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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024001722
(43)【公開日】2024-01-10
(54)【発明の名称】接合装置および接合方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/60 20060101AFI20231227BHJP
【ＦＩ】
H01L21/60 311T
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022100571
(22)【出願日】2022-06-22
(71)【出願人】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】522250666
【氏名又は名称】株式会社フォーテクノス
(74)【代理人】
【識別番号】100087480
【弁理士】
【氏名又は名称】片山 修平
(72)【発明者】
【氏名】黒川 宗高
(72)【発明者】
【氏名】藤原 直樹
(72)【発明者】
【氏名】菊地 健彦
(72)【発明者】
【氏名】笠谷 和生
(72)【発明者】
【氏名】丸山 剛
【テーマコード（参考）】
5F044
【Ｆターム（参考）】
5F044KK05
5F044PP16
5F044PP17
5F044PP19
(57)【要約】 （修正有）
【課題】接合強度の低下を抑制することが可能な接合装置及び接合方法を提供する。
【解決手段】接合装置１００は、半導体チップの表面に紫外線を照射する紫外線照射部１６と、半導体チップを搬送するコレット２６及び２８（搬送部）と、を具備する。紫外線照射部１６は、コレット２８に保持された半導体チップに紫外線を照射する。コレット２８は、紫外線の照射後の半導体チップをウェハの表面まで搬送し、半導体チップの表面とウェハの表面とを接触させることで、半導体チップとウェハとを接合する。
【選択図】図１
【解決手段】接合装置１００は、半導体チップの表面に紫外線を照射する紫外線照射部１６と、半導体チップを搬送するコレット２６及び２８（搬送部）と、を具備する。紫外線照射部１６は、コレット２８に保持された半導体チップに紫外線を照射する。コレット２８は、紫外線の照射後の半導体チップをウェハの表面まで搬送し、半導体チップの表面とウェハの表面とを接触させることで、半導体チップとウェハとを接合する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１部品の表面に紫外線を照射する照射部と、
前記第１部品を搬送する搬送部と、を具備し、
前記照射部は、前記搬送部に保持された前記第１部品に前記紫外線を照射し、
前記搬送部は、前記紫外線の照射後の前記第１部品を第２部品の表面まで搬送し、前記第１部品の前記表面と前記第２部品の表面とを接触させることで、前記第１部品と前記第２部品とを接合する接合装置。
前記第１部品を搬送する搬送部と、を具備し、
前記照射部は、前記搬送部に保持された前記第１部品に前記紫外線を照射し、
前記搬送部は、前記紫外線の照射後の前記第１部品を第２部品の表面まで搬送し、前記第１部品の前記表面と前記第２部品の表面とを接触させることで、前記第１部品と前記第２部品とを接合する接合装置。
【請求項2】
前記照射部は、複数の前記第１部品のうち１つの前記第１部品の表面に紫外線を照射し、
前記搬送部は、前記１つの第１部品と前記第２部品とを接合し、
前記１つの第１部品と前記第２部品とを接合した後、前記照射部は、前記複数の第１部品のうちもう１つの前記第１部品の表面に紫外線を照射し、
前記搬送部は、前記もう１つの第１部品と前記第２部品とを接合する請求項１に記載の接合装置。
前記搬送部は、前記１つの第１部品と前記第２部品とを接合し、
前記１つの第１部品と前記第２部品とを接合した後、前記照射部は、前記複数の第１部品のうちもう１つの前記第１部品の表面に紫外線を照射し、
前記搬送部は、前記もう１つの第１部品と前記第２部品とを接合する請求項１に記載の接合装置。
【請求項3】
前記第１部品を載置する第１載置部と、
前記第２部品を載置する第２載置部と、
前記照射部、前記搬送部、前記第１載置部、前記第２載置部を内部に収容する筐体と、を具備する請求項１または請求項２に記載の接合装置。
前記第２部品を載置する第２載置部と、
前記照射部、前記搬送部、前記第１載置部、前記第２載置部を内部に収容する筐体と、を具備する請求項１または請求項２に記載の接合装置。
【請求項4】
前記照射部は、前記第１部品の表面および前記第２部品の表面に紫外線を照射する請求項１または請求項２に記載の接合装置。
【請求項5】
前記照射部は、第１照射部と第２照射部とを含み、
前記第１照射部は前記第１部品の表面に紫外線を照射し、
前記第２照射部は前記第２部品の表面に紫外線を照射する請求項４に記載の接合装置。
前記第１照射部は前記第１部品の表面に紫外線を照射し、
前記第２照射部は前記第２部品の表面に紫外線を照射する請求項４に記載の接合装置。
【請求項6】
前記照射部から出射される紫外線を分岐させる分岐部を具備し、
前記分岐部により分岐される紫外線が、前記第１部品の表面および前記第２部品の表面に照射される請求項４に記載の接合装置。
前記分岐部により分岐される紫外線が、前記第１部品の表面および前記第２部品の表面に照射される請求項４に記載の接合装置。
【請求項7】
内側に空洞を有するカバーを具備し、
前記カバー内の空洞には酸素を含むガスが導入され、
前記照射部は、前記カバー内の空洞に配置された前記第１部品の前記表面に紫外線を照射する請求項１または請求項２に記載の接合装置。
前記カバー内の空洞には酸素を含むガスが導入され、
前記照射部は、前記カバー内の空洞に配置された前記第１部品の前記表面に紫外線を照射する請求項１または請求項２に記載の接合装置。
【請求項8】
前記カバー内の空洞には酸素および窒素を含むガスが導入され、
前記酸素の濃度および前記窒素の濃度を調整する調整部を具備する請求項７に記載の接合装置。
前記酸素の濃度および前記窒素の濃度を調整する調整部を具備する請求項７に記載の接合装置。
【請求項9】
内側に空洞を有するカバーを具備し、
前記カバー内の空洞には酸素を含むガスが導入され、
前記カバーのうち前記照射部に対向する第１の壁は前記紫外線を透過させ、
前記カバーは、前記第１の壁に対向する第２の壁に第１開口部を有し、
前記搬送部は前記第１部品を前記第１開口部に搬送する請求項１または請求項２に記載の接合装置。
前記カバー内の空洞には酸素を含むガスが導入され、
前記カバーのうち前記照射部に対向する第１の壁は前記紫外線を透過させ、
前記カバーは、前記第１の壁に対向する第２の壁に第１開口部を有し、
前記搬送部は前記第１部品を前記第１開口部に搬送する請求項１または請求項２に記載の接合装置。
【請求項10】
前記カバーは第１の内壁、第２の内壁、吸気口、および排気口を有し、
前記第１の内壁および前記第２の内壁は前記空洞に設けられ、
前記第１の内壁は、前記空洞を第１の空洞と第２の空洞とに分け、前記第１開口部と対向する位置に第２開口部を有し、
前記第１の空洞は前記第１の壁と前記第１の内壁との間に位置し、
前記第２の空洞は前記第１の内壁を挟んで前記第１の空洞とは反対に位置し、
前記第２の内壁は、前記第１の壁と前記第１の内壁との間に設けられ、前記カバーの外壁に沿って延伸し、前記第１の空洞を第３の空洞と第４の空洞とに分け、
前記第３の空洞は前記外壁と前記第２の内壁との間に位置し、
前記第４の空洞は前記第２の内壁の内側に位置し、かつ前記第３の空洞に連通し、
前記吸気口は、前記外壁のうち前記第３の空洞に面する部分に接続され、
前記排気口は、前記外壁のうち前記第２の空洞に面する部分に接続され、
請求項９に記載の接合装置。
前記第１の内壁および前記第２の内壁は前記空洞に設けられ、
前記第１の内壁は、前記空洞を第１の空洞と第２の空洞とに分け、前記第１開口部と対向する位置に第２開口部を有し、
前記第１の空洞は前記第１の壁と前記第１の内壁との間に位置し、
前記第２の空洞は前記第１の内壁を挟んで前記第１の空洞とは反対に位置し、
前記第２の内壁は、前記第１の壁と前記第１の内壁との間に設けられ、前記カバーの外壁に沿って延伸し、前記第１の空洞を第３の空洞と第４の空洞とに分け、
前記第３の空洞は前記外壁と前記第２の内壁との間に位置し、
前記第４の空洞は前記第２の内壁の内側に位置し、かつ前記第３の空洞に連通し、
前記吸気口は、前記外壁のうち前記第３の空洞に面する部分に接続され、
前記排気口は、前記外壁のうち前記第２の空洞に面する部分に接続され、
請求項９に記載の接合装置。
【請求項11】
前記第１開口部の長さは、前記第１部品の長さより大きく、前記第１部品の長さの３倍より小さい請求項９に記載の接合装置。
【請求項12】
前記第１部品は化合物半導体で形成された半導体チップであり、
前記第２部品はシリコンを含む基板である請求項１または請求項２に記載の接合装置。
前記第２部品はシリコンを含む基板である請求項１または請求項２に記載の接合装置。
【請求項13】
請求項１または請求項２に記載の接合装置を用いて第１部品と第２部品とを接合する接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は接合装置および接合方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
半導体同士を接合する技術がある。例えば、酸素プラズマを用いてシリコン（Ｓｉ）ウェハの表面を親水化することで、ヒドロキシル基（‐ＯＨ）間の結合を利用して、ウェハを接合する技術がある（非特許文献１）。紫外線により酸素（Ｏ２）からオゾン（Ｏ３）を発生させ、オゾンによって表面を親水化することで、インジウムリン（ＩｎＰ）の半導体チップをＳｉウェハに接合する技術もある（非特許文献２）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】Ｖ．Ｍａｓｔｅｉｋａ ｅｔ ａｌ． “Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｗａｆｅｒ Ｂｏｎｄｉｎｇ” ＥＣＳ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，３（４）Ｑ４２－Ｑ５４，２０１４
【非特許文献2】Ａ．Ｉａｗａｉ ｅｔ ａｌ． “Ｖｏｉｄ－ｆｒｅｅ ｄｉｒｅｃｔ ｂｏｎｄｉｎｇ ｏｆ ＩｎＰ ｔｏ Ｓｉ：Ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｌｏｗ Ｈ－ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｏｚｏｎｅ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ” Ｊ． Ｖａｃ． Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． Ｂ， Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．２，２０１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
プラズマ活性化による接合では、真空中でプラズマを照射するプラズマ装置と、接合装置とを用いる。オゾンによる親水化を用いた接合では、オゾンを発生させるための紫外線の照射装置と、接合装置とを用いる。親水化後に接合装置へと搬送する際に、親水化した表面にゴミが付着する恐れがある。表面の親水化から接合までの時間で、表面の親水化性能が低下する。これらの結果、接合強度が低下する恐れがある。
【0005】
そこで、接合強度の低下を抑制することが可能な接合装置および接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に係る接合装置は、第１部品の表面に紫外線を照射する照射部と、前記第１部品を搬送する搬送部と、を具備し、前記照射部は、前記搬送部に保持された前記第１部品に前記紫外線を照射し、前記搬送部は、前記紫外線の照射後の前記第１部品を第２部品の表面まで搬送し、前記第１部品の前記表面と前記第２部品の表面とを接触させることで、前記第１部品と前記第２部品とを接合する。
【0007】
本開示に係る接合方法は、上記の接合装置を用いて第１部品と第２部品とを接合する接合方法である。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば接合強度の低下およびばらつきを抑制することが可能な接合装置および接合方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
【0011】
本開示の一形態は、（１）第１部品の表面に紫外線を照射する照射部と、前記第１部品を搬送する搬送部と、を具備し、前記照射部は、前記搬送部に保持された前記第１部品に前記紫外線を照射し、前記搬送部は、前記紫外線の照射後の前記第１部品を第２部品の表面まで搬送し、前記第１部品の前記表面と前記第２部品の表面とを接触させることで、前記第１部品と前記第２部品とを接合する接合装置である。１つの接合装置が、紫外線の照射による第１部品の表面の親水化、および第１部品と第２部品との接合を行う。親水化から接合までの時間が短くなるため、ゴミの付着、親水化性能の低下が抑制される。接合強度の低下が抑制される。
（２）上記（１）において、前記照射部は、複数の前記第１部品のうち１つの前記第１部品の表面に紫外線を照射し、前記搬送部は、前記１つの第１部品と前記第２部品とを接合し、前記１つの第１部品と前記第２部品とを接合した後、前記照射部は、前記複数の第１部品のうちもう１つの前記第１部品の表面に紫外線を照射し、前記搬送部は、前記もう１つの第１部品と前記第２部品とを接合してもよい。複数の第１部品のそれぞれについて、親水化の直後に接合を行う。接合強度のばらつきを抑制することができる。
（３）上記（１）または（２）において、前記第１部品を載置する第１載置部と、前記第２部品を載置する第２載置部と、前記照射部、前記搬送部、前記第１載置部、前記第２載置部を内部に収容する筐体と、を具備してもよい。紫外線の照射から接合までを接合装置で実行することができる。ゴミの付着が抑制され、時間の経過による親水化性能の低下が抑制される。
（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記照射部は、前記第１部品の表面および前記第２部品の表面に紫外線を照射してもよい。第１部品と第２部品の両方が親水化されるため、接合強度が高くなる。
（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記照射部は、第１照射部と第２照射部とを含み、前記第１照射部は前記第１部品の表面に紫外線を照射し、前記第２照射部は前記第２部品の表面に紫外線を照射してもよい。第１部品と第２部品の両方が親水化されるため、接合強度が高くなる。
（６）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、前記照射部から出射される紫外線を分岐させる分岐部を具備し、前記分岐部により分岐される紫外線が、前記第１部品の表面および前記第２部品の表面に照射されてもよい。第１部品と第２部品の両方が親水化されるため、接合強度が高くなる。
（７）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、内側に空洞を有するカバーを具備し、前記カバー内の空洞には酸素を含むガスが導入され、前記照射部は、前記カバー内の空洞に配置された前記第１部品の前記表面に紫外線を照射してもよい。酸素を含むガス中に紫外線を照射することで、オゾンが発生する。オゾンにより表面が親水化される。
（８）上記（７）において、前記カバー内の空洞には酸素および窒素を含むガスが導入され、前記酸素の濃度および前記窒素の濃度を調整する調整部を具備してもよい。酸素の濃度を高くするとオゾンの濃度も高くなる。オゾン濃度を高くすることで、親水化を速やかに行い、紫外線の照射時間を短くすることができる。
（９）上記（１）から（６）において、内側に空洞を有するカバーを具備し、前記カバー内の空洞には酸素を含むガスが導入され、前記カバーのうち前記照射部に対向する第１の壁は前記紫外線を透過させ、前記カバーは、前記第１の壁に対向する第２の壁に第１開口部を有し、前記搬送部は前記第１部品を前記第１開口部に搬送してもよい。空洞への外気の混入が抑制され、空洞の内部におけるオゾンの発生が安定化される。
（１０）上記（９）において、前記カバーは第１の内壁、第２の内壁、吸気口、および排気口を有し、前記第１の内壁および前記第２の内壁は前記空洞に設けられ、前記第１の内壁は、前記空洞を第１の空洞と第２の空洞とに分け、前記第１開口部と対向する位置に第２開口部を有し、前記第１の空洞は前記第１の壁と前記第１の内壁との間に位置し、前記第２の空洞は前記第１の内壁を挟んで前記第１の空洞とは反対に位置し、前記第２の内壁は、前記第１の壁と前記第１の内壁との間に設けられ、前記カバーの外壁に沿って延伸し、前記第１の空洞を第３の空洞と第４の空洞とに分け、前記第３の空洞は前記外壁と前記第２の内壁との間に位置し、前記第４の空洞は前記第２の内壁の内側に位置し、かつ前記第３の空洞に連通し、前記吸気口は、前記外壁のうち前記第３の空洞に面する部分に接続され、前記排気口は、前記外壁のうち前記第２の空洞に面する部分に接続されてもよい。安定した効率でオゾンを発生させることができる。
（１１）上記（９）または（１０）において、前記第１開口部の長さは、前記第１部品の長さより大きく、前記第１部品の長さの３倍より小さくてもよい。第１部品の表面に均等にオゾンを接触させることができる。オゾンが外に過剰に拡散することを抑制できる。
（１２）上記（１）から（１１）のいずれかにおいて、前記第１部品は化合物半導体で形成された半導体チップであり、前記第２部品はシリコンを含む基板でもよい。異なる材料の部品同士を接合することができる。
（１３）上記（１）から（１２）の接合装置を用いて第１部品と第２部品とを接合する接合方法である。
（２）上記（１）において、前記照射部は、複数の前記第１部品のうち１つの前記第１部品の表面に紫外線を照射し、前記搬送部は、前記１つの第１部品と前記第２部品とを接合し、前記１つの第１部品と前記第２部品とを接合した後、前記照射部は、前記複数の第１部品のうちもう１つの前記第１部品の表面に紫外線を照射し、前記搬送部は、前記もう１つの第１部品と前記第２部品とを接合してもよい。複数の第１部品のそれぞれについて、親水化の直後に接合を行う。接合強度のばらつきを抑制することができる。
（３）上記（１）または（２）において、前記第１部品を載置する第１載置部と、前記第２部品を載置する第２載置部と、前記照射部、前記搬送部、前記第１載置部、前記第２載置部を内部に収容する筐体と、を具備してもよい。紫外線の照射から接合までを接合装置で実行することができる。ゴミの付着が抑制され、時間の経過による親水化性能の低下が抑制される。
（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記照射部は、前記第１部品の表面および前記第２部品の表面に紫外線を照射してもよい。第１部品と第２部品の両方が親水化されるため、接合強度が高くなる。
（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記照射部は、第１照射部と第２照射部とを含み、前記第１照射部は前記第１部品の表面に紫外線を照射し、前記第２照射部は前記第２部品の表面に紫外線を照射してもよい。第１部品と第２部品の両方が親水化されるため、接合強度が高くなる。
（６）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、前記照射部から出射される紫外線を分岐させる分岐部を具備し、前記分岐部により分岐される紫外線が、前記第１部品の表面および前記第２部品の表面に照射されてもよい。第１部品と第２部品の両方が親水化されるため、接合強度が高くなる。
（７）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、内側に空洞を有するカバーを具備し、前記カバー内の空洞には酸素を含むガスが導入され、前記照射部は、前記カバー内の空洞に配置された前記第１部品の前記表面に紫外線を照射してもよい。酸素を含むガス中に紫外線を照射することで、オゾンが発生する。オゾンにより表面が親水化される。
（８）上記（７）において、前記カバー内の空洞には酸素および窒素を含むガスが導入され、前記酸素の濃度および前記窒素の濃度を調整する調整部を具備してもよい。酸素の濃度を高くするとオゾンの濃度も高くなる。オゾン濃度を高くすることで、親水化を速やかに行い、紫外線の照射時間を短くすることができる。
（９）上記（１）から（６）において、内側に空洞を有するカバーを具備し、前記カバー内の空洞には酸素を含むガスが導入され、前記カバーのうち前記照射部に対向する第１の壁は前記紫外線を透過させ、前記カバーは、前記第１の壁に対向する第２の壁に第１開口部を有し、前記搬送部は前記第１部品を前記第１開口部に搬送してもよい。空洞への外気の混入が抑制され、空洞の内部におけるオゾンの発生が安定化される。
（１０）上記（９）において、前記カバーは第１の内壁、第２の内壁、吸気口、および排気口を有し、前記第１の内壁および前記第２の内壁は前記空洞に設けられ、前記第１の内壁は、前記空洞を第１の空洞と第２の空洞とに分け、前記第１開口部と対向する位置に第２開口部を有し、前記第１の空洞は前記第１の壁と前記第１の内壁との間に位置し、前記第２の空洞は前記第１の内壁を挟んで前記第１の空洞とは反対に位置し、前記第２の内壁は、前記第１の壁と前記第１の内壁との間に設けられ、前記カバーの外壁に沿って延伸し、前記第１の空洞を第３の空洞と第４の空洞とに分け、前記第３の空洞は前記外壁と前記第２の内壁との間に位置し、前記第４の空洞は前記第２の内壁の内側に位置し、かつ前記第３の空洞に連通し、前記吸気口は、前記外壁のうち前記第３の空洞に面する部分に接続され、前記排気口は、前記外壁のうち前記第２の空洞に面する部分に接続されてもよい。安定した効率でオゾンを発生させることができる。
（１１）上記（９）または（１０）において、前記第１開口部の長さは、前記第１部品の長さより大きく、前記第１部品の長さの３倍より小さくてもよい。第１部品の表面に均等にオゾンを接触させることができる。オゾンが外に過剰に拡散することを抑制できる。
（１２）上記（１）から（１１）のいずれかにおいて、前記第１部品は化合物半導体で形成された半導体チップであり、前記第２部品はシリコンを含む基板でもよい。異なる材料の部品同士を接合することができる。
（１３）上記（１）から（１２）の接合装置を用いて第１部品と第２部品とを接合する接合方法である。
【0012】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る接合装置および接合方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本開示の実施形態に係る接合装置および接合方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0013】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態に係る接合装置１００を例示する模式図であり、接合装置１００をＺ軸方向から見た状態の概略を示している。図１に示すように、接合装置１００は、筐体１０、クリーンブースユニット１１、グリップリング供給部１９（第１載置部）、接合ステージ１４（第２載置部）、チップステージ２０、紫外線照射部１６、カメラ１８および２４、ゲルパック供給部２２（第１載置部）、可動部６９、コレット２６および２８（搬送部）、制御部３０を備える。
図１は第１実施形態に係る接合装置１００を例示する模式図であり、接合装置１００をＺ軸方向から見た状態の概略を示している。図１に示すように、接合装置１００は、筐体１０、クリーンブースユニット１１、グリップリング供給部１９（第１載置部）、接合ステージ１４（第２載置部）、チップステージ２０、紫外線照射部１６、カメラ１８および２４、ゲルパック供給部２２（第１載置部）、可動部６９、コレット２６および２８（搬送部）、制御部３０を備える。
【0014】
筐体１０の２つの辺はＸ軸方向に平行であり、もう２つの辺はＹ軸方向に平行である。筐体１０の底面は、ＸＹ平面に平行である。筐体１０の長さは例えば１ｍまたは２ｍなど数ｍでもよいし、数十ｃｍなど１ｍ以下でもよい。Ｚ軸方向は、筐体１０の底面の法線方向である。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向は、互いに直交する。
【0015】
筐体１０は、筐体１０内部の空間を筐体１０の外部から分離する。筐体１０の内部の空間に、グリップリング供給部１９、接合ステージ１４、チップステージ２０、カメラ１８および２４、ゲルパック供給部２２、コレット２６および２８が収容される。
【0016】
クリーンブースユニット１１は、例えばフィルタなどを含み、筐体１０内の空気中のダストを筐体１０の外部の空気よりも減らす。
【0017】
グリップリング供給部１９は例えばリング状の部材である。グリップリング供給部１９には、後述の半導体チップ４０（第１部品）が搭載される。ゲルパック供給部２２には、ゲル状の物質が配置されている。ゲルパック供給部２２のゲル上に半導体チップ４０を配置してもよい。
【0018】
接合ステージ１４およびチップステージ２０は、凹面形状または板状の部材である。接合ステージ１４には、後述のウェハ４２（第２部品）が搭載される。接合ステージ１４は、例えばヒータなどを含み、温度を変化させることが可能なヒータステージである。
【0019】
紫外線照射部１６は例えばエキシマ光源、重水素光源などの光源を含み、Ｚ軸方向に紫外光（紫外線）を出射する。紫外線は例えば波長が４００ｎｍ以下の光を含む。
【0020】
コレット２６および２８は、可動部６９により、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動可能である。コレット２６および２８は、半導体チップ４０などの物体を吸引することで先端に当該物体を吸着させることができる。
【0021】
制御部３０は例えばコンピュータなどを含み、接合装置１００を制御する。制御部３０は、カメラ１８および２４で撮像される画像を取得する。制御部３０は、コレット２６および２８の吸引のオン・オフを切り替え、コレット２６および２８を移動させる。制御部３０は、紫外線照射部１６を制御し、紫外線をオン・オフする。
【0022】
図２Ａはグリップリング供給部１９を例示する平面図である。グリップリング供給部１９のグリップリング１２は、エキスパンドされた粘着テープ１３を押さえる外枠である。粘着テープ１３の上に複数の半導体チップ４０が載置されている。
【0023】
半導体チップ４０は、例えばインジウムリン（ＩｎＰ）などの化合物半導体で形成されている。半導体チップ４０は光学利得を有し、電流の注入に応じて光を発生させる。半導体チップ４０の形状は、例えば１辺の長さが２ｍｍの矩形である。複数の半導体チップ４０は、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体のウェハをダイシングすることで形成される。グリップリング供給部１９に載置される半導体チップ４０の個数は例えば数百個、数千個などである。
【0024】
図２Ｂは接合ステージ１４を例示する平面図である。接合ステージ１４の上面にウェハ４２が載置されている。ウェハ４２の直径は例えば５０ｍｍ以上、３００ｍｍ以下であり、半導体チップ４０より大きい。ウェハ４２は例えばシリコンウェハまたはＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板などである。ウェハ４２の面４２ａは、例えばシリコン（Ｓｉ）で形成されている。面４２ａは、不図示の光導波路などの光学素子が形成されている。図２Ｂ中の点線は領域４２ｂを表す。領域４２ｂは、面４２ａのうち半導体チップ４０が接合される領域である。
【0025】
【0026】
図３に示すように、例えば作業者が、接合装置１００の筐体１０の内部に複数の半導体チップ４０をセットし（ステップＳ１０）、さらにウェハ４２をセットする（ステップＳ１２）。図２Ａに示すように、半導体チップ４０はグリップリング供給部１９に載置されている。図２Ｂに示すように、ウェハ４２は接合ステージ１４に載置されている。接合装置１００は１つの半導体チップ４０をウェハ４２に接合する（ステップＳ１４）。制御部３０は、ウェハ４２上のすべての接合予定箇所に、半導体チップ４０が接合された否か判定する（ステップＳ１６）。否定判定（Ｎｏ）ならば、接合が再び行われる。肯定判定（Ｙｅｓ）ならば、処理は終了する。
【0027】
図４は１つの半導体チップ４０をウェハ４２に接合する工程を示しており、図３のステップＳ１４で行われる。カメラ２４はウェハ４２の面４２ａを観察する。制御部３０は画像処理を行う。制御部３０は、カメラ２４が撮像した画像を取得し、例えばウェハ４２内の接合予定箇所の周辺に設けられたアライメントマークの位置に応じて、領域４２ｂの位置を検出する（ステップＳ２０）。コレット２６は、グリップリング供給部１９上の複数の半導体チップ４０のうち１つを吸引して保持する。コレット２６は、吸引した１つの半導体チップ４０をグリップリング供給部１９からピックアップする（ステップＳ２２）。コレット２６は、ピックアップした半導体チップ４０をチップステージ２０の上方に搬送する。コレット２６は吸引を停止し、半導体チップ４０をチップステージ２０の上に載置させる。
【0028】
コレット２８はチップステージ２０まで移動し、チップステージ２０上の半導体チップ４０をピックアップする（ステップＳ２４）。そしてコレット２８は、半導体チップ４０を紫外線照射部１６の上方に搬送する。紫外線照射部１６は半導体チップ４０の表面に紫外線を照射する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６の後、コレット２８は半導体チップ４０をカメラ１８の上方に搬送する。カメラ１８は、コレット２８に吸着された半導体チップ４０を観察し、制御部３０はカメラ１８が撮像した画像を取得する（ステップＳ２８）。制御部３０は画像処理を行い、その後、例えばＺ軸方向を回転軸としてコレット２８を回転させ、また、半導体チップ４０のＸＹ平面内での位置を調整する。
【0029】
コレット２８は、半導体チップ４０を接合ステージ１４まで搬送し、半導体チップ４０をウェハ４２の表面に接触させ、半導体チップ４０に荷重を加える。半導体チップ４０がウェハ４２に接合される（ステップＳ２９）。以上で図４の処理は終了する。
【0030】
１つの半導体チップ４０に図４の処理が行われた後、別のもう１つの半導体チップ４０に図４の処理が行われる。接合装置１００にセットされた複数の半導体チップ４０のそれぞれについて図４の処理が行われると、図３の処理は終了する。接合装置１００に別の複数の半導体チップ４０および別のウェハ４２がセットされ（ステップＳ１０およびＳ１２）、再び図３および図４の処理が繰り返される。図３および図４の工程の後に、半導体チップ４０およびウェハ４２を加熱し、かつ荷重を加えることで、さらに接合強度を高めてもよい。
【0031】
図５はグリップリング供給部１９を例示する平面図であり、グリップリング供給部１９から半導体チップ４０がピックアップされる工程を示している（図４のステップＳ２２）。図５に示すように、グリップリング供給部１９の粘着テープ１３上に複数の半導体チップ４０が配列されている。半導体チップ４０の面４０ａが粘着テープ１３に貼りついている。コレット２６は１つの半導体チップ４０を吸引し、粘着テープ１３から取り外し、グリップリング供給部１９の外へと半導体チップ４０を搬送する。
【0032】
図６Ａおよび図６Ｂはチップステージ２０を例示する断面図であり、コレット２８による半導体チップ４０のピックアップを示している（ステップＳ２４）。図６Ａに示すように、グリップリング１２から搬送された半導体チップ４０は、チップステージ２０に載置される。半導体チップ４０の面４０ａがチップステージ２０に対向し、面４０ｂは面４０ａとは反対側を向く（図６Ａでは上）。
【0033】
図６Ｂに示すように、コレット２８が半導体チップ４０を吸引することで、保持する。コレット２８は、吸引した半導体チップ４０をチップステージ２０からピックアップする。半導体チップ４０の面４０ｂはコレット２８に接触する。面４０ａはコレット２８に接触せず、コレット２８とは反対を向く。
【0034】
図７Ａは紫外線の照射を例示する模式図である。紫外線照射部１６の上側にカバー５０が取り付けられている。カバー５０の内側には空洞５１が区画される。カバー５０は例えばアルミニウム（Ａｌ）などで形成されている。カバー５０は開口部５２を有する開口部５２はカバー５０の上側の壁に設けられ、壁を貫通する。
【0035】
カバー５０にはガス通路５３、５４および５６が取り付けられている。ガス通路５３および５４は、例えば不図示のガスタンクなどに接続され、カバー５０の内側に連通する。ガス通路５６はカバー５０の内側に連通する。ガス通路５３にバルブ５５が設けられている。ガス通路５４にバルブ５７が設けられている。ガス通路５６にバルブ５８が設けられている。バルブ５７およびバルブ５８は、カバー５０内の酸素濃度および窒素濃度を調整する調整部として機能する。
【0036】
コレット２８は開口部５２から半導体チップ４０を空洞５１に配置する。半導体チップ４０はコレット２８に吸着され、保持されている。半導体チップ４０の面４０ａは紫外線照射部１６に対向する。バルブ５５および５７を開き、ガス通路５３および５４からカバー５０の内部にガスを導入する。ガスは酸素（Ｏ２）および窒素（Ｎ２）を含み、空気などでもよい。紫外線照射部１６は、Ｚ軸方向に紫外線を出射する（図４のステップＳ２６）。照射の時間は例えば１秒から６０秒である。紫外線によってガス中の酸素からオゾンが発生する。半導体チップ４０の面４０ａがオゾンに曝露されることで、面４０ａが親水化し、面４０ａ上にヒドロキシル基（‐ＯＨ）が発生する。面４０ａは粘着テープ１３に接触していたため（図２Ａ参照）、有機汚れなどが付着していることがある。紫外線の照射は、面４０ａから有機汚れを除去する効果もある。バルブ５８を開き、ガス通路５６から空洞５１内のガスを排出する。
【0037】
図７Ｂは接合の工程を例示する断面図である。図７Ｂに示すように、接合ステージ１４の上にウェハ４２が載置されている。コレット２８は、半導体チップ４０をウェハ４２の１つの領域４２ｂの上方に搬送し、ウェハ４２に向けて半導体チップ４０下降させる。半導体チップ４０の面４０ａとウェハ４２の面４２ａとが接触する。コレット２８が半導体チップ４０に対して下向きの荷重を加えることで、半導体チップ４０がウェハ４２に接合される（図４のステップＳ３０）。
【0038】
【0039】
図８Ａは比較例における接合用の設備を例示する模式図である。比較例では、親水化用の装置１１０と、接合用の装置１１１とを用いる。親水化用の装置は、例えばプラズマ照射装置または紫外線照射装置などであり、接合する機能は有さない。接合用の装置１１１は、例えばステージと加圧用の設備などを有する装置であり、親水化する機能は有さない。複数の半導体チップ４０は親水化用の装置１１０にセットする。ウェハ４２は接合用の装置１１１にセットする。
【0040】
図８Ｂは比較例における接合の工程を例示するフローチャートである。親水化用の装置１１０が、複数の半導体チップ４０のすべてに親水化を行う（ステップＳ３０）。例えば作業者が、複数の半導体チップ４０を親水化用の装置１１０から接合用の装置１１１に搬送する（ステップＳ３２）。接合用の装置１１１は、半導体チップ４０を１つずつウェハ４２に接合する（ステップＳ３４）。ウェハ４２上のすべての接合予定箇所に、半導体チップ４０が接合されるまでステップＳ３４が繰り返される（ステップＳ３６）。
【0041】
半導体チップ４０を親水化用の装置から取り出して接合用の装置に搬送する際、半導体チップ４０にゴミが付着する恐れがある。親水化と接合とを別の装置で行うため、親水化から接合までに長い時間がかかる。親水化後に長い時間がたつことで、親水化性能が低下する。接合までに、例えば数十分、または数時間かかることもある。親水化性能が低下することで、接合強度も低下する。また、複数の半導体チップ４０は同時に親水化されるが、接合は１つずつ行われる。複数の半導体チップ４０の中で、親水化から接合までの時間に違いが生じる。接合強度にばらつきが生じる。
【0042】
第１実施形態によれば、接合装置１００は、紫外線照射部１６から半導体チップ４０に紫外線を照射することで、半導体チップ４０の面４０ａを親水化する。接合装置１００のコレット２８は、親水化後の半導体チップ４０をウェハ４２の上に搬送し、半導体チップ４０の面４０ａをウェハ４２の面４２ａに接触させる。親水化した面４０ａと面４２ａとが接触することで、半導体チップ４０がウェハ４２に接合される。１つの接合装置１００によって半導体チップ４０の親水化とウェハ４２への接合とを行う。親水化から接合までの間に半導体チップ４０が接合装置１００から外に出されないため、半導体チップ４０へのゴミの付着が抑制される。親水化から接合までの時間は、比較例に比べて短く、例えば５秒であり、１０秒以下である。親水化からの時間の経過による親水化性能の低下が抑制される。半導体チップ４０とウェハ４２との接合強度の低下を抑制することができる。
【0043】
紫外線の照射によってオゾンを発生させ、オゾンにより面４０ａを親水化する。プラズマを使用しないため、面４０ａのダメージが抑制され、面４０ａの平坦度が向上する。平坦な面４０ａと面４２ａとを接合するため、接合強度が高くなる。プラズマを使用しないため、接合装置１００内を真空環境としなくてよい。真空引きの設備を設けなくてよいため、接合装置１００の小型化が可能である。
【0044】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、接合装置１００には、複数の半導体チップ４０と１つのウェハ４２とがセットされる。接合装置１００は、複数の半導体チップ４０のうち１つの半導体チップ４０の親水化とウェハ４２への接合とを連続して行い（図４参照）、その後もう１つの半導体チップ４０の親水化と接合とを行う（図３参照）。複数の半導体チップ４０のそれぞれは、親水化の直後にウェハ４２に接合される。複数の半導体チップ４０において親水化性能の低下が抑制される。複数の半導体チップ４０のそれぞれに対して、親水化から接合までの時間が例えば１０秒以下であり、時間のばらつきが小さい。親水化性能のばらつきも小さくなり、複数の半導体チップ４０のウェハ４２への接合強度のばらつきが抑制される。
【0045】
接合装置１００は、グリップリング供給部１９と接合ステージ１４とを有する。グリップリング供給部１９に複数の半導体チップ４０が載置される。接合ステージ１４にウェハ４２が載置される。コレット２６は、グリップリング供給部１９から１つの半導体チップ４０をピックアップし、チップステージ２０まで搬送する。コレット２８は、チップステージ２０から半導体チップ４０をピックアップし、半導体チップ４０を紫外線照射部１６、カメラ１８、さらに接合ステージ１４まで搬送し、半導体チップ４０をウェハ４２に接合する。グリップリング供給部１９から紫外線照射部１６までの距離、および紫外線照射部１６から接合ステージ１４までの距離は、例えば１ｍ以下であり、５０ｃｍなどである。半導体チップ４０が搬送される距離が短く、親水化から接合までの工程が迅速に行われる。ゴミの付着が抑制され、かつ時間経過による親水化性能の低下が抑制されることで、接合強度が高くなる。
【0046】
筐体１０の内部に、グリップリング供給部１９、接合ステージ１４、チップステージ２０、カメラ１８および２４、ゲルパック供給部２２、コレット２６および２８が収容される。複数の半導体チップ４０およびウェハ４２を１つの接合装置１００内にセットし、紫外線の照射および接合までを１つの接合装置１００で実行することができる。ゴミの付着が抑制され、かつ時間経過による親水化性能の低下が抑制されることで、接合強度が高くなる。
【0047】
クリーンブースユニット１１により筐体１０の内部のダスト数を低く保つことが好ましい。半導体チップ４０の表面およびウェハ４２の表面へのゴミや汚れの付着を抑制し、両者の表面が清浄な状態で接合することができる。
【0048】
図７Ａに示すように、接合装置１００はカバー５０を有する。カバー５０内の空洞５１には酸素を含むガスが導入される。紫外線照射部１６は、空洞５１に配置された半導体チップ４０に向けて紫外線を照射する。紫外線が空洞５１内のガスと反応することで、オゾンが発生する。オゾンによって、半導体チップ４０の面４０ａが親水化される。紫外線照射部１６をカバー５０で覆うことで、カバー５０の内側でのオゾンの濃度は、外側のオゾンの濃度より高くなり、親水化を効果的に行うことができる。例えば数十秒程度の時間で親水化が可能である。カバー５０はアルミニウムなど、紫外線によって劣化しにくい材料で形成されることが好ましい。
【0049】
制御部３０は、図７Ａに示すバルブ５５、５７および５８の開度を制御する。バルブ５５を開くとカバー５０内に酸素が供給される。バルブ５７を開くとカバー５０内に窒素が供給される。バルブ５５の開度およびバルブ５７の開度に応じてカバー５０内の酸素濃度が変化し、オゾンの濃度も変化する。酸素濃度が高く路とオゾンの濃度も高くなる。カバー５０の内部の紫外線の光量を観察することで、オゾンの濃度を知ることができる。オゾン濃度が高くなるように、バルブの開度を調整し、酸素濃度を調整する。オゾン濃度が高いほど親水化が促進され、オゾン濃度が低いほど親水化が進みにくい。オゾン濃度を高くすることで、親水化を速やかに行い、紫外線の照射時間を短くすることができる。
【0050】
半導体チップ４０の面４０ａが粘着テープ１３に接触している場合、半導体チップ４０がチップステージ２０の上に置かれたとき、面４０ｂが上を向き、面４０ａが下を向く。コレット２８は面４０ｂの方から半導体チップ４０を吸引し、半導体チップ４０をピックアップする。面４０ａの反対の面４０ｂが粘着テープ１３に接触してもよい。その場合、コレット２６は面４０ａを吸引して、半導体チップ４０をピックアップする。例えばチップステージ２０において、別のコレットを用いて半導体チップ４０を反転させ、面４０ｂを上に向け、面４０ａを下に向ける。コレット２８は面４０ｂを吸引し、半導体チップ４０をピックアップする。
【0051】
半導体チップ４０は化合物半導体で形成されており、面４０ａは例えばインジウムリン（ＩｎＰ）で形成されている。ウェハ４２の面４２ａはシリコン（Ｓｉ）で形成されている。異なる材料同士の接合は、同一の材料の接合よりも難しい。第１実施形態によれば、面４０ａの親水化の直後に接合を行うため、高い強度での接合が可能である。
【0052】
半導体チップ４０はＩｎＰなどのＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体で形成されてもよいし、ＩＩＩ－Ｖ族以外の化合物半導体で形成されてもよい。ウェハ４２はＳｉ以外で形成されてもよい。接合装置１００は、半導体以外に例えば金属、プラスチックなどで形成された部品を接合してもよい。接合装置１００を同一の材料の接合に用いてもよい。接合装置１００は、例えば２つのシリコンウェハを接合することもでき、２つの化合物半導体を接合することもできる。
【0053】
＜第２実施形態＞
図９は第２実施形態に係る接合装置２００を例示する模式図である。第１実施形態と同じ構成については説明を省略する。第２実施形態においても図３および図４の処理が行われる。図９に示すように、接合装置２００は反射部６０を有する。反射部６０は紫外線照射部１６に対向する位置に配置される。紫外線照射部１６はＸ軸方向に紫外線を出射する。
図９は第２実施形態に係る接合装置２００を例示する模式図である。第１実施形態と同じ構成については説明を省略する。第２実施形態においても図３および図４の処理が行われる。図９に示すように、接合装置２００は反射部６０を有する。反射部６０は紫外線照射部１６に対向する位置に配置される。紫外線照射部１６はＸ軸方向に紫外線を出射する。
【0054】
図１０は紫外線の照射の工程を例示する図である。反射部６０は、例えば石英などで形成されたブロック状の部材である。反射部６０の外壁は反射防止（ＡＲ：Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）膜で覆われている。反射部６０は反射膜６１を有する。反射膜６１は全反射膜であり、例えばＸ軸方向およびＺ軸方向に対して４５°傾斜している。図７Ａと同様に、半導体チップ４０および反射部６０をカバーで覆い、カバー内に酸素を含むガスを供給してもよい。
【0055】
図１０に示すように、コレット２８は、反射部６０の上方に半導体チップ４０を搬送する。Ｚ軸方向において、半導体チップ４０の面４０ａは反射膜６１に対向する。紫外線照射部１６と反射部６０とはＸ軸方向において対向する。紫外線照射部１６は反射部６０に紫外線を照射する。反射部６０の反射膜６１は紫外線をＺ軸方向に反射させる。反射された紫外線は半導体チップ４０の面４０ａに照射される（図４のステップＳ２６）。面４０ａが親水化される。親水化の後、図７Ｂに示すように接合を行う。
【0056】
第２実施形態によれば、面４０ａへのゴミの付着、親水化性能の低下が抑制されることで、接合強度の低下を抑制することができる。プラズマを使用しないため、面４０ａのダメージが抑制され、面４０ａの平坦度が向上する。平坦な面４０ａと面４２ａとを接合するため、接合強度が高くなる。
【0057】
第１実施形態および第２実施形態に示したように、紫外線照射部１６の配置を変更することができる。接合装置２００の内部における各部品の配置の自由度が高くなる。
【0058】
＜第３実施形態＞
図１１は第３実施形態に係る接合装置３００を例示する模式図である。第１実施形態および第２実施形態と同じ構成については説明を省略する。第３実施形態においても図３および図４の処理が行われる。
図１１は第３実施形態に係る接合装置３００を例示する模式図である。第１実施形態および第２実施形態と同じ構成については説明を省略する。第３実施形態においても図３および図４の処理が行われる。
【0059】
図１１に示すように、接合装置３００は、紫外線照射部１６（第１照射部）および紫外線照射部６２（第２照射部）、可動部６３および６４を有する。第３実施形態においては、半導体チップ４０およびウェハ４２の両方に紫外線を照射する（図４のステップＳ２６）。紫外線照射部１６は、図７Ａの例と同様に半導体チップ４０に紫外線を照射する。紫外線照射部６２はウェハ４２に紫外線を照射する。
【0060】
可動部６３および６４は、例えばレールであり、搭載された物体を移動させることができる。可動部６３には接合ステージ１４が搭載される。可動部６３は、接合ステージ１４およびウェハ４２をＹ軸方向に移動させる。可動部６４には紫外線照射部６２が搭載される。可動部６４は紫外線照射部６２をＸ軸方向に移動させる。ウェハ４２に紫外線を照射する際には、ウェハ４２と紫外線照射部６２とをＺ軸方向で対向させる。
【0061】
図１２は紫外線の照射を例示する模式図である。図１２に示すように、紫外線照射部６２は、ウェハ４２の上方に配置され、ウェハ４２の面４２ａに対向する。紫外線照射部６２は、ウェハ４２の面４２ａのうち１つの領域４２ｂに対応する部分に紫外線を照射する。紫外線によってオゾンが発生し、オゾンにより面４２ａのうち１つの領域４２ｂに対応する範囲が親水化され、その範囲の表面上にヒドロキシル基（－ＯＨ）が発生する。図７Ａに示したように、紫外線照射部１６が半導体チップ４０に紫外線を照射することで、面４０ａが親水化され、ヒドロキシル基が発生する。２つの表面の親水化の後、図７Ｂに示すように両者を互いに接合する。
【0062】
可動部６３は接合ステージ１４とともにウェハ４２を紫外線照射部６２の下方から移動させる。図７Ｂに示すように、コレット２８は半導体チップ４０を搬送し、ウェハ４２に接合する。
【0063】
第３実施形態によれば、半導体チップ４０およびウェハ４２に紫外線を照射し、両方の表面を親水化する。親水化された面４０ａと親水化された面４２ａとを接触させることで、半導体チップ４０をウェハ４２に接合させる。２つの面が親水化されているため、接合強度が向上する。
【0064】
１つの半導体チップ４０を親水化し、かつウェハ４２の複数の領域４２ｂのうち１つを親水化した後、半導体チップ４０を親水化した領域４２ｂに接合する。親水化の直後に接合を行うため、ゴミの付着が抑制され、かつ時間経過による親水化性能の低下が抑制され、接合強度が高くなる。
【0065】
図３および図４に示すように、複数の半導体チップ４０の接合を行う。複数の半導体チップ４０のすべてが、面４０ａおよび面４２ａの親水化の直後にウェハ４２に接合される。複数の半導体チップ４０において親水化性能の低下が抑制される。複数の半導体チップ４０に対して、親水化から接合までの時間が例えば１０秒以下であり、時間のばらつきが小さい。親水化性能のばらつきも小さくなり、複数の半導体チップ４０のウェハ４２への接合強度のばらつきが抑制される。
【0066】
＜第４実施形態＞
図１３は第４実施形態に係る接合装置４００を例示する模式図である。第１実施形態から第３実施形態と同じ構成については説明を省略する。第４実施形態においても図３および図４の処理が行われる。
図１３は第４実施形態に係る接合装置４００を例示する模式図である。第１実施形態から第３実施形態と同じ構成については説明を省略する。第４実施形態においても図３および図４の処理が行われる。
【0067】
図１３に示すように、接合装置４００は紫外線照射部１６、可動部６５および分岐部６６を有する。紫外線照射部１６は可動部６５に搭載されている。分岐部６６は可動部６５に連結されている。可動部６５は例えばレールであり、紫外線照射部１６および分岐部６６を移動させることができる。
【0068】
図１４は紫外線の照射の工程を例示する模式図である。分岐部６６は、例えば石英などで形成されたブロック状の部材である。分岐部６６の外壁は反射防止膜で覆われている。分岐部６６は、ハーフミラー６７および反射膜６８を有する。ハーフミラー６７はＺ軸方向に対して傾斜している。反射膜６８は全反射膜であり、Ｚ軸方向に対してハーフミラー６７とは反対側に傾斜している。Ｚ軸に平行な面に関して、ハーフミラー６７と反射膜６８とは面対称である。
【0069】
紫外線照射部１６および分岐部６６は、Ｚ軸方向において半導体チップ４０とウェハ４２との間に位置する。コレット２８は半導体チップ４０をハーフミラー６７の上方に搬送する。ハーフミラー６７は半導体チップ４０の面４０ａに対向する。反射膜６８はウェハ４２の面４２ａに対向する。紫外線照射部１６は紫外線を分岐部６６に照射する。ハーフミラー６７は、紫外線のうち約半分を面４０ａに向けて反射させ、約半分を透過させる。透過した紫外線は反射膜６８で反射され、面４２ａに照射される。紫外線の照射によって、面４０ａおよび４２ａが親水化される（図４のステップＳ２６）。親水化の後、図７Ｂに示すように接合を行う。
【0070】
第４実施形態によれば、分岐部６６によって紫外線を分岐することで、半導体チップ４０およびウェハ４２に同時に紫外線を照射し、２つの表面を同時に親水化する。親水化された面４０ａと親水化された面４２ａとを接触させることで、半導体チップ４０をウェハ４２に接合させる。２つの面が親水化されているため、接合強度が向上する。
【0071】
１つの半導体チップ４０を親水化し、かつウェハ４２の複数の領域４２ｂのうち１つを親水化した後、半導体チップ４０を領域４２ｂに接合する。親水化の直後に接合を行うため、ゴミの付着が抑制され、かつ時間経過による親水化性能の低下が抑制され、接合強度が高くなる。
【0072】
図３および図４に示すように、複数の半導体チップ４０の接合を行う。複数の半導体チップ４０のすべてが、面４０ａおよび面４２ａの親水化の直後にウェハ４２に接合される。複数の半導体チップ４０について、親水化から接合までの時間のばらつきが小さい。親水化性能のばらつきも小さくなり、複数の半導体チップ４０のウェハ４２への接合強度のばらつきが抑制される。
【0073】
＜第５実施形態＞
図１５Ａは第５実施形態に係る紫外線の照射を例示する模式図である。第１実施形態から第４実施形態のいずれかと同じ構成については、説明を省略する。第５実施形態では、第１実施形態の接合装置１００において、カバー５０の代わりに、紫外線照射部１６の上方に照射ポット８０（カバー）が取り付けられている。照射ポット８０の内側には空洞８１が区画される。照射ポット８０は、図７Ａに示した開口部５２の代わりに、上壁８３（第２の壁）に設けられた上面照射口８２（第１開口部）を有する。上面照射口８２は、開口部５２よりも面積の小さい開口である。照射ポット８０は例えば円筒の形状である。上壁８３の材質は例えばアルミニウム（Ａｌ）である。照射ポット８０の下壁８４（第１の壁）は、紫外線照射部１６に対向し、石英などの紫外線を透過する材料で形成される。下壁８４と上面照射口８２とは対向する。
図１５Ａは第５実施形態に係る紫外線の照射を例示する模式図である。第１実施形態から第４実施形態のいずれかと同じ構成については、説明を省略する。第５実施形態では、第１実施形態の接合装置１００において、カバー５０の代わりに、紫外線照射部１６の上方に照射ポット８０（カバー）が取り付けられている。照射ポット８０の内側には空洞８１が区画される。照射ポット８０は、図７Ａに示した開口部５２の代わりに、上壁８３（第２の壁）に設けられた上面照射口８２（第１開口部）を有する。上面照射口８２は、開口部５２よりも面積の小さい開口である。照射ポット８０は例えば円筒の形状である。上壁８３の材質は例えばアルミニウム（Ａｌ）である。照射ポット８０の下壁８４（第１の壁）は、紫外線照射部１６に対向し、石英などの紫外線を透過する材料で形成される。下壁８４と上面照射口８２とは対向する。
【0074】
照射ポット８０にはガス通路５３、５４および５６が取り付けられている。ガス通路５３、５４および５６には、それぞれバルブ５５、５７および５８が設けられている。
【0075】
コレット２８は半導体チップ４０を上面照射口８２の上方に配置する。半導体チップ４０の面４０ａは、間に照射ポット８０を挟んで、紫外線照射部１６に対向する。バルブ５５を開いて、ガス通路５３から酸素を空洞８１に供給する。バルブ５７を開いて、ガス通路５４から窒素を空洞８１に供給する。紫外線照射部１６は、Ｚ軸方向に紫外線を出射する（図４のステップＳ２６）。紫外線によって空洞８１の内部にオゾンが発生する。半導体チップ４０の面４０ａが、上面照射口８２から放出されるオゾンに曝露されることで、面４０ａが親水化される。親水化のあと、コレット２８は半導体チップ４０を接合ステージ１４に向けて移動させる。
【0076】
第５実施形態では、半導体チップ４０は、オゾンが発生する空洞８１の内部に入ることなく、親水化される。半導体チップ４０およびコレット２８が空洞８１の内部に入らない。下壁８４の紫外線の透過率は上壁８３よりも高い。紫外線照射部１６は照射ポット８０の外に位置し、紫外線は下壁８４を透過する。空洞８１への外気の混入が抑制され、空洞８１の内部におけるオゾンの発生が安定化される。
【0077】
図１５Ｂは上部照射口８２の上面図である。上部照射口８２は例えば円形である。上面照射口８２の開口幅Ｗは、調整可能である。開口幅Ｗを小さくしすぎると、空気中の酸素がオゾン発生のために消費され、オゾンの発生効果が変動しやすい。開口幅Ｗを調整することで、オゾン発生効果の安定性と持続性が向上する。
【0078】
半導体チップ４０は矩形である。上面照射口８２の開口幅（直径）Ｗは、例えば１０ｍｍであり、半導体チップ４０の一辺の長さＣ１より大きく、かつ半導体チップの対角線の長さＣ２より大きい。これにより半導体チップ４０の面４２ａに均等にオゾンを接触させることができる。直径Ｗは対角線の長さＣ２の３倍よりも小さい。これにより、照射ポットで発生したオゾンが照射ポットの外に過剰に拡散することを抑制できる。
【0079】
＜第６実施形態＞
図１６Ａ、図１６Ｂおよび図１６Ｃは第６実施形態に係る照射ポット９０を例示する模式図である。図１６Ａは、照射ポット９０の断面図である。図１６Ｂは、照射ポット９０のガス導入部９８を上方から見た図であり、ガス導入部９８における内壁９６の配置を示す図である。図１６Ｃは、照射ポット９０の排気部９７を上方から見た図である。照射ポット９０は、上面照射口８２、上壁８３、および下壁８４を有し、さらに内壁９５（第１の内壁）および内壁９６（第２の内壁）を有する。内壁９５と内壁９６とは一体の部材でもよいし、分離可能でもよい。
図１６Ａ、図１６Ｂおよび図１６Ｃは第６実施形態に係る照射ポット９０を例示する模式図である。図１６Ａは、照射ポット９０の断面図である。図１６Ｂは、照射ポット９０のガス導入部９８を上方から見た図であり、ガス導入部９８における内壁９６の配置を示す図である。図１６Ｃは、照射ポット９０の排気部９７を上方から見た図である。照射ポット９０は、上面照射口８２、上壁８３、および下壁８４を有し、さらに内壁９５（第１の内壁）および内壁９６（第２の内壁）を有する。内壁９５と内壁９６とは一体の部材でもよいし、分離可能でもよい。
【0080】
図１６Ａに示すように、内壁９５は開口部９９（第２開口部）を有する。開口部９９は、上面照射口８２に対向する。照射ポット９０においては、空洞９１が内壁９５によって排気部９７（第１の空洞）とガス導入部９８（第２の空洞）とに仕切られている。ガス導入部９８にはガス通路５３および５４が取り付けられている。排気部９７にはガス通路５６が取り付けられている。ガス導入部９８に導入された酸素および窒素、ならびにガス導入部９８で発生したオゾンは、内壁９５の開口部９９を通って排気部９７に流れることができる。
【0081】
【0082】
図１６Ｂに示すように、内壁９６は、ガス導入部９８の外壁（側面）に沿って延在する湾曲した板である。内壁９６は、ガス導入部９８を空洞９２（第３の空洞）と空洞９３（第４の空洞）とに分ける。空洞９２は外壁と内壁９６との間に位置する。空洞９３は内壁９６に囲まれた部分である。空洞９２と空洞９３とは連通する。空洞９３は、図１６Ａの開口部９９を通じて排気部９７に連通する。
【0083】
ガス通路５３および５４から導入されたガスは、内壁９６とガス導入部９８の外壁と内壁９６との間（空洞９２）を通り、ガス導入部９８の中央部（空洞９３）に至る。ガス導入部９８の中央部で、ガスに紫外線が照射される。図１６Ｃに示すように、内壁９５の中央に開口部９９が設けられている。中央部に到達したガスおよび紫外線照射によって発生したオゾンは、内壁９５の開口部９９を通って排気部９７に到達する。オゾンの一部が上面照射口８２から出て、半導体チップ４０の面４０ａがオゾンに曝露される。ガスおよびオゾンはガス通路５６を通って照射ポット９０の外に排気される。
【0084】
ガス通路５３および５４が照射ポットに取り付けられている位置をガス導入口と呼び、ガス通路５６が照射ポットに取り付けられている位置をガス排気口と呼ぶ。ガス導入口とガス排気口との間に、空間を仕切るための内壁が存在しない場合、ガス通路５３および５４からそれぞれ導入される酸素と窒素との混合が不十分になり、オゾン発生効果が不安定になることがある。内壁９６を設けることにより、酸素と窒素は、ガス導入部９８の中央部に至る前に、十分に混合される。十分に混合された酸素と窒素にガス導入部９８の中央部で紫外線を照射されることで、安定した効率でオゾンを発生させることができる。第６実施形態においても、上面照射口８２の直径を第５実施形態と同様に調整することができる。
【0085】
以上、本開示の実施形態について詳述したが、本開示は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【0086】
１０ 筐体
１２ グリップリング
１３ 粘着テープ
１４ 接合ステージ
１６、６２ 紫外線照射部
１８、２４ カメラ
１９ グリップリング供給部
２０ チップステージ
２２ ゲルパック供給部
２６、２８ コレット
３０ 制御部
４０ 半導体チップ
４０ａ、４０ｂ、４２ａ 面
４２ ウェハ
４２ｂ 領域
５０ カバー
５１ 空洞
５２ 開口部
５３、５４、５６ ガス通路
５５、５７、５８ バルブ
６０ 反射部
６１、６８ 反射膜
６３、６４、６５、６９ 可動部
６６ 分岐部
６７ ハーフミラー
８０、９０ 照射ポット
８１、９１、９２、９３ 空洞
８２ 上面照射口
８３ 上壁
８４ 下壁
９５、９６ 内壁
９７ 排気部
９８ ガス導入部
９９ 開口部
１００、２００、３００、４００ 接合装置
１１０ 親水化用の装置
１１１ 接合用の装置
１２ グリップリング
１３ 粘着テープ
１４ 接合ステージ
１６、６２ 紫外線照射部
１８、２４ カメラ
１９ グリップリング供給部
２０ チップステージ
２２ ゲルパック供給部
２６、２８ コレット
３０ 制御部
４０ 半導体チップ
４０ａ、４０ｂ、４２ａ 面
４２ ウェハ
４２ｂ 領域
５０ カバー
５１ 空洞
５２ 開口部
５３、５４、５６ ガス通路
５５、５７、５８ バルブ
６０ 反射部
６１、６８ 反射膜
６３、６４、６５、６９ 可動部
６６ 分岐部
６７ ハーフミラー
８０、９０ 照射ポット
８１、９１、９２、９３ 空洞
８２ 上面照射口
８３ 上壁
８４ 下壁
９５、９６ 内壁
９７ 排気部
９８ ガス導入部
９９ 開口部
１００、２００、３００、４００ 接合装置
１１０ 親水化用の装置
１１１ 接合用の装置
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図16A】
【図16B】
【図16C】