2025-105545 チップを接合する方法およびその方法を実施するためのシステム

(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】P2025105545

(43)【公開日】2025-07-10

(54)【発明の名称】チップを接合する方法およびその方法を実施するためのシステム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20250703BHJP

【ＦＩ】

H01L21/60 311S

H01L21/60 311T

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024227951

(22)【出願日】2024-12-24

(31)【優先権主張番号】18/399,329

(32)【優先日】2023-12-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ニラブ ケー ロイ

(72)【発明者】

【氏名】スティーブン ティー ジェンキンス

(72)【発明者】

【氏名】ビュン－ジン チョイ

【テーマコード（参考）】

5F044

【Ｆターム（参考）】

5F044KK01

5F044LL15

5F044PP15

5F044PP17

5F044QQ06

5F044RR01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】複数のチップを一括して接合する方法及びシステムを提供する。
【解決手段】チップを接合するための方法は、第１チップを保持する第１接合ヘッドを、接合面を支持する基板チャックの初期位置に対する第１所定位置に初期位置決めする工程と、第２チップを保持する第２接合ヘッドを、前記基板チャックの前記初期位置に対する第２所定位置に初期位置決めする工程と、前記基板チャックの更新された位置情報の受信と、該受信した更新された位置情報に基づく前記第１接合ヘッドの再位置決めとを、前記第１チップが前記接合面に接触するまで交互に行う工程と、前記基板チャックの更新された位置情報の受信と、該受信した更新された位置情報に基づく前記第２接合ヘッドの再位置決めとを、前記第２チップが前記接合面に接触するまで交互に行う工程と、前記第１チップおよび前記第２チップを前記接合面に接合する工程と、を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

チップを接合するための方法であって、
第１チップを保持する第１接合ヘッドを、接合面を支持する基板チャックの初期位置に対する第１所定位置に初期位置決めする工程と、
第２チップを保持する第２接合ヘッドを、前記基板チャックの前記初期位置に対する第２所定位置に初期位置決めする工程と、
前記基板チャックの更新された位置情報の受信と、該受信した更新された位置情報に基づく前記第１接合ヘッドの再位置決めとを、前記第１チップが前記接合面に接触するまで交互に行う工程と、
前記基板チャックの更新された位置情報の受信と、該受信した更新された位置情報に基づく前記第２接合ヘッドの再位置決めとを、前記第２チップが前記接合面に接触するまで交互に行う工程と、
前記第１チップおよび前記第２チップを前記接合面に接合する工程と、
を有することを特徴とする方法。

【請求項2】

前記更新された位置情報の受信と前記第１接合ヘッドの再位置決めとを前記第１チップが前記接合面に接触するまで交互に行う工程は、第１期間で行われ、
前記更新された位置情報の受信と前記第２接合ヘッドの再位置決めとを前記第２チップが前記接合面に接触するまで交互に行う工程は、第２期間で行われ、
前記第１期間と前記第２期間とが重複している、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１期間の長さと前記第２期間の長さとは異なる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記第１チップが前記接合面に接触した後、前記接合面に向かう方向の第１の力を前記第１チップに付与するように前記第１接合ヘッドを作動させる工程と、
前記第２チップが前記接合面に接触した後、前記接合面に向かう方向の第２の力を前記第２チップに付与するように前記第２接合ヘッドを作動させる工程と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記第１の力および前記第２の力を付与した後、前記第１接合ヘッドが前記接合面に向かう方向の第３の力を前記第１チップに付与し、前記第２接合ヘッドが前記接合面に向かう方向の第４の力を前記第２チップに付与するように、前記第１接合ヘッドと前記第２接合ヘッドとを同時に作動させる工程
を更に有することを特徴とする請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記第３の力の大きさは前記第１チップを前記接合面に完全に接合させるのに十分であり、
前記第４の力の大きさは前記第２チップを前記接合面に完全に接合させるのに十分である、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記第３の力の大きさは前記第１の力の大きさよりも大きく、
前記第４の力の大きさは前記第２の力の大きさよりも大きい、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。

【請求項8】

前記第１の力の大きさは前記第２の力の大きさに対して±１０％であり、
前記第３の力の大きさは前記第４の力の大きさに対して±１０％である、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。

【請求項9】

前記第３の力の大きさは前記第１の力の大きさよりも１０倍大きく、
前記第４の力の大きさは前記第２の力の大きさよりも１０倍大きい、
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。

【請求項10】

前記第１の力の大きさは前記第１チップを前記接合面に完全に接合させるには不十分であり、
前記第２の力の大きさは前記第２チップを前記接合面に完全に接合させるには不十分である、
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。

【請求項11】

第３チップを保持する第３接合ヘッドを、前記基板チャックの前記初期位置に対する第３所定位置に初期位置決めする工程と、
前記基板チャックの更新された位置情報の受信と、該受信した更新された位置情報に基づく前記第３接合ヘッドを再位置決めとを、前記第３チップが前記接合面に接触するまで交互に行う工程と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記更新された位置情報の受信と前記第１接合ヘッドの再位置決めとを前記第１チップが前記接合面に接触するまで交互に行う工程は、第１期間で行われ、
前記更新された位置情報の受信と前記第２接合ヘッドの再位置決めとを前記第２チップが前記接合面に接触するまで交互に行う工程は、第２期間で行われ、
前記更新された位置情報の受信と前記第３接合ヘッドの再位置決めとを前記第３チップが前記接合面に接触するまで交互に行う工程は、第３期間で行われ、
前記第１期間と前記第２期間と前記第３期間とが重複している、
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記第１チップが前記接合面に接触した後、前記接合面に向かう方向の第１の力を前記第１チップに付与するように前記接合ヘッドを作動させる工程と、
前記第２チップが前記接合面に接触した後、前記接合面に向かう方向の第２の力を前記第２チップに付与するように前記第２接合ヘッドを作動させる工程と、
前記第３チップが前記接合面に接触した後、前記接合面に向かう方向の第３の力を前記第３チップに付与するように前記第３接合ヘッドを作動させる工程と、
を更に有することを特徴とする請求項１１記載の方法。

【請求項14】

前記第１の力、前記第２の力、および前記第３の力を付与した後、前記第１接合ヘッドが前記接合面に向かう方向の第４の力を前記第１チップに付与し、前記第２接合ヘッドが前記接合面に向かう方向に第５の力を前記第２チップに付与し、前記第３接合ヘッドが前記接合面に向かう方向に第６の力を前記第３チップに付与するように、前記第１接合ヘッドと前記第２接合ヘッドと前記第３接合ヘッドとを同時に作動させる工程
を更に有することを特徴とする請求項１３記載の方法。

【請求項15】

前記第１の力の大きさ、前記第２の力の大きさ、および前記第３の力の大きさはそれぞれ、前記第１チップ、前記第２チップ、および前記第３チップを前記接合面に完全に接合させるには不十分であり、
前記第４の力の大きさ、前記第５の力の大きさ、および前記第６の力の大きさはそれぞれ、前記第１チップ、前記第２チップ、および前記第３チップを前記接合面に完全に接合させるのに十分である、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記第１チップが前記接合面に接触すると、前記第１接合ヘッドの前記再位置決めを終了し、
前記第２チップが前記接合面に接触すると、前記第２接合ヘッドの前記再位置決めを終了する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項17】

前記基板チャックの更新された位置情報の受信と該受信した更新された位置情報に基づく前記第２接合ヘッドの再位置決めとを、前記第１チップが前記接合面に接触した後、前記第２チップが前記接合面に接触する前に、交互に行うことを続ける、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項18】

前記更新された位置情報は、更新されたＸ位置情報、更新されたＹ位置情報、更新されたチルト情報、更新された回転情報、および更新されたチップ（tip）情報のうちの１つ以上を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項19】

チップを接合するためのシステムであって、
第１チップを保持する第１接合ヘッドと、
第２チップを保持する第２接合ヘッドと、
接合面を支持する基板チャックと、
１つ以上のプロセッサと、
命令を記憶する１つ以上メモリと、を有し、
前記命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行されると、
前記第１接合ヘッドを、前記基板チャックの初期位置に対する第１所定位置に初期位置決めする工程と、
前記第２接合ヘッドを、前記基板チャックの初期位置に対する第２所定位置に初期位置決めする工程と、
前記基板チャックの更新された位置情報の受信と、該受信した更新された位置情報に基づく前記第１接合ヘッドの再位置決めとを、前記第１チップが前記接合面に接触するまで交互に行う工程と、
前記基板チャックの更新された位置情報の受信と、該受信した更新された位置情報に基づく前記第２接合ヘッドの再位置決めとを、前記第２チップが前記接合面に接触するまで交互に行う工程と、
前記第１チップを前記第２チップを前記接合面に接合する工程と、
を前記システムに行わせるための命令を含む、ことを特徴とするシステム。

【請求項20】

複数の物品を製造する方法であって、
第１チップを保持する第１接合ヘッドを、接合面を支持する基板チャックの初期位置に対する第１所定位置に初期位置決めする工程と、
第２チップを保持する第２接合ヘッドを、前記基板チャックの前記初期位置に対する第２所定位置に初期位置決めする工程と、
前記基板チャックの更新された位置情報の受信と、該受信した更新された位置情報に基づく前記第１接合ヘッドの再位置決めとを、前記第１チップが前記接合面に接触するまで交互に行う工程と、
前記基板チャックの更新された位置情報の受信と、該受信した更新された位置情報に基づく前記第２接合ヘッドの再位置決めとを、前記第２チップが前記接合面に接触するまで交互に行う工程と、
前記第１チップおよび前記第２チップを前記接合面に接合する工程と、
前記複数の物品を製造するために前記基板を個片化する工程と、
を有することを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、複数のチップを一括して接合することを含む、チップを接合する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

高度なパッケージング技術には、チップの精密かつ正確な制御および配置が要求される。生産性／スループットを高めるために、当技術分野では、複数の接合ヘッドを同時に使用して複数のソースチップを接合面に接合することが望ましい。しかし、複数の接合ヘッドを可能な限り同時に作動させる場合であっても、複数の接合ヘッド上の１つのチップが他の接合ヘッド上のチップより必ず先に接合面に接触してしまう。１つの接合ヘッド上の１つのチップによるこの最初の接触により、接合面を支持するキャリッジが回転中心の周りにチルトし、これにより、基板チャックおよび基板がチルトする。キャリッジの回転中心の周りにチルトすることによって、接合ヘッド上の残りのチップに対してアライメント量の増大や不安定なアライメントが誘発される。さらに、オペレータの制御外の要因によって、接合プロセス全体にわたって、あらゆるディメンション（Ｘ，Ｙ，Ｚ，チルト(tilt)，チップ(tip)，回転(rotation)）で基板の位置に乱れが生じることもよくある。これらの乱れよって、位置ずれが発生することもある。

【0003】

図２３は、キャリッジの回転中心の周りのチルトが生じる接合システムの接合部分１の概略側面図を示す。接合部１は、ブリッジ３に結合された複数の接合ヘッド２を含む。複数の接合ヘッド２の下には、基板６をチャックしている基板チャック５を保持するキャリッジ４がある。キャリッジ４は、軸受７を介してベース８上に乗っている。図２３は、複数の接合ヘッド２が基板６上の接合面１０に２つのチップ９を接合しようとする瞬間を示している。しかし、上述のように、２つのチップ９を同時に接合面１０に接合しようとしても、必ず１つのチップが最初に接合面１０に接触することになる。図２３に示すように、これが起こると、キャリッジ４は、キャリッジが担持する全ての構造体を含めて、回転中心ＣＲの周りを方向１１の方向に回転する。この回転により、第１チップが接合面１０に接触した後に接合面１０に接触する第２チップのアライメントに悪影響を及ぼすオフセット角１２が生じる。この回転により、次のチップの接合のアライメント誤差が生じる。チルト量は接合位置に応じて変化するので、そのような追加的な誤差を補償することは困難である。図２３のシステムでは、接合プロセスによって引き起こされる０．２μラジアンより大きいキャリッジ４のチルトによって、例えば１０ｎｍより大きいオーダーのアライメント誤差が生じる。アライメント誤差とチルトとの関係は、接合方向（Ｚ軸）におけるキャリッジ４の回転中心ＣＲ間の距離の関数でありうる。図２３には示されていないが、上述のように、接合面のどの瞬間にもその他の回避できない外乱が発生する可能性があり、その結果、基板は、そのあらゆるディメンション（Ｘ，Ｙ，Ｚ，チルト(tilt)，チップ(tip)，回転(rotation)）で初期位置から移動しうる。

【0004】

したがって、複数のソースチップを接合面に接合する際にキャリッジの回転中心の周りのチルトおよび／または他の外乱に起因するアライメント誤差をなくすまたは最小限に抑える方法およびシステムが、当技術分野において必要とされている。

【発明の概要】

【0005】

チップを接合するための方法は、第１チップを保持する第１接合ヘッドを、接合面を支持する基板チャックの初期位置に対する第１所定位置に初期位置決めする工程と、第２チップを保持する第２接合ヘッドを、前記基板チャックの前記初期位置に対する第２所定位置に初期位置決めする工程と、前記基板チャックの更新された位置情報の受信と、該受信した更新された位置情報に基づく前記第１接合ヘッドの再位置決めとを、前記第１チップが前記接合面に接触するまで交互に行う工程と、前記基板チャックの更新された位置情報の受信と、該受信した更新された位置情報に基づく前記第２接合ヘッドの再位置決めとを、前記第２チップが前記接合面に接触するまで交互に行う工程と、前記第１チップおよび前記第２チップを前記接合面に接合する工程と、を有する。

【0006】

チップを接合するためのシステムは、第１チップを保持する第１接合ヘッドと、第２チップを保持する第２接合ヘッドと、接合面を支持する基板チャックと、１つ以上のプロセッサと、命令を記憶する１つ以上メモリと、を有し、前記命令は、前記１つ以上のプロセッサによって実行されると、前記第１接合ヘッドを、前記基板チャックの初期位置に対する第１所定位置に初期位置決めする工程と、前記第２接合ヘッドを、前記基板チャックの初期位置に対する第２所定位置に初期位置決めする工程と、前記基板チャックの更新された位置情報の受信と、該受信した更新された位置情報に基づく前記第１接合ヘッドの再位置決めとを、前記第１チップが前記接合面に接触するまで交互に行う工程と、前記基板チャックの更新された位置情報の受信と、該受信した更新された位置情報に基づく前記第２接合ヘッドの再位置決めとを、前記第２チップが前記接合面に接触するまで交互に行う工程と、前記第１チップを前記第２チップを前記接合面に接合する工程と、を前記システムに行わせるための命令を含む。

【0007】

複数の物品を製造する方法は、第１チップを保持する第１接合ヘッドを、接合面を支持する基板チャックの初期位置に対する第１所定位置に初期位置決めする工程と、第２チップを保持する第２接合ヘッドを、前記基板チャックの前記初期位置に対する第２所定位置に初期位置決めする工程と、前記基板チャックの更新された位置情報の受信と、該受信した更新された位置情報に基づく前記第１接合ヘッドの再位置決めとを、前記第１チップが前記接合面に接触するまで交互に行う工程と、前記基板チャックの更新された位置情報の受信と、該受信した更新された位置情報に基づく前記第２接合ヘッドの再位置決めとを、前記第２チップが前記接合面に接触するまで交互に行う工程と、前記第１チップおよび前記第２チップを前記接合面に接合する工程と、前記複数の物品を製造するために前記基板を個片化する工程と、を有する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

実施形態は例示にすぎず、添付の図面に限定されるものではない。

【0009】

【図1】実施形態における接合システムの概略側面図。

【0010】

【図2】図１の部分の概略拡大図。

【0011】

【図3】実施形態における、図１の接合システムを使用してチップを接合するための方法のフローチャート。

【0012】

【図4】実施形態における、接合プロセス中の４つの接合ヘッドの状態の変化を示すタイミングチャート。

【0013】

【図5】図５（ａ）は、実施形態における、４つの接合ヘッドが図４の時間ｔ１において基板の表面に対して位置決めされるときの概略上面図、

【0014】

図５（ｂ）は、時間ｔ１での、図５（ａ）の接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図、

【0015】

図５（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図５（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図、

【0016】

図５（ｄ）は、時間ｔ１での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図、

【0017】

図５（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図５（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図。

【0018】

【図6】図６（ａ）は、実施形態における、図４の時間ｔ２に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図、

【0019】

図６（ｂ）は、時間ｔ２での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図、

【0020】

図６（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図６（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図、

【0021】

図６（ｄ）は、時間ｔ２での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図、

【0022】

図６（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図６（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図。

【0023】

【図7】図７（ａ）は、実施形態における、図４の時間ｔ３に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図、

【0024】

図７（ｂ）は、時間ｔ３での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図、

【0025】

図７（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図７（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図、

【0026】

図７（ｄ）は、時間ｔ３での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図、

【0027】

図７（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図７（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図。

【0028】

【図8】図８（ａ）は、実施形態における、図４の時間ｔ４に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図、

【0029】

図８（ｂ）は、時間ｔ４での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図、

【0030】

図８（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図８（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図、

【0031】

図８（ｄ）は、時間ｔ４での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図、

【0032】

図８（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図８（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図。

【0033】

【図9】図９（ａ）は、実施形態における、図４の時間ｔ５に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図、

【0034】

図９（ｂ）は、時間ｔ５での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図、

【0035】

図９（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図９（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図、

【0036】

図９（ｄ）は、時間ｔ５での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図、

【0037】

図９（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図９（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図。

【0038】

【図10】図１０（ａ）は、実施形態における、図４の時間ｔ６に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図、

【0039】

図１０（ｂ）は、時間ｔ６での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図、

【0040】

図１０（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１０（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図、

【0041】

図１０（ｄ）は、時間ｔ６での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図、

【0042】

図１０（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１０（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図。

【0043】

【図11】図１１（ａ）は、実施形態における、図４の時間ｔ７に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図、

【0044】

図１１（ｂ）は、時間ｔ６での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図、

【0045】

図１１（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１１（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図、

【0046】

図１１（ｄ）は、時間ｔ７での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図、

【0047】

図１１（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１１（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図。

【0048】

【図12】図１２（ａ）は、実施形態における、図４の時間ｔ８に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図、

【0049】

図１２（ｂ）は、時間ｔ８での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図、

【0050】

図１２（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１２（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図、

【0051】

図１２（ｄ）は、時間ｔ８での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図、

【0052】

図１２（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１２（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図。

【0053】

【図13】図１３（ａ）は、実施形態における、図４の時間ｔ９に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図、

【0054】

図１３（ｂ）は、時間ｔ９での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図、

【0055】

図１３（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１３（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図、

【0056】

図１３（ｄ）は、時間ｔ９での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図、

【0057】

図１３（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１３（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図、

【0058】

【図14】図１４（ａ）は、実施形態における、図４の時間ｔ１０に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図、

【0059】

図１４（ｂ）は、時間ｔ１０での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図、

【0060】

図１４（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１４（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図、

【0061】

図１４（ｄ）は、時間ｔ１０での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図、

【0062】

図１４（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１４（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図。

【0063】

【図15】図１５（ａ）は、実施形態における、図４の時間ｔ１１に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図、

【0064】

図１５（ｂ）は、時間ｔ１１での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図、

【0065】

図１５（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１５（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図、

【0066】

図１５（ｄ）は、時間ｔ１１での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図、

【0067】

図１５（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１５（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図、

【0068】

【図16】図１６（ａ）は、実施形態による、図４の時間ｔ１２に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図、

【0069】

図１６（ｂ）は、時間ｔ１２での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図、

【0070】

図１６（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１６（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図、

【0071】

図１６（ｄ）は、時間ｔ１２での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図、

【0072】

図１６（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１６（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図。

【0073】

【図17】図１７（ａ）は、実施形態における、図４の時間ｔ１３に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図、

【0074】

図１７（ｂ）は、時間ｔ１３での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図。

【0075】

図１７（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１７（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図、

【0076】

図１７（ｄ）は、時間ｔ１３での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図、

【0077】

図１７（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１４（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図。

【0078】

【図18】図１８の９（ｆ）は、実施形態における、時間ｔ５での、製品基板の第１方向のチルト（θＹ）を示す、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図、

【0079】

図１８の９（ｇ）は、実施形態における、製品基板がチルトすることを示す、図１８の９（ｆ）に対して反対側の概略側面図、

【0080】

図１８の１０（ｆ）は、実施形態における、時間ｔ６で、依然として第１方向にチルトしている製品基板を示す、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図、

【0081】

図１８の１０（ｇ）は、実施形態における、チップチャックをチルトさせることを示す、図１８の１０（ｆ）に対して反対側の概略側面図、

【0082】

図１８の１１（ｆ）および１１（ｇ）は、時間ｔ７で、接合ヘッドが製品基板に接触している間に製品基板が第１方向にチルト（θＹ）したことを示す、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図。

【0083】

【図19】図１９の１２（ｆ）、１２（ｇ）は、実施形態における、時間ｔ８で、接合ヘッドが製品基板に接触した後に製品基板が第２方向にチルト（θＹ）したことを示す、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図、

【0084】

図１９の１３（ｆ）、１３（ｇ）は、実施形態における、時間ｔ９で、製品基板が第２方向にチルト（θＹ）したことを示す、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図、

【0085】

図１９の１４（ｆ）、１４（ｇ）は、実施形態による、時間ｔ１０で、製品基板が第２方向にチルト（θＹ）したことを示す、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図。

【0086】

【図20】図２０の１５（ｆ）、１５（ｇ）は、実施形態における、時間ｔ１１で、チップが製品基板に接触したことに応じて製品基板が第１方向にチルト（θＹ）したことを示す、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図、

【0087】

図２０の１６（ｆ）、１６（ｇ）は、実施形態による、時間ｔ１２で、製品基板が第１方向にチルト（θＹ）しており、製品基板のチルトと合うように接合ヘッドの接合ヘッドステージがチップチャックを移動させることを示す、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図、

【0088】

図２０の１７（ｆ）、１７（ｇ）は、実施形態における、時間ｔ１３で、製品基板が第１方向にチルト（θＹ）しており、チップが製品基板と接触したことを示す、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図。

【0089】

【図21】図２１（ａ）は、実施形態の４つの接合ヘッドおよび基板のＸ方向位置のタイミングチャート、

【0090】

図２１（ｂ）は、実施形態の４つの接合ヘッドおよび基板のＺ方向位置のタイミングチャート、

【0091】

図２１（ｃ）は、実施形態の４つの接合ヘッドによって付与されるＺ方向の総力のタイミングチャート、

【0092】

図２１（ｄ）は、実施形態の４つの接合ヘッドの残留力のタイミングチャート、

【0093】

図２２（ｅ）は、図２２（ａ）～（ｄ）とともに示す図４と同じタイミングチャート。

【0094】

【図22】実施形態における、図１の接合システムを使用してチップを接合するための方法を実施するコントローラのフローチャートおよび情報フロー図。

【0095】

【図23】接合プロセス中にキャリッジがチルトする従来技術の接合システムの概略側面図。

【0096】

図中の要素は簡略化および明瞭化するように示されており、必ずしも縮尺通りに描かれていないことは、当業者には理解されよう。例えば、図中の要素のいくつかの寸法は、本発明の実施の理解を助けるために、他の要素と比較して誇張される場合がある。

【発明を実施するための形態】

【0097】

図面と組み合わせた以下の説明は、本明細書に開示される教示の理解を助けるために提供される。以下の議論は、教示の特定の実施に焦点を当てる。この焦点は、教示を説明するのを助けるために提供されるものであり、教示の範囲または適用性に対する限定として解釈されるべきではない。

【0098】

別途の定義がない限り、本明細書に用いられる全ての技術的用語および科学的用語は、本発明が属する技術分野の技術者により一般に理解されるものと同じ意味をもつ。材料、方法、例は、例示にすぎず、限定することを意図するものではない。本明細書で説明されていない限り、特定の材料や処理動作に関する多くの詳細は従来通りであり、当技術分野の教科書やその他の情報源で見つけることができるものである。

【0099】

図１は、実施形態における接合システム１００の概略側面図である。図１に示すように、接合システム１００は、チップソースセクション１０２と、チップ移送・活性化セクション１０４と、チップ接合セクション１０６とを含む。チップソースセクション１０２は、接合プロセスで使用されるソースチップを含む接合システム１００全体のうちの部分である。チップ移送・活性化セクション１０４は、チップをチップソースセクション１０２からチップ接合セクション１０６に移送する接合システム１００全体のうちの部分である。別の構成では、チップソースセクションは別個の装置でありうる。同様に、チップ活性化セクションは、別個の装置でありうる。チップ移送・活性化セクション１０４は、ソースチップを活性化することで、ソースチップを接合可能な状態にする。代替実施形態では、チップ移送・活性化セクション１０４は、チップがチップソースセクション１０２に配置される前に、複数のチップ１２４を活性化する。チップ接合セクション１０６は、活性化されたチップを受け入れて接合を行う。

【0100】

チップソースセクション１０２は、チップのための１つまたは複数のソースを含む。例えば、図１に示すように、チップソースセクションは、その上にチップ１２４を有するソースチャック１１０によって保持された基板１１４を含むことができ、及び／又は、前面開口部統一／ユニバーサルポッド１１２（「ＦＯＵＰ」として当該技術分野において知られている）を含むことができる。ＦＯＵＰは、複数の基板１１４及びチップ１２４を収容することができる。トレイ、フレーム内の接着テープ、剛性基板上の接着層など、当技術分野で知られている他のチップソースが、チップソースセクション１０２に使用されうる。本明細書で使用される場合、チップは、マイクロチップ、コンピュータチップなどとも呼ばれる集積回路をいう。チップは、所与の機能回路がその上に製造される半導体材料の小さなブロックとして定義されうる。個々のチップに分割されたウエハ／基板の文脈において、チップはダイであることが知られている。チップは、典型的にはパターニング、コーティング、エッチング、ドーピング、めっき、個片化などによってその上に形成された集積電子部品および回路のセットを担持する。チップは、典型的には、メモリ、ロジック、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、アクセラレータ回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、セキュリティコプロセッサ、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、機械学習回路、専用プロセッサ、コントローラ、デバイス、電気回路、受動構成要素のアレイなどの電気的機能を有する。チップはまた、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイス、光学デバイス、電気光学デバイスなどであってもよい。

【0101】

チップ移送・活性化セクションは、チップ接合セクション１０６における第２基板チャック１３０へ、基板１１４を持ち上げて運ぶことができる移送ロボット１２６を含む。当技術分野で理解されるように、移送ロボット１２６は一般に、１つの基板チャックから別の基板チャックへ、または基板保管場所から基板チャックへなど、１つの場所から別の場所へ基板を持ち上げ、運び、配置するための動作を提供する、ハンドおよびロボットアームを含む。移送ロボット１２６は、当技術分野で知られている任意の適切なデバイス、例えば、日本の広島県福山市のローツェ株式会社によって提供されるウエハハンドリングロボットＲＲ７５６Ｌ１５などのロボットでありうる。チップ移送・活性化セクション１０４は、活性化デバイス１２８をさらに含む。活性化デバイス１２８は、搬送されるチップをハイブリッド接合のために準備するデバイスである。ハイブリッド接合は、埋め込まれた金属（例えば、銅）パッドを有する電気絶縁（二酸化ケイ素）チップ表面を互いに接触させるチップ接合技術である。金属パッドは互いに整列され、一方、電気絶縁表面は直接接触を介して互いに接合される。次いで、熱が接合構造体に加えられ、これにより、金属パッドが電気絶縁材料に対してより大きく膨張し、互いに接触し、それにより、チップ間の電気接続が形成される。例示的な実施形態では、活性化デバイス１２８が例えば脱イオン水を適用する流体源と、移送ロボット１２６によって運ばれる前にチップの表面を活性化させるプラズマ源とを含みうる。チップの材料（すなわち、誘電体）により、活性化されたチップが別のチップと接触すると、２つのチップの誘電体表面間に融合接合が生じる。

【0102】

チップ接合セクション１０６は、搬送ロボット１２６によって搬送され、活性化デバイス１２８によって活性化されたチップを有する基板１１４を受け入れるための第２基板チャック１３０を含む。本明細書では、第２基板チャック１３０のことを、中間基板チャックともいう。チップ接合セクション１０６は、中間基板チャック１３０が取り付けられるブリッジ１３２を含みうる。チップ接合セクション１０６は、ブリッジ１３２に取り付けられた複数の接合ヘッド１３４も含む。

【0103】

図２は、チップ接合セクション１０６の部分１６０の概略拡大図を示している。図２に示すように、接合ヘッド１３４は、接合ヘッドベース１１６、接合ヘッドステージ１２０、接合ヘッドセンサ（図示せず）、およびチップチャック１２２を含みうる。接合ヘッドセンサは、チップチャックの相対位置の情報を提供するために使用される、干渉、スペクトル干渉、リニアエンコーダ、ロータリエンコーダ、容量センサ、電位差センサ、誘導センサなどを含みうる。プロセッサは、接合ヘッドステージに取り付けられたチップチャックの位置を制御するために、接合ヘッドセンサからの情報を使用することができる。チップチャックは、チップ１２４の裏面をチップの外周に沿って保持する。図２に示す実施形態では、第１接合ヘッドＢＨ１が第１チップ１２４ａを保持し、第２接合ヘッドＢＨ２が第２チップ１２４ｂを保持している（後続の図に示す第３チップ１２４ｃを保持する第３接合ヘッドＢＨ３および第４チップ１２４ｄを保持する第４接合ヘッドＢＨ４も同様）。以下に説明するように、追加の接合ヘッドおよび追加のチップが存在してもよい。接合ヘッドステージ１２０は接合ヘッドベース１１６を含むことができ、接合ヘッドベース１１６に対して製品基板チャック１３６に向かって少なくともＺ方向にチップチャックを移動させる１つ以上のアクチュエータを含みうる。接合ヘッドステージ１２０は、チップチャック１２２を６軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、チップ(tip)（θＸ、Ｘ軸周りの回転）、チルト(tilt)（θＹ、Ｙ軸周りの回転）、θＺ（Ｚ軸周りの回転））に移動させる１つ以上のアクチュエータを含みうる。接合ステージは、所望の運動方向にチップを操作することができる機械的運動システムである。それは、所望の方向への運動を容易にするために必要な軸受機構及びアクチュエータを含むことができる。接合ヘッドステージ１２０は、チップチャック１２２を移動させる互いに積み重ねられた一連のステージであってもよい。システムの代替設計は、パラレルキネマティクスを有する単一ステージを使用して、マルチＤｏＦ(自由度）運動を可能にする。各ステージは、６軸のうちの１つの軸に沿ってチップチャックを移動させることができる。ステージのうちの１つ以上は、６軸のうちの２つ以上に沿ってチップを移動させることができる。接合ステージ１２０は、チップチャック１２２を６つまでの軸に沿って移動させるための複数のアクチュエータおよびパラレルキネマティクスを有する複数軸ポジショナであってもよい。複数軸ポジショナの一例は、２つのスイベルジョイントに取り付けられた複数のアクチュエータを含むヘキサポッドステージである。したがって、全体として、チップは、Ｘ，Ｙ，Ｚ，チルト(tilt)，チップ(tip)，回転(rotation)の６つの次元で移動することができる。アクチュエータは、ボイスコイルモータ、圧電モータ、リニアモータ、ナットおよびスクリューモータ、ピエゾ作動ステージ、ブラシレスＤＣモータステージ、ＤＣモータステージステッピングモータであってもよく、これらは、チップチャック１２２を製品基板チャック１３６との間で移動させ、チップが接合面１４０と接触したときに、制御された力をチップ１２４に印加するように構成される。チップチャック１２２は、真空、静電力、電磁力、機械的把持力、またはチップを接合ヘッド１３４のチャック面に解放可能に保持する任意の他の方法を使用して、チップ１２４をチャック面に保持することができる。チップ接合セクション１０６は、製品基板１３８を保持する製品基板チャック１３６をさらに含む。製品基板１３８は、接合面１４０を有する。図示の実施形態における接合面１４０は、製品基板１３８の上面である。別の例示的な実施形態では、接合面が製品基板１３８上に既にあるチップの表面であってもよい。すなわち、本明細書に記載の接合は、ソースチップを製品基板の表面上に接合するために使用されてもよく、および／またはソースチップを製品基板上の製品チップの表面に接合するために使用されてもよい。

【0104】

接合システム１００は、製品基板１３８の位置を特定するためのセンサをさらに含みうる。より詳細には、センサは、製品基板チャック１３６の開始／初期位置に対する製品基板チャック１３６のＸ方向位置、Ｙ方向位置、チップ(tip)位置、チルト(tilt)位置、および回転(rotation)位置を検出する。図２は、Ｘ方向位置を計測するための第１センサ、Ｙ方向位置を計測するための第２センサ（図示せず）、Ｚ方向位置を測定するための第３センサ（図示せず）を示し、追加のセンサを含みうる。接合システム１００は、基板の位置、姿勢、またはその両方を得るために、基板チャック１３６の周りに配置された複数のセンサを含む。これらのセンサは、Ｘ方向位置、Ｙ方向位置、チップ位置、チルト位置、および回転位置のうちの１つ以上を計測する。これらのセンサは、光－干渉センサ、スペクトル干渉センサ、リニアエンコーダ、ロータリエンコーダ、容量センサ、電位差センサ、誘導センサなどのうちのいずれかでありうる。１つ以上の位置は、複数のセンサによる計測値に基づいて計算されうる。製品基板チャック１３６が基板を保持するので、基板チャックの位置情報は基板１３８の相対位置も知らせる。したがって、本明細書では、基板チャックの位置および基板の位置は、互換的に使用される。基板チャック１３６および基板１３８の開始／初期位置は、以下に説明する接合方法を実行する前の図２に示す位置である。

【0105】

図１および図２に示すように、接合システム１００は、基板チャック１３６および１つ以上の移送ヘッド１４８を支持するキャリッジ１４２と、１つまたは複数のアライメントデバイス（図示せず）とをさらに含む。キャリッジ１４２は、ベアリング１１８上に載置されてもよく、基板チャック位置決めシステムの一部であってもよい。基板チャック位置決めシステムは、平行な一組の接合ヘッドに対する基板チャックの最大６自由度の運動を提供するための１つ以上の運動ステージを含みうる。

【0106】

上述のように、チップ接合セクション１０６は、複数のアライメントデバイス１４６及び複数の移送ヘッド１４８を更に含むことができ、これらの全ては、キャリッジ１４２によって担持される。図１に示すように、キャリッジ１４２のベアリング１１８は、アライメントデバイス１４６及び移送ヘッド１４８を支持することができる。複数の移送ヘッド１４８の各々は、ベルヌーイチャック、吸引ノズル、静電チャック、エッジ把持チャック、ラッチ機構、またはチップを解放可能に保持する任意の方法を含むが、これらに限定されない、チップを保持する様々な方法のうちのいずれか１つを含むことができる。複数の移送ヘッド１４８の各々は、ブリッジ１３２に向かって、およびそれから離れるように少なくともＺ方向に移動するためのアクチュエータを含みうる。複数のアライメントデバイス１４６は、複数の接合ヘッド１３４にチップを移送した後に、複数の接合ヘッド１３４上のチップのアライメントを検査するために用いられる。各アライメントデバイスは、顕微鏡、カメラ、干渉計、またはサブｍｍ、ミクロン、またはナノメートルスケールで各チップの位置を測定することができる任意の種類の計測装置でありうる。複数のアライメントデバイス１４６によって提供される情報は、オペレータが各チップが許容可能な誤差量内の目標位置にあるかどうかを知ることを可能にする。複数のアライメントデバイス１４６は、当該技術分野で知られている任意の適切なデバイス、例えば、日本の東京のキヤノン株式会社のＣＩ－５ＭＧＭＣＬなどの５メガピクセルカメラ付き２０ｘ顕微鏡であってもよい。複数の移送ヘッド１４８は、中間基板チャック１３０に保持された基板１１４から複数の接合ヘッド１３４にチップを移送するために用いられる。

【0107】

複数の接合ヘッドに含まれる接合ヘッドの数は少なくとも２つであるが、３００個であってもよい。接合ヘッドの数は例えば、２～３００個、５～１００個、又は８～１６個とすることができる。複数の接合ヘッドの配置は、１×２、２×１、２×２、１×３、３×１、２×３、２×３、３×２、３×３、４×１、１×４、４×２、２×４、３×４、４×３、４×４などの列および行の形成であってもよい。図示の例示的な実施形態では、複数の接合ヘッドは、２×２の合計４つの接合ヘッドである。複数の移送ヘッドの移送ヘッドの数および配置は、複数の接合ヘッドの数および配置と同じでありうる。あるいは、複数の移送ヘッドの移送ヘッドの数および配置は、複数の接合ヘッドの数および配置よりも多くてもよい。

【0108】

チップ接合セクション１０６は、キャリッジ１４２上の顕微鏡（図示せず）と、ブリッジ１３２上の顕微鏡（図示せず）とをさらに含んでもよい。キャリッジ１４２上の顕微鏡は、複数の移送ヘッド１４８、製品基板チャック１３６、および複数のアライメントデバイス１４６と共に移動可能である。キャリッジ上の顕微鏡は、中間基板チャック１３０に向かう方向に上方に向けられる。キャリッジ上の顕微鏡は、基板１１４上の複数のチップの位置を計測するように機能する。ブリッジ上の顕微鏡は、製品基板チャック１３６に向かう方向に下方を向いている。ブリッジ上の顕微鏡は、製品基板１３８上のチップの位置を計測するように機能する。それぞれの顕微鏡は、当技術分野で公知の適切な装置、例えば、日本の東京のキヤノン株式会社のＣＩ－５ＭＧＭＣＬなどの５メガピクセルカメラを備えた２０ｘ顕微鏡でありうる。

【0109】

接合システム１００は、チップソースセクション１０２、チップ移送・活性化セクション１０４、チップ接合セクション１０６、ソースチャック１１０、ＦＯＵＰ１１２、移送ロボット１２６、活性化デバイス１２８、中間基板チャック１３０、複数の接合ヘッド１３４、センサ１６２、製品基板チャック１３６、あるいは、キャリッジ１４２、複数のアライメントデバイス１４６、複数の移送ヘッド１４８、および任意の顕微鏡を含む製品基板位置決めシステムなどの、１つ以上の構成要素および／またはサブシステムと通信する１つ以上のプロセッサ１５４（コントローラ）によって調整、制御されうる。プロセッサ１５４は、非一時的コンピュータメモリ１５６に記憶されたコンピュータ読取り可能なプログラムにおける命令に基づいて動作しうる。プロセッサ１５４は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、および汎用コンピュータのうちの１つまたは複数であるか、またはそれらを含みうる。プロセッサ１５４は、専用コントローラであってもよく、またはコントローラであるように適合された汎用コンピューティングデバイスであってもよい。非一時的コンピュータ読取り可能なメモリの例としては、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＤ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ－Ｒａｙ（登録商標）、ハードドライブ、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）、イントラネット接続非一時的コンピュータ読取り可能なストレージデバイス、およびインターネット接続非一時的コンピュータ読取り可能な記憶デバイス等があるが、これらに限定されない。本明細書で説明されるステップのすべては、プロセッサ１５４によって実行されうる。

【0110】

図３は、接合システム１００を使用してチップ３００を接合するための方法のフローチャートである。チップ３００を接合するための方法は、ステップＳ３０２から始まり、ここで、第１接合ヘッド（例えば、第１接合ヘッドＢＨ１）は、基板チャック（例えば、製品基板チャック１３６）の初期位置に対する第１所定位置に初期位置決めされる。ここで、第１接合ヘッドは第１チップ（例えば、第１チップ１２４ａ）を保持し、基板チャックは接合面（例えば、接合面１４０）を支持する。ただし、図３に示される第１ステップの前に、接合方法の一部でありうるいくつかのステップが行われてもよい。例えば、以下の追加のステップが、ステップＳ３０２の前に実行されてもよい。第１に、どのような品質のチップが必要であるか、およびチップが接合面上に配置されるべき場所を含む、所望のチップ情報を受信することができる。チップの品質は、最大クロックレート、１つ以上の指定されたクロックレートで機能するトランジスタのパーセンテージ、ローカルキャッシュサイズ、熱伝導率、およびチップの製造性能に応じて変化しうる、チップの性能に影響を及ぼす他の特性として定義することができる。チップ情報を受信した後、まだ活性化されていない場合、移送ロボット１２６は、活性化デバイス１２８を通してソース基板１１４を運び、上述の方法でチップを活性化し、その後、ソース基板１１４がチップ接合セクション１０６に受け入れられる。チップが活性化された状態で活性化デバイス１２８を通過した後、移送ロボット１２６は、ソース基板１１４をチップ接合セクション１０６の第２基板チャック１３０に運ぶ。代替の実施形態では、ソース基板１１４上のチップは既に活性化されており、チップソースセクション１０２からチップ接合セクション１０６に直接転送される。

【0111】

活性化されたチップ１２４を有するソース基板１１４は、次いで、第２基板チャック１３０によってチャックされうる。次に、活性化されたチップ１２４を有するソース基板１１４が第２基板チャック１３０に取り付けられると、顕微鏡を使用して複数のチップ１２４の位置が測定されうる。このステップは、顕微鏡が複数のチップ１２４の下に来るまでキャリッジ１４２を移動させることによって実行されうる。第１顕微鏡からのフィードバックが、複数のチップ１２４のうちの特定のチップが許容可能な誤差を超えていることを示す場合、交換基板１１４を準備する必要がある。顕微鏡からのフィードバックが、複数のチップ１２４が許容可能な誤差内の適切な位置に配置されていることを示す場合、方法は進行しうる。

【0112】

次いで、ソース基板１１４からのチップの第１セットが、複数の接合ヘッド１３４に移送されうる。このステップは、まず、複数の移送ヘッド１４８が複数のチップ１２４の下に来るまでキャリッジ１４２を移動させることによって実行されうる。複数の移送ヘッド１４８は、複数の接合ヘッド１３４と同じピッチを有する同数のヘッドを含みうる。複数の移送ヘッド１４８は複数の接合ヘッド１３４をミラーリングするように構成されており、複数の移送ヘッド１４８は、単一の接合工程において複数の接合ヘッドが接合することができるのと同じ数のチップを移送することができる。複数の移送ヘッド１４８は例えば、真空力をアクティブ化させることによって、ソース基板１１４からチップの第１セットをピックアップすることができる。複数の移送ヘッド１４８は、第１セットのチップを担持する複数の移送ヘッド１４８がキャリッジ１４２を介して複数の接合ヘッド１３４の下の位置に移動される間、真空力を維持することができる。複数の移送ヘッド１４８または複数の接合ヘッド１３４のいずれかが、第１チップセットが複数の接合ヘッド１３４に移送される位置に来るまで、他方に向かって移動する（または両方が同時に移動する）。一旦十分に接近すると、複数の移送ヘッド１４８上の真空力が終了され、複数の接合ヘッド１３４の真空力が作動され、それによって、チップの第１セットを複数の接合ヘッド１３４に移送することができる。チップ１２４（チップの第１セット）が接合ヘッドに移送された後、キャリッジ１４２は製品基板１３８を位置決めするように移動され、その結果、接合面１４０は第１セットのチップを保持する接合ヘッド１３４に対して所定位置に到達する。すなわち、プロセッサ１５４は、現在の接合手順のチップ１２４（第１セットのチップ）が接合面１４０上に配置されるべき場所に関する情報を受信／処理することができ、この情報に基づいて、プロセッサは、接合ヘッド１３４によって保持されたチップ１２４がＸ／Ｙ方向に適切に配置されるようにキャリッジ１４２を移動させる。ステップＳ３０２の直前でこれら全てのステップが実行された瞬間が、図２に示される瞬間である。すなわち、図２に示す瞬間に、各接合ヘッド１３４は接合面１４０の上方に位置するチップ１２４を保持しており、システムは、接合方法を進める準備ができている。

【0113】

上述の初期ステップが完了すると、接合方法３００は、製品チップ部位を、基板チャックの初期位置に対する第１所定位置（第１ターゲットチップ位置１０５ａ）に第１接合ヘッドを初期位置決めする上述のステップＳ３０２を開始する準備ができる。方法３００はまた、第２チップ（例えば、チップ１２４ｂ）を保持する第２接合ヘッド（例えば、第２接合ヘッドＢＨ２）を、基板チャック（例えば、製品基板チャック１３６）の初期位置にする、第２製品チップ部位（第２ターゲットチップ位置１０５ｂ）の第２所定位置に初期位置決めするステップＳ３０４を実行することを含む。図４は、例示的な実施形態による、接合プロセス中の４つの接合ヘッドの状態の変化を示す制御状態タイミングチャートを示している。制御状態タイミングチャートは、異なるパターン（４０２、４０４、４０６、４０８、および４１０）を有する各接合ヘッドの異なる制御状態を表す。図４において、Ｘ軸は時間(Time)であり、時間ｔ０で接合プロセスが開始され、時間ｔｆで接合プロセスが終了する。図４に示されるように、Ｓ３０２およびＳ３０４のステップは、接合プロセスの重複期間中に生じうる。すなわち、第１接合ヘッドＢＨ１及び第２接合ヘッドＢＨ２は、ステップＳ３０２の少なくとも一部がステップＳ３０４と同時に実行されるように、重複期間中に基板チャックの初期位置に基づいてそれぞれの初期所定位置に移動されうる。別の実施形態では、第１接合ヘッドが位置決めされる期間が第２接合ヘッドが位置決めされるのと正確に同じ期間に生じてもよく、または第２接合ヘッドが位置決めされた後もしくはその前に生じてもよい。この同じ原理は残りの接合ヘッド、例えば、例示的な実施形態に示される第３接合ヘッドＢＨ３および第４接合ヘッドＢＨ４にも適用されうる。図４のタイミングチャートでは、接合ヘッドが初期所定位置に到達する時間を第１パターン４０２で表している。第１パターン４０２によって表される状態にある間の接合ヘッドステージ１２０のそれぞれの制御状態は、製品基板チャック上の製品基板の位置への乱れを考慮することなく接合ヘッドステージのそれぞれが動作制御にある状態である。図４の例示的な実施形態では、初期位置決めの時間は接合ヘッドごとに異なる。すなわち、全ての接合ヘッドについて、ステップＳ３０２及びステップＳ３０４に対応する同じステップが実行されうる。第１パターン４０２に対応する図４のキーに示されるように、最初に接合ヘッドを位置決めするこの期間中、接合ヘッドは基板の初期位置を考慮して所定位置に移動される一方、接合ヘッドは基板の更新された位置情報を考慮することなく移動される（基板の更新された位置は基板の位置の変化を検出するセンサから特定される）。一般に、この初期位置決めの期間中、各接合ヘッドは最初に、チップが接合される所望のＸ／Ｙ座標位置および所望のθＺ方向に移動され、次いで、接合ヘッドは、Ｚ方向に下方に移動する。すなわち、初期位置決め期間の大部分において、接合ヘッドは、Ｘ方向またはＹ方向におけるチップの位置を変えることなく、Ｚ方向においてチップを接合面に近づける。各接合ヘッドの所定位置は、所望の接合位置、チップチャック上のチップの計測位置、所望の位置決め軌跡、及びチップチャックの計測位置に基づいて、予め予測される。

【0114】

図５（ａ）～（ｅ）は、ステップＳ３０２及びステップＳ３０４が実行されている期間内に生じる時間ｔ１における接合ヘッド及び基板位置の異なる概略図を示している。図４のタイミングチャートに、時間ｔ１が発生した接合プロセスの瞬間を示す。図５（ａ）は、図４の時間ｔ１において、基板の表面に対して４つの接合ヘッドが配置されている例示的な実施形態の概略上面図である。図５（ｂ）は、時間ｔ１での。接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図である。図５（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図５（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図である。図５（ｄ）は、時間ｔ１での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図である。図５（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図５（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図である。これら全ての図により、時間ｔ１における４つの例示的な実施形態の接合ヘッド（例えば、接合ヘッドＢＨ１、ＢＨ２、ＢＨ３、およびＢＨ４）の全ての位置が見える。

【0115】

５（ａ）～５（ｅ）に示すように、時間ｔ１において、接合ヘッドＢＨ１、ＢＨ２、ＢＨ３、ＢＨ４は特定のＸ、Ｙ、Ｚ方向位置において接合面１４０の上方の位置に位置する。すなわち、基板チャック１３８の初期位置に基づいて接合ヘッドを初期位置決めする工程の間、キャリッジ１４２はチップ１２４が接合面１４０の上方の所定のＸ／Ｙ座標位置およびθＺ方向に位置するようにすでに移動されており、Ｚ次元において接合面に向かって下方に移動する過程にある。このように、図５（ａ）に示すように、ステップＳ３０２及びステップＳ３０４を実行する際、接合ヘッドＢＨ１、ＢＨ２、ＢＨ３、ＢＨ４はチップ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄのいずれかを有し、接合ヘッドＢＨ１、ＢＨ２、ＢＨ３、ＢＨ４は、接合面１４０の上方に位置する。この所定のＸ及びＹ方向位置及びθｚ方向は、チップを配置することが望まれる基板上のターゲットＸ及びＹ方向位置及びθｚ方向に対応する。図５（ａ）～図５（ｅ）に示すように、本実施形態において、第１接合ヘッドＢＨ１に対応する第１ターゲットチップ位置１５０ａと、第２接合ヘッドＢＨ２に対応する第２ターゲットチップ位置１５０ｂと、第３接合ヘッドＢＨ３に対応する第３ターゲットチップ位置１５０ｃと、第４接合ヘッドＢＨ４に対応する第４ターゲットチップ位置１５０ｄがある。図５（ａ）～図５（ｅ）（および後続の図）はまた、本明細書に記載される同じ接合方法３００に続く前の接合プロセスで接合されたものであろう、すでに接合されたチップ１５２を含む。

【0116】

図示の実施形態ではすべての接合ヘッドが基板に面しているが、いくつかの例ではすべての接合ヘッドが接合面に面しているわけではない。接合方法３００の利点は主に、少なくとも２つの接合ヘッドがアクティブに使用されているときに達成されるが、接合ヘッドのうちの少なくとも１つが使用されている限り、接合方法３００を依然として実行することができる。利用可能な接合ヘッドのうちのいずれかが接合面に面していない場合、接合面に面していないものは作動されず、接合面に面している少なくとも１つ（好ましくは２つ以上）の接合ヘッドが作動される。

【0117】

接合ヘッドを最初に位置決めするステップが進むにつれて、接合ヘッド１３４は、チップ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄが接合面１４０に向かってＺ方向に移動するように作動される。さらに、接合ヘッドはチップが基板に適合するように、チップを所定のチップ(tip)およびチルト(tilt)で下降させることができる。各チップのこのチップおよびチルト（tip & tilt）は、接合ヘッド上のチップチャックによって保持されるとき、各ターゲット位置における基板のチップ－チルト回転および各チップのチップ－チルト回転の一方または両方によって決定されうる。接合ヘッドがチップチャックに保持されたチップから所定のＺ位置または推定された所定のギャップ内に達し、基板平面の推定値が得られると、所定のＸ／Ｙ位置においても、基板チャックの初期位置に基づいて接合ヘッドを初期位置決めするステップ、すなわち、ステップＳ３０２およびステップＳ３０４が完了する。同じことが、存在する全ての他の接合ヘッドにも当てはまり、すなわち、任意の他の接合ヘッドのための対応する位置決めステップが完了する。図４に示す例示的な実施形態では４つの接合ヘッドＢＨ１、ＢＨ２、ＢＨ３、ＢＨ４は異なる時間にそれぞれの所定のＸ、Ｙ、およびＺ位置に達する。すなわち、特定の接合ヘッドがその接合ヘッドの所定位置に達すると、基板チャック（または基板）の更新された位置情報を考慮せずに、基板チャックの初期位置に基づいて接合ヘッドが位置決めされる接合プロセスの一部が完了する。初期位置決め期間が完了したときのＺ方向位置は、基板面からの所定のギャップによって決定される。これらのギャップのいくつかの例は、５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、５０μｍ、１００μｍなどでありうる。

【0118】

接合ヘッドＢＨ１、ＢＨ２、ＢＨ３、ＢＨ４が所定のＸ、Ｙ、Ｚ位置に達した後（すなわち、ステップＳ３０２／Ｓ３０４を完了した後）、方法はステップＳ３０６およびステップＳ３０８に進む。この遷移は、図４では、第１パターン４０２が終了し第２パターン４０４が開始されることにより表されている。ステップＳ３０６において、基板チャック（または基板）の更新された位置情報を連続的にモニタリングおよび受信し、受信した更新された位置情報に基づいて第１接合ヘッド（例えば、接合ヘッドＢＨ１）を再位置決めする。ステップＳ３０６において、この連続的なモニタリングは、基板チャック（または基板）の更新された位置情報の受信と、受信した更新された位置情報に基づく第１接合ヘッド（たとえば、接合ヘッドＢＨ１）の再位置決めとを、交互に行うことによって実施されうる。この受信と再位置決めとの交互の動作は、第１チップが接合面に接触するまで行われる。すなわち、ステップＳ３０６は、第１接合ヘッド（例えば、接合ヘッドＢＨ１）が所定のＺ位置に到達した後に開始され、第１チップ（例えば、チップ１２４ａ）が接合面（例えば、接合面１４０）に接触するまで継続する。接触が生じると、ステップＳ３０６は終了する。この期間は、図４の第２パターン４０４によって表される。図４のキーに記載されるように、第２パターン４０４によって表される期間中に、接合ヘッドは、基板の位置（基板チャックの位置の感知された変化を介して推定される）の変化を考慮しながら移動される。第２パターン４０４によって表される状態にある間の接合ヘッドステージ１２０の各々の制御状態は、接合ヘッドステージの各々が製品基板チャック１３６上の製品基板１３８の位置の乱れを考慮した動作制御にある状態である。

【0119】

同様に、ステップＳ３０８において、方法は、基板チャック（又は基板）の更新された位置情報の受信と、受信した更新された位置情報に基づく第２接合ヘッド（例えば、接合ヘッドＢＨ２）の再位置決めとを交互に行う。基板チャックの更新された位置情報を受信することは、計測レートで基板チャックの位置を計測する１つ以上のセンサを用いて行われうる。プロセッサは、アナログ技術またはデジタル技術、またはその両方を使用して信号調整を実行しうる。信号調整は、平均化、時間フィルタリング、空間変換などを含みうる。各接合ヘッドの位置は、接合ヘッド位置制御サブシステムによって制御される。プロセッサは、計測レート未満の速度で基板位置を接合ヘッド位置制御サブシステムに供給しうる。各接合ヘッド位置制御サブシステムは、各接合ヘッドステージに再位置決め命令を供給する。この受信と再位置決めとの交互の動作は、第２チップ（例えば、チップ１２４ｂ）が接合面（例えば、接合面１４０）に接触するまで行われる。すなわち、ステップＳ３０８は、第２接合ヘッドが所定のＺ位置に到達した後に開始され、第２チップが接合面に接触するまで継続する。チップと接合面との接触が生じると、ステップＳ３０８は終了する。図４に示されるように、接合ヘッドの移動のタイミングは、ステップＳ３０６およびステップＳ３０８がいくつかの重複を伴って、異なる時間に開始および終了するようにすることができる。より多くの接合ヘッドが存在する場合（図示の例示的実施形態では４つなど）、基板チャックの更新された位置情報の受信と、受信した更新された位置情報に基づく接合ヘッドを再位置決めとを交互に行う対応するステップを、追加の接合ヘッドごとに実施することができる。また、図４に示すように、ステップＳ３０６とステップＳ３０８の継続時間は異なっていてもよい。すなわち、上述のように、チップが接合面に接触するまで、受信と再位置決めとを交互に行うステップが継続する。特定のチップが接合面に到達するのに要する時間は様々である。したがって、図４の例示的な実施形態に示すように、第２接合ヘッドＢＨ２に保持された第２チップ１２４ｂが接合面に到達する（時間ｔ７）前に、第１接合ヘッドＢＨ１に保持された第１チップ１２４ａが接合面に到達する（時間ｔ４）。この例示的な実施形態では、ステップＳ３０８の期間はステップＳ３０６の期間よりも長い。

【0120】

図６（ａ）～図６（ｅ）は、ステップＳ３０６およびＳ３０８が実行されている期間内に生じる、時間ｔ２における接合ヘッドおよび基板位置の異なる概略図である。図４に示されるように、ｔ２は、４つの例示的な接合ヘッドがすべてパターン４０４によって表される状態にあるときに生じる。図６（ａ）は、図４の時間ｔ２に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図である。図６（ｂ）は、時間ｔ２での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図である。図６（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図６（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図である。図６（ｄ）は、時間ｔ２での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図である。図６（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図６（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図である。これら全ての図により、時間ｔ２における４つの例示的な実施形態の接合ヘッド（例えば、接合ヘッドＢＨ１、ＢＨ２、ＢＨ３、およびＢＨ４）の全ての位置が見える。

【0121】

７（ａ）～７（ｅ）は、ステップＳ３０６およびＳ３０８が実行される期間内の時間ｔ２の直後に生じる、時間ｔ３における接合ヘッドおよび基板位置の異なる概略図である。図４に示すように、時間ｔ２の直後において、４つの接合ヘッドが全てパターン４０４で表される状態にあるとき、ｔ３が発生する。ｔ２とｔ３の期間は、接合ヘッド運動制御システムの応答性に依存し、例えば５ｍｓでありうる基板位置計測システムのサンプルレートの２～１０倍でありうる。図７（ａ）は、図４の時間ｔ３に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図である。図７（ｂ）は、時間ｔ３での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図である。図７（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図７（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図である。図７（ｄ）は、時間ｔ３での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図である。図７（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図７（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図である。

【0122】

時間ｔ２は、初期所定位置に対する基板の何らかの移動がある時間であり、時間ｔ３は、基板の移動を補償するために接合ヘッドが調整される時間である。図４に見られるように、例示的な実施形態では、時間ｔ２およびｔ３が基板の移動に応答して、４つの例示的な接合ヘッドＢＨ１、ＢＨ２、ＢＨ３、ＢＨ４のすべての位置が同時に調整されているときに生じる。したがって、図６（ａ）～図６（ｅ）は、基板が移動したときの時間ｔ２の例を示しており、図７（ａ）～図７（ｅ）は、基板のモーメントを補償するために全ての接合ヘッドが再位置決めされた時間ｔ３の例を示している。

【0123】

図全体を通して、実線は構成要素の現在の位置を表し、破線は、構成要素の元の位置を表す。図６（ａ）～図６（ｅ）に示すように、時間ｔ２において、基板１３８がＸ方向に移動するような乱れが発生する。図６（ａ）、図６（ｄ）、図６（ｅ）に示すように、基板１３８の破線は基板が以前にどこに配置されたかを示し、実線は基板１３８が乱れの後にどこに配置されたかを示している。ただし、この例では、乱れはＸ方向、チルト（θｙ）のみである。したがって、図６（ａ）、図６（ｄ）、図６（ｅ）は、Ｘ方向における距離１５８の変化を示す一方、図６（ｂ）および図６（ｃ）は、時間ｔ２においてはＹ方向またはＺ方向における移動はなかったため、変化を示さない。時間ｔ２において、接合ヘッドの位置の調整も未だ行われていない。したがって、図５（ａ）～図５（ｅ）で実線で示すように、全ての接合ヘッドＢＨ１、ＢＨ２、ＢＨ３、ＢＨ４は同じ位置に示されている。図６（ａ）、図６（ｄ）、図６（ｅ）は、接合ヘッドの位置を調整する前に、基板１３８がＸ方向に移動したために、ターゲットチップ位置１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄの位置が、Ｘ方向における対応するチップ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄと合わなくなったことを示している。一方、この例ではＹ方向の移動がないので、図６（ｂ）および６（ｃ）は、Ｙ方向においては、ターゲットチップ位置１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄの位置は、対応するチップ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄと依然として合っているを示している。単純化のためにＸ方向の乱れのみが示されているが、乱れは、上述の方向、すなわち、Ｘ，Ｙ，Ｚ，チルト(tilt)，チップ(tip)，回転(rotation)のいずれにおいても生じうる。

【0124】

図７（ａ）～図７（ｅ）を参照すると、上述のように、これらの図は、図６（ａ）～図６（ｅ）に示した基板の移動を補償するために接合ヘッドが調整された時間ｔ３を示している。図７（ａ）～図７（ｅ）の破線は、接合ヘッドおよび基板の元の位置を表し、実線は、現在の位置を表している。図７（ａ）、図７（ｄ）、図７（ｅ）に示すように、例示的な実施形態における接合ヘッドＢＨ１、ＢＨ２、ＢＨ３、ＢＨ４の全ては、時間ｔ２において生じたＸ方向における基板の移動を補償するために、Ｘ方向において同じ距離１５８だけ移動されている。例示的な実施形態において、基板１３８はＸ方向においてのみ乱されたので、図７（ｂ）は、Ｙ方向における接合ヘッドＢＨ２、ＢＨ３の移動を示さない。接合ヘッドＢＨ１、ＢＨ２、ＢＨ３、ＢＨ４の各々は、基板が時間ｔ２に移動したのと同じ量だけＸ方向に移動したが、反対方向に移動したので、チップ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄはここで、Ｘ方向において、対応するターゲットチップ位置１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄと再位置合わせされる。

【0125】

また、図７（ｅ）に示すように、調整用Ｘ方向移動に加えて、本実施形態の接合ヘッドＢＨ１は、時間ｔ３において、Ｚ方向に接合面１４０に向かって移動し、他の全ての接合ヘッド（ＢＨ２、ＢＨ３、ＢＨ４）は、Ｚ方向には変化しなかった。上述のように、本明細書に記載されている方法の１つの利点は、接合ヘッド上のチップが（ナノ秒からミリ秒のスケールで）わずかに異なる時間に接合面と接触する不可避の状況において生じるチップのずれを解決する。したがって、図はＢＨ１が最初に接触し、続いてＢＨ２が接触し、続いてＢＨ３が接触し、続いてＢＨ４が接触する接合方法が進むにつれて、異なるＺ方向変化率を示す。この順序は例示的な実施形態として選択され、本明細書に記載の方法は任意の接触順序、および任意の数の接合ヘッドに適用することができる。

【0126】

基板の更新された位置情報は、基板チャックの位置及び姿勢を計測する３つ以上のセンサによって取得されてもよい。すなわち、上述のように、更新された位置情報は、基板のＸ方向位置の変化、基板のＹ方向位置の変化、基板のチルト位置の変化、基板のチップ(tip)位置の変化、および基板の回転位置の変化を含みうる。センサはこれらの態様のすべてにおいて新たな位置を感知し、この情報はコントローラに提供される。次いで、コントローラは、基板の位置変化を打ち消すために必要な接合ヘッドの必要な補正調整を計算しうる。センサは、０．１～１ｍｓから０．５～１ｓ毎に、基板の更新された位置を検出することができる。接合ヘッドの対応する調整は、０．２ミリ秒（ｍｓ）～１０秒（ｓ）毎に行われうる。すなわち、ステップＳ３０６およびＳ３０８の期間の全体にわたって、２ｍｓ～２ｓごとに再位置決めが実行されうる。これは、接合プロセスにおける接合ヘッドの２～１０００回の調整に相当する。

【0127】

図８（ａ）～８（ｅ）は、接合ヘッドの１つによって運ばれるチップの１つが接合面１４０に接触し、他の接合ヘッドによって運ばれる他のチップがまだ接合面に接触していないときに生じる、時間ｔ４における接合ヘッドおよび基板位置の異なる概略図を示す。図８（ａ）は、図４の時間ｔ４に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図である。図８（ｂ）は、時間ｔ４での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図である。図８（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図８（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図である。図８（ｄ）は、時間ｔ４での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図である。図８（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図８（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図である。

【0128】

第３のパターン４０６によって表される状態にある間の接合ヘッドステージ１２０のそれぞれの制御状態は、初期接触期間ＩＣ（ＢＨ１のＩＣ１およびＢＨ２のＩＣ２）の間、製品基板チャック１３６上の製品基板１３８の位置の乱れを考慮する、接合ヘッドステージのそれぞれが動作制御にある状態である。初期接触期間ＩＣの間に、チップ１２４は製品基板１３８と接触し始める。製品基板１３８とチップ１２４との間の摩擦により、接合インターフェースの平面における接合ヘッドステージ１２０の運動制御の有効性が低下する。この初期接触期間ＩＣは、Ｚ方向の残留力の増加によって検出されうる。高速移動接合システムにおいて初期接触期間ＩＣの開始を検出することは困難でありうる。初期接触期間ＩＣの終了は、接合ヘッドステージ１２０によってＺ方向に加えられる残留力がしきい値２よりも大きいときとして定義される。しきい値２は、残留力が確実に検出されうるシステムの雑音限界によって決定されうる。しきい値２はまた、動作制御を実行することに起因する剪断応力が高すぎ、チップ１０２および製品基板の一方または両方に損傷を引き起こす可能性があるときに基づいて決定されうる。図４のタイミングチャートは、初期接点ＩＣ１の終了時に時間ｔ４が生じた場合を示している。図示の実施形態では、時間ｔ４において、第１接合ヘッドＢＨ１によって運ばれたチップが接合面１４０に接触している一方で、他の接合ヘッドＢＨ２、ＢＨ３、ＢＨ４によって運ばれたチップは接合面１４０にまだ接触していない。チップが接合面１４０と確実に接触すると、基板チャックの更新された位置情報の受信と、受信した更新された位置情報に基づく第１接合ヘッドの再位置決めとを交互に行うステップが終了する。すなわち、接合面と接触する接合ヘッドの位置のさらなる調整もはや存在しない。したがって、例示的な実施形態では、時間ｔ４において、第１接合ヘッドＢＨ１の位置もはや調整することができず、チップはステージの位置および向きに追従しようとするが、基板に対するチップの実際の相対運動は不可能でありうる。ＩＣ１の持続時間にわたって、全残留Ｚ力の増加が見られ、全残留Ｚ力が所定のしきい値（しきい値２）を超えると、ＢＨ１が製品基板１３８と接触していると判定され、ＢＨ１が製品基板に対するチップの任意の位置の調整を中止し、力－モーメント制御に移行する。すなわち、チップが接合面に接触した特定の接合ヘッドについて、基板チャックの新しい位置情報の受信と、その情報に基づく接合ヘッドの再位置決めとを交互に行うステップは、もはや実行されない。ただし、同時に、接合面にまだ接触していない全ての接合ヘッドの位置は、基板の移動に基づいて調整され続ける。基板は、チップが接合面と接触した後、移動し続けるか、またはその向きを変化させることができる。したがって、接合面とすでに接触しているチップを運ぶ接合ヘッドを調整する必要もはやないが、残りの接合ヘッドは調整を必要とし続けることがある。チップが接触したときは、Ｚ方向の残留力を計測することによって特定され、これについては、図２１に関して以下でより詳細に説明する。

【0129】

図８（ａ）～８（ｅ）に示す時間ｔ４は、第１接合ヘッドＢＨ１が接合面１４０に接触し始めた瞬間であり、まだ何らの乱れも生じていない。これは、全残留Ｚ力または全チップ(tip)－チルト残留モーメントが初期接触により大きさが増加し始めるときに特定される。したがって、図８（ａ）～図８（ｅ）では、図７（ａ）～図７（ｅ）に示す時間ｔ３と比較して、位置の変化は第１接合ヘッドＢＨ１のＺ方向の移動のみである。図４にも示されるように、接合ヘッドの１つによって運ばれるチップ（例えば、第１接合ヘッドＢＨ１によって運ばれる第１チップ１２４ａ）が接合面に接触すると、接合ヘッドは、図４の第３のパターン４０６の端部によって表される新たな状態に入る。図４のキーに記載されるように、第３のパターン４０６によって表される初期接触ＩＣ１の期間中に、第１接合ヘッドＢＨ１はもはや移動することができない（すなわち、もはやＸ，Ｙ，Ｚ，チルト(tilt)，チップ(tip)，回転(rotation)に移動することができない）が、初期接触力（全残留Ｚ力）または短い持続時間ＩＣ１にわたる全残留モーメントは、大きさが増加し始め、チップの基板への接触が確立される。初期接触期間ＩＣ１の持続時間にわたって、全残留Ｚ力の増加が見られ、それが所定のしきい値（しきい値２）を超えると、ＢＨ１が基板と接触していると判定され、ＢＨ１は基板に対するチップの任意の位置を調整することを中止し、力モーメント制御に移行する。

【0130】

図９（ａ）～図９（ｇ）は、いずれかのチップが接合面に接触した後に基板が移動し、他のチップはまだ接合面に接触していないときに生じる時間ｔ５における接合ヘッドおよび基板の位置の異なる概略図を示している。図９（ａ）は、図４の時間ｔ５に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図である。図９（ｂ）は、時間ｔ５での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図である。図９（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図９（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図である。図９（ｄ）は、時間ｔ５での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図である。図９（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図９（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図である。図１８の９（ｆ）は、時間ｔ５での、製品基板の第１方向のチルト（θＹ）を示す、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図であり、このチルトは、例えば、製品基板１３８に接触する第１チップ１２４ａに対する反応でありうる。なお、ＢＨ１のチップチャックは、基板のチルトやチップチャックの静止状態に起因する歪み状態となっている。図１８の９（ｆ）では、図で見ることができるように歪みが誇張されており、実際の歪みは非常に小さなものである。図１８の９（ｇ）は、製品基板がチルトすることを示す、図１８の９（ｆ）に対して反対側の概略側面図である。

【0131】

図１０（ａ）～図１０（ｅ）、図１８の１０（ｆ）、１０（ｇ）は、時間ｔ５で発生する基板の移動に応じて、接合面に接触していないチップを有する接合ヘッドが移動するときに発生する、時間ｔ６での接合ヘッドおよび基板の位置の異なる概略図を示している。図１０（ａ）は、図４の時間ｔ６に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図である。図１０（ｂ）は、時間ｔ６での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図である。図１０（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１０（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図である。図１０（ｄ）は、時間ｔ６での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図である。図１０（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１０（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図である。図１８の１０（ｆ）は、時間ｔ６で、依然として第１方向にチルトしている製品基板を示す、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図であり、製品基板と接触していない接合ヘッド（ＢＨ２、ＢＨ３、ＢＨ４）の接合ヘッドステージ１２０は、製品基板のチルトに応答してチップチャックをチルトさせる。図１８の１０（ｇ）は、チップチャックをチルトさせる接合ヘッドＢＨ３およびＢＨ４の接合ヘッドステージ１２０を示す、図１８の１０（ｆ）に対して反対側の概略側面図である。

【0132】

図４のタイミングチャートは、時間ｔ５、ｔ６が発生した場合を示している。図示の例示的な実施形態では、時間ｔ５において、基板１３８が移動する。基板の移動に対する接合ヘッドの応答は、時間ｔ６において生じる。接合ヘッド（例えば、ＢＨ２、ＢＨ３、ＢＨ４）によって運ばれたチップ（例えば、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄ）はまだ接合面１４０と接触していないため、時間ｔ６では、時間ｔ５で生じた基板の移動を相殺するために、接合ヘッドＢＨ２、ＢＨ３、ＢＨ４の位置を調整するステップは、依然として実行される。しかし、時刻ｔ４において、接合ヘッドＢＨ１によって運ばれたチップ１２４ａは既に接合面に接触しているため、時刻ｔ５に発生した基板の移動に応じて、時刻ｔ６において接合ヘッドＢＨ１が移動することはない。接合ヘッドの同時状態を図４に示す。図４に見られるように、時間ｔ４の終わりに、第１接合ヘッドＢＨ１は接合ヘッドの移動がない第３パターン４０６によって表される状態の終わりにあり、初期接触期間ＩＣ１の間に、接触を確立しているＢＨ１のための全残留Ｚ力（チップが基板に適合するように、ＢＨ１供給の接合ヘッドステージ１０２のアクチュエータが基板に適合する力）の増加がありうる。この残留Ｚ力は、接合ヘッドステージによるＢＨのＺ方向の運動を補助するバネ、フレクシャなどの弾性力に打ち勝つのに必要な力を除外する。図４に同じ時間ｔ５およびｔ６にも示されているように、第２接合ヘッドＢＨ２、第３接合ヘッドＢＨ３、第４接合ヘッドＢＨ４は、いずれも第２パターン４０４で表される状態のままである。すなわち、各接合ヘッドＢＨ２、ＢＨ３、ＢＨ４は、基板の移動に対応して接合ヘッドが移動した状態のままである。要するに、時間ｔ５において基板が移動し、時間ｔ６においてチップがまだ基板に接触していない接合ヘッドのみが、基板の移動を考慮して移動される。

【0133】

図９（ａ）～図９（ｅ）、図１８の９（ｆ）、９（ｇ）は、基板の移動が発生した時間ｔ５で、対応する補正動作が接合ヘッドに適用される時間ｔ６より前に何が起こるかを示している。図９（ａ）、図９（ｄ）、図９（ｅ）で最もよくわかるように、基板１３８は、図５（ａ）～図５（ｅ）の初期位置に対して距離１６２だけ移動している。図示された例示的な実施形態では、基板がＸ方向に移動しているか、またはｙ軸を中心に傾いている（θｙ）。ただし、基板はＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動し、あるいはチップ(tip)、チルト(tilt)、または回転(rotation)しうる。運動の各々は、単独で、または６つの運動の全てが一度に起こるインスタンスを含む運動の任意の組合せで起こりうる。図９（ａ）、９（ｄ）、図９（ｅ）、および図１８の９（ｇ）に示すように、基板１３８がＸ方向に移動し、ｙ軸周りに傾く（θｙ）ため、接合面に接触していないチップの位置は、ターゲット接合位置１５０と合わなくなる。図示の実施形態では、第２チップ１２４ｂ、第３チップ１２４ｃ、第４チップ１２４ｄはもはやそれぞれのターゲット位置１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄと位置が合っていない。しかし、基板の移動にもかかわらず、接合面と接触したチップは、接触後に固定されるため、正しいターゲット位置に留まる。したがって、図示の実施形態では、第１チップ１２４ａが依然としてターゲット位置１５０ａと位置が合っている。実際には、ＢＨ１のうちの１つがある場所で基板に接触すると、基板のチップ(tip)－チルト(tilt)回転軸が基板平面とは異なる平面にありうるので、この初期接触は基板のチップ－チルト運動を誘発しうる。このチップ(tip)－チルト(tilt)運動は、基板ステージ位置センサによって観察される位置誤差、姿勢誤差、またはその両方として現れうる。基板ステージセンサによって観察されるこれらの位置誤差は、変換され、オフセットとして、まだ基板と接触していない接合ヘッドコントローラに供給されうる。図１８の９（ｆ）に最もよく示されるように、第１チップ１２４ａの製品基板への接触は、製品基板１３８のチルトを誘発する。

【0134】

図１０（ａ）～（ｅ）、図１８の１０（ｆ）、１０（ｇ）は、チップが接合面にまだ接触していない接合ヘッドに、対応する補正動作が適用された時間ｔ６で何が起こるかを示している。図示の例示的な実施形態では、第１接合ヘッドＢＨ１は、もはや基板の移動に基づいて再位置決めされない。図１０（ａ）および図１０（ｅ）と図９（ａ）および図９（ｅ）とを比較するとわかるように、時刻ｔ５において基板がＸ方向に移動しても、接合ヘッドＢＨ１のＸ方向の位置は変化しない。上述のようにチップが接合面１４０に接触すると、基板チャックの更新された位置情報の受信と、受信した更新された位置情報に基づく第１接合ヘッドの再位置決めとを交互に行うステップが終了する。しかし、図１０（ａ）、図１０（ｄ）、図１０（ｅ）において最もよくわかるように、残りの接合ヘッドＢＨ２、ＢＨ３、ＢＨ４は、基板が移動したのと同じ距離１５８だけＸ方向に移動されている。したがって、図４に示されるように、時間ｔ６において、接合ヘッドＢＨ２、ＢＨ３、ＢＨ４の各々は、依然として、基板の移動を考慮して接合ヘッドが移動されるパターン４０４によって表される状態にある。同時に、例示的な実施形態では、図１０（ｂ）に示すように、第２接合ヘッドＢＨ２は接合面に近いＺ方向に下方に移動しているが、第３接合ヘッドＢＨ３および第４接合ヘッドＢＨ４は移動していない。

【0135】

図１１（ａ）～（ｅ）、図１８の１１（ｆ）、１１（ｇ）は、１つの接合ヘッドによって運ばれたチップのうちの第２チップが接合面１４０に接触し、他の接合ヘッドによって運ばれた他のチップがまだ接合面に接触していないときに生じる、時間ｔ７における接合ヘッドおよび基板の位置の異なる概略図を示している。図１１（ａ）は、図４の時間ｔ７に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図である。図１１（ｂ）は、時間ｔ６での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図である。図１１（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１１（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図である。図１１（ｄ）は、時間ｔ７での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図である。図１１（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１１（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図である。図１８の１１（ｆ）、１１（ｇ）は、時間ｔ７で、接合ヘッドが製品基板に接触している間に製品基板が第１方向にチルト（θＹ）したことを示す、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図である。

【0136】

図４のタイミングチャートは、初期接触期間ＩＣ２の終了時に時間ｔ７が発生した場合を示している。図示の実施形態では、時間ｔ７において、第２接合ヘッドＢＨ２によって運ばれたチップが接合面１４０と接触したが、接合ヘッドＢＨ３およびＢＨ４によって運ばれたチップ１２４ｃ、１２４ｄは接合面１４０とまだ接触していない。第１接合ヘッドＢＨ１によって運ばれたチップ１２４ａは、予め接合面に接触していた。第１チップ１２４ａと同様に、第２チップ１２４ｂが接合面１４０に接触すると、基板チャックの更新された位置情報の受信と、受信した更新された位置情報に基づく第２接合ヘッドの再位置決めとを交互に行うステップが終了する。すなわち、チップが接合面に接触した第２接合ヘッドＢＨ２の位置をさらに調整することができなくなる。このように、本実施形態では、時間ｔ７において、基板が移動しても第２接合ヘッドＢＨ２の位置が調整されなくなる。ただし、同時に、接合面に接触していない全ての接合ヘッド（例えば、第３接合ヘッドＢＨ３および第４接合ヘッドＢＨ４）の位置は、基板の移動に基づいて調整され続ける。

【0137】

具体的には、図１１（ａ）～（ｅ）、図１８の１１（ｆ）、１１（ｇ）に示す時間ｔ７は、第２接合ヘッドＢＨ２が接合面１４０に接触する瞬間であり、まだ何らの乱れも生じていない。したがって、図１１（ａ）～（ｅ）では、図１０（ａ）～（ｅ）に示す時間ｔ６と比較して、位置の変化は第２ボンディングヘッドＢＨ２のＺ方向の移動のみである。図示の例示的実施形態では、基板の移動もなかったので、この特定の時間ｔ７において、時間ｔ６に対するいかなる接合ヘッドのＸ／Ｙ移動もない。また、図４に示すように、第２接合ヘッドＢＨ２によって運ばれた第２チップ１２４ｂが接合面に接触すると、第２接合ヘッドＢＨ２は、図４の第３パターン４０６によって表される状態を出る。図４のキーに記載されるように、第３パターン４０６によって表される期間中、第２接合ヘッドＢＨ２は依然として移動しているが、接合ヘッドによって付与される残留力はしきい値２を超える残留力が計測されるまで増加する。また、図４に示すように、時刻ｔ７に先立って、第１接合ヘッドＢＨ１の状態が第３パターン４０６で表される状態から、第４パターン４０８で表される状態に切り替わる。図４のキーに記載されるように、第４パターン４０８によって表される期間中、接合ヘッドの移動はないが、Ｚ方向において一定の低い力が維持される。第４パターン４０８によって表される状態にある間の各接合ヘッドステージ１２０の制御状態は、各接合ヘッドステージが製品基板チャック上の製品基板の位置の乱れを考慮することなく、Ｚ方向に低い一定の力であり、ゼロモーメント制御まで低い。製品基板の位置の乱れは非常に小さく、チップチャック１２２および接合ヘッドステージ１２０の一部の一方または両方において歪みとして吸収することができる。ＢＨ１は位置制御からＺ－チップ－チルト(Z-tip-tilt)における力－モーメント制御に切り替わり、ＢＨ１はＩＣ１およびＳ３０６の終わりに印加される電流の最後のセットを保持し、Ｘ、Ｙ、θＺにおける最後の位置を保持する。Ｚ－チップ－チルト(Z-tip-tilt)方向において、力－モーメント制御は、接合ヘッドステージ１２０のアクチュエータがＺ方向にチップチャックに供給する力とモーメントＭｘおよびＭｙを制御することを意味する。これは、総Ｚ力に対する基準力軌跡に従い、Ｍｘ、Ｍｙのモーメントを０、低い一定値、または低い一定の平均値に調整することを伴いうる。モーメントＭｘは、接合ヘッドステージがチップチャックに加える力のモーメントのｘ成分である。モーメントＭｙは、接合ヘッドステージ１２０がチップチャック１２２に加える力のモーメントのｙ成分である。Ｚ方向の総力軌跡は、小さな力の大きさに保持されたＢＨ１に供給される。一実施形態では、Ｚ方向の小さい力の大きさは０．１Ｎ、０．５Ｎ、１Ｎ、２Ｎ、５Ｎでありうる。Ｚ方向の力軌跡は、最終的に小さな力軌跡に到達する一連の値でありうる。力の軌跡は、臨界的に減衰されるか、過減衰されるか、または過小減衰されうる。この比較的低い力（小さな力の大きさ）は、チップと接合面との不完全な接合を維持するのに十分な力であるが、チップの表面領域全体を接合面に完全に接合するには不十分な力である。

【0138】

図１２（ａ）～（ｅ）、図１９の１２（ｆ）、１２（ｇ）は、２つのチップが接合面に接触した後に基板が移動し、他のチップはまだ接合面に接触していないときに生じる、時間ｔ８における接合ヘッドおよび基板の位置の異なる概略図を示している。図１２（ａ）は、図４の時間ｔ８に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図である。図１２（ｂ）は、時間ｔ８での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図である。図１２（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１２（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図である。図１２（ｄ）は、時間ｔ８での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図である。図１２（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１２（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図である。図１９の１２（ｆ）、１２（ｇ）は、時間ｔ８で、接合ヘッドが製品基板に接触した後に製品基板が第２方向にチルト（θＹ）したことを示す、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図である。なお、ＢＨ１、ＢＨ２のチップチャックは、基板のチルトやチップチャックの静止状態に起因する歪み状態となっている。図１９の１２（ｆ）では、図で見ることができるように歪みが誇張されており、実際の歪みは非常に小さなものである。

【0139】

図１３（ａ）～（ｅ）、図１９の１３（ｆ）、１３（ｇ）は、時間ｔ８で発生する基板の移動に応じて、接合面に接触していないチップを有する接合ヘッドが移動するときに発生する、時間ｔ９での接合ヘッドおよび基板の位置の異なる概略図を示している。図１３（ａ）は、図４の時間ｔ９に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図である。図１３（ｂ）は、時間ｔ９での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図である。図１３（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１３（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図である。図１３（ｄ）は、時間ｔ９での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図である。図１３（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１３（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図である。図１９の１３（ｆ）、１３（ｇ）は、時間ｔ９で、製品基板が第２方向にチルト（θＹ）したことを示す、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図である。図１９の１３（ｇ）は、製品基板のチルトに応答してチップチャックをチルトさせる製品基板と接触していない接合ヘッド（ＢＨ３およびＢＨ４）の接合ヘッドステージを示している。

【0140】

図４のタイミングチャートは、時間ｔ８、ｔ９が発生した場合を示している。図示の例示的な実施形態では、時間ｔ８において、基板１３８が移動する。基板の移動に対する接合ヘッドの応答が、時間ｔ９において生じる。接合ヘッド（例えば、ＢＨ３、ＢＨ４）によって運ばれたチップ（例えば、１２４ｃ、１２４ｄ）はまだ接合面１４０と接触していないため、時間ｔ９では、時間ｔ８で生じた基板の移動を相殺するために、接合ヘッドＢＨ３、ＢＨ４の位置を調整するステップが依然として実行される。しかし、接合ヘッドＢＨ１によって運ばれたチップ１２４ａと、第２接合ヘッドＢＨ２によって運ばれたチップ１２４ｂとが、既に接合面に接触しているため、時間ｔ９では、時間ｔ８で発生した基板の移動に応じて接合ヘッドＢＨ１と接合ヘッドＢＨ２とが移動することはない。接合ヘッドの同時状態を図４に示す。図４に示すように、時間ｔ８、ｔ９において、第１接合ヘッドＢＨ１は、接合ヘッドの移動がなく、Ｚ方向の一定の力が小さい第４パターン４０８に示す状態である。時間ｔ７において、図４にも示されるように、第２接合ヘッドＢＨ２は第３パターン４０６によって表される状態の終わりにあり、ここでは接合ヘッドは依然として動作制御中であるが、Ｚ方向の残留力の量は初期接触によって変化している。最後に、図４は、第３接合ヘッドＢＨ３および第４接合ヘッドＢＨ４が依然として第２パターン４０４によって表される状態にあることを示す。すなわち、接合ヘッドＢＨ３、ＢＨ４は、依然として、基板の移動に対応して接合ヘッドを移動させた状態である。要するに、時間ｔ８において、基板は移動し、時間ｔ９において、チップがまだ基板に接触していない接合ヘッドのみが、基板の移動を考慮して移動される。

【0141】

図１２（ａ）～（ｅ）、図１９の１２（ｆ）、１２（ｇ）は、基板の移動が発生する時間ｔ８において、対応する補正動作が接合ヘッドＢＨ３、ＢＨ４に適用される時間ｔ９の前に、何が発生するかを示している。図１２（ａ）、図１２（ｄ）、図１２（ｅ）において最もよくわかるように、基板１３８は、図５（ａ）～図５（ｅ）の初期位置に対して距離１６４だけ移動している。図１９の１２（ｆ）、１２（ｇ）は、製品基板のチルトを示している。図示の例示的な実施形態では、基板がＸ方向およびチルト方向にのみ移動している。ただし、基板はＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動してもよく、あるいはチップ(tip)、チルト(tilt)、または回転(rotation)してもよい。運動の各々は、単独で、または６つの運動の全てが一度に起こるインスタンスを含む運動の任意の組合せで起こりうる。図１２（ａ）および図１２（ｄ）に示すように、基板１３８がＸ方向に移動することにより、接合面に接触していないチップは、ターゲット接合位置１５０に位置が合わなくなる。図示の実施形態では、第３チップ１２４ｃおよび第４チップ１２４ｄがもはやそれぞれのターゲット位置１５０ｃ、１５０ｄと位置が合っていない。しかし、接合面と接触したチップは、接触後にチップの位置が固定されたため、基板の移動にもかかわらず、正しいターゲット位置に留まる。したがって、図示の実施形態では、第１チップ１２４ａおよび第２チップ１２４ｂが依然としてターゲット位置１５０ａ、１５０ｂと位置が合っている。

【0142】

図１３（ａ）～（ｅ）、図１９の１３（ｆ）、１３（ｇ）は、チップが接合面にまだ接触していない接合ヘッドに対応する補正動作が適用された時間ｔ９で何が起こるかを示している。図示の例示的な実施形態では、第１接合ヘッドＢＨ１および第２接合ヘッドＢＨ２は基板の移動に基づいてもはや再位置決めされない。したがって、図１３（ａ）および１３（ｅ）と図１２（ａ）および１２（ｅ）とを比較するとわかるように、時間ｔ８において基板がＸ方向に移動しても、ボンディングヘッドＢＨ１、ＢＨ２のＸ方向の位置は変化しない。上述のように、チップが接合面１４０に接触すると、基板チャックの更新された位置情報の受信と、受信した更新された位置情報に基づく接合ヘッド（例えば、接合ヘッドＢＨ１および接合ヘッドＢＨ２）の再位置決めとを交互に行うステップが終了する。しかし、図１３（ａ）および図１３（ｄ）に最もよくみられるように、残りの接合ヘッドＢＨ３、ＢＨ４はすべて、基板が移動したのと同じ距離１５８だけＸ方向に移動している。したがって、図４に示されるように、時間ｔ９において、接合ヘッドＢＨ３、ＢＨ４の各々は、依然として、基板の移動を考慮して接合ヘッドが移動されるパターン４０４によって表される状態にある。同時に、例示的な実施形態では、図１３（ｃ）に示すように、第３接合ヘッドＢＨ３は接合面に近いＺ方向に下方に移動しているが、第４の接合ヘッドＢＨ４は移動していない。図１３Ｇに見られるように、接合ヘッドＢＨ３およびＢＨ４の接合ヘッドステージ１２０は、チップチャック１２２をチルトさせる。

【0143】

図１４（ａ）～（ｅ）、図１９の１４（ｆ）、１４（ｇ）は、第３接合ヘッドＢＨ３によって運ばれた第３チップ１２４ｃが接合面１４０に接触し、第４接合ヘッドＢＨ４によって運ばれた残りの第４チップ１２４ｄがまだ接合面に接触していない場合の、時間ｔ１０における接合ヘッドおよび基板の位置の異なる概略図を示している。図１４（ａ）は、図４の時間ｔ１０に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図である。図１４（ｂ）は、時間ｔ１０での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図である。図１４（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１４（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図である。図１４（ｄ）は、時間ｔ１０での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図である。図１４（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１４（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図である。図１９の１４（ｆ）、１４（ｇ）は、時間ｔ１０で、製品基板が第２方向にチルト（θＹ）したことを示す、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図である。図１９の１４（ｇ）は、製品ステージに接触する接合ヘッドＢＨ３を示している。

【0144】

図４のタイミングチャートは、時間ｔ１０が発生した場合を示している。図示された例示的な実施形態では、時間ｔ１０において、第３接合ヘッドＢＨ３によって運ばれたチップ１２４ｃは接合面１４０と接触し、一方、第４接合ヘッドＢＨ４によって運ばれたチップ１２４ｄは接合面１４０とまだ接触していない。第１接合ヘッドＢＨ１によって運ばれたチップ１２４ａと、第２接合ヘッドＢＨ２によって運ばれたチップ１２４ｂとは、予め接合面に接触していた。第１チップ１２４ａおよび第２チップ１２４ｂと同様に、第３チップ１２４ｃが接合面１４０に接触すると、基板チャックの更新された位置情報の受信と、受信した更新された位置情報に基づく第３接合ヘッドＢＨ３の再位置決めとを交互に行うステップは終了する。すなわち、チップが接合面に接触した第３接合ヘッドＢＨ３の位置をさらに調整することはできなくなる。したがって、本実施形態では、時間ｔ１０において、基板が移動しても、第３接合ヘッドＢＨ３の位置は調整されなくなる。ただし、同時に、まだ接合面に接触していない残りの接合ヘッドＢＨ４の位置は、基板の移動に基づいて調整され続ける。

【0145】

具体的には、図１４（ａ）～（ｅ）、図１９の１４（ｆ）、１４（ｇ）に示す時間ｔ１０は、第３接合ヘッドＢＨ３が接合面１４０に接触した瞬間であり、まだ何らの乱れも発生していない。したがって、図１３（ａ）～図１３（ｅ）では、図１３（ａ）～図１３（ｅ）に示す時間ｔ９と比較して、位置の変化は第３ボンディングヘッドＢＨ３のＺ方向の移動のみである。図示された例示的な実施形態では、基板の移動もなかったので、この特定の時間ｔ１０において、時間ｔ９に対するいかなる接合ヘッドのＸ／Ｙ移動もない。また、図４に示すように、第３接合ヘッドＢＨ３に搭載された第３チップ１２４ｃが接合面に接触し始めると、第３接合ヘッドＢＨ３は、図４の第３パターン４０６によって表される新たな状態になる。すなわち、第３パターン４０６によって表される初期接触期間ＩＣ３の間、第３接合ヘッドＢＨ３は依然として移動するが、接合ヘッドによって付与される残留力は増加し始める。図４にも示すように、時刻ｔ１０の直前では、第１接合ヘッドＢＨ１の状態は依然として第４パターン４０８で表される状態であり、第２接合ヘッドＢＨ２も第４パターン４０８で表される状態に入っている。上述のように、第４パターン４０８によって表される期間中、接合ヘッドの移動は依然としてないが、Ｚ方向に一定の低い力が維持される。したがって、時刻ｔ１０において、第１接合ヘッドＢＨ１および第２接合ヘッドＢＨ３の両方は、それぞれのチップに比較的低い力を付与しており、この力は、チップと接合面との不完全な接合を維持するのに十分な力であるが、チップの表面積全体を接合面に完全に接合するのに不十分な力である。

【0146】

図１５（ａ）～（ｅ）、図２０の１５（ｆ）、１５（ｇ）は、３つのチップ（１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ）が接合面に接触した後に基板の移動があるが、第４チップ１２４ｄが接合面にまだ接触していないときに生じる、時間ｔ１１における接合ヘッドおよび基板の位置の異なる概略図を示している。図１５（ａ）は、図４の時間ｔ１１に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図である。図１５（ｂ）は、時間ｔ１１での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図である。図１５（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１５（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図である。図１５（ｄ）は、時間ｔ１１での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図である。図１５（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１５（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図である。図１５（ｆ）、１５（ｇ）は、時間ｔ１１で、チップが製品基板に接触したことに応じて製品基板が第１方向にチルト（θＹ）したことを示す、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図である。

【0147】

図１６（ａ）～（ｅ）、図２０の１６（ｆ）、１６（ｇ）は、時刻ｔ１１における基板の移動に応じて、接合面に接触していない第４チップ１２４ｄを有する第４接合ヘッドＢＨ４が移動する際に生じる、時刻ｔ１２における接合ヘッドおよび基板の位置の模式図である。図１６（ａ）は、図４の時間ｔ１２に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図である。図１６（ｂ）は、時間ｔ１２での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図である。図１６（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１６（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図である。図１６（ｄ）は、時間ｔ１２での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図である。図１６（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１６（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図である。図２０の１６（ｆ）、１６（ｇ）は、実施形態による、時間ｔ１２で、製品基板１３８が第１方向にチルト（θＹ）しており、製品基板のチルトと合うように接合ヘッドの接合ヘッドステージがチップチャックを移動させることを示す、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図である。

【0148】

図４のタイミングチャートは、時間ｔ１１、ｔ１２が発生した場合を示している。図示の例示的な実施形態では、時間ｔ１１において、基板１３８が移動する。基板の移動に対する接合ヘッドＢＨ４の応答は、時間ｔ１２において生じる。第４接合ヘッドＢＨ４によって運ばれたチップ１２４ｄはまだ接合面１４０に接触していないので、時間ｔ１２では、時刻ｔ１１で生じた基板の移動を相殺するために、接合ヘッドＢＨ４の位置を調整するステップが依然として実行される。しかし、接合ヘッドＢＨ１によって運ばれたチップ１２４ａ、第２接合ヘッドＢＨ２によって運ばれたチップ１２４ｂ、および第３接合ヘッドＢＨ３によって運ばれたチップ１２４ｃは、既に接合面に接触しているため、時間ｔ１１で発生した基板の移動に応じて、時間ｔ１２で接合ヘッドＢＨ１、ＢＨ２、ＢＨ３が移動することはない。接合ヘッドの同時状態を図４に示す。図４に示すように、時間ｔ１１、ｔ１２において、第１接合ヘッドＢＨ１および第２接合ヘッドＢＨ２は、接合ヘッドの移動がなく、Ｚ方向の一定の力が小さい第４パターン４０８に示す状態である。図４にも示すように、時間ｔ１０において、第３接合ヘッドＢＨ３は第３パターン４０６で表される状態の、まだ接合ヘッドが移動しているが、Ｚ方向の残留力量が増加している状態の端部にある。最後に、図４は、第４接合ヘッドＢＨ４が依然として第２パターン４０４によって表される状態にあることを示す。すなわち、接合ヘッドＢＨ４は、依然として、基板の移動を考慮して接合ヘッドを移動させた状態である。要するに、時間ｔ１１において、基板は移動し、時間ｔ１２において、第４接合ヘッドＢＨ４のみが、その第４接合ヘッドＢＨ４が、そのチップがまだ基板に接触していない唯一の残りの接合ヘッドであるため、基板の移動を考慮して移動する。

【0149】

図１５（ａ）～（ｅ）、図２０の１５（ｆ）、１５（ｇ）は、基板の移動が発生した時間ｔ１１において、対応する補正動作が第４接合ヘッドＢＨ４に適用される時間ｔ１２の前に何が発生するかを示している。図１５（ａ）、図１５（ｄ）、図１５（ｅ）で最もよくわかるように、基板１３８は、図５（ａ）～図５（ｅ）の初期位置に対して距離１６６だけ移動している。図示の実施形態では、基板はＸ方向およびチルト方向θｙにのみ移動している。ただし、基板はＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動し、あるいはチップ(tip)、チルト(tilt)、または回転(rotation)しうる。運動の各々は、単独で、または６つの運動の全てが一度に起こるインスタンスを含む運動の任意の組合せで起こりうる。図１５（ａ）および図１５（ｄ）に示すように、基板１３８がＸ方向に移動することにより、接合面に接触していない第４チップ１２４ｄは、ターゲット接合位置１５０ｄに位置が合わなくなる。しかし、接合面と接触したチップは、接触後にチップの位置が固定されたため、基板が移動しても正しいターゲット位置に留まる。したがって、図示の実施形態では、第１チップ１２４ａ、第２チップ１２４ｂ、第３チップ１２４ｃは、依然としてターゲット位置１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃと位置が合っている。

【0150】

図１６（ａ）～（ｅ）、図２０の１６（ｆ）、１６（ｇ）は、チップ１２４ｄが接合面に接触していない第４接合ヘッドＢＨ４に対して、対応する補正動作が行われた場合の、時間ｔ１２における動作を示している。図示の例示的な実施形態では、第１接合ヘッドＢＨ１、第２接合ヘッドＢＨ２、第３接合ヘッドＢＨ３は、基板の移動に基づいてもはや再位置決めされない。したがって、図１６（ａ）、１６（ｄ）、１６（ｅ）と図１５（ａ）、１５（ｄ）、１５（ｅ）と比較するとわかるように、時間ｔ１１において基板がＸ方向に移動しても、接合ヘッドＢＨ１、ＢＨ２、ＢＨ３のＸ方向の位置は変化しない。上述のように、チップが接合面１４０に接触すると、基板チャックの更新された位置情報の受信と、受信した更新された位置情報に基づく接合ヘッド（例えば、接合ヘッドＢＨ１、接合ヘッドＢＨ２、接合ヘッドＢＨ３）の再位置決めとを交互に行うステップが終了する。ただし、図１６（ａ）および図１６（ｄ）に最もよくみられるように、残りの接合ヘッドＢＨ４は、基板が移動したのと同じ距離１６６だけＸ方向に移動している。したがって、図４に示されるように、時間ｔ１２において、接合ヘッドＢＨ４は、依然として、基板の移動を考慮して接合ヘッドが移動されるパターン４０４によって表される状態にある。同時に、例示的な実施形態では、図１６（ｂ）に示すように、第４接合ヘッドＢＨ４は接合面に近いＺ方向に下方に移動している。図２０の１６（ｇ）に示すように、接合ヘッドステージ１２０は、接合ヘッドＢＨ４のチップチャック１２０を傾けて、第４チップが第４ターゲットチップ位置１５０ｄに位置が合うようにする。

【0151】

図１７（ａ）～（ｅ）、図２０の１７（ｆ）、１７（ｇ）は、第４接合ヘッドＢＨ４によって運ばれた第４チップ１２４ｄが接合面１４０に接触し、他のすべてのチップ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃが接合面に接触したままであるときに生じる、時間ｔ１３における接合ヘッドおよび基板の位置の異なる概略図を示している。図１７（ａ）は、図４の時間ｔ１３に対応する接合ヘッドおよび基板の概略上面図である。図１７（ｂ）は、時間ｔ１３での、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図である。図１７（ｃ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１７（ｂ）に対して反対側のＹＺ平面の概略側面図である。図１７（ｄ）は、時間ｔ１３での、接合ヘッドおよび基板のＸＺ平面の概略側面図である。図１７（ｅ）は、接合ヘッドおよび基板の、図１４（ｄ）に対して反対側のＸＺ平面の概略側面図である。図２０の１７（ｆ）、１７（ｇ）は、時間ｔ１３で、製品基板が第１方向にチルト（θＹ）しており、チップが製品基板と接触したことを示す、接合ヘッドおよび基板のＹＺ平面の概略側面図である。

【0152】

図４のタイミングチャートは、時間ｔ１３が発生した場合を示している。図示の実施形態では、時間ｔ１３において、第４接合ヘッドＢＨ４によって運ばれたチップ１２４ｄが接合面１４０に接触している。第１接合ヘッドＢＨ１によって運ばれたチップ１２４ａと、第２接合ヘッドＢＨ２によって運ばれたチップ１２４ｂと、第３接合ヘッドＢＨ３によって運ばれたチップ１２４ｃとが、予め接合面に接触していた。第１チップ１２４ａ、第２チップ１２４ｂ、第３チップ１２４ｃと同様に、第４チップ１２４ｄが接合面１４０に接触すると、基板チャックの更新された位置情報の受信と、受信した更新された位置情報に基づく第４接合ヘッドＢＨ４の再位置決めとを交互に行うステップは終了する。すなわち、チップが接合面に接触した第４接合ヘッドＢＨ４の位置をさらに調整することはできなくなる。したがって、本実施形態では、時間ｔ１３において、基板が移動しても第４接合ヘッドＢＨ４の位置は調整されなくなる。

【0153】

上述のように、図１７（ａ）～図１７（ｅ）に示される時間ｔ１３は、第４接合ヘッドＢＨ４が接合面１４０に接触した瞬間である。図示の実施形態では、第４接合ヘッドＢＨ４が最終的な接合ヘッドであるため、第４チップ１２４ｄが接合面１４０に接触した後、基板の位置の変化を補償するために接合ヘッドのいずれかの位置を調整する必要もはやない。したがって、図１７（ａ）～１７（ｅ）では、図に示される時間ｔ１２と比較される。したがって、図１７（ａ）～１７（ｅ）では、図１６（ａ）～（ｅ）に示す時間ｔ１２と比較して、第４チップ１２４ｄが接合面１４０に接触するように第４接合ヘッドＢＨ４が移動する以外は、接合ヘッドの位置は変化しない。基板の移動があっても、接合ヘッドのいずれも移動しないので、この特定の時間ｔ１３において、時間ｔ１２に対するいかなる接合ヘッドのＸ／Ｙ移動もない。図４にも示されるように、第４接合ヘッドＢＨ４によって運ばれた第４チップ１２４ｄが接合面に接触すると、第４接合ヘッドＢＨ４は、図４の第３パターン４０６によって表される新たな状態になる。すなわち、第３パターン４０６によって表される期間中、第４接合ヘッドＢＨ４はもはや移動されない（すなわち、もはやＸ，Ｙ，Ｚ，チルト(tilt)，チップ(tip)，回転(rotation)方向に移動されない）が、接合ヘッドによって付与される力は変化する。また、図４に示すように、時間ｔ１３の直前では、第１接合ヘッドＢＨ１および第２接合ヘッドＢＨ２の状態が依然として第４パターン４０８で表される状態であり、第３接合ヘッドＢＨ３も、第４パターン４０８で表される状態になっている。上述のように、第４パターン４０８によって表される期間中、接合ヘッドの移動は依然としてないが、Ｚ方向に一定の低い力が維持される。したがって、時間ｔ１３において、第１接合ヘッドＢＨ１、第２接合ヘッドＢＨ２、第３接合ヘッドＢＨ３のすべてが、それぞれのチップに比較的低い力を付与しており、この力は、チップと接合面との不完全な接合を維持するのに十分な力であるが、チップの表面積全体を接合面に完全に接合するのに不十分な力である。

【0154】

図４は、第４接合ヘッドＢＨ４が第３パターン４０６によって表される状態を完了し、接合ヘッドの動きはまだないが、Ｚ方向に一定の低い力が維持される第４パターン４０８によって表される状態に入った時間である、時間ｔ１４をさらに示す。このため、時間ｔ１４において、全ての接合ヘッドが同じ状態となる。すなわち、全てのチップが接合面に接触しており、全ての接合ヘッドが静止しており、全ての接合ヘッドは、Ｚ方向に比較的低い力を与えており、その力は、チップと接合面との不完全な接合を維持するのに十分であるが、チップの全表面積を接合面に完全に接合するには不十分である。

【0155】

特に、図４にも示されるように、時間ｔ１５は、全ての接合ヘッドが第４パターン４０８によって表される状態から、第５パターン４１０によって表される新たな状態に切り替わるときである。図４の第５パターンは、まだ接合ヘッドの動きはないが、接合ヘッドによって保持されたチップに対してＺ方向にはるかに高い接合力が加えられている状態を表している。第５パターン４１０によって表される状態にある間の接合ヘッドステージ１２０の各々の制御状態は、製品基板チャック上の製品基板の位置の乱れを考慮することなく、接合ヘッドステージの各々がＺ方向に高い一定の力であり、低いないし０モーメント制御であることである。第５パターン４１０によって表される状態の間に加えられる力は、第４パターン４０８によって表される状態の間に加えられる力よりも２～２０倍高い。この力は、チップを接合面に完全に接合するのに十分である。特に、全ての接合ヘッドに対して同時にｔ１４で、スイッチが生じる。すなわち、他の全ての状態は、接合ヘッド毎に異なる時間続く可能性があるが、全ての接合ヘッドが第４パターン４０８で表される状態から第５パターン４１０で表される状態に同時に切り替わるようにタイミングが制御される。言い換えれば、比較的はるかに強い接合力が全てのチップに同時に加えられる。全てのチップが接合面に完全に接合され、各接合ヘッドによって加えられた力が加えられなくなる時間ｔｆで、接合プロセスは終了する。

【0156】

図２１（ａ）は、本実施形態の４つの接合ヘッドのＸ方向位置制御信号と基板計測位置とのタイミングチャートである。Ｘ方向位置制御信号は、コントローラが接合ヘッドステージ１２０に送る信号である。Ｘ軸は、図４のタイミングチャートと同じ期間を表す。Ｙ軸はＸ位置を表す。図２１（ａ）に示すように、本実施形態では、接合プロセスの開始から終了までの間に、基板はＸ方向に比較的小さな量だけ散発的に移動する。図２１（ａ）は、接合ヘッドおよび基板のそれぞれについて、基板／接合ヘッドが基準点に対する全体の所定の初期Ｘ方向位置まで移動しているランプ期間を示している。同時に、接合ヘッドは、Ｚ方向に基板に向かって移動する。

【0157】

図２１（ｂ）は、４個の接合ヘッドのＺ方向位置のタイミングチャートを示す。Ｘ軸は、図４のタイミングチャートと同じ期間を表す。Y軸はＺ位置を表す。図２１（ｂ）に示すように、本実施形態では、接合ヘッドは、Ｘ方向に移動する（図２１（ａ））のと同時に基板に向かって移動する。接合ヘッドが所定のＺ位置しきい値（しきい値１）に達すると、接合ヘッドの状態は、基板の位置を考慮しない動作制御から基板の位置を考慮する動作制御に切り替わる。しきい値１は、製品基板からの小さなギャップ／距離であるＺ位置でありうる。このギャップは、５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、５０μｍ、１００μｍでありうる。図２１（ａ）の均一な線が不均一になることは、基板がＸ方向に移動した結果として、Ｘ位置制御信号に対して行われる調整を示す。各接合ヘッドについて、プロセッサがＺ位置しきい値（しきい値１）の交差を検出すると、接合ヘッドは、第２パターン４０４によって表される制御状態で動作する。

【0158】

図２１（ｃ）は、実施形態の４つの接合ヘッド（Ｚ方向）のアクチュエータによって付与される総Ｚ方向力のタイミングチャートを示している。Ｘ軸は、図４のタイミングチャートと同じ期間を表す。Ｙ軸は、接合ヘッドのアクチュエータによってＺ方向に加えられる総力（大きさ）を表す。総Ｚ方向力は、特定の接合ヘッドのための全てのアクチュエータの全てのＺ方向の力成分の合計である。すなわち、各接合ヘッドは複数の方向に移動する複数のアクチュエータを有するので、各アクチュエータのＺ成分は総Ｚ力に到達するように組み合わされる。図２１（ｃ）に示すように、本実施形態では、総Ｚ力が一定に保たれる期間に達するまで、接合ヘッド毎に総Ｚ力が着実に増加する。図４の第４パターン４０８によって表される状態で、総Ｚ力が一定に保持される期間を有する。第２しきい値（しきい値２）に達すると、前の状態（第３パターン４０６）から第４パターン４０８に状態が切り替わると判定される。

【0159】

しきい値２を図２１（ｄ）に示す。図２１（ｄ）は、本実施形態の４つの接合ヘッドの残留力のタイミングチャートを示している。Ｘ軸は、図４の開始タイミングチャートと同じ期間を表す。Ｙ軸は残留力を表す。接合ヘッドは、アクチュエータの全ての力が印加されるのを防止するフレクシャおよびばねを含むので、結果として生じる実際の力が残留力である。すなわち、チップが受ける残留Ｚ力は、フレクシャ／ばね力に対してバランスがとられたチップを運ぶ接合ヘッドの全てのアクチュエータによって加えられる総Ｚ力である。フレクシャ／ばね力に打ち勝つ接合ヘッドのアクチュエータによって与えられる過剰なＺ力が、残留力である。コントローラは、接合ヘッドの計測位置に基づいて残留力を計算し、接合ヘッドステージ１２０の弾性力を、事前較正データおよび接合ヘッドの計測位置に基づいて減算することができる。所定の残留Ｚ力（しきい値２）に達すると、接触が生じたと判定され、接触したチップに加えられたＺ力は、チップを接合面に完全に接合するには不十分な第１の力の大きさまで迅速に増加される。第１の力の大きさは、チップが接触すると一定に保持され、それらが接触するときに各後続のチップに印加される。全てのチップが接触し、同じ総Ｚ力および残留Ｚ力で保持されると、チップを接合面に完全に接合するために、第２の力の大きさが全てのチップに同時に印加される。第２の力の大きさは、第１の力の大きさよりも大きい。第２の力の大きさは、第１の力の大きさよりも５～１０倍大きい。

【0160】

図２１（ｅ）は、図４と同じタイミングチャートを示している。図２１（ｅ）は図２１（ａ）～図２１（ｄ）と並列に記載しているため、図２１（ａ）～図２１（ｄ）に示されている同じ時間軸において接合ヘッドの状態を容易に確認することができる。図２１（ａ）～図２１（ｅ）を総合して見れば、任意の時点における、接合ヘッドの状態、Ｘ位置、Ｚ位置、総Ｚ力、残留Ｚ力がわかる。

【0161】

図２１（ａ）は例示の目的のためＸ位置を示したチャートであり、同じ原理が他の５つの方向、すなわち、Ｙ、Ｚ、チルト（tilt）、チップ（tip）、回転（rotation）のいずれにも適用されうる。図２１（ａ）～（ｅ）は一緒に理解されることを意図しており、どの軸にもスケールは示されていないが、水平軸のタイミングは全ての図で同じであり、接合ヘッドのさまざまな機能の相関動作を示すことを目的にしている。値のスケールは、定量的なものではなく、接合ヘッドおよび基板の挙動の定性的な理解を与えるためのものである。

【0162】

図２２は、接合システム１００のチップ接合セクション１０６における接合プロセス２３００の情報の流れの一部を示すフローチャートである。接合プロセス２３００は、第１受信ステップ２３０２ａと、第２受信ステップ２３０４ｂと、第３受信ステップ２３０４ｃとを含む。第１受信ステップ２３０２ａは、プロセッサ１５４が所望の基板位置を受信することを含む。第２受信ステップ２３０２ｂは、プロセッサ１５４がＮ個の接合ヘッドのｉ番目の接合ヘッドＢＨｉの所望の接合ヘッド位置Ｄｉを受信することを含む。第３受信ステップ２３０２ｃは、プロセッサ１５４がＮ個の接合ヘッドのｉ番目の接合ヘッドＢＨｉのチップチャック１２２上のチップ１２４の計測されたチップ位置Ｃｉを受信することを含む。所望の基板位置、所望の接合ヘッド位置、およびチップ位置は、それぞれ１～６個の座標位置を含みうる。

【0163】

接合プロセス２３００は、基板位置計測ステップ２３０４ａと、各接合ヘッドＢＨｉにおける接合ヘッド位置計測ステップ２３０４ｂとを有する。各接合ヘッドＢＨｉは、２～６個の座標における各接合ヘッドＢＨｉのチップチャックの相対位置を計測するための１つ以上のセンサを含み、それらの位置は、各チップチャックについて計測された接合ヘッド位置Ｍｉとしてプロセッサ１５４に提供される。基板位置計測ステップ２３０４ａは、製品基板チャックの位置を計測することを含みうる。

【0164】

接合プロセス２３００は、基板位置誤差推定ステップ２３０６を含む。基板位置誤差推定ステップ２３０６において、プロセッサ１５４は、計測された基板位置、キャリブレーションデータ、センサの既知の相対位置、製品基板チャック上の基板の位置および向き、ならびに製品基板上のターゲットチップ位置に基づいて基板の位置を推定し、製品基板の接合面の位置を特定する。その後、プロセッサ１５４は、基板の推定位置を所望の基板位置と比較して、１～６方向における基板位置誤差ΔＳを求める。基板位置計測工程２３０４ａおよび基板位置誤差推定工程２３０６は、接合プロセスが終了するまで繰り返し行われる。典型的には、基板位置誤差ΔＳが最初は大きいが、時間経過に伴って小さくなる。基板位置誤差ΔＳは、ランダムな乱れと予測可能な乱れを考慮に入れるために連続的に取得される。基板位置誤差ΔＳは、その後、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラなどの位置コントローラに供給され、基板位置決めシステムに送信する必要がある調整信号が決定される。接合プロセス２３００は、プロセッサが調整信号を基板位置決めシステムに送信する第１送信ステップ２３１２ａを含む。

【0165】

接合プロセス２３００は、Ｚ位置推定ステップ２３０８を含む。Ｚ位置推定ステップ２３０８は、プロセッサが、キャリブレーションデータおよび計測された接合ヘッド位置Ｍｉに基づいて、ＢＨｉ上のチップチャックのＺ位置である位置Ｚｉを推定するステップを含む。位置Ｚｉは、第１テストステップ２３１０においてしきい値１と比較される。Ｚ位置がしきい値１よりも大きい場合、接合プロセス２３００は第２送信ステップ２３１２ｂに進み、Ｚ位置がしきい値１よりも大きくない場合、接合プロセス２３００は、第１推定ステップ２３１４に進む。各接合ヘッドＢＨｉについての第２送信ステップ２３１２ｂにおいて、プロセッサ１５４は、ＰＩＤコントローラ、チップ位置Ｃｉ、所望の接合ヘッド位置Ｄｉ、および計測された接合ヘッド位置Ｍｉに基づいて、チップチャックの位置を調整するために接合ヘッドステージに送信する調整信号を決定する。そして、プロセッサは、接合ヘッドＢＨｉのチップチャックに調整信号を送信する。ステップ２４０４ｂ、２３０８、２３１０、２３１２ｂは、第１テストステップ２３１０で結果がＮＯとなるまで、繰り返し行われる。

【0166】

第１テストステップ２３１０で結果がＮＯである場合、プロセッサは第１推定ステップ２３１４を実行する。第１推定ステップ２３１４は、各接合ヘッドＢＨｉについて、ＰＩＤコントローラを使用してチップチャックの位置を調整するために接合ヘッドステージに送る調整信号Ｆｉ、チップ位置Ｃｉ、所望の接合ヘッド位置Ｄｉ、計測された接合ヘッド位置Ｍｉ、および基板位置誤差ΔＳを求めることを含む。第１推定ステップ２３１４の後、第２推定ステップ２３１６がプロセッサによって実行される。第２推定ステップ２３１６は、プロセッサが調整信号Ｆｉ、計測された接合ヘッド位置Ｍｉ、およびキャリブレーションデータに基づいて、接合ヘッドＢＨｉの残留力Ｒｉを推定することを含む。

【0167】

接合プロセス２３００は、プロセッサにより実行される第２テストステップ２３１８を含む。第２テストステップ２３１８は、プロセッサが、接合ヘッドＢＨｉの残留力Ｒｉがしきい値２よりも大きいかどうかを判定することを含む。第２テストステップ２３１８の結果がＮＯである場合、第３送信ステップ２３１２ｃが実行され、第２テストステップ２３１８の結果がＹＥＳである場合、第４送信ステップ２３１２ｄが実行される。第３送信ステップ２３１２ｃは、プロセッサが調整信号ＦｉをＢＨｉの接合ヘッドステージ１２０に送信することを含む。第１テストステップ２３１０の結果がＮＯである場合、ステップ２３０４ｂ、２３１４、２３１６、２３１８ｂが、第２テストステップ２３１８の結果がＹＥＳになるまで繰り返し行われる。

【0168】

第２テストステップ２３１８の結果がＹＥＳである場合、第４送信ステップ２３１２ｄが実行される。第４送信ステップ２３１２ｄは、プロセッサが、接合ヘッドＢＨｉの接合ヘッドステージ１２０に命令を送信し、低い保持力ＦＬを適用しながら、Ｘ軸およびＹ軸（ＭｘおよびＭｙ）の周りの力モーメントを低くまたはゼロに維持することを含む。低い保持力が接合ヘッドＢＨｉに送られた後、プロセッサは、第３テストステップ２３２０を継続的に実行する。第３テストステップは、全ての接合ヘッドが最小の低力保持時間を超えて低保持力ＦＬで保持されているかどうかを判定することを含む。第３テストステップ２３２０の結果がＮＯである場合、第３テストステップ２３２０が定期的に繰り返し実行される。第３テストステップ２３２０の結果がＹＥＳである場合、第４送信ステップ２３１２ｅが実行される。第４送信ステップ２３２２は、接合ヘッドステージ１２０に、ｘ軸およびｙ軸（ＭｘおよびＭｙ）の周りに低いまたはゼロの力モーメントを有する高い保持力を適用する命令を送信することを含む。第４送信ステップ２３１２ｅが高力保持時間の間実行された後、全てのチップがチップチャックから解放され、全ての接合ヘッドが接合ヘッドステージと共に製品基板チャックから離れるように移動される。

【0169】

全てのチップが接合面に完全に接合された後、接合されたチップの全てが接合ヘッドから解放される。すなわち、チップの一方の面が接合面に接合された状態で、接合ヘッドは、接合ヘッドによって保持されている、チップの反対側を解放することができる。解放されると、接合プロセスは完了する。このとき、より多くのチップを使用して接合プロセスを繰り返すことができる。

【0170】

本明細書に記載される接合方法を実施することによって、チルトによるアライメント誤差や基板に対するその他の乱れによるアライメント誤差が排除または最小化される。特に、接合ヘッドによって運ばれるチップが接合面に接触するまで、接合ヘッドの各々の位置が基板（基板チャック）の位置に基づいて調整されるので、基板の移動によるアライメントへの影響が排除または最小化される。すなわち、チップが接合面に接近している間に基板が移動すると、チップを運ぶ接合ヘッドを移動させることによって対応する。

【0171】

チップを接合面に接合する工程（数百、数千、または数万個のチップを接合するための接合方法２００の多くのサイクルを含みうる）が完了した後、製品基板１３８は、例えば搬送ロボット１２６などによってチップ接合セクション１０６から取り除かれる。その後、製品基板は、ハイブリッド接合プロセスが完了するアニール処理（熱および圧力の一方または両方を含みうる）に供されうる。製品基板は、アニール処理の前または後に追加のチップを製品基板に追加する追加のプロセスに供されてもよい。次いで、製品基板は、製品基板から複数の物品を製造するために使用される、個片化、検査、封入などの追加のプロセスに供されうる。

【0172】

上述の一般的な説明または実施例において上記で説明した動作のすべてが必要とされるわけではなく、特定の動作の一部が必須ではない可能性もあり、説明したものに加えて１つ以上のさらなる動作が実行されうることに留意されたい。さらに、動作が列挙される順序は、必ずしもそれらが実行される順序ではない。上述の説明は、ハイブリッド接合プロセスの文脈で説明されたが、はんだ付け、フリップチップ接合、ボールグリッドアレイ接合、またはチップ間の複数の電気接続を形成するために使用される別のプロセスなど、他の接合プロセスが使用されてもよい。

【0173】

上述の説明では、特定の実施形態に関して、有益性、他の利点、および問題に対する解決策について説明した。ただし、有益性、利点、問題に対する解決策、ならびに、任意の有益性、利点、解決策を生じさせるかまたはより顕著になりうる任意の特徴は、特許請求の範囲における一部または全ての請求項の重要な、必須の、または本質的な特徴として解釈されるべきではない。

【0174】

本明細書で説明される実施形態および例示は、様々な実施形態の構造を一般的に理解できるようにすることを目的としている。本明細書および例示は、本明細書に記載の構造または方法を使用する装置およびシステムの要素および特徴のすべてを網羅的かつ包括的に説明するものではない。別個の実施形態を単一の実施形態において組み合わせて提供することもでき、逆に、簡潔にするために、単一の実施形態の文脈で説明される様々な特徴を、個別または任意のサブコンビネーションで提供することもできる。さらに、範囲で指定された値への参照には、その範囲内のそれぞれのおよびすべての値が含まれる。当業者には、本明細書を読んだ後で初めて、多くの他の実施形態が明らかになるであろう。本開示の範囲から逸脱することなく、構造的置換、論理的置換、または別の変更が行われ、本開示から他の実施形態が使用されおよび派生しうる。したがって、本開示は、限定的ではなく例示的なものであるとみなされるべきである。

【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】

【図22】

【図23】