッパを挙げています。用語集が想定しているのは露光の場面です。
接合では、合わせる相手がもう1枚の実物のウェーハになります。産総研の先端半導体研究センターは、3D集積技術研究チームの紹介ページで、研究施設のウェハ接合装置を、ウェハ同士を高精度に位置合わせして接合する装置としています。位置合わせが、装置の紹介文そのものに入っています。
それが無いと、現場で何が起きるのか
Section titled “それが無いと、現場で何が起きるのか”NEDOは2026年7月29日の発表で、デバイスの高性能化と省電力化のために微細化・高集積化と三次元積層化が進み、ウェーハやチップを垂直方向に積み重ねて一体化する場面が増えていると書いています。同発表は、ウェーハ間やデバイス間をつなぐ電極の数が増えて細くなるため、微細なパターン同士をより高い精度で重ねる必要があり、加工するウェーハの位置と方向を高い精度で効率よく測ることが求められるとしています。
ずれた分だけ、上の層のパッドと下の層のパッドの重なりが減ります。TSVやパッドの間隔が狭いほど、許されるずれの量も小さくなります。
何を見て、どう動かすのか
Section titled “何を見て、どう動かすのか”接合の直前は、合わせたい面どうしが向かい合います。ニデックの常温ウェーハ接合装置BOND MEISTERの製品ページは、装置仕様のアライメントの欄を赤外線の透過・反射方式と記載しています。ボンドテックの技術情報も、真空チャンバーの外から赤外線透過カメラで認識する仕組みを使うとし、コントラストの悪い赤外線透過画像でも高精度に認識するソフトウェアをMagicVisionと呼んでいます。
マークの見えかたは、工程によって変わります。NEDOの発表は、製造プロセスによってはアライメントマークが表層より下にある場合があり、光透過性が低いカーボン系ハードマスクや、多層に積層したシリコンウェーハの下層にあるマークを検出する場面が生じると書いています。同発表によると、この場合は検出光の散乱や吸収でマークからの戻り光が大幅に減衰し、視認性が下がります。
動かす軸の数も違います。ボンドテックは、露光機のような平面的なX、Y、θの3軸のアライメントに対し、2つの面を合わせて加圧したときの位置ずれを抑えるには、あおり方向を含めた6軸の位置合わせが重要になると書いています。同社の会社紹介は、赤外線透過画像の位置を高い精度で読み取るMagicVisionと、6軸を位置制御するピエゾアクチュエータを合わせることで、数十ナノメートル単位の位置決め精度を、小さな機構で実現したとしています。
接触の瞬間に、位置は動きます
Section titled “接触の瞬間に、位置は動きます”ボンドテックは、従来の手順として、大気中でアライメントしてジグでウェーハをクランプし、真空チャンバーへ移載してからスペーサを外す方式を挙げ、スペーサを抜くときのずれや、スペーサを挟んだまま加熱したときの位置ずれが課題だったと書いています。
同社の方式では、真空チャンバーの中で接合直前に赤外線透過で認識して合わせます。接触時の位置ずれを直す機能も備え、300ミリメートルウェーハで接合後精度±0.2マイクロメートルを保てるとしています。
合わせた結果は、接合したあとに測ります。同社の開発経歴には、2019年に赤外線でウェーハ接合後の精度を検査する装置を開発したと記載されています。ニデックの装置仕様は、貼り合わせ精度を±2マイクロメートルとし、同社はこれを実績値と注記しています。
取引 ── 精度と、計測にかかる時間
Section titled “取引 ── 精度と、計測にかかる時間”NEDOの発表は、アライメント計測の精度を上げる手段として、目印になるアライメントマークをウェーハ上に高密度に配置し、高頻度に計測するアプローチを挙げています。同発表によると、マークを高密度に配置するために小型化したり、マークどうしの間隔を詰めたりすると、計測で得られるコントラストが下がり、検出精度が落ちるという根本的な問題を抱えます。
さらに同発表は、計測の高密度化と高頻度化が計測時間の増大とデータ量の増加を招くため、生産性を保つには高速な計測が要ると書いています。精度を買う代金は、時間とデータ量で支払われます。
同発表によると、ニコンはこの事業で開発した技術の一部を載せたアライメントステーションLitho Booster 1000を製品化し、従来機種より計測精度が約35パーセント、スループットが約10パーセント向上しました。これはニコンの製品についての値です。
温度も取引の一部です。ニデックは、300ミリメートル対応機の項で、室温での接合により高いアライメント精度を確保できるとしています。ボンドテックは、大気中の親水化接合ではウェーハを撓ませて中央から外周へ接合を押し広げるため反りが出ると書き、真空中の接合ではウェーハを撓ませる動作を省けるので反りを抑えられ、アライメント精度も向上するとしています。真空を選ぶと、真空引きの時間を差し出すことになります。
どの場面で結果に出るのか
Section titled “どの場面で結果に出るのか”産総研の先端半導体研究センターは、3次元集積実装技術を、シリコン貫通電極やチップおよびウェハ接合技術によって複数のデバイスを積層・集積化する技術としています。同ページは要素技術として微細Si貫通電極の形成、微細バンプの形成、直接接合を挙げています。
ニデックは、貫通配線を持つウェーハの接合サンプルについて、ウェーハ積層に常温接合を使うと、ストレスの低い接合と精度の高いアライメントが実現できると書いています。ウェーハ接合の工程で決まる接合強度と、接合アライメントで決まる位置の合いかたは、同じ装置の中で同時に握られます。
よくある質問（FAQ）
Section titled “よくある質問（FAQ）”接合アライメントとは何ですか？
貼り合わせる2枚のウェーハの位置を、接合の直前に合わせる作業です。産総研の先端半導体研究センターは、研究施設のウェハ接合装置を、ウェハ同士を高精度に位置合わせして接合する装置としています。
露光の位置合わせと何が違いますか？
合わせる相手が違います。JEITAの半導体用語集は、アラインメントをマスクパターンをウェーハへ転写するときの位置合わせとしています。接合では相手がもう1枚の実物のウェーハになり、合わせたあとに押しつける動作が入ります。
向かい合った面のマークをどうやって読み取るのですか？
赤外線を使います。ニデックの常温ウェーハ接合装置の仕様は、アライメントを赤外線の透過・反射方式と記載しています。ボンドテックも、真空チャンバーの外から赤外線透過カメラで認識する仕組みを使うとしています。
なぜ6軸で合わせるのですか？
ボンドテックは、露光機のような平面的なX・Y・θの3軸に対し、2つの面を合わせて加圧したときの位置ずれを抑えるには、あおり方向を含む6軸の位置合わせが重要になると書いています。
どのくらいの精度が出るのですか？
ボンドテックは、真空チャンバーの中で接合直前に合わせる方式により、300ミリメートルウェーハで接合後精度±0.2マイクロメートルを保てるとしています。ニデックは常温ウェーハ接合装置の貼り合わせ精度を±2マイクロメートルとし、これを実績値と注記しています。
精度を上げるとき、何を差し出すのですか？
計測の時間とデータ量です。NEDOは2026年7月29日の発表で、アライメントマークを高密度に配置して高頻度に計測すると計測時間の増大とデータ量の増加を招くため、生産性を保つには高速な計測が要ると書いています。
合わせた結果はいつ分かりますか？
接合したあとに測ります。ボンドテックの開発経歴には、2019年に赤外線でウェーハ接合後の精度を検査する装置を開発したと記載されています。
比較・違いを学ぶ
Section titled “比較・違いを学ぶ”- ウェーハ接合とは ── 位置を合わせた2枚を一体化する側の工程
- オーバーレイ計測とは ── 露光で重ねた層のずれを測る計測
- ハイブリッドボンディングとは ── 間隔が狭いぶん、許されるずれも小さい接合
この記事の事実は、誰でも読める公開資料を根拠とし、各URLの到達可否をこちらで実測しています。したがって、リンク先が移動または消滅した場合は、その旨をこのページへ反映します。
- ボンドテック「技術情報」（2026年9月2日にリンク生存を実測、200）── 露光機の3軸に対する6軸の位置合わせ、真空チャンバー内で接合直前に赤外線透過で認識する方式、スペーサを抜くときと加熱時の位置ずれ、接触時の位置ずれを直す機能と300ミリメートルウェーハでの接合後精度±0.2マイクロメートル、大気中の親水化接合での撓みと反り
- ボンドテック「ボンドテックについて」（2026年9月2日にリンク生存を実測、200）── 赤外線透過画像の認識システムMagicVisionと6軸ピエゾアクチュエータの組み合わせ、数十ナノメートル単位の位置決め精度、2019年の赤外線によるウェーハ接合後精度検査装置の開発
- ニデック「常温ウェーハ接合装置 BOND MEISTER」製品ページ（2026年9月2日にリンク生存を実測、200）── 装置仕様のアライメント方式が赤外線透過・反射方式であること、貼り合わせ精度±2マイクロメートル（同社実績値）、300ミリメートル対応機での室温接合と高いアライメント精度、貫通配線接合サンプルでの低ストレス接合と高精度アライメント
- NEDO「ウェハの位置・方向が正確に測定できるアライメント計測システムの高精度化を実現しました」2026年7月29日（2026年9月2日にリンク生存を実測、200）── 三次元積層化に伴う電極数の増加と細線化、マークの高密度化によるコントラスト低下と検出精度の劣化、高密度化と高頻度化による計測時間とデータ量の増加、下層マーク検出時の戻り光の減衰、Litho Booster 1000の計測精度約35パーセント向上とスループット約10パーセント向上
- 産総研 先端半導体研究センター「3D集積技術研究チーム」（2026年9月2日にリンク生存を実測、200）── ウェハ接合装置をウェハ同士を高精度に位置合わせして接合する装置とする記述、3次元集積実装技術と要素技術の一覧
- JEITA 半導体部会「半導体用語集」（2026年9月2日にリンク生存を実測、200）── アラインメントをマスクパターンの転写時の位置合わせとし、参照先にステッパを挙げる記述