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特許6994210接合システムおよび接合方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-15

(45)【発行日】2022-01-14

(54)【発明の名称】接合システムおよび接合方法

(51)【国際特許分類】

H01L 21/02 20060101AFI20220106BHJP

H01L 21/67 20060101ALI20220106BHJP

H01L 21/60 20060101ALI20220106BHJP

H01L 21/52 20060101ALI20220106BHJP

【ＦＩ】

H01L21/02 B

H01L21/68 E

H01L21/60 311T

H01L21/52 F

【請求項の数】 30

(21)【出願番号】P 2020540018

(86)(22)【出願日】2018-11-14

(86)【国際出願番号】 JP2018042182

(87)【国際公開番号】W WO2020044579

(87)【国際公開日】2020-03-05

【審査請求日】2021-02-18

(31)【優先権主張番号】P 2018162738

(32)【優先日】2018-08-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2018205227

(32)【優先日】2018-10-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】304019355

【氏名又は名称】ボンドテック株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】503177074

【氏名又は名称】須賀唯知

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村満

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100174388

【弁理士】

【氏名又は名称】龍竹史朗

(74)【代理人】

【識別番号】100165489

【弁理士】

【氏名又は名称】榊原靖

(72)【発明者】

【氏名】山内朗

(72)【発明者】

【氏名】須賀唯知

【審査官】山口祐一郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１１３６３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１６３４６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１３３４９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２４３３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０７９３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１４７１４７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ２１／０２

Ｈ０１Ｌ２１／６７

Ｈ０１Ｌ２１／６０

Ｈ０１Ｌ２１／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

【数1】

接合システム。

【請求項2】

【請求項3】

前記第２被接合物を洗浄する洗浄装置を更に備える、
請求項１または２に記載の接合システム。

【請求項4】

前記洗浄装置は、前記第２被接合物がシートに貼着された状態で、前記第２被接合物を洗浄する、
請求項３に記載の接合システム。

【請求項5】

前記第２被接合物は、複数存在し、
複数の前記第２被接合物は、複数の前記第２被接合物の基となる被ダイシング基板をダイシングすることにより生成され、
前記洗浄装置は、前記被ダイシング基板がダイシングされた直後の、互いに接触した状態または繋がった状態の前記複数の第２被接合物を洗浄し、
前記複数の第２被接合物が貼着された前記シートを保持する前記保持枠に保持された前記シートを伸長させることにより、前記複数の第２被接合物を互いに離間した状態にする分離装置を更に備える、
請求項４に記載の接合システム。

【請求項6】

第１被接合物に第２被接合物を接合する接合システムであって、
少なくとも前記第２被接合物を含む対象物を支持する対象物支持部と、前記対象物に対して粒子ビームを照射することにより前記第２被接合物の接合面を活性化させる粒子ビーム源と、を有し、前記対象物を対向配置することなく一つの処理面にセットした後、粒子ビーム源により活性化処理する活性化処理装置と、
前記活性化処理装置により前記接合面が活性化された前記第２被接合物を前記第１被接合物に接触させることにより前記第２被接合物を前記第１被接合物に接合する接合装置と、
少なくとも１つの前記第２被接合物を洗浄する洗浄装置と、を備え、
前記対象物支持部は、前記対象物における第２被接合物の前記接合面を含む複数種類の材料から形成された部分を前記粒子ビーム源側に露出させた姿勢で前記対象物を支持し、
前記第１被接合物は、基板であり、
前記第２被接合物は、チップであり、
前記対象物支持部は、
樹脂から形成され少なくとも１つの前記第２被接合物が貼着されたシートを保持する保持枠と、
前記保持枠を前記シートにおける少なくとも１つの前記第２被接合物が貼着された一面側を前記粒子ビーム源側に対向させた姿勢で支持する支持部と、を有し、
前記粒子ビーム源は、前記シートに貼着された状態の少なくとも１つの前記第２被接合物それぞれの前記接合面に向けて粒子ビームを照射し、
前記洗浄装置は、前記保持枠に少なくとも１つの前記第２被接合物が貼着されたシートが保持された状態で、少なくとも１つの前記第２被接合物を洗浄し、
前記第２被接合物は、複数存在し、
前記洗浄装置は、
前記保持枠に保持された前記シートにおける前記保持枠の内側を支持する内側支持部と、
前記保持枠を支持し前記内側支持部に対して移動可能な枠支持部と、
前記枠支持部を駆動する枠駆動部と、
前記内側支持部と前記枠支持部とを、前記保持枠の厚さ方向に沿った回転軸周りに回転させる回転駆動部と、を有し、
前記枠駆動部は、前記枠支持部を前記内側支持部に対して相対的に移動させることにより、前記シートにおける複数の前記第２被接合物が貼着された第１部位が、前記保持枠に固定された第２部位よりも前記シートの回転軸方向に離間した状態にし、
前記回転駆動部は、前記シートにおける複数の前記第２被接合物が貼着された第１部位が、前記保持枠に固定された第２部位よりも前記シートの回転軸方向に離間した状態で、前記内側支持部と前記枠支持部とを回転させることにより、前記シートおよび複数の前記第２被接合物を洗浄する、
接合システム。

【請求項7】

前記洗浄装置は、
被ダイシング基板をダイシングした直後の、互いに接触した状態または繋がった状態の前記複数の第２被接合物が貼着された前記シートにおける前記第１部位を前記シートにおける前記複数の第２被接合物側とは反対側から吸着する吸着部を更に有し、
前記枠駆動部は、前記吸着部により前記シートにおける前記第１部位が吸着された状態で、前記枠支持部を前記内側支持部に対して相対的に移動させることにより、前記シートにおける前記複数の第２被接合物が貼着された第１部位が、前記保持枠に固定された第２部位よりも前記シートの回転軸方向に離間した状態にする、
請求項６に記載の接合システム。

【請求項8】

前記第２被接合物は、前記接合面に材料が異なる複数種類の領域が形成されている、
請求項１から７のいずれか１項に記載の接合システム。

【請求項9】

前記第２被接合物は、前記接合面に電極と絶縁膜とが設けられ、
前記絶縁膜は、酸化物、酸窒化物または窒化物から形成されている、
請求項８に記載の接合システム。

【請求項10】

前記活性化処理装置は、前記粒子ビーム源と前記対象物との少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させる、
請求項１から９のいずれか１項に記載の接合システム。

【請求項11】

前記粒子ビーム源は、高速原子ビーム源である、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の接合システム。

【請求項12】

前記活性化処理装置は、前記第２被接合物の前記接合面に対して窒素ラジカルを照射するラジカル源を更に有する、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の接合システム。

【請求項13】

前記接合装置は、前記第２被接合物を前記第１被接合物に親水化接合する、
請求項１から１２のいずれか１項に記載の接合システム。

【請求項14】

前記第２被接合物は、それぞれ、前記接合面側の周部に段差部を有するチップであり、
前記第２被接合物を供給する第２被接合物供給装置と、
前記第２被接合物供給装置から供給される前記第２被接合物を前記接合装置へ搬送する第２被接合物搬送装置と、を更に備え、
前記第２被接合物搬送装置は、前記第２被接合物の前記段差部における前記接合面側とは反対側の部分を保持する第２被接合物保持部を有する、
請求項１から１３のいずれか１項に記載の接合システム。

【請求項15】

前記第２被接合物は、複数存在し、
前記接合装置は、
前記第１被接合物を保持する基板支持部と、
複数の前記第２被接合物が貼着されたシートを保持する保持枠を支持する枠支持部と、
前記シートにおける複数の前記第２被接合物側とは反対側に当接するヘッドと、
前記ヘッドを前記基板支持部に近づく方向へ駆動することにより前記第２被接合物それぞれを前記第１被接合物に接合するヘッド駆動部と、を有する、
請求項１から１４のいずれか１項に記載の接合システム。

【請求項16】

第１被接合物に第２被接合物を接合する接合システムであって、
前記第２被接合物は、前記第１被接合物に接合される接合面側の周部に段差部を有するチップであり、
前記第２被接合物を供給する第２被接合物供給装置と、
前記第２被接合物を前記第１被接合物に接触させることにより前記第２被接合物を前記第１被接合物に接合する接合装置と、
前記第２被接合物供給装置から供給される少なくとも１つの前記第２被接合物を前記接合装置へ搬送する第２被接合物搬送装置と、を備え、
前記第２被接合物搬送装置は、少なくとも１つの前記第２被接合物の前記段差部における前記接合面側とは反対側の部分を保持する第２被接合物保持部を有し、
前記第２被接合物保持部は、前記第２被接合物を保持する際、前記第２被接合物の前記段差部の下端側のみに接触する傾斜面を有する、
接合システム。

【請求項17】

前記第２被接合物の接合面を活性化する活性化処理装置を更に備える、
請求項１６に記載の接合システム。

【請求項18】

第１被接合物に第２被接合物を接合する接合方法であって、
複数の前記第２被接合物および樹脂から形成され複数の前記第２被接合物が厚さ方向における一面側に貼着されたシートを含む対象物を対向配置することなく一つの処理面にセットし、前記対象物における第２被接合物の接合面を含む複数種類の材料から形成された部分に対して粒子ビーム源から粒子ビームを照射することにより前記第２被接合物の接合面を活性化させる第１活性化工程と、
前記接合面が活性化された前記第２被接合物を前記第１被接合物に接触させることにより前記第２被接合物を前記第１被接合物に接合する接合工程と、を含み、
前記第１被接合物は、基板であり、
前記第２被接合物は、チップであり、
前記第１活性化工程において、樹脂から形成され複数の前記第２被接合物が貼着されたシートを保持する保持枠を前記シートにおける複数の前記第２被接合物が貼着された一面側を前記粒子ビーム源側に対向させた姿勢で支持し、前記シートにおける複数の前記第２被接合物が貼着された前記一面側に向けて粒子ビームを照射し、
前記第２被接合物は、前記シートに等間隔に複数貼着され、
前記第２被接合物の接合面を含む仮想平面に対する前記粒子ビームの入射角度は、前記入射角度をθ１とし、隣り合う前記第２被接合物の間の間隔をＬ１とし、前記第２被接合物の厚さをＴ１とすると、下記式（１）の関係式が成立するように設定されている、

【数2】

接合方法。

【請求項19】

前記第１活性化工程の後、前記第２被接合物の前記接合面に対して窒素ラジカルを照射する第２活性化工程を更に含む、
請求項１８に記載の接合方法。

【請求項20】

前記接合工程において、前記第２被接合物を前記第１被接合物に親水化接合する、
請求項１８または１９に記載の接合方法。

【請求項21】

前記第２被接合物は、前記接合面に電極と絶縁膜とが設けられ、
前記絶縁膜は、酸化物、酸窒化物または窒化物から形成されている、
請求項１８から２０のいずれか１項に記載の接合方法。

【請求項22】

前記接合工程の前に、前記第２被接合物の前記接合面を洗浄する洗浄工程を更に含む、
請求項１８から２１のいずれか１項に記載の接合方法。

【請求項23】

前記第１被接合物は、基板であり、
前記第２被接合物は、チップであり、
前記洗浄工程において、前記第２被接合物が樹脂から形成され保持枠に保持されたシートに貼着された状態で、前記第２被接合物の前記接合面を洗浄する、
請求項２２に記載の接合方法。

【請求項24】

前記第２被接合物は、複数存在し、
複数の前記第２被接合物は、前記複数の第２被接合物の基となる被ダイシング基板をダイシングすることにより生成され、
前記洗浄工程において、前記被ダイシング基板がダイシングされた直後の前記複数の第２被接合物が互いに接触した状態または繋がった状態で、複数の前記第２被接合物を洗浄し、
前記接合工程の前に、前記保持枠に保持された前記シートを伸長させることにより、複数の前記第２被接合物を互いに離間した状態にする分離工程を更に含む、
請求項２３に記載の接合方法。

【請求項25】

第１被接合物に第２被接合物を接合する接合方法であって、
少なくとも前記第２被接合物を含む対象物を対向配置することなく一つの処理面にセットし、前記対象物における第２被接合物の接合面を含む複数種類の材料から形成された部分に対して粒子ビームを照射することにより前記第２被接合物の接合面を活性化させる第１活性化工程と、
前記接合面が活性化された前記第２被接合物を前記第１被接合物に接触させることにより前記第２被接合物を前記第１被接合物に接合する接合工程と、
前記接合工程の前に、少なくとも１つの前記第２被接合物の前記接合面を洗浄する洗浄工程と、を含み、
前記第２被接合物は、複数存在し、
前記第１被接合物は、基板であり、
前記第２被接合物は、チップであり、
前記洗浄工程において、複数の前記第２被接合物が樹脂から形成され保持枠に保持されたシートに貼着された状態で、複数の前記第２被接合物の前記接合面を洗浄し、複数の前記第２被接合物が水で洗浄された後、複数の前記第２被接合物が貼着されたシートを保持する保持枠を支持する枠支持部を、前記保持枠に保持された前記シートにおける前記保持枠の内側を支持する内側支持部に対して相対的に移動させることにより、前記シートにおける複数の前記第２被接合物が貼着された第１部位が、前記保持枠に固定された第２部位よりも前記シートの回転軸方向に離間した状態で、前記内側支持部と前記枠支持部とを回転させることにより、前記シートおよび複数の前記第２被接合物を乾燥させる、
接合方法。

【請求項26】

前記洗浄工程において、被ダイシング基板をダイシングした直後の、互いに接触した状態または繋がった状態の複数の前記第２被接合物が貼着された前記シートにおける前記第１部位を前記シートにおける複数の前記第２被接合物側とは反対側から吸着した状態で、前記枠支持部を前記内側支持部に対して相対的に移動させることにより、前記シートにおける前記第１部位が、前記保持枠に固定された第２部位よりも前記シートの回転軸方向に離間した状態にする、
請求項２５に記載の接合方法。

【請求項27】

少なくとも１つの前記第２被接合物は、それぞれ、前記接合面側の周部に段差部を有するチップであり、
少なくとも１つの前記第２被接合物を供給する第２被接合物供給工程と、
供給される少なくとも１つの前記第２被接合物を搬送する第２被接合物搬送工程と、を更に含み、
前記第２被接合物搬送工程において、第２被接合物保持部により少なくとも１つの前記第２被接合物の前記段差部における前記接合面側とは反対側の部分を保持して前記第２被接合物を搬送する、
請求項１８から２６のいずれか１項に記載の接合方法。

【請求項28】

少なくとも１つの前記第２被接合物は、複数存在し、
前記接合工程において、複数の第２被接合物が貼着されたシートにおける複数の前記第２被接合物側とは反対側にヘッドを当接させた状態で、前記ヘッドを前記第１被接合物に近づく方向へ移動させることにより、複数の前記第２被接合物を前記第１被接合物に接合する、
請求項１８から２７のいずれか１項に記載の接合方法。

【請求項29】

第１被接合物に第２被接合物を接合する接合方法であって、
前記第２被接合物は、それぞれ、前記第２被接合物の接合面側の周部に段差部を有するチップであり、
前記第２被接合物を搬送する第２被接合物搬送工程と、
前記第２被接合物を前記第１被接合物に接触させることにより前記第２被接合物を前記第１被接合物に接合する接合工程と、を含み、
前記第２被接合物搬送工程において、第２被接合物保持部により少なくとも１つの前記第２被接合物の前記段差部における前記接合面側とは反対側の部分を保持して前記第２被接合物を搬送する、
前記第２被接合物保持部は、前記第２被接合物を保持する際、前記第２被接合物の前記段差部の下端側のみに接触する傾斜面を有する、
接合方法。

【請求項30】

前記第２被接合物の接合面を活性化する第１活性化工程を更に含む、
請求項２９に記載の接合方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、接合システムおよび接合方法に関する。

【背景技術】

【0002】

２つの被接合物の接合面に対してプラズマ処理を施した後、２つの被接合物の接合面同士を接触させて接合する方法も提案されている（例えば特許文献１参照）。ここで、プラズマ処理は、酸素、アルゴン、ＮＨ_３およびＣＦ_４ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）のプラズマのいずれかに曝すことにより行われる。そして、チップにおける基板に接合される接合面にプラズマ処理を施した後、チップの接合面を基板に接触させてチップを基板に接合する方法が提供されつつある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２００３－５２３６２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載されているように、チップの接合面をプラズマに曝す処理を行う場合、エッチングされたものが重力で接合面にパーティクルとして戻ったり、チップの接合面から生じた不純物のうちイオン化したものが再び接合面に衝突したりすることにより、接合面に他の材料からなる不純物付着し、接合強度を悪化させてしまう場合がある。この場合、チップと基板との接合不良が発生してしまう虞がある。

【0005】

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、第１被接合物と第２被接合物との接合不良の発生が抑制される接合システム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】

上記目的を達成するため、本発明に係る接合システムは、
第１被接合物に第２被接合物を接合する接合システムであって、
少なくとも前記第２被接合物を含む対象物を支持する対象物支持部と、前記対象物に対して粒子ビームを照射することにより前記第２被接合物の接合面を活性化させる粒子ビーム源と、を有し、前記対象物を対向配置することなく一つの処理面にセットした後、粒子ビーム源により活性化処理する活性化処理装置と、
前記活性化処理装置により前記接合面が活性化された前記第２被接合物を前記第１被接合物に接触させることにより前記第２被接合物を前記第１被接合物に接合する接合装置と、を備え、
前記対象物支持部は、前記対象物における第２被接合物の前記接合面を含む複数種類の材料から形成された部分を前記粒子ビーム源側に露出させた姿勢で前記対象物を支持し、
前記第１被接合物は、基板であり、
前記第２被接合物は、チップであり、
前記対象物支持部は、
樹脂から形成され少なくとも１つの前記第２被接合物が貼着されたシートを保持する保持枠と、
前記保持枠を前記シートにおける少なくとも１つの前記第２被接合物が貼着された一面側を前記粒子ビーム源側に対向させた姿勢で支持する支持部と、を有し、
前記粒子ビーム源は、前記シートに貼着された状態の少なくとも１つの前記第２被接合物それぞれの前記接合面に向けて粒子ビームを照射し、
前記第２被接合物は、前記シートに等間隔に複数貼着され、
前記第２被接合物の接合面を含む仮想平面に対する前記粒子ビームの入射角度は、前記入射角度をθ１とし、隣り合う前記第２被接合物の間の間隔をＬ１とし、前記第２被接合物の厚さをＴ１とすると、下記式（１）の関係式が成立するように設定されている。

【数1-1】

【0007】

他の観点から見た本発明に係る接合方法は、
第１被接合物に第２被接合物を接合する接合方法であって、
複数の前記第２被接合物および樹脂から形成され複数の前記第２被接合物が厚さ方向における一面側に貼着されたシートを含む対象物を対向配置することなく一つの処理面にセットし、前記対象物における第２被接合物の接合面を含む複数種類の材料から形成された部分に対して粒子ビーム源から粒子ビームを照射することにより前記第２被接合物の接合面を活性化させる第１活性化工程と、
前記接合面が活性化された前記第２被接合物を前記第１被接合物に接触させることにより前記第２被接合物を前記第１被接合物に接合する接合工程と、を含み、
前記第１被接合物は、基板であり、
前記第２被接合物は、チップであり、
前記第１活性化工程において、樹脂から形成され複数の前記第２被接合物が貼着されたシートを保持する保持枠を前記シートにおける複数の前記第２被接合物が貼着された一面側を前記粒子ビーム源側に対向させた姿勢で支持し、前記シートにおける複数の前記第２被接合物が貼着された前記一面側に向けて粒子ビームを照射し、
前記第２被接合物は、前記シートに等間隔に複数貼着され、
前記第２被接合物の接合面を含む仮想平面に対する前記粒子ビームの入射角度は、前記入射角度をθ１とし、隣り合う前記第２被接合物の間の間隔をＬ１とし、前記第２被接合物の厚さをＴ１とすると、下記式（１）の関係式が成立するように設定されている。

【数1-2】

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、対象物支持部が、対象物における第２被接合物の接合面を含む複数種類の材料から形成された部分を粒子ビーム源側に露出させた姿勢で対象物を支持し、粒子ビーム源が、対象物に対して粒子ビームを照射することにより第２被接合物の接合面を活性化させる。即ち、少なくとも第２被接合物を含む対象物における第２被接合物の接合面を含む複数種類の材料から形成された部分に対して粒子ビームを照射することにより第２被接合物の接合面を活性化させる。そして、第２被接合物は、シートに等間隔に複数貼着され、第２被接合物の接合面を含む仮想平面に対する粒子ビームの入射角度は、前述の式（１）の関係式が成立するように設定されている。これにより、粒子ビームの照射により対象物から生じた不純物の第２被接合物の接合面への衝突が抑制され、不純物の衝突に起因した第２被接合物の接合面に他の材料からなる不純物が付着し、接合強度の悪化が抑制される。従って、第１被接合物と第２被接合物との接合不良の発生が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態に係るチップ接合システムの概略構成図である。

【図2】実施の形態に係るチップ接合システムの一部を側方から見た概略構成図である。

【図3A】実施の形態に係るチップ保持部の平面図である。

【図3B】実施の形態に係るチップ搬送装置の一部を示す断面図である。

【図4A】実施の形態に係るボンディング装置のヘッドを示す断面図である。

【図4B】実施の形態に係るボンディング装置のヘッドを示す平面図である。

【図5】実施の形態に係る活性化処理装置の概略構成図である。

【図6】実施の形態に係る活性化処理装置の動作説明図である。

【図7】実施の形態に係る制御部を示すブロック図である。

【図8】実施の形態に係るチップ接合方法の流れの一例を示すフローチャートである。

【図9A】実施の形態に係る活性化処理装置において、粒子ビームを照射する様子を示す概略側面図である。

【図9B】実施の形態に係る活性化処理装置において、粒子ビームを照射する様子を示す概略平面図である。

【図10A】実施の形態に係る活性化処理装置において、シートを反転させる様子を示す概略側面図である。

【図10B】実施の形態に係る活性化処理装置において、窒素ラジカルを照射する様子を示す概略側面図である。

【図11A】実施の形態に係るチップ接合システムにおいてチップ供給部からチップが供給される様子を示す概略平面図である。

【図11B】実施の形態に係るチップ接合システムにおいてチップ供給部からチップが供給される様子を示す概略側面図である。

【図12A】実施の形態に係るチップ接合システムにおいてチップ搬送部からヘッドへチップが受け渡される様子を示す概略平面図である。

【図12B】実施の形態に係るチップ接合システムにおいてチップ搬送部からヘッドへチップが受け渡される様子を示す概略側面図である。

【図13】比較例に係る活性化処理装置の概略構成図である。

【図14A】変形例に係る洗浄装置の支持部について、保持枠を移動させる前の状態を示す概略図である。

【図14B】変形例に係る洗浄装置の支持部について、保持枠を移動させた状態を示す概略図である。

【図14C】変形例に係る洗浄装置の支持部について、枠支持部および内側支持部を回転させる様子を示す概略図である。

【図15A】変形例に係る被ダイシング基板の概略図である。

【図15B】変形例に係るチップＣＰの概略図である。

【図16A】変形例に係るチップ保持部の概略断面図である。

【図16B】変形例に係るチップ保持部の概略断面図である。

【図17A】変形例に係るボンディング装置の一部を示す概略図である。

【図17B】変形例に係るボンディング装置の一部を示す概略図である。

【図17C】変形例に係るボンディング装置の一部を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態に係るチップ接合システムについて、図面を参照しながら説明する。本実施の形態に係るチップ接合システムは、基板上にチップを実装するシステムである。ここで、基板が、第１被接合物に相当し、チップが、第２被接合物に相当する。チップとしては、例えばダイシングされた基板から供給される半導体チップである。また、チップとしては、その基板に接合される接合面に絶縁体材料のみが露出したチップまたは絶縁体材料と導電性材料とが露出したチップが挙げられる。ここで、絶縁体材料としては、例えばＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等の酸化物、ＳｉＮ、ＡｌＮ等の窒化物、ＳｉＯＮのような酸窒化物、或いは樹脂が挙げられる。また、導電性材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体材料、Ｃｕ、Ａｌ、はんだ等の金属が挙げられる。つまり、チップは、その接合面に互いに材料が異なる複数種類の領域が形成されたものであってもよい。具体的には、チップが、その接合面に電極と絶縁膜とが設けられたものであり、絶縁膜が、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３等の酸化物またはＳｉＮ、ＡｌＮ等の窒化物から形成されているものであってもよい。このチップ接合システムは、基板におけるチップが実装される実装面とチップの接合面とについて活性化処理を行った後、チップを基板に接触、または加圧して接合する。その後、または同時に加熱することにより、チップを基板に強固に接合する。

【0011】

図１に示すように、本実施の形態に係るチップ接合システム１は、チップ供給装置１０と、チップ搬送装置３９と、ボンディング装置３０と、活性化処理装置６０と、搬送装置７０と、搬出入ユニット８０と、洗浄装置８５と、制御部９０と、を備える。搬送装置７０は、基板ＷＴまたはチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２を掴むアームを有する搬送ロボット７１を有する。ここで、シートＴＥは、例えば樹脂から形成されている。搬送ロボット７１は、図１の矢印ＡＲ１１に示すように、搬出入ユニット８０から受け取った基板ＷＴまたはチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２を、活性化処理装置６０、洗浄装置８５、ボンディング装置３０、チップ供給装置１０それぞれへ移載する位置へ移動可能となっている。ここで、チップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２が、チップＣＰを含む対象物に相当する。

【0012】

搬送ロボット７１は、搬出入ユニット８０から基板ＷＴを受け取ると、受け取った基板ＷＴを掴んだ状態で活性化処理装置６０へ移載する位置へ移動し、基板ＷＴを活性化処理装置６０へ移載する。また、搬送ロボット７１は、活性化処理装置６０において基板ＷＴの実装面ＷＴｆの活性化処理が完了した後、活性化処理装置６０から基板ＷＴを受け取り、受け取った基板ＷＴを洗浄装置８５へ移載する。更に、搬送ロボット７１は、洗浄装置８５において基板ＷＴの水洗浄が完了した後、洗浄装置８５から基板ＷＴを受け取り、受け取った基板ＷＴを掴んだ状態で基板ＷＴを反転させた後、ボンディング装置３０へ移載する位置へ移動する。そして、搬送ロボット７１は、基板ＷＴをボンディング装置３０へ移載する。

【0013】

また、搬送ロボット７１は、搬出入ユニット８０からチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２を受け取ると、受け取った保持枠１１２を掴んだ状態で保持枠１１２を活性化処理装置６０へ移載する位置へ移動し、保持枠１１２を活性化処理装置６０へ移載する。更に、搬送ロボット７１は、活性化処理装置６０においてシートＴＥに貼着されたチップＣＰの接合面の活性化処理が完了した後、活性化処理装置６０から保持枠１１２を受け取り、受け取った保持枠１１２をチップ供給装置１０へ移載する。また、搬送装置７０内には、例えばＨＥＰＡ(High Efficiency Particulate Air）フィルタ（図示せず）が設置されている。これにより、搬送装置７０内は、パーティクルが極めて少ない大気圧環境になっている。

【0014】

洗浄装置８５は、基板ＷＴを支持するステージ８５２と、ステージ８５２を回転駆動するステージ駆動部８５３と、ステージ８５２の鉛直上方に配置され鉛直下方に向かって水を吐出する洗浄ヘッド８５１と、を有する。洗浄装置８５は、ステージ８５２に基板ＷＴが支持された状態でステージ駆動部８５３によりステージ８５２を回転させつつ、洗浄ヘッド８５１から水を基板ＷＴに向けて吐出することにより基板ＷＴを水洗浄する。

【0015】

チップ供給装置１０は、基板をダイシングすることにより作製された複数のチップＣＰの中から１つのチップＣＰを切り出し、ボンディング装置３０へチップＣＰを供給する第２被接合物供給装置である。ここで、ダイシングとは、複数の電子部品が作り込まれた基板を縦方向および横方向に切削しチップ化する処理である。また、チップＣＰは、例えば接合面ＣＰｆに互いに材料が異なる複数種類の領域が形成されたものであってもよい。即ち、チップＣＰの接合面ＣＰｆに、絶縁材料からなる領域と金属からなる領域とが形成されていてもよい。チップ供給装置１０は、図２に示すように、チップ供給部１１を有する。チップ供給部１１は、複数のチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２と、保持枠１１２を保持する枠保持部１１９と、複数のチップＣＰの中から１つのチップＣＰをピックアップするピックアップ機構１１１と、カバー１１４と、を有する。また、チップ供給部１１は、保持枠１１２をＸＹ方向またはＺ軸周りに回転する方向へ駆動する保持枠駆動部１１３を有する。枠保持部１１９は、シートＴＥにおける複数のチップＣＰが貼着された面が鉛直上方（＋Ｚ方向）側となる姿勢で保持枠１１２を保持する。保持枠１１２と枠保持部１１９とから、複数のチップＣＰそれぞれの接合面ＣＰｆ側とは反対側に貼着されたシートＴＥを接合面ＣＰｆが鉛直上方側を向く姿勢で保持するシート保持部が構成されている。

【0016】

ピックアップ機構１１１は、複数のチップＣＰのうちの１つのチップＣＰを、シートＴＥにおける複数のチップＣＰ側とは反対側から切り出すことにより１つのチップＣＰをシートＴＥから離脱した状態にする。ここで、ピックアップ機構１１１は、チップＣＰの接合面ＣＰｆ側とは反対側における後述のヘッド３３Ｈにより保持される第１部位である中央部とは異なる第３部位である周部を保持して、チップＣＰを切り出す。ピックアップ機構１１１は、ニードル１１１ａを有し、図２の矢印ＡＲ１４に示すように鉛直方向へ移動可能となっている。カバー１１４は、複数のチップＣＰの鉛直上方を覆うように配置され、ピックアップ機構１１１に対向する部分に孔１１４ａが設けられている。ニードル１１１ａは、例えば４つ存在する。但し、ニードル１１１ａの数は、３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。ピックアップ機構１１１は、シートＴＥにおける鉛直下方（－Ｚ方向）からニードル１１１ａをシートＴＥに突き刺してチップＣＰを鉛直上方（＋Ｚ方向）へ持ち上げることによりチップＣＰを供給する。そして、シートＴＥに貼着された各チップＣＰは、ニードル１１１ａによりカバー１１４の孔１１４ａを通じて１個ずつカバー１１４の上方へ突き出され、チップ搬送装置３９に受け渡される。保持枠駆動部１１３は、保持枠１１２をＸＹ方向またはＺ軸周りに回転する方向へ駆動することにより、ニードル１１１ａの鉛直下方に位置するチップＣＰの位置を変化させる。

【0017】

チップ搬送装置（ターレットとも称する）３９は、チップ供給部１１から供給されるチップＣＰを、ボンディング装置３０のボンディング部３３のヘッド３３ＨにチップＣＰを移載する移載位置Ｐｏｓ１まで搬送する第２被接合物搬送装置である。チップ搬送装置３９は、図１に示すように、２つの長尺のプレート３９１と、アーム３９４と、アーム３９４の先端部に設けられたチップ保持部３９３と、２つのプレート３９１を一斉に回転駆動するプレート駆動部３９２と、を有する。２つのプレート３９１は、長尺の矩形箱状であり、チップ供給部１１とヘッド３３Ｈとの間に位置する他端部を基点として一端部が旋回する。２つのプレート３９１は、例えばそれらの長手方向が互いに９０度の角度をなすように配置されている。なお、プレート３９１の数は、２枚に限定されるものではなく、３枚以上であってもよい。

【0018】

チップ保持部３９３は、図３Ａに示すように、アーム３９４の先端部に設けられ、チップＣＰを保持する２つの脚片３９３ａを有する第２被接合物保持部である。プレート３９１は、図３Ｂに示すように、内側に長尺のアーム３９４を収容することが可能となっている。そして、プレート３９１の内側には、アーム３９４をプレート３９１の長手方向に沿って駆動するアーム駆動部３９５が設けられている。これにより、チップ搬送装置３９は、アーム駆動部３９５により、アーム３９４の先端部をプレート３９１の外側に突出させた状態にしたり、アーム３９４の先端部をプレート３９１の内側に没入させた状態にしたりすることができる。そして、チップ搬送装置３９は、プレート３９１を旋回させる際、図３Ｂの矢印ＡＲ２５に示すように、アーム３９４をプレート３９１内へ没入させてチップ保持部３９３をプレート３９１の内側に収納する。これにより、搬送時におけるチップＣＰへのパーティクルの付着が抑制される。なお、２つの脚片３９３ａには、吸着溝（図示せず）が設けられていてもよい。この場合、チップＣＰが脚片３９２ａに吸着保持されるので、チップＣＰを位置ずれなく搬送することができる。また、プレート３９１が旋回する際に生じる遠心力によるチップＣＰの飛び出しを防止するために、脚片３９３ａの先端部に突起（図示せず）を設けてもよい。

【0019】

ここで、図１に示すように、ピックアップ機構１１１とヘッド３３Ｈとは、Ｚ軸方向において、プレート３９１が回転したときにアーム３９４の先端部が描く軌跡ＯＢ１と重なる位置に配置されている。チップ搬送装置３９は、ピックアップ機構１１１からチップＣＰを受け取ると、図１の矢印ＡＲ１に示すように、プレート３９１を軸ＡＸ周りに旋回させることによりチップＣＰをヘッド３３Ｈと重なる移載位置Ｐｏｓ１まで搬送する。

【0020】

ボンディング装置３０は、ステージユニット３１と、ヘッド３３Ｈを有するボンディング部３３と、ヘッド３３Ｈを駆動するヘッド駆動部３６と、を有するチップ接合装置である。ヘッド３３Ｈは、例えば図４Ａに示すようにチップツール４１１と、ヘッド本体部４１３と、チップ支持部４３２ａと、支持部駆動部４３２ｂと、を有する。チップツール４１１は、例えばシリコン（Ｓｉ）から形成されている。ヘッド本体部４１３は、チップＣＰをチップツール４１１に吸着保持させるための吸着部を有する保持機構４４０と、チップツール４１１を真空吸着によりヘッド本体部４１３に固定するための吸着部（図示せず）と、を有する。また、ヘッド本体部４１３には、セラミックヒータやコイルヒータ等が内蔵されている。チップツール４１１は、ヘッド本体部４１３の保持機構４４０に対応する位置に形成された貫通孔４１１ａと、チップ支持部４３２ａが内側に挿入される貫通孔４１１ｂと、を有する。

【0021】

チップ支持部４３２ａは、例えば筒状の吸着ポストであり、ヘッド３３Ｈの先端部に設けられ鉛直方向へ移動自在の部品支持部である。チップ支持部４３２ａは、チップＣＰの接合面ＣＰｆ側とは反対側における第１部位である中央部を支持する。チップ支持部４３２ａは、例えば図４Ｂに示すように、中央部に１つ設けられている。

【0022】

支持部駆動部４３２ｂは、チップ支持部４３２ａを鉛直方向へ駆動するとともに、チップ支持部４３２ａの先端部にチップＣＰが載置された状態でチップ支持部４３２ａの内側をシ減圧することによりチップＣＰをチップ支持部４３２ａの先端部に吸着させる。支持部駆動部４３２ｂは、チップ搬送装置３９のチップ保持部３９３がチップＣＰを保持した状態でヘッド３３Ｈへの移載位置（図１のＰｏｓ１参照）に位置し、チップ支持部４３２ａの先端部でチップＣＰの中央部を支持した状態で、チップ支持部４３２ａをチップ保持部３９３よりも鉛直上方側へ移動させる。これにより、チップＣＰが、チップ搬送装置３９のチップ保持部３９３からヘッド３３Ｈへ移載される。

【0023】

ヘッド駆動部３６は、移載位置Ｐｏｓ１（図２参照）において移載されたチップＣＰを保持するヘッド３３Ｈを鉛直上方（＋Ｚ方向）へ移動させることによりヘッド３３Ｈをステージ３１５に近づけて基板ＷＴの実装面ＷＴｆにチップＣＰを実装する。より詳細には、ヘッド駆動部３６は、チップＣＰを保持するヘッド３３Ｈを鉛直上方（＋Ｚ方向）へ移動させることによりヘッド３３Ｈをステージ３１５に近づけて基板ＷＴの実装面ＷＴｆにチップＣＰを接触させて基板ＷＴに接合させる。ここにおいて、基板ＷＴの実装面ＷＴｆとチップＣＰにおける基板ＷＴに接合される接合面ＣＰｆとは、活性化処理装置６０により活性化処理が施されている。また、基板ＷＴの実装面ＷＴｆは、活性化処理が施された後、洗浄装置８５により水洗浄がなされている。従って、基板ＷＴの実装面ＷＴｆにチップＣＰの接合面ＣＰｆを接触させることにより、チップＣＰが基板ＷＴに水酸基（ＯＨ基）を介していわゆる親水化接合される。

【0024】

ステージユニット３１は、基板ＷＴにおけるチップＣＰが実装される実装面ＷＴｆが鉛直下方（－Ｚ方向）を向く姿勢で基板ＷＴを保持するステージ３１５と、ステージ３１５を駆動するステージ駆動部３２０と、を有する。ステージ３１５は、Ｘ方向、Ｙ方向および回転方向に移動できる。これにより、ボンディング部３３とステージ３１５との相対位置関係を変更することができ、基板ＷＴ上における各チップＣＰの実装位置を調整することができる。

【0025】

活性化処理装置６０は、基板ＷＴの実装面ＷＴｆまたはチップＣＰの接合面ＣＰｆを活性化する活性化処理を行う。活性化処理装置６０は、基板ＷＴまたはチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２を対向配置することなく一つの処理面にセットし活性化処理する。即ち、活性化処理装置６０は、２枚の基板ＷＴまたは２つのチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２を対向させた状態での活性化処理は行わない。対向配置して処理すると一方の基板ＷＴまたはチップＣＰの材料が他方のチップＣＰまたは基板ＷＴへ付着することにより結果的に複数材料が混ざってしまう。活性化処理装置６０は、図５に示すように、チャンバ６４と、保持枠１１２を支持する支持部６２と、粒子ビーム源６１と、ビーム源搬送部６３と、ラジカル源６７と、を有する。チャンバ６４は、排気管６５１を介して真空ポンプ６５２に接続されている。そして、真空ポンプ６５２が作動すると、チャンバ６４内の気体が、排気管６５１を通してチャンバ６４外へ排出され、チャンバ６４内の気圧が低減（減圧）される。

【0026】

支持部６２は、枠状であり内側で保持枠１１２を保持する枠保持部６２１と、カバー６２２と、枠保持部６２１を支持し図５の矢印ＡＲ３３に示すように枠保持部６２１をその厚さ方向に直交する１つの軸周りに回転駆動する枠保持部駆動部６２３と、を有する。この支持部６２は、対象物であるチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２を支持する対象物支持部に相当する。チップＣＰを保持するチップ保持部が構成されている。また、支持部６２は、基板ＷＴが投入された場合、枠保持部６２１により基板ＷＴの周部を保持した状態で基板ＷＴを支持する。支持部６２は、チップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２を対向配置することなく、一つの処理面にセットされた状態で保持枠１１２を支持する。カバー６２２は、例えばガラスから形成され、チップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２が枠保持部６２１に保持された状態で、シートＴＥのチップＣＰが貼着された一面側におけるチップＣＰが貼着された部分の外側の領域および保持枠１１２を覆っている。ここで、複数のチップＣＰが、平面視円形の基板（図示せず）をダイシングしたものである場合、シートＴＥにおける平面視円形の領域に貼着された状態となっている。この場合、カバー６２２は、シートＴＥにおける複数のチップＣＰが貼着された平面視円形の領域の外側の領域を覆う形状のものが採用される。これにより、粒子ビーム源６１により、シートＴＥにおけるチップＣＰが貼着された部分を除く部分に粒子ビームが照射されることが抑制される。

【0027】

粒子ビーム源６１は、例えば高速原子ビーム（FAB、Fast Atom Beam）源であり、放電室６１２と、放電室６１２内に配置される電極６１１と、ビーム源駆動部６１３と、窒素ガスを放電室６１２内へ供給するガス供給部６１４と、を有する。放電室６１２の周壁には、中性原子を放出するＦＡＢ放射口６１２ａが設けられている。放電室６１２は、炭素材料から形成されている。ここで、放電室６１２は長尺箱状であり、その長手方向に沿って複数のＦＡＢ放射口６１２ａが一直線上に並設されている。ビーム源駆動部６１３は、放電室６１２内に窒素ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生部（図示せず）と、電極６１１と放電室６１２の周壁との間に直流電圧を印加する直流電源（図示せず）と、を有する。ビーム源駆動部６１３は、放電室６１２内に窒素ガスのプラズマを発生させた状態で、放電室６１２の周壁と電極６１１との間に直流電圧を印加する。このとき、プラズマ中の窒素イオンが、放電室６１２の周壁に引き寄せられる。このとき、ＦＡＢ放射口６１２ａへ向かう窒素イオンは、ＦＡＢ放射口６１２ａを通り抜ける際、ＦＡＢ放射口６１２ａの外周部の、炭素材料から形成された放電室６１２の周壁から電子を受け取る。そして、この窒素イオンは、電気的に中性化された窒素原子となって放電室６１２外へ放出される。但し、窒素イオンの一部は、放電室６１２の周壁から電子を受け取ることができず、窒素イオンのまま放電室６１２の外へ放出される。

【0028】

ここで、粒子ビーム源６１は、シートＴＥに貼着された少なくとも１つのチップＣＰそれぞれの接合面ＣＰｆのうちの少なくとも１つを含む仮想平面Ｓ１に対する粒子ビームの入射角度が３０度以上８０度以下となるように設定されている。即ち、粒子ビームの照射軸Ｊ１と仮想平面Ｓ１の法線方向Ｎ１とのなす角度（入射角度）θ１が、３０度以上８０度以下となるように設定されている。また、粒子ビームの入射角度θ１は、図６に示すように、隣り合うチップＣＰの間の間隔をＬ１とし、チップＣＰの厚さをＴ１とすると、下記式（１）の関係式が成立するように設定されている。

【0029】

【数1-3】

【0030】

これにより、粒子ビームが直接シートＴＥに照射されることが抑制される。従って、粒子ビームがシートＴＥに照射されることに起因したシートＴＥからの不純物の発生が抑制されるので、シートＴＥから発生した不純物によるチップＣＰの接合面ＣＰｆの損傷が抑制されるという利点がある。

【0031】

ビーム源搬送部６３は、長尺でありチャンバ６４に設けられた孔６４ａに挿通され一端部で粒子ビーム源６１を支持する支持棒６３１と、支持棒６３１の他端部で支持棒６３１を支持する支持体６３２と、支持体６３２を駆動する支持体駆動部６３３と、を有する。また、ビーム源搬送部６３は、チャンバ６４内の真空度を維持するためにチャンバ６４の孔６４ａの外周部と支持体６３２との間に介在するベローズ６３４を有する。支持体駆動部６３３は、図５の矢印ＡＲ３１に示すように、支持体６３２を支持棒６３１がチャンバ６４内へ挿脱される方向へ駆動することにより、図５の矢印ＡＲ３２に示すようにチャンバ６４内において粒子ビーム源６１の位置を変化させる。ここで、ビーム源搬送部６３は、粒子ビーム源６１を、その複数のＦＡＢ放射口６１２ａの並び方向に直交する方向へ移動させる。

【0032】

ところで、粒子ビーム源６１は、前述のように、一直線上に並設された複数のＦＡＢ放射口６１２ａを有する。そして、粒子ビーム源６１は、複数のＦＡＢ放射口６１２ａの並び方向に直交する方向へ移動される。これにより、粒子ビームが照射される領域の形状は、矩形状となる。これに対して、複数のチップＣＰが、平面視円形の基板（図示せず）をダイシングしたものである場合、シートＴＥにおける平面視円形の領域に貼着された状態となっている。従って、シートＴＥに貼着された複数のチップＣＰ全体に粒子ビームを照射しようとすすると、粒子ビームが照射される領域を複数のチップＣＰが貼着された平面視円形の領域を含む矩形状の領域に設定する必要がある。この場合、前述のカバー６２２が無い構成では、シートＴＥにおける複数のチップＣＰの外側の領域または保持枠１１２に粒子ビームが照射されることになりシートＴＥからの不純物が発生し易くなる。これに対して、本実施の形態では、カバー６２２がシートＴＥにおける複数のチップＣＰの外側の領域または保持枠１１２を覆っている。これにより、シートＴＥにおける複数のチップＣＰの外側の領域または保持枠１１２へ照射される粒子ビームが遮断され、シートＴＥまたは保持枠１１２からの不純物の発生が抑制される。

【0033】

ラジカル源６７は、プラズマ室６７１と、ガラス窓６７４と、トラップ板６７５と、導波管６７３と、マグネトロン６７２と、を有するＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）ICPプラズマ源を採用してもよい。プラズマ室６７１は、ガラス窓６７４を介して導波管６７３に接続されている。また、ラジカル源６７は、プラズマ室６７１内へ供給管６７６を介して窒素ガスを供給するガス供給部６７７を有する。マグネトロン６７２で生成されるマイクロ波は、導波管６７３を通じてプラズマ室６７１内へ導入される。マグネトロン６７２としては、例えば周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を生成するものを採用することができる。この場合、マグネトロン６７２からプラズマ室６７１へ供給される電力は、例えば２．５ｋＷに設定される。そして、プラズマ室６７１内に窒素ガスが導入された状態で、導波管６７３からマイクロ波が導入されると、マイクロ波によりプラズマ室６７１内にプラズマＰＬＭを形成する。トラップ板６７５は、プラズマＰＬＭ中に含まれるイオンをトラップし、ラジカルのみをチャンバ６４内へダウンフローさせる。また、即ち、プラズマ室６７１でプラズマが発生し、プラズマに含まれるラジカルのみがプラズマ室６７１の下方へダウンフローする。

【0034】

なお、ラジカル源６７としては、マグネトロン６７２と導波管６７３とを備える構成に限定されるものではなく、例えばガラス窓６７４上に設けられた平板電極と平板電極に電気的に接続された高周波電源と、を備える構成であってもよい。この場合、高周波電源としては、例えば２７ＭＨｚの高周波バイアスを印加するものを採用することができる。そして、高周波電源からプラズマ室６７１へ供給される電力は、例えば２５０Ｗに設定される。また、粒子ビームを照射する際、チャンバ６４内の圧力は、例えばターボ分子ポンプを使用して１０^－３Ｐａ台まで真空引きされるが、ラジカル処理時においては、チャンバ６４内の圧力を数１０Ｐａ程度まで上昇させて行う。

【0035】

制御部９０は、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）と主記憶部と補助記憶部とインタフェースと各部を接続するバスと、を有する。ここで、主記憶部は、揮発性メモリから構成され、ＭＰＵの作業領域として使用される。補助記憶部は、不揮発性メモリから構成され、ＭＰＵが実行するプログラムを記憶する。また、補助記憶部は、後述する第１距離、第２距離を示す情報も記憶する。制御部９０は、図７に示すように、ヘッド駆動部３６、ステージ駆動部３２０、プレート駆動部３９２、アーム駆動部３９５、ピックアップ機構１１１、保持枠駆動部１１３、洗浄ヘッド８５１、ステージ駆動部８５３、ビーム源駆動部６１３、ビーム源搬送部６３、枠保持部駆動部６２３、マグネトロン６７２および搬送ロボット７１に接続されている。そして、ＭＰＵは、補助記憶部が記憶するプログラムを主記憶部に読み込んで実行することにより、インタフェースを介して、ヘッド駆動部３６、ステージ駆動部３２０、プレート駆動部３９２、アーム駆動部３９５、ピックアップ機構１１１、保持枠駆動部１１３、洗浄ヘッド８５１、ステージ駆動部８５３、ビーム源駆動部６１３、ビーム源搬送部６３、枠保持部駆動部６２３、マグネトロン６７２および搬送ロボット７１それぞれへ制御信号を出力する。

【0036】

次に、本実施の形態に係るチップ接合システム１の動作について図８乃至図１２を参照しながら説明する。なお、基板ＷＴ、チップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２は、搬出入ユニット８０から投入されるものとする。まず、チップ接合システム１は、図８に示すように、搬出入ユニット８０から投入された基板ＷＴを活性化処理装置６０へ投入することにより基板ＷＴの実装面ＷＴｆに対して活性化処理を施す基板実装面活性化工程を実行する（ステップＳ１）。ここで、活性化処理装置６０は、まず、支持部６２に基板ＷＴの実装面ＷＴｆが鉛直下方を向く姿勢で支持させた状態で、粒子ビーム源６１から窒素原子を含む粒子ビームを実装面ＷＴｆへ照射させる。このとき、粒子ビーム源６１への供給電力は、例えば１ｋＶ、１００ｍＡに設定されている。また、粒子ビーム源６１の放電室６１２内へ導入される窒素ガスの流量は、例えば１００ｓｃｃｍに設定される。そして、粒子ビーム源６１から基板ＷＴの実装面ＷＴｆへ粒子ビームが照射しつつ、粒子ビーム源６１を１．２乃至１４．０ｍｍ／ｓｅｃの速度で１往復させる。次に、活性化処理装置６０は、枠保持部６２１に保持された基板ＷＴを反転させることにより、基板ＷＴの実装面ＷＴｆが鉛直上方を向く姿勢にする。そして、活性化処理装置６０は、ラジカル源６７により基板ＷＴの実装面ＷＴｆに窒素ラジカルを照射する。ここで、ラジカル源６７においてマグネトロン６７２からプラズマ室６７１へ供給される電力は、例えば２．５ｋＷに設定される。なお、ラジカル源６７が、前述のガラス窓６７４上に設けられた平板電極と平板電極に電気的に接続された高周波電源とを備える構成である場合、高周波電源からプラズマ室６７１へ供給される電力は、例えば２５０Ｗに設定される。また、プラズマ室６７１内へ導入される窒素ガスの流量は、例えば１００ｓｃｃｍに設定される。更に、基板ＷＴの実装面ＷＴｆへのラジカルの照射を継続する時間は、例えば１５ｓｅｃに設定される。例えは、基板ＷＴの実装面ＷＴｆとチップＣＰの接合面ＣＰｆとの両方に、金属の電極と絶縁膜とが設けられている場合、基板ＷＴの実装面ＷＴｆに粒子ビームを照射することが好ましい。

【0037】

次に、チップ接合システム１は、活性化処理装置６０から活性化処理が施された基板ＷＴを、洗浄装置８５へ投入して、基板ＷＴの実装面ＷＴｆを水洗浄する水洗浄工程を実行する（ステップＳ２）。ここで、洗浄装置８５は、ステージ８５２に基板ＷＴが支持された状態でステージ駆動部８５３によりステージ８５２を回転させつつ、洗浄ヘッド８５１から水を基板ＷＴに向けて吐出することにより基板ＷＴを水洗浄する。これにより、基板ＷＴの実装面ＷＴｆに水酸基（ＯＨ基）または水分子が比較的多く付着した状態となる。

【0038】

続いて、チップ接合システム１は、ボンディング装置３０のステージ３１５に基板ＷＴを保持させて基板ＷＴにチップＣＰを接合するための準備を行う基板準備工程を実行する（ステップＳ３）。このとき、搬送ロボット７１が、洗浄装置８５から基板ＷＴをその実装面ＷＴｆが鉛直上方を向く姿勢で受け取る。その後、搬送ロボット７１は、受け取った基板ＷＴを反転させて、基板ＷＴをその実装面ＷＴｆが鉛直下方を向く姿勢で保持する。そして、搬送ロボット７１は、基板ＷＴをその実装面ＷＴｆが鉛直下方を向く姿勢のままボンディング装置３０のステージ３１５へ移載する。

【0039】

その後、チップ接合システム１は、搬出入ユニット８０から投入されたチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２を活性化処理装置６０へ投入することによりチップＣＰの接合面ＣＰｆに対して活性化処理を施すチップ接合面活性化工程を実行する（ステップＳ４）。ここで、活性化処理装置６０は、まず、支持部６２に、保持枠１１２をシートＴＥにおけるチップＣＰが貼着された一面側を粒子ビーム源６１側に対向させた姿勢、即ち、鉛直下方を向く姿勢で支持させる。そして、活性化処理装置６０は、粒子ビーム源６１からシートＴＥに貼着された状態のチップＣＰそれぞれの接合面ＣＰｆに向けて粒子ビームを照射する第１活性化工程を実行する。ここで、活性化処理装置６０は、複数のチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２を１つだけ準備し、準備した保持枠１１２に保持されたシートＴＥに貼着されたチップＣＰに対して粒子ビームを照射する。また、活性化処理装置６０は、例えば図９Ａおよび図９Ｂの矢印ＡＲ３４に示すように、粒子ビーム源６１を、チップＣＰの接合面ＣＰｆへ粒子ビームを照射させながらＸ軸方向へ移動させていく。ここで、活性化処理装置６０は、例えば粒子ビーム源６１を＋Ｘ方向へ移動させながら粒子ビームをテープＴＥに貼着された全てのチップＣＰの接合面ＣＰｆに照射した後、粒子ビーム源６１を－Ｘ方向へ移動させながらチップＣＰの接合面ＣＰｆに粒子ビームを照射する。また、粒子ビーム源６１の移動速度は、例えば１．２乃至１４．０ｍｍ／ｓｅｃに設定される。更に、図９（Ａ）に示す粒子ビームの照射軸Ｊ１と仮想平面Ｓ１の法線方向Ｎ１とのなす角度（入射角度）θ１は、３０度以上８０度以下となるように設定される。また、粒子ビーム源６１への供給電力は、例えば１ｋＶ、１００ｍＡに設定されている。そして、粒子ビーム源６１の放電室６１２内へ導入される窒素ガスの流量は、例えば１００ｓｃｃｍに設定される。このとき、チップＣＰまたはシートＴＥから発生した不純物ＣＰＡ１は、チップＣＰから離れる方向へ飛ばされ、チップＣＰの接合面ＣＰｆ側へ戻ってこない。

【0040】

次に、活性化処理装置６０は、図１０Ａの矢印ＡＲ３６に示すように、枠保持部６２１に保持された保持枠１１２を反転させることにより、シートＴＥに貼着されたチップＣＰの接合面ＣＰｆが鉛直上方を向く姿勢にする。そして、活性化処理装置６０は、図１０Ｂの矢印ＡＲ３７に示すように、ラジカル源６７により、チップＣＰの接合面ＣＰｆに窒素ラジカルを照射する第２活性化工程を実行する。ここで、ラジカル源６７におけるプラズマ室６７１へ供給する電力、プラズマ室６７１内へ導入される窒素ガスの流量および窒素ラジカルの照射時間は、例えば前述の基板実装面活性化工程と同様の条件に設定される。

【0041】

図８に戻って、次に、チップ接合システム１は、チップ供給装置１０のチップ供給部１１にチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２を保持させて基板ＷＴにチップＣＰを接合するための準備を行うチップ準備工程を実行する（ステップＳ５）。このとき、搬送ロボット７１が、活性化処理装置６０からシートＴＥを保持する保持枠１１２をチップＣＰの接合面ＣＰｆが鉛直上方を向く姿勢で受け取る。その後、搬送ロボット７１は、受け取った保持枠１１２をそのままチップ供給装置１０のチップ供給部１１へ移載する。

【0042】

続いて、チップ接合システム１は、活性化処理装置６０により接合面ＣＰｆが活性化されたチップＣＰを基板ＷＴの実装面ＷＴｆに接触させることにより基板ＷＴに接合するチップ接合工程を実行する（ステップＳ６）。ここでは、チップ接合システム１が、まず、チップ搬送装置３９の１つのプレート３９１をチップ供給部１１の方向へ向けた状態にする。次に、ピックアップ機構１１１が鉛直上方へ移動することにより、１つのチップＣＰをシートＴＥにおける複数のチップＣＰ側とは反対側から切り出し、１つのチップＣＰをシートＴＥから離脱した状態にするチップ供給工程（第２被接合物供給工程）を実行する。この状態で、チップ搬送装置３９は、プレート３９１からアーム３９４を突出させる。このとき、チップ保持部３９３の２つの脚片３９３ａの間にピックアップ機構１１１のニードル１１１ａが配置された状態となる。このようにして、図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、チップ保持部３９３にチップＣＰが移載できる状態となる。この状態からピックアップ機構１１１を鉛直下方へ移動させると、チップＣＰがチップ保持部３９３へ移載される。

【0043】

続いて、チップ接合システム１が、プレート３９１を図１１Ａの矢印ＡＲ１の方向へ旋回させる。このとき、図１２Ａに示すように、チップ搬送装置３９のアーム３９４の先端部のチップ保持部３９３がボンディング部３３のヘッド３３Ｈの鉛直上方の移載位置Ｐｏｓ１に配置される。即ち、チップ搬送装置３９は、チップ供給部１１から受け取ったチップＣＰをヘッド３３ＨにチップＣＰを移載する移載位置Ｐｏｓ１まで搬送する。そして、ヘッド駆動部３６は、ボンディング部３３を鉛直上方へ移動させてヘッド３３Ｈをチップ搬送装置３９のチップ保持部３９３へ近づける。次に、支持部駆動部４３２ｂは、チップ支持部４３２ａを鉛直上方へ移動させる。これにより、チップ保持部３９３に保持されたチップＣＰは、図１２Ｂに示すように、チップ支持部４３２ａの上端部で支持された状態で、チップ保持部３９３よりも鉛直上方側に配置される。続いて、チップ搬送装置３９は、アーム３９４をプレート３９１内へ没入させる。その後、支持部駆動部４３２ｂは、チップ支持部４３２ａを鉛直下方へ移動させる。これにより、ヘッド３３Ｈの先端部にチップＣＰが保持された状態となる。

【0044】

その後、チップ接合システム１は、ステージ３１５を駆動するとともにボンディング部３３を回転させることにより、チップＣＰと基板ＷＴとの相対的な位置ずれを補正するアライメントを実行する。そして、チップ接合システム１は、ヘッド３３Ｈを上昇させることにより、チップＣＰを基板ＷＴに接合する。ここにおいて、基板ＷＴの実装面ＷＴｆとチップＣＰの接合面ＣＰｆとは、水酸基（ＯＨ基）を介して親水化接合した状態となる。

【0045】

そして、前述の一連の工程が完了した後、チップＣＰが実装された状態の基板ＷＴは、チップ接合システム１から取り出され、その後、熱処理装置（図示せず）に投入され熱処理が行われる。熱処理装置は、例えば温度３５０℃、１時間の条件で基板ＷＴの熱処理を実行する。

【0046】

次に、本実施の形態に係るチップ接合システムにより接合されたチップＣＰと基板ＷＴとの接合強度を評価した結果について説明する。ここでは、本実施の形態に係るチップ接合方法により接合されたチップＣＰと基板ＷＴとの接合強度の評価結果と、３種類の比較例１、２、３に係るチップ接合方法により接合されたチップＣＰと基板ＷＴとの接合強度の評価結果と、について説明する。まず、比較例１、２、３に係るチップ接合方法について説明する。

【0047】

比較例１に係るチップ接合方法は、図８を用いて説明したチップ接合面活性化工程において、図１３に示すような活性化処理装置９０６０を使用する点で実施の形態に係るチップ接合方法と相違する。この活性化処理装置９０６０は、チャンバ９０６４と、保持枠１１２を支持するステージ９６２１と、高周波バイアスを印加する高周波電源９０６１と、チャンバ９０６４内へ供給管６７６を介して窒素ガスを供給するガス供給部６７７と、を有する。なお、図１３において、実施の形態に係る活性化処理装置６０と同様の構成については、図５と同一の符号を付している。高周波電源９０６１は、ステージ９６２１に支持された保持枠１１２に保持された支持されたシートＴＥに貼着されたチップＣＰに高周波バイアスを印加する。高周波電源９０６１としては、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波バイアスを発生させるものである。このように、高周波電源９０６１によりチップＣＰに高周波バイアスを印加することにより、チップＣＰの接合面ＣＰｆおよびシートＴＥの近傍に運動エネルギを有するイオンが繰り返しチップＣＰおよびシートＴＥに衝突するシース領域ＰＬＭ９が発生する。そして、このシース領域ＰＬＭ９に存在する運動エネルギを有するイオンによりチップＣＰの接合面ＣＰｆが活性化される。ここで、チップＣＰまたはシートＴＥから発生した不純物ＣＰＡ９のうちシース領域ＰＬＭ９に存在しイオン化したものも、チップＣＰの接合面ＣＰｆに衝突する。

【0048】

比較例２に係るチップ接合方法は、図８を用いて説明したチップ接合面活性化工程において、前述の活性化処理装置９０６０に実施の形態で説明したラジカル源６７が設けられた活性化処理装置を使用する点で実施の形態に係るチップ接合方法と相違する。即ち、比較例２に係るチップ接合方法では、チップＣＰに高周波バイアスを印加することによりチップＣＰの接合面ＣＰｆに対して活性化処理を施した後、チップＣＰの接合面ＣＰｆに窒素ラジカルを照射する。

【0049】

比較例３に係るチップ接合方法は、図８を用いて説明したチップ接合面活性化工程において、活性化処理装置６０によりチップＣＰの接合面ＣＰｆへの粒子ビームの照射のみを行いチップＣＰの接合面ＣＰｆへの窒素ラジカルの照射を行わない点で実施の形態に係るチップ接合方向と相違する。なお、比較例１乃至３並びに実施の形態に係るチップ接合方法において、チップＣＰの接合面ＣＰｆへの窒素ラジカルの照射に使用する活性化処理装置として、図５に示す活性化処理装置６０について、マグネトロン６７２および導波管６７３の代わりに、ガラス窓６７４上に設けられた平板電極と平板電極に電気的に接続された高周波電源と、を備える構成のものを使用した。

【0050】

次に、比較例１乃至３に係るチップ接合方法並びに実施の形態に係るチップ接合方法により互いに接合されたチップＣＰと基板ＷＴとの接合強度を評価した結果について説明する。ここで、基板ＷＴとしては、ガラス（ＳｉＯ_２）基板を採用した。また、チップＣＰとしては、接合面ＣＰｆにＳｉＯＮのみが露出したチップ、接合面ＣＰｆにＳｉＯＮとＣｕが露出したチップ、接合面ＣＰｆに樹脂とＣｕが露出したチップ、接合面ＣＰｆにＳｉＯＮと鉛および錫を主成分とした合金（以下、「ハンダ」と称する。）とが露出したチップ、接合面ＣＰｆに樹脂とハンダとが露出したチップを採用した。つまり、チップＣＰとして、接合面ＣＰｆにＳｉＯＮからなる領域のみ存在するチップと、接合面ＣＰｆにＳｉＯＮからなる領域とＣｕからなる領域とが形成されたチップと、接合面ＣＰｆに樹脂からなる領域とＣｕからなる領域とが形成されたチップと、接合面ＣＰｆにＳｉＯＮからなる領域とハンダからなる領域とが形成されたチップと、接合面ＣＰｆに樹脂からなる領域とハンダからなる領域とが形成されたチップと、を採用した。接合強度の評価は、チップＣＰの接合面ＣＰｆの活性化処理に使用したガスの種類と、採用したチップ接合方法と、チップＣＰの種類と、の組み合わせが互いに異なる４０種類の試料１乃至試料４０について行った。

【0051】

また、比較例１、２に係るチップ接合面活性化工程において、チップＣＰへ印加する高周波バイアスのバイアス電力は、いずれも１１０Ｗに設定した。そして、チップＣＰへ高周波バイアスの印加を継続する時間を３０ｓｅｃに設定した。また、比較例１、２に係るチップ接合面活性化工程におけるチャンバ６４内の真空度は、いずれの試料の場合も５０Ｐａに設定した。一方、比較例３および実施の形態に係るチップ接合面活性化工程における粒子ビーム照射時のチャンバ６４内の真空度は、いずれの試料の場合も５．０×１０^－３Ｐａに設定した。更に、比較例２および実施の形態に係るチップ接合面活性化工程において、窒素ラジカルを照射する際に高周波電源からプラズマ室６７１へ供給される電力は、いずれも２５０Ｗに設定した。

【0052】

また、比較例１乃至３に係るチップ接合方法並びに実施の形態に係るチップ接合方法によるチップＣＰの基板ＷＴへの接合が完了した後のいずれの試料についても、熱処理装置で、温度３５０℃、１時間の条件で基板ＷＴの熱処理を行った。４０種類の試料１乃至試料４０それぞれについて、チップＣＰの接合面ＣＰｆに露出している材料と、チップ接合面活性化工程における処理条件と、を纏めたものを以下の表１に示す。なお、表１における「接合面に露出している材料」の欄は、各試料についてチップＣＰの接合面ＣＰｆに露出している材料を示している。また、「チップ接合面活性化工程」の欄は、各試料についてチップ接合面活性化工程で採用した活性化処理方法を示している。具体的には、「比較例１」は前述の比較例１に係るチップ接合面活性化工程を採用したことを示し、「比較例２」は前述の比較例２に係るチップ接合面活性化工程を採用したことを示し、「比較例３」は前述の比較例３に係るチップ接合面活性化工程を採用したことを示す。また、「実施の形態」は、前述の図８を用いて説明した実施の形態に係るチップ接合面活性化工程を採用したことを示す。また、試料１乃至２０については、チップ接合面活性化工程におけるチップＣＰへの高周波バイアス印加時にチャンバ９０６４に導入されるガスまたは粒子ビーム照射時に粒子ビーム源６１の放電室６１２に導入されるガスを窒素ガスとした。一方、試料２１乃至４０については、チップ接合面活性化工程におけるチップＣＰへの高周波バイアス印加時にチャンバ９０６４に導入されるガスまたは粒子ビーム照射時に粒子ビーム源６１の放電室６１２に導入されるガスをアルゴン（Ａｒ）ガスとした。

【0053】

【表1】

【0054】

また、試料１乃至試料４０についてのチップＣＰと基板ＷＴとの接合強度の評価は、ブレードを挿入するクラックアンドオープニング法を用いて接合強度（表面エネルギ換算）を測定することにより行った。このクラックアンドオープニング法では、まず、互いに接合されたチップＣＰと基板ＷＴとにおけるチップＣＰの周縁から接合部分に例えばカミソリの刃のようなブレードを挿入したときのチップＣＰの剥離長さを測定する。ブレードとしては、例えば厚さ１００μｍのブレードを使用する。また、基板ＷＴに接合されたチップＣＰの周縁部の４箇所にブレードを挿入したときのブレード接点からの剥離長さを測定した。そして、チップＣＰの周縁部の４箇所それぞれについて、剥離長さから、チップＣＰと基板ＷＴとの接合界面の強度を単位面積当たりの表面エネルギ換算で算出することにより、チップＣＰと基板ＷＴとの接合強度の評価を行った。なお、剥離長さから接合強度（表面エネルギ換算）Ｅｂを算出する際には、下記式（２）の関係式を使用した。

【0055】

【数2】

ここで、Ｙはヤング率を示し、ＴｓはチップＣＰおよび基板ＷＴの厚さを示し、Ｔｂはブレードの厚さを示す。試料１乃至４０についてのチップＣＰと基板ＷＴとの接合強度の評価では、ヤング率Ｙを６．５×１０^１０［Ｎ／ｍ^２］とし、チップＣＰおよび基板ＷＴの厚さＴｓを０．００１１ｍ（１．１ｍｍ）、ブレードの厚さＴｂを０．０００１ｍ（０．１ｍｍ）とした。計算式より剥離長さが短いほど接合強度が大きくなる。

【0056】

試料１乃至４０それぞれのチップＣＰの周縁部の４箇所における接合強度（表面エネルギ換算）の平均値を表２および表３に示す。なお、表２および表３において「試料名」の欄は、前述の表１の試料１乃至試料４０それぞれに対応する。また、各試料について算出された接合強度（表面エネルギ換算）が大きいほど、チップＣＰと基板ＷＴとの接合強度が大きいことを示し、バルク破壊したものは「バルク破壊」と記載する。また、表２および表３における「接合可否」の欄は、チップＣＰが基板ＷＴに接合できた場合を「○」とし、チップＣＰが基板ＷＴに接合できなかった場合を「×」としている。そして、接合強度は、チップＣＰが基板ＷＴに接合できた試料のみについて算出している。

【0057】

【表2】

【0058】

【表3】

【0059】

表２および表３の試料２乃至５、７乃至１０、２２乃至２５、２７乃至３０についての評価結果から、比較例１、２に係るチップ接合面活性化工程を採用した場合、チップＣＰの接合面ＣＰｆにＣｕ、樹脂またはハンダが露出している場合、チップＣＰを基板ＷＴに接合できないことが判る。このことから、比較例１、２に係るチップ接合面活性化工程を採用した場合、Ｃｕ、樹脂またはハンダから生じる不純物が接合面ＣＰｆに衝突することによる接合面ＣＰｆの損傷がチップＣＰを基板ＷＴに接合できなくなる程度に大きくなっていると考えられる。但し、試料１、６、２１、２６についての評価結果から、比較例１、２に係るチップ接合面活性化工程を採用した場合であってもチップＣＰの接合面ＣＰｆにＳｉＯＮのみが露出している場合にはチップＣＰを基板ＷＴに接合できることが判る。

【0060】

一方、表２および表３の試料１１乃至２０、３１乃至４０についての評価結果から、比較例３および実施の形態に係るチップ接合面活性化工程を採用した場合、チップＣＰの接合面ＣＰｆにＣｕ、樹脂またはハンダが露出している場合であっても、チップＣＰを基板ＷＴに接合できることが判る。これは、チップＣＰの接合面ＣＰｆに粒子ビームを照射することにより接合面ＣＰｆを活性化する場合、チップＣＰに高周波バイアスが印加されていないため、Ｃｕ、樹脂またはハンダから生じる不純物の接合面ＣＰｆへ衝突することによる接合面ＣＰｆの損傷が抑制されているためと考えられる。このことから、チップＣＰの接合面ＣＰｆにＣｕ、樹脂またはハンダが露出している場合には、チップ接合面活性化工程において、粒子ビームを照射することによりチップＣＰの接合面ＣＰｆを活性化する方法を採用することが、チップＣＰの基板ＷＴへの良好な接合を実現するために重要であると言える。

【0061】

更に、試料２１乃至３０の接合強度と試料３１乃至４０の接合強度とを比較すると、試料２１乃至３０の接合強度は、試料３１乃至４０の接合強度に比べて高いことが判る。このことから、粒子ビームをチップＣＰの接合面ＣＰｆに照射する際に粒子ビーム源６１の放電室６１２に導入するガスは、Ａｒガスよりも窒素ガスのほうがチップＣＰと基板ＷＴとの接合強度向上の観点から好ましいことが判る。このように、窒素ガスを用いた場合のほうが、Ａｒガスを用いた場合に比べてチップＣＰと基板ＷＴとの接合強度が向上した理由は、Ａｒは窒素に比べて質量が大きいため、チップＣＰの接合面ＣＰｆにＯＨ基が生成されても、それがＡｒの衝突により飛ばされてしまうことにあると考えられる。また、試料２１乃至２５の接合強度と試料２６乃至３０の接合強度とを比較すると、試料２１乃至２５の接合強度は、試料２６乃至３０の接合強度に比べて高いことが判る。このことから、粒子ビームをチップＣＰの接合面ＣＰｆに照射した後、接合面ＣＰｆに窒素ラジカルを照射したほうが、チップＣＰと基板ＷＴとの接合強度向上の観点から好ましいことが判る。

【0062】

なお、前述の各資料１乃至４、６乃至９、１１乃至１４、１６乃至１９、２１乃至２４、２５乃至２９、３１乃至３４、３５乃至３９において、酸化物ＳｉＯＮを、酸化物ＳｉＯ_２、窒化物ＳｉＮに変更して同様の評価を行ったところ、前述と同様な結果が得られた。なお、窒素ガスに代えて酸素ガスを使用した場合、チップＣＰの接合面ＣＰｆにＣｕまたははんだのような金属が存在すると、それらが酸素により酸化されてしまい、チップＣＰと基板ＷＴとの接続抵抗が悪くなるという結果が出た。同様に、前述のように粒子ビーム源６１を使用してチップＣＰの接合面ＣＰｆに粒子ビームを照射する代わりに、チップＣＰの接合面ＣＰｆをプラズマ処理した場合でも窒素ガスを使用した場合が最もよい結果であった。つまり、窒素ガスを使用することが、チップＣＰの接合面ＣＰｆにＣｕまたははんだのような金属が存在してもそれらを酸化させることなく、チップＣＰの接合面ＣＰｆに最も効果的にＯＨ基を生成することができると考えられる。

【0063】

以上説明したように、本実施の形態に係るチップ接合システム１によれば、活性化処理装置６０において、支持部６２が、チップＣＰが貼着されたシートＴＥにおけるチップＣＰが貼着された一面側を粒子ビーム源６１側に対向させた姿勢で保持する。そして、粒子ビーム源６１が、シートＴＥに貼着された状態のチップＣＰの接合面ＣＰｆに向けて粒子ビームを照射する。即ち、シートＴＥに貼着されたチップＣＰにおける接合面ＣＰｆに対して粒子ビームを照射することにより接合面ＣＰｆを活性化させる。これにより、粒子ビームの照射によりシートＴＥまたはチップＣＰから生じた不純物のチップＣＰの接合面ＣＰｆへの衝突が抑制され、不純物の衝突に起因したチップＣＰの接合面ＣＰｆの損傷が抑制される。従って、チップＣＰと基板ＷＴとの接合不良の発生が抑制される。

【0064】

また、本実施の形態に係るチップ接合システム１では、基板ＷＴに接合しようとするチップＣＰが、その接合面ＣＰｆに互いに材料が異なる複数種類の領域が形成されたチップＣＰであってもよい。この場合、粒子ビームの照射によりチップＣＰの接合面ＣＰｆにおける複数種類の領域それぞれから生じた不純物のチップＣＰの接合面ＣＰｆへの衝突が抑制され、不純物の衝突に起因したチップＣＰの接合面ＣＰｆの損傷が抑制される。

【0065】

また、本実施の形態に係るチップ接合システム１では、粒子ビーム源６１が、シートＴＥに貼着された複数のチップＣＰの接合面ＣＰｆのうちの少なくとも１つを含む仮想平面Ｓ１に対する粒子ビームの入射角度θ１が３０度以上８０度以下となるように設定されている。これにより、粒子ビームが互いに隣り合うチップＣＰの隙間を通じてシートＴＥに照射されることが抑制されるので、シートＴＥからの不純物の発生が抑制される。

【0066】

更に、本実施の形態に係る活性化処理装置６０は、チップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２が枠保持部６２１に保持された状態で、シートＴＥのチップＣＰが貼着された一面側におけるチップＣＰが貼着された部分を除く部分を覆うカバー６２２を有する。これにより、シートＴＥにおけるチップＣＰが貼着された部分を除く部分へ粒子ビームが照射されることによるシートＴＥからの不純物の発生が抑制される。

【0067】

また、本実施の形態に係る活性化処理装置６０では、チップＣＰの接合面ＣＰｆへの粒子ビーム照射時において、支持部６２が、チップＣＰの接合面ＣＰｆが鉛直下方を向く姿勢で、チップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２を支持する。そして、粒子ビーム源６１が、支持部６２の鉛直下方からチップＣＰの接合面ＣＰｆへ粒子ビームを照射する。これにより、シートＴＥおよびチップＣＰへ粒子ビームを照射することにより生じた不純物が、重力により鉛直下方へ落下するので、不純物のチップＣＰの接合面ＣＰｆへの付着が抑制される。

【0068】

更に、本実施の形態に係る粒子ビーム源６１がチップＣＰの接合面ＣＰｆへ照射する粒子ビームは、窒素を含む。これにより、例えば前述のチップ接合面活性化工程において、Ａｒを含む粒子ビームを照射する構成に比べて、チップＣＰを基板ＷＴに接合したときのチップＣＰと基板ＷＴとの接合強度を高めることができる。

【0069】

また、本実施の形態に係る活性化処理装置６０は、チップＣＰの接合面ＣＰｆに対して窒素ラジカルを照射するラジカル源を更に有する。これにより、例えば前述のチップ接合面活性化工程において、窒素を含む粒子ビームを照射するのみの構成に比べて、チップＣＰを基板ＷＴに接合したときのチップＣＰと基板ＷＴとの接合強度を高めることができる。

【0070】

ところで、粒子ビーム源６１が、例えばイオンガンの場合、粒子ビームが広がり過ぎてチャンバ６４内におけるチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２以外の部分へも粒子ビームが照射される。そうすると、チャンバ６４の内壁からメタルコンタミが発生し易くなる。特に、本実施の形態のように活性化処理装置６０において親水化処理を行う場合は、メタルが混在してしまうことは良くない。これに対して、本実施の形態では、粒子ビーム源６１として、指向性の高い高速粒子ビーム源を使用している。これにより、チャンバ６４内におけるチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２以外の部分へも粒子ビームの照射が抑制される。また、高速粒子ビーム源からなる粒子ビーム源６１は、チップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２の近くで保持枠１１２に対して相対的にスキャン移動させることにより、シートＴＥ１における平面視円形の領域に貼着された複数のチップＣＰの外周部を遮蔽することによりチップＣＰのみに粒子ビームを照射させることができるので有効である。

【0071】

ところで、粒子ビーム源６１が、高速原子ビーム源であり、放電室６１２が炭素材料から形成されている場合、放電室６１２の周壁から炭素粉が発生する。そして、チップ接合面活性化工程において、粒子ビーム源６１をチップＣＰの鉛直上方に配置し、チップＣＰの鉛直上方から粒子ビームを照射する構成の場合、放電室６１２の周壁から発生した炭素粉が、チップＣＰの接合面ＣＰｆに落下して付着してしまう虞がある。これに対して、本実施の形態によれば、粒子ビーム源６１が複数のチップＣＰに対して鉛直下方に配置されている。これにより、粒子ビーム源６１で発生する炭素粉が放電室６１２内に溜まり、放電室６１２外への飛散が抑制されるので、チップＣＰの接合面ＣＰｆへの付着が抑制される。従って、チップＣＰの基板ＷＴへの接合不良の発生が抑制される。

【0072】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではない。例えば、活性化処理装置６０の粒子ビーム源６１が、窒素のイオンを加速して放出するイオンビーム源であってもよい。

【0073】

実施の形態では、チップＣＰを基板ＷＴに接合するチップ接合システム１の例について説明したが、これに限らず、例えば基板同士を接合する基板接合システムであってもよい。この場合、活性化処理装置６０において、互いに接合する基板それぞれの接合面について実施の形態で説明した活性化工程と同様の工程を行うようにすればよい。例えば２つの基板それぞれの接合面に金属の電極と絶縁膜とが設けられている場合、基板の接合面に粒子ビームを照射して活性化処理することが好ましい。

【0074】

実施の形態では、チップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２に対して粒子ビーム源６１を移動させる活性化処理装置６０の例について説明した。但し、これに限らず、例えば粒子ビーム源６１を固定し、チップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２を移動させる構成であってもよい。或いは、粒子ビーム源６１と、チップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２と、を互いに逆向きに移動させる構成であってもよい。

【0075】

実施の形態に係る活性化処理装置６０おいて、チャンバ６４内に水ガスを供給する水供給部が設けられていてもよい。ここで、水供給部は、水蒸気をチャンバ６４内へ導入するものであってもよいし、液体状（霧状）の水をチャンバ６４内へ導入するものであってもよい。また、水蒸気は、たとえば液体の水の中に窒素をキャリアガスとして通過させることにより生成されてもよい。

【0076】

実施の形態では、１つの活性化処理装置６０においてチップＣＰへの粒子ビームの照射およびチップＣＰのラジカル処理を実行する例について説明したが、これに限らず、例えばチップＣＰへの粒子ビームの照射とチップＣＰのラジカル処理とを各別の装置で行う構成であってもよい。

【0077】

実施の形態では、活性化処理装置６０において、保持枠１１２に保持されたシートＴＥに貼着されたチップＣＰに対してチップ接合面活性化工程、即ち、第１活性化工程および第２活性化工程が実行された後、そのまま、その保持枠１１２がチップ供給装置１０のチップ供給部１１へ投入されるチップ接合システム１の例について説明した。但し、これに限らず、例えば、チップ接合システムが、チップＣＰを、保持枠１１２に保持されたシートＴＥに貼着された状態で洗浄する洗浄装置（図示せず）を備え、チップＣＰに対してチップ接合面活性化工程が実行された後、チップＣＰを洗浄するものであってもよい。ここで、洗浄装置は、例えば、チップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２を支持する支持部（図示せず）と、保持枠１１２に保持されたシートＴＥに貼着されたチップＣＰに対して超音波またはメガソニック振動を与えた水または電極表面を還元する洗浄液を吐出する洗浄ヘッド（図示せず）と、を有する。なお、洗浄ヘッドから吐出される液体としては、水および前述洗浄液に限定されるものではなく、有機溶剤のような他の種類の液体であってもよい。洗浄装置は、まず、洗浄ヘッドにより超音波を印加した水または洗浄液をシートＴＥに貼着されたチップＣＰに吹き付けながら、チップＣＰを支持する支持部を回転させてチップＣＰの接合面ＣＰｆ全面を洗浄する。その後、洗浄装置は、洗浄ヘッドからの水または洗浄液の吐出を停止させた状態で、支持部を回転させることにより、チップＣＰおよびシートＴＥを乾燥させる。なお、洗浄装置は、例えば水の代わりＮ２のような不活性ガスをチップＣＰに吹き付けることにより、チップＣＰに付着したパーティクルを除去するものであってもよい。

【0078】

ところで、実施の形態で説明したように、粒子ビーム源６１が、高速原子ビーム源であり、放電室６１２が炭素材料から形成されている場合、放電室６１２の周壁から炭素粉が発生する。そして、チップ接合面活性化工程において、放電室６１２の周壁から発生した炭素粉が、チップＣＰの接合面ＣＰｆに付着してしまう虞がある。これに対して、本構成によれば、活性化処理装置６０においてチップ接合面活性化工程を行った後、洗浄装置においてチップＣＰの接合面ＣＰｆが洗浄されるので、チップＣＰの基板ＷＴへの接合不良の発生が抑制される。

【0079】

また、チップＣＰの接合面ＣＰｆを洗浄する方法として、ボンディング装置３０でチップＣＰを基板ＷＴに接合する前において、チップＣＰを１つずつ洗浄する方法が考えられる。しかしながら、この場合、チップＣＰ毎に洗浄を行う分だけ複数のチップＣＰの基板ＷＴへの実装に要する時間が長期化してしまう。これに対して、本構成によれば、シートＴＥに貼着された複数のチップＣＰを一度に洗浄することができる。従って、複数のチップＣＰを基板ＷＴに実装するのに要する時間を短縮することができる。

【0080】

実施の形態では、チップ接合面活性化工程において、複数のチップＣＰがシートＴＥに互いに離間して貼着された状態で、複数のチップＣＰへの粒子ビームの照射およびチップＣＰのラジカル処理を実行する例について説明した。但し、これに限らず、例えば複数のチップＣＰの基となる被ダイシング基板をダイシングした後、複数のチップＣＰ同士が接触した状態または繋がった状態で、前述の洗浄装置においてチップＣＰの接合面ＣＰｆを洗浄するようにしてもよい。ここで、チップ供給装置は、保持枠１１２に保持されたシートＴＥを伸長することにより、シートＴＥに貼着された複数のチップＣＰ同士を離間した状態にするエキスパンド部を有するものであってもよい。この場合、洗浄装置が、保持枠１１２に保持されたシートＴＥに貼着された複数のチップＣＰを洗浄した後、保持枠１１２をそのままチップ供給装置へ投入し、チップ供給装置が、保持枠１１２に保持されたシートＴＥを伸長させることにより複数のチップＣＰ同士を互いに離間した状態にするようにすればよい。なお、チップ供給装置は、シートＴＥを伸長させた後、複数のチップＣＰおよびシートＴＥを乾燥させる乾燥ユニット（図示せず）を有するものであってもよい。

【0081】

本構成によれば、例えば複数のチップＣＰを水または洗浄液により洗浄する場合、複数のチップＣＰの間に水が溜まることが抑制される。

【0082】

また、前述を洗浄装置が、例えば図１４Ａに示すような、内側支持部２１１９ａと枠支持部２１１９ｂとを有するものであってもよい。ここで、内側支持部２１１９ａは、保持枠１１２に保持されたシートＴＥにおける保持枠１１２の内側を支持する。枠支持部２１１９ｂは、保持枠１１２を支持し、図１４Ａの矢印ＡＲ１０に示すように、内側支持部２１１９ａに対して－Ｚ方向へ移動可能となっている。また、洗浄装置は、枠支持部２１１９ｂをＺ軸方向へ駆動する枠駆動部（図示せず）と、シートＴＥを支持する内側支持部２１１９ａと保持枠１１２を支持する枠支持部２１１９ｂとを保持枠１１２の厚さ方向、即ち、Ｚ軸方向に沿った回転軸Ｊ１０周りに回転させる回転駆動部（図示せず）と、を有する。枠駆動部は、複数のチップＣＰが水で洗浄された後、枠支持部２１１９ｂを内側支持部２１１９ａに対して相対的に移動させることにより、シートＴＥにおける複数のチップＣＰが貼着された第１部位ＰＡ１が、保持枠１１２に固定された第２部位ＰＡ２よりも回転軸Ｊ１０方向に離間した状態にする。

【0083】

また、洗浄装置は、更に、シートＴＥにおける複数のチップＣＰが貼着された第１部位ＰＡ１をチップＣＰ側とは反対側から吸着する吸着部（図示せず）を有する。そして、枠駆動部は、図１４Ｂに示すように、シートＴＥにおける第１部位ＰＡ１が第２部位ＰＡ２よりもシートＴＥの回転軸Ｊ１０方向、即ち、－Ｚ方向に離間した状態にする。このとき、吸着部が、シートＴＥに貼着された複数のチップＣＰの基となる被ダイシング基板をダイシングすることにより生成される、互いに接触した状態または繋がった状態の複数のチップＣＰを吸着する。そして、枠駆動部が、枠支持部２１１９ｂを内側支持部２１１９ａに対して－Ｚ方向へ移動させる。これにより、互いに接触した状態または繋がった状態でシートＴＥに貼着された複数のチップＣＰ同士が離間することが抑制されるので、複数のチップＣＰの間に水が付着することが抑制される。

【0084】

そして、洗浄装置では、図１４Ｃに示すように、洗浄ヘッドから水または洗浄液を吐出させつつ、内側支持部２１１９ａと枠支持部２１１９ｂとを回転させることにより、チップＣＰを洗浄する。その後、回転駆動部は、洗浄ヘッドからの水または洗浄液の吐出が停止した状態で、内側支持部２１１９ａと枠支持部２１１９ｂとを回転させることにより、シートＴＥおよび複数のチップＣＰを乾燥させる。このとき、チップＣＰに付着した水または洗浄液は、図１４（Ｃ）の矢印ＡＲ１１に示すように、遠心力により除去される。

【0085】

本構成によれば、シートＴＥにおける複数のチップＣＰが貼着された第１部位ＰＡ１が、保持枠１１２に固定された第２部位ＰＡ２よりも距離Ｈ１だけ回転軸Ｊ１０方向に離間した状態で配置されることにより、内側支持部２１１９ａと枠支持部２１１９ｂとを回転させたときに、チップＣＰに付着した水または洗浄液が保持枠１１２の内側およびシートＴＥに接触せずに溜まることが抑制される。

【0086】

また、チップ接合システムは、チップＣＰを１つずつ個別に洗浄する洗浄装置（図示せず）を備えるものであってもよい。この場合、洗浄装置は、チップ供給装置から１つのチップＣＰが供給され、その１つのチップＣＰがボンディング装置へ搬送される途中で、そのチップＣＰを洗浄するものであってもよい。

【0087】

また、複数のチップＣＰの基となる被ダイシング基板をダイシングする方法としては、チップＣＰ端部のバリの発生を抑制する観点からレーザ光を利用したステルスダイシング法を採用することが好ましい。これにより、互いに接触した状態または繋がった状態でシートＴＥに貼着された複数のチップＣＰを、ダイシング前の１つの被ダイシング基板と同様に扱うことが可能となる。

【0088】

更に、ダイシング装置を利用して、例えば図１５Ａに示すように、被ダイシング基板ＷＣにおけるステルスダイシングが行われた部分ＰＡＳに対応する部分に溝ＷＣＴを形成するように加工してもよい。この場合、図１５Ａの破線で囲んだコーナ部分ＷＣＣにバリが生じることがある。そこで、溝ＷＣＴを形成した後に研磨することによりコーナ部分ＷＣＣに生じたバリを除去する。その後、図１５Ｂに示すように、被ダイシング基板ＷＣを、段差部ＣＰｄを有する複数のチップＣＰに分割する。このように、チップＣＰが段差部ＣＰｄを有することにより、段差部ＣＰｄの－Ｚ方向側の面Ｃｐｄ１または第１コーナ部ＣＰＣ１を保持してチップＣＰを搬送することができる。従って、チップＣＰの接合面ＣＰｆと第２コーナ部分ＣＰＣ２を触ることなく、チップＣＰを搬送することが可能となる。

【0089】

また、前述の変形例に係るチップ接合システムにおいて、複数のチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２に保持されたシートＴＥを伸長させることにより、複数のチップＣＰを互いに離間した状態にする分離工程を実行する分離装置（図示せず）を更に備えるものであってもよい。また、この分離装置において、シートＴＥが伸長された状態で、リング状のシート保持枠（図示せず）に再保持させて、シートＴＥを保持したシート保持枠をボンディング装置へ供給するようにしてもよい。

【0090】

ところで、例えば１つの基板ＷＴに複数種類のチップＣＰを実装しようとする場合において、チップ供給装置へ投入するチップＣＰを変更するときに、伸長された状態のシートＴＥを緩めてチップ供給装置外へ取り出す必要がある。このため、伸長された状態のシートＴＥを緩める際にシートＴＥに貼着された隣接するチップＣＰ同士が衝突して損傷してバリまたはパーティクルが発生してしまう虞がある。

【0091】

これに対して、本構成によれば、シートＴＥに貼着された複数のチップＣＰを離間した状態で維持することができる。これにより、複数種類のチップＣＰそれぞれをシートＴＥに貼着した状態で保管することが可能となる。従って、例えば１つの基板ＷＴに複数種類のチップＣＰを実装しようとする場合、適宜シートＴＥを保持するシート保持枠を交換しながらチップＣＰの基板ＷＴへの実装を行うことができ、且つ、チップＣＰにおけるバリまたはパーティクルの発生が抑制される。

【0092】

実施の形態において、チップＣＰが、例えば図１６Ａに示すように、接合面ＣＰｆ側の周部に段差部ＣＰｄを有するものであってもよい。この場合、チップ搬送装置３９は、前述のアーム３９４の先端部に図１６Ａに示すような吸引部３３９３ａが設けられたチップ保持部３３９３を有するものであってもよい。このチップ保持部３３９３は、一部がチップＣＰの段差部ＣＰｄにおける接合面ＣＰｆ側とは反対側の部分、即ち、コーナ部ＣＰＰ１に当接した状態で吸引部３３９３ａによりチップＣＰを吸引することによりチップＣＰを保持するコレットチャックである。なお、「チップＣＰの段差部ＣＰｄにおける接合面ＣＰｆ側とは反対側の部分」とは、コーナ部ＣＰＰ１のみならず、段差部ＣＰｄまたはチップＣＰの最外周の側面をも含む。つまり、チップ保持部３３９３は、チップＣＰの段差部ＣＰｄにおける接合面ＣＰｆ側とは反対側の部分、即ち、コーナ部ＣＰＰ１を保持する。そして、チップ搬送装置３９は、チップ保持部３３９３によりチップＣＰの段差部ＣＰｄにおける接合面ＣＰｆ側とは反対側の部分ＣＰＰ１を保持してチップＣＰをチップ供給装置１０からボンディング装置３０へ搬送するチップ搬送工程（第２被接合物搬送工程）を実行する。なお、図１６Ｂに示すように、チップ保持部４３９３が、傾斜面４３９３ｂを有するコレットチャックであってもよい。なお、図１６Ｂにおいて、図１６Ａに示す構成と同様の構成については同一の符号を付している。この場合、チップ保持部４３９３にチップＣＰを保持させる際、傾斜面４３９３ｂにチップＣＰの第１コーナ部ＣＰＣ１が接触した状態で保持されるので、チップＣＰの位置が修正させる。これにより、チップ保持部４３９３にチップＣＰが保持される際、チップＣＰの位置ずれに起因してチップ保持部４３９３が、チップＣＰの接合面ＣＰｆまたは第２コーナ部ＣＰＣ２への接触しにくくなるので好ましい。また、チップ保持部が、第２コーナ部ＣＰＣ２またはチップＣＰの最外側面をクランプして搬送する構成であってもよい。更に、チップ保持部は、チップＣＰの段差部ＣＰｄに接触し且つチップＣＰの第２コーナ部ＣＰＣ２および接合面ＣＰｆに接触しない状態でチップＣＰを吸引して保持できるいわゆる段付きツールを有するものであってもよい。

【0093】

実施の形態で説明したチップ接合システムでは、チップＣＰを基板ＷＴに接合する接合工程の前に、チップＣＰをヘッド３３へ１つずつ搬送して接合する。この場合、前述のアーム３９４の先端部にチップＣＰをその接合面ＣＰｆ側から保持するチップ保持部（図示せず）が設けられている場合、チップ保持部がチップＣＰの接合面ＣＰｆまたはチップＣＰのコーナ部に接触するとパーティクルまたはバリが生じてしまい、チップＣＰを基板ＷＴに接合したときのその両者の界面にボイドが発生する虞がある。また、活性化処理がなされたチップＣＰの接合面ＣＰｆにチップ保持部が接触すると、接合面ＣＰｆの状態が悪化しチップＣＰと基板ＷＴとの接合不良が発生する虞もある。例えば、チップＣＰに設けられたハンダを溶融させることによりチップＣＰを基板ＷＴに接合する方法では、チップＣＰの接合面ＣＰｆに付着したパーティクルがハンダ内に取り込まれるため、チップＣＰと基板ＷＴとの接合状態に大きな影響を与えない。しかしながら、チップＣＰの接合面ＣＰｆに対して活性化処理を行った後、チップＣＰと基板ＷＴとを接合する方法では、固相状態での接合面ＣＰｆと実装面ＷＴｆとの接合となるため、チップＣＰの接合面ＣＰｆに付着したパーティクルまたはチップＣＰのコーナ部に生じたバリが、チップＣＰと基板ＷＴとの接合状態に大きな影響を与えうる。これに対して、本構成によれば、チップＣＰの接合面ＣＰｆ側の周部に段差部ＣＰｄが設けられているので、チップＣＰの接合面ＣＰｆを触ることなく、チップＣＰを搬送することが可能となるので、チップＣＰの接合面ＣＰｆおよびコーナ部でのパーティクルまたはバリの発生が抑制されるとともに接合面ＣＰｆを良好な状態で維持できるので、チップＣＰと基板ＷＴとの接合不良の発生が抑制される。

【0094】

更に、本構成は、チップＣＰの接合面ＣＰｆの活性化処理の方法が前述の粒子ビームを照射する方法である場合に限定されるものではなく、活性化処理方法が、例えばチップＣＰの接合面ＣＰｆにプラズマ処理を施すことにより接合面ＣＰｆを活性化する方法である場合でも有効である。チップＣＰの接合面ＣＰｆに対して活性化処理を行うことによりチップＣＰと基板ＷＴとを接合する接合方法において、活性化処理が施された接合面ＣＰｆにチップ保持部が接触するとチップＣＰと基板ＷＴとの接合不良が生じるため、前述のようにチップＣＰの接合面ＣＰｆを触らず搬送することは、チップＣＰと基板ＷＴとを良好に接合する上で特に重要である。

【0095】

実施の形態では、チップＣＰの接合面ＣＰｆに対して活性化処理を行った後、チップＣＰをボンディング装置３０へ搬送する途中でチップＣＰの接合面ＣＰｆを洗浄する洗浄工程を行う例について説明した。但し、これに限らず、チップＣＰの接合面ＣＰｆに対して活性化処理を行った後、チップＣＰをボンディング装置３０へ搬送する前にチップＣＰの接合面ＣＰｆを洗浄するようにしてもよい。この場合、ボンディング装置３０へ搬送する前にチップＣＰの接合面ＣＰｆに付着したパーティクルを除去できるので好ましい。

【0096】

実施の形態では、チップＣＰをボンディング装置３０のヘッド３３Ｈへ１つずつ搬送してチップＣＰを基板ＷＴに接合する例について説明した。但し、これに限らず、例えば、前述の分離工程を行った後、チップＣＰがシートＴＥに貼着された状態でボンディング装置３０へ搬送してチップＣＰを直接基板ＷＴへ接合してもよい。ボンディング装置が、例えば図１７Ａに示すように、基板ＷＴを保持する基板支持部であるステージ３１５と、複数のチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する保持枠１１２を支持する枠支持部３３３１と、シートＴＥにおけるチップＣＰ側とは反対側からチップＣＰをステージ３１５側へ押圧するヘッド３０３３Ｈと、ヘッド３０３３Ｈを駆動するヘッド駆動部３０３６と、枠支持部３３３１とヘッド駆動部３０３６を昇降させる昇降機構（図示せず）と、を有するものであってもよい。なお、図１７Ａにおいて、実施の形態と同様の構成については、図２と同一の符号を付している。

【0097】

また、ボンディング装置は、ステージ３１５および枠支持部３３３１を駆動する支持部駆動部（図示せず）と、チップＣＰにおける基板ＷＴ側とは反対側と、基板ＷＴにおけるチップＣＰ側とは反対側と、の少なくとも一方から、第１アライメントマークおよび第２アライメントマークを撮像する撮像部（図示せず）と、支持部駆動部および撮像部を制御する制御部（図示せず）と、を有する。また、基板ＷＴには、第１アライメントマーク（図示せず）が設けられ、チップＣＰには、第２アライメントマーク（図示せず）が設けられているとする。この場合、制御部は、撮像部を制御して、第１アライメントマークおよび第２アライメントマークを撮像し、撮像された撮影画像に基づいて、基板ＷＴに対するチップＣＰの位置ずれ量を算出する。その後、制御部は、支持部駆動部を制御して、チップＣＰの基板ＷＴに対する位置ずれ量を低減する方向へ枠支持部３３１またはステージ３１５を相対的に移動させる。つまり、このチップ接合システムは、撮像部により基板ＷＴにおけるチップＣＰ側とは反対側と、チップＣＰにおける基板ＷＴ側とは反対側と、の少なくとも一方から、第１アライメントマークおよび第２アライメントマークを撮像する撮像工程と、撮像工程において撮像された撮影画像に基づいて、基板ＷＴに対するチップＣＰの位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出工程と、チップＣＰの基板ＷＴに対する位置ずれ量を低減する方向へ枠支持部３３３１またはステージ３１５を移動させる移動工程と、を実行する。ここで、撮像部は、いわゆる２視野カメラであり、チップＣＰと基板ＷＴとの間に挿入した状態でチップＣＰと基板ＷＴとのそれぞれに設けられたアライメントマークを撮像する構成であってもよい。或いは、撮像部が、いわゆる赤外線を利用したカメラであり、基板ＷＴにおける実装面ＷＴｆ側とは反対側またはチップＣＰにおける接合面ＣＰｆ側とは反対側から赤外光を利用してアライメントマークを撮像するものであってもよい。ところで、撮像部が、２視野カメラである場合、パーティクルがチップＣＰと基板ＷＴとの間に混入する。これに対して、撮像部が、前述赤外光を利用してアライメントマークを撮像する構成である場合、撮像部をチップＣＰと基板ＷＴとの間に配置する必要が無いので、チップＣＰと基板ＷＴとの間へのパーティクルの混入が抑制され、チップＣＰまたは基板ＷＴへのパーティクルの付着を抑制することができるので好ましい。

【0098】

ボンディング装置は、１つの撮像部を移動させながらアライメントマークを撮像してもよいし、２つの撮像部により基板ＷＴに設けられたアライメントマークとチップＣＰに設けられたアライメントマークとからなる１組のアライメントマークを２組撮像して、チップＣＰの位置ずれとチップＣＰの回転方向の姿勢のずれを算出するようにしてもよい。更に、ボンディング装置は、チップＣＰをヘッド３０３３Ｈで突き上げる際、突き上げるチップＣＰと隣り合うチップＣＰが追従して突き上げられないようにシートＴＥにおけるチップＣＰ側とは反対側から吸着しておくことが好ましい。また、シートＴＥを伸長させてチップＣＰを分離させた後、シートＴＥを再び縮めると、隣り合うチップＣＰ同士が接触して、チップＣＰからパーティクルが発生したり、チップＣＰのコーナ部にバリが生じたりする。従って、前述の分離工程の後、シートＴＥを伸長させた状態で、チップＣＰを基板ＷＴに接合することが好ましい。更に、チップＣＰを基板ＷＴに接合する際、チップＣＰの中央部を基板ＷＴ側に押圧することにより、チップＣＰの中央部から基板ＷＴに接触させることが好ましい。これにより、チップＣＰの中央部から基板ＷＴへの接合が進むため、チップＣＰと基板ＷＴとの間への空気の巻き込みによるボイドの発生が回避される。

【0099】

ここで、枠支持部３３３１、ヘッド３０３３Ｈおよびヘッド駆動部３０３６とは、ステージ３１５の鉛直下方に配置されている。

【0100】

このボンディング装置では、まず、図１７Ａに示すように、保持枠１１２が、シートＴＥにおけるチップＣＰ側の面が鉛直上方を向く姿勢で配置される。続いて、昇降機構が、図１７Ｂの矢印ＡＲ３０２、ＡＲ３０３に示すように、枠支持部３３３１とヘッド駆動部３０３６とを上昇させてステージ３１５に近づけて、シートＴＥと基板ＷＴの実装面ＷＴｆとの間の距離が予め設定された基準距離となるようにする。この状態で、図１７Ｃに示すように、ヘッド駆動部３０３６が、ヘッド３０３３Ｈをステージ３１５に近づく方向へ駆動することによりチップＣＰを基板ＷＴに接合する。即ち、ボンディング装置は、複数のチップＣＰが貼着されたシートＴＥにおける複数のチップＣＰ側とは反対側にヘッド３０３３Ｈを当接させた状態で、ヘッド３０３３Ｈを基板ＷＴに近づく方向へ移動させることにより、チップＣＰを基板ＷＴに接合する。

【0101】

なお、シートＴＥとして、そのシートＴＥにおける複数のチップＣＰが貼着される側に紫外線が照射されると接着力が低下する接着材が塗布されたものを採用してもよい。この場合、ボンディング装置は、シートＴＥにおける基板ＷＴに接触しているチップＣＰに対応する部分のみに局所的に紫外線を照射することができる紫外線照射部を有するものとしてもよい。この場合、ボンディング装置は、ヘッド３０３３Ｈが透明な材質から形成されており、シートＴＥにおけるチップＣＰ側とは反対側にヘッド３０３３Ｈを当接させて、ヘッド３０３３Ｈを基板ＷＴに近づく方向へ移動させてチップＣＰを基板ＷＴに接触させた状態で、ヘッド３０３３Ｈを介して紫外線照射部によりシートＴＥに紫外線を照射するようにすればよい。なお、シートＴＥは、紫外線が照射されると接着力が低下する接着材が塗布されたものに限定されるものではなく、例えば加熱またはその他の方法を施すことにより接着力が低下する接着材が塗布されたものであってもよい。

【0102】

本構成によれば、実施の形態に係るチップ実装システム１のように、チップＣＰをシートＴＥからピックアップしてヘッド３３Ｈへ移載する工程が不要となるので、チップＣＰの基板ＷＴへの実装に要する工程が削減できる。また、本構成によれば、チップＣＰを１つずつ搬送する工程を省略することができるので、チップＣＰを１つずつ搬送する際のチップＣＰの接合面ＣＰｆへのチップ保持部の接触による接合面ＣＰｆの悪化またはパーティクルの発生、或いは、チップＣＰのコーナ部へのチップ保持部の接触に起因したバリの発生が抑制でき、チップＣＰと基板ＷＴとの接合不良が抑制される。

【0103】

なお、チップＣＰの接合面ＣＰｆに対して活性化処理を行った後、そのままチップＣＰを基板ＷＴに接合する接合工程を行ってもよい。或いは、チップＣＰの接合面ＣＰｆに対して活性化処理を行った後且つチップＣＰを基板ＷＴに接合する接合工程の前に、チップＣＰの接合面ＣＰｆを洗浄する洗浄工程を行ってもよい。この場合、チップＣＰを基板ＷＴに接合する前にチップＣＰの接合面ＣＰｆに付着したパーティクルを除去できるので好ましい。

【0104】

ところで、シートＴＥ上には、シートＴＥを伸長させて複数のチップＣＰに分離したときにチップＣＰから発生したパーティクルが載っていることが多い。このため、例えばチップＣＰを基板ＷＴの鉛直上方から接合しようとすると、シートＴＥに載ったパーティクルが基板ＷＴ上に降り注ぎ、チップＣＰと基板ＷＴとの接合不良が生じる虞がある。これに対して、本構成によれば、チップＣＰを鉛直下方から基板ＷＴに近づけて接合するので、シートＴＥの載ったパーティクルに起因したチップＣＰと基板ＷＴとの接合不良の発生が抑制される。

【0105】

また、本構成は、例えばＣｕ電極と絶縁膜とをＣＭＰ研磨した平坦な接合面ＣＰｆに対してプラズマ処理または粒子ビーム照射により活性化し、その後、接合面ＣＰｆに水分子を付着させて親水化してからチップＣＰを基板ＷＴに接合するいわゆるハイブリッドボンディングに好適である。

【0106】

実施の形態では、洗浄装置８５を備えるチップ接合システムの例について説明したが、これに限らず、洗浄装置８５を備えないものであってもよい。

【0107】

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

【0108】

本出願は、２０１８年８月３１日に出願された日本国特許出願特願２０１８－１６２７３８号および２０１８年１０月３１日に出願された日本国特許出願特願２０１８－２０５２２７号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１８－１６２７３８号および日本国特許出願特願２０１８－２０５２２７号の明細書、特許請求の範囲および図面全体を参照として取り込むものとする。

【産業上の利用可能性】

【0109】

本発明は、例えばＣＭＯＳイメージセンサやメモリ、演算素子、ＭＥＭＳの製造に好適である。

【符号の説明】

【0110】

１：チップ接合システム、１０：チップ供給装置、１１：チップ供給部、３０：ボンディング装置、３１：ステージユニット、３３：ボンディング部、３３Ｈ，３０３３Ｈ：ヘッド、３６，３０３６：ヘッド駆動部、３９：チップ搬送装置、６０：活性化処理装置、６１：粒子ビーム源、６２：支持部、６３：ビーム源搬送部、６４：チャンバ、６４ａ：孔、７０：搬送装置、７１：搬送ロボット、８０：搬出入ユニット、８５：洗浄装置、９０：制御部、１１１：ピックアップ機構、１１１ａ：ニードル、１１２：保持枠、１１３：保持枠駆動部、１１４，６２２：カバー、１１４ａ：貫通孔、１１９，６２１：枠保持部、３１５：ステージ、３２０，８５３：ステージ駆動部、３９１：プレート、３９２：プレート駆動部、３９３：チップ保持部、３９４：アーム、３９５：アーム駆動部、４１１：チップツール、４１１ａ，４１１ｂ：貫通孔、４１３：ヘッド本体部、４３２ａ：チップ支持部、４３２ｂ：支持部駆動部、６１１：電極、６１２：放電室、６１２ａ：ＦＡＢ放射口、６１３：ビーム源駆動部、６１４，６７７：ガス供給部、６２３：枠保持部駆動部、６３１：支持棒、６３２：支持体、６３３：支持体駆動部、６３４：ベローズ、６７２：マグネトロン、６７３：導波管、６７４：ガラス窓、６７５：プラズマ室、６７６：供給管、８５１：洗浄ヘッド、８５２：ステージ、２１１９ａ：内側支持部、２１１９ｂ：枠支持部、ＣＰ：チップ、ＣＰＡ１，ＣＰＡ９：不純物、ＣＰｆ：接合面、ＴＥ：シート、ＯＢ１：軌跡、ＰＬＭ９：シース領域、ＷＴ：基板、ＷＴｆ：実装面

【図1】