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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】2023-06-02
(45)【発行日】2023-06-12
(54)【発明の名称】チップ接合システムおよびチップ接合方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/60 20060101AFI20230605BHJP
H01L 21/301 20060101ALI20230605BHJP
B23K 26/53 20140101ALI20230605BHJP
【ＦＩ】
H01L21/60 311T
H01L21/78 Q
B23K26/53
【請求項の数】
32
(21)【出願番号】P 2022539548
(86)(22)【出願日】2021-07-29
(86)【国際出願番号】 JP2021028027
(87)【国際公開番号】W WO2022025160
(87)【国際公開日】2022-02-03
【審査請求日】2022-10-04
(31)【優先権主張番号】P 2020129988
(32)【優先日】2020-07-31
(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
(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
【審査官】今井 聖和
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１９／００８８０９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２０／０４４５７９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－２５１４０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０５６５０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－０５４８０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０２０－５１８１３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－０６８３２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－００５５３０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／６０
Ｈ０１Ｌ ２１／３０１
Ｂ２３Ｋ ２６／５３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板にチップを接合するチップ接合システムであって、シートに貼着されたダイシング基板をダイシングすることにより前記ダイシング基板の厚さ方向に直交する方向において互いに隣接するチップ同士が当接または一部で結合した状態で前記シートに貼着された複数のチップを生成するダイシング装置と、
前記シートに互いに隣接するチップ同士が当接または一部で結合した状態で貼着された前記複数のチップそれぞれの接合面を活性化させ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後、互いに隣接するチップ同士が当接または一部で結合した状態の前記複数のチップが貼着された前記シートを伸張させることにより前記複数のチップを互いに離間した状態にするシート伸張装置と、
互いに離間した状態で前記シートに貼着された前記複数のチップの中から抜き取られた１つのチップを前記基板に接触させることにより前記１つのチップを前記基板に接合するチップ接合装置と、を備え、
前記活性化処理装置により前記接合面を活性化させる際と、少なくとも前記複数のチップを互いに離間させる際と、の少なくとも一方において発生し前記複数のチップのうちの少なくとも１つに付着したパーティクルを除去してから前記１つのチップを前記基板に接合する、
チップ接合システム。
【請求項2】
前記チップ接合装置により前記チップが前記基板に接合される前に、前記シートに互いに離間した状態で貼着された前記複数のチップの接合面に付着した、前記複数のチップを互いに離間させる際に発生したパーティクルを洗浄する洗浄装置を更に備える、請求項１に記載のチップ接合システム。
【請求項3】
前記ダイシング装置は、前記ダイシング基板を切削する切削ブレードと、
前記切削ブレードを前記複数のチップに対応する部分の周囲の分割予定ラインに沿って移動させて切削溝を形成することにより、前記ダイシング基板の厚さ方向に直交する方向において互いに隣接するチップ同士が切り残し部を介して結合した状態で前記シートに貼着された複数のチップを生成するブレード駆動部と、を有する、
請求項１に記載のチップ接合システム。
【請求項4】
前記ダイシング装置は、前記ダイシング基板を透過する波長のレーザ光を放射するレーザ加工ヘッドと、
前記レーザ加工ヘッドと前記ダイシング基板との間の距離を前記レーザ光の集光点が前記ダイシング基板の内部となるように維持しながら前記レーザ加工ヘッドを前記複数のチップに対応する部分の周囲の分割予定ラインに沿って移動させることにより、前記ダイシング基板の厚さ方向に直交する方向において互いに隣接するチップ同士が前記ダイシング基板の内部に形成された改質部を介して結合した状態で前記シートに貼着された複数のチップを生成するレーザ加工ヘッド駆動部と、を有する、
請求項１に記載のチップ接合システム。
【請求項5】
前記活性化処理装置は、前記複数のチップが互いに当接または一部で結合した状態で貼着された前記シートを支持するシート支持部と、
前記シートが前記シート支持部に支持された状態において、前記シートの前記複数のチップが貼着された側から前記シートにおける前記複数のチップが貼着された部分を除く部分を覆うカバーと、を有する、
請求項１に記載のチップ接合システム。
【請求項6】
前記活性化処理装置は、前記複数のチップが互いに当接または一部で結合した状態で貼着された前記シートを支持するシート支持部と、
前記シート支持部に支持された前記シートの前記複数のチップが貼着された側にプラズマを発生させることにより前記複数のチップそれぞれの接合面を活性化させるプラズマ発生部と、を有する、
請求項１または５に記載のチップ接合システム。
【請求項7】
前記活性化処理装置は、前記複数のチップが互いに当接または一部で結合した状態で貼着された前記シートを支持するシート支持部と、
前記シート支持部に支持された前記シートの前記複数のチップが貼着された側に対して粒子ビームを照射することにより前記複数のチップそれぞれの接合面を活性化させる粒子ビーム源と、を有する、
請求項１または５に記載のチップ接合システム。
【請求項8】
前記シート伸張装置は、前記シートを保持する第１環状フレームを保持するフレーム保持部と、
外側寸法が前記第１環状フレームの内側寸法よりも小さい第２環状フレームを支持する第１フレーム支持部と、
前記第２環状フレームを前記シートにおける前記複数のチップが貼着された側とは反対側に当接させた状態で前記第１環状フレームと前記第２環状フレーム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ことにより前記シートを前記第１環状フレームの中央部から放射状に伸張させ、前記複数のチップが互いに離間した状態にした後、前記第２環状フレームの外側に前記シートを挟み込むように第３環状フレームが嵌め込まれることにより、前記第２環状フレームおよび前記第３環状フレームに前記シートを保持された状態で維持するフレーム位置変更部と、を有する、
請求項１に記載のチップ接合システム。
【請求項9】
前記複数のチップが互いに離間した状態で貼着され前記第２環状フレームおよび前記第３環状フレームに保持された前記シートを吸着保持するシート保持部と、前記シートが前記シート保持部に吸着保持された状態で前記シートにおける前記複数のチップが貼着された側に水を吹き付けることにより前記複数のチップの接合面を洗浄する洗浄ヘッドと、を有する洗浄装置を更に備える、
請求項８に記載のチップ接合システム。
【請求項10】
前記複数のチップが互いに離間した状態で貼着された前記シートを保持する前記第２環状フレームと前記第３環状フレームとの少なくとも一方を支持する第２フレーム支持部と、前記シートに貼着された前記複数のチップの中から１つのチップを抜き取るピックアップ機構と、を有するチップ供給装置を更に備える、
請求項９に記載のチップ接合システム。
【請求項11】
前記ダイシング装置および前記活性化処理装置は、前記シートが前記第１環状フレームに保持された状態で処理を実行し、前記洗浄装置および前記チップ供給装置は、前記シートが前記第２環状フレームおよび前記第３環状フレームに保持された状態で処理を実行する、
請求項１０に記載のチップ接合システム。
【請求項12】
前記チップ接合装置は、前記基板の実装面が鉛直下方を向く姿勢で保持する基板保持部と、
前記複数のチップのうちの１つのチップを、前記１つのチップの接合面が鉛直上方を向く姿勢で支持するヘッドと、
前記ヘッドを前記基板保持部に相対的に近づけることにより前記１つのチップを前記基板に接合する相対位置変更部と、を有する、
請求項１から１１のいずれか１項に記載のチップ接合システム。
【請求項13】
前記相対位置変更部は、前記ヘッドを前記基板保持部に相対的に近づけることにより前記１つのチップを前記基板に親水化接合する、請求項１２に記載のチップ接合システム。
【請求項14】
前記相対位置変更部は、前記ヘッドを前記基板保持部に相対的に近づけることにより前記１つのチップの平坦な前記接合面を前記基板の平坦な前記実装面に面接触させる、請求項１２または１３に記載のチップ接合システム。
【請求項15】
前記１つのチップにおける前記基板に接合される接合面側とは反対側を保持して前記１つのチップを前記チップ接合装置に受け渡す受け渡し位置まで搬送するチップ搬送装置を更に備える、請求項１から１４のいずれか１項に記載のチップ接合システム。
【請求項16】
基板にチップを接合するチップ接合方法であって、シートに貼着されたダイシング基板をダイシングすることにより前記ダイシング基板の厚さ方向に直交する方向において互いに隣接するチップ同士が当接または一部で結合した状態で配置された複数のチップを生成するダイシング工程と、
前記シートに互いに当接または一部で結合した状態で貼着された前記複数のチップそれぞれの接合面を活性化させる活性化工程と、を含み、
前記活性化工程の後に、前記複数のチップが貼着された前記シートを伸張させることにより前記複数のチップが互いに離間した状態にする伸張工程と、
前記複数のチップの中から抜き取られた１つのチップを前記基板に接触させることにより前記１つのチップを前記基板に接合する接合工程と、を含み、
前記活性化工程において前記接合面を活性化させる際と、少なくとも前記複数のチップを互いに離間させる際と、の少なくとも一方において発生し前記複数のチップのうちの少なくとも１つに付着したパーティクルを除去してから前記１つのチップを前記基板に接合する、
チップ接合方法。
【請求項17】
前記シートに互いに離間した状態で貼着された前記複数のチップの接合面に付着した、前記複数のチップを互いに離間させる際に発生したパーティクルを洗浄する洗浄工程を更に含む、請求項１６に記載のチップ接合方法。
【請求項18】
前記ダイシング工程において、前記ダイシング基板を切削する切削ブレードを、前記複数のチップに対応する部分の周囲の分割予定ラインに沿って移動させて切削溝を形成することにより、前記ダイシング基板の厚さ方向に直交する方向において互いに隣接するチップ同士が切り残し部で結合した状態で前記シートに貼着された複数のチップを生成する、請求項１６に記載のチップ接合方法。
【請求項19】
前記ダイシング工程において、前記ダイシング基板を透過する波長のレーザ光を放射するレーザ加工ヘッドを、前記レーザ加工ヘッドと前記ダイシング基板との間の距離を前記レーザ光の集光点が前記ダイシング基板の内部となるように維持しながら、前記複数のチップに対応する部分の周囲の分割予定ラインに沿って移動させることにより、前記ダイシング基板の厚さ方向に直交する方向において互いに隣接するチップ同士が前記ダイシング基板の内部に形成された改質部を介して結合した状態で前記シートに貼着された複数のチップを生成する、請求項１６に記載のチップ接合方法。
【請求項20】
前記活性化工程において、前記複数のチップが互いに当接または一部で結合した状態で貼着された前記シートにおける前記複数のチップが貼着された部分を除く部分をカバーで覆った状態で、前記シートに貼着された前記複数のチップそれぞれの接合面を活性化させる、請求項１６に記載のチップ接合方法。
【請求項21】
前記活性化工程において、前記複数のチップが互いに当接または一部で結合した状態で貼着された前記シートの前記複数のチップが貼着された側にプラズマを発生させることにより前記複数のチップそれぞれの接合面を活性化させる、請求項１６に記載のチップ接合方法。
【請求項22】
前記活性化工程において、前記複数のチップが互いに当接または一部で結合した状態で貼着された前記シートの前記複数のチップが貼着された側に対して粒子ビームを照射することにより前記複数のチップそれぞれの接合面を活性化させる、請求項１６に記載のチップ接合方法。
【請求項23】
前記伸張工程において、前記シートを保持する第１環状フレームを保持した状態で、外側寸法が前記第１環状フレームの内側寸法よりも小さい第２環状フレームを前記シートにおける前記複数のチップが貼着された側とは反対側に当接させた状態で前記第２環状フレームを前記第１環状フレームよりも前記シートにおける前記複数のチップが貼着された側へ移動させることにより前記シートを前記第１環状フレームの中央部から放射状に伸張させ、前記複数のチップが互いに離間した状態で、前記第２環状フレームの外側に前記シートを挟み込むように第３環状フレームを嵌め込む、請求項１６から２２のいずれか１項に記載のチップ接合方法。
【請求項24】
前記複数のチップが互いに離間した状態で貼着された前記シートが前記第２環状フレームおよび前記第３環状フレームに保持された状態で、前記シートにおける前記複数のチップが貼着された側に水を吹き付けることにより前記複数のチップの接合面を洗浄する洗浄工程を更に含む、請求項２３に記載のチップ接合方法。
【請求項25】
前記接合工程において、前記複数のチップが互いに離間した状態で貼着された前記シートが前記第２環状フレームおよび前記第３環状フレームに保持された状態で、前記シートに貼着された前記複数のチップの中から１つのチップを抜き取る、請求項２３または２４に記載のチップ接合方法。
【請求項26】
前記ダイシング工程および前記シートに互いに当接または一部で結合した状態で貼着された前記複数のチップそれぞれの接合面を活性化させる活性化工程は、前記シートが前記第１環状フレームに保持された状態で行われ、前記接合工程は、前記シートが前記第２環状フレームおよび前記第３環状フレームに保持された状態で行われる、
請求項２５に記載のチップ接合方法。
【請求項27】
前記接合工程において、前記基板の実装面が鉛直下方を向く姿勢で保持し、前記複数のチップのうちの１つのチップを、前記１つのチップの接合面が鉛直上方を向く姿勢で前記基板に相対的に近づけることにより前記１つのチップを前記基板に接合する、請求項１６から２６のいずれか１項に記載のチップ接合方法。
【請求項28】
前記接合工程において、前記１つのチップを前記基板に親水化接合する、請求項２７に記載のチップ接合方法。
【請求項29】
前記接合工程において、前記１つのチップの平坦な前記接合面を前記基板の平坦な前記実装面に面接触させる、請求項２７または２８に記載のチップ接合方法。
【請求項30】
前記基板の前記実装面には、金属から形成された第１導電部と絶縁体から形成された第１絶縁体部とが互いに面一となる状態で露出し、前記１つのチップの前記接合面には、金属から形成された第２導電部と絶縁体から形成された第２絶縁体部とが互いに面一となる状態で露出し、
前記接合工程において、前記第１導電部と前記第２導電部とが接触し且つ前記第１絶縁体部と前記第２絶縁体部とが接触するように、前記１つのチップの前記接合面を前記基板の前記実装面に面接触させる、
請求項２９に記載のチップ接合方法。
【請求項31】
前記接合工程において、前記１つのチップにおける前記基板に接合される接合面側とは反対側を保持して前記１つのチップを支持するヘッドへの受け渡し位置まで搬送する、請求項１６から３０のいずれか１項に記載のチップ接合方法。
【請求項32】
前記基板の実装面を活性化させる基板実装面活性化工程と、前記基板実装面活性化工程の後、前記実装面を洗浄する基板実装面洗浄工程と、を更に含み、
前記接合工程において、前記１つのチップを前記基板実装面洗浄工程において洗浄された後の前記実装面に接触させることにより前記１つのチップを前記基板に接合する、
請求項１６から３１のいずれか１項に記載のチップ接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、チップ接合システムおよびチップ接合方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体チップの裏面がシートに貼り付けられた状態で半導体チップの活性化された表面と基板の活性化された表面とを対向させて配置し、シートを介して半導体チップの裏面を押圧して半導体チップの活性化された表面を基板の活性化された表面に密着させることにより半導体チップを基板に接合する半導体チップの接合方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１８－１６０６８７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、半導体チップの裏面がシートに貼り付けられた状態で半導体チップの表面を活性化する場合、シートをエッチングすることにより発生した不純物が半導体チップの表面に付着してしまう場合がある。この場合、半導体チップと基板との間での接合強度が低下し、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、チップと基板との接合不良の発生が抑制されるチップ接合システムおよびチップ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、本発明に係るチップ接合システムは、
基板にチップを接合するチップ接合システムであって、
シートに貼着されたダイシング基板をダイシングすることにより前記ダイシング基板の厚さ方向に直交する方向において互いに隣接するチップ同士が当接または一部で結合した状態で前記シートに貼着された複数のチップを生成するダイシング装置と、
前記シートに互いに隣接するチップ同士が当接または一部で結合した状態で貼着された前記複数のチップそれぞれの接合面を活性化させ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後、互いに隣接するチップ同士が当接または一部で結合した状態の前記複数のチップが貼着された前記シートを伸張させることにより前記複数のチップを互いに離間した状態にするシート伸張装置と、
互いに離間した状態で前記シートに貼着された前記複数のチップの中から抜き取られた１つのチップを前記基板に接触させることにより前記１つのチップを前記基板に接合するチップ接合装置と、を備え、
前記活性化処理装置により前記接合面を活性化させる際と、少なくとも前記複数のチップを互いに離間させる際と、の少なくとも一方において発生し前記複数のチップのうちの少なくとも１つに付着したパーティクルを除去してから前記１つのチップを前記基板に接合する。
基板にチップを接合するチップ接合システムであって、
シートに貼着されたダイシング基板をダイシングすることにより前記ダイシング基板の厚さ方向に直交する方向において互いに隣接するチップ同士が当接または一部で結合した状態で前記シートに貼着された複数のチップを生成するダイシング装置と、
前記シートに互いに隣接するチップ同士が当接または一部で結合した状態で貼着された前記複数のチップそれぞれの接合面を活性化させ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後、互いに隣接するチップ同士が当接または一部で結合した状態の前記複数のチップが貼着された前記シートを伸張させることにより前記複数のチップを互いに離間した状態にするシート伸張装置と、
互いに離間した状態で前記シートに貼着された前記複数のチップの中から抜き取られた１つのチップを前記基板に接触させることにより前記１つのチップを前記基板に接合するチップ接合装置と、を備え、
前記活性化処理装置により前記接合面を活性化させる際と、少なくとも前記複数のチップを互いに離間させる際と、の少なくとも一方において発生し前記複数のチップのうちの少なくとも１つに付着したパーティクルを除去してから前記１つのチップを前記基板に接合する。
【0007】
他の観点から見た本発明に係るチップ接合方法は、
基板にチップを接合するチップ接合方法であって、
シートに貼着されたダイシング基板をダイシングすることにより前記ダイシング基板の厚さ方向に直交する方向において互いに隣接するチップ同士が当接または一部で結合した状態で配置された複数のチップを生成するダイシング工程と、
前記シートに互いに当接または一部で結合した状態で貼着された前記複数のチップそれぞれの接合面を活性化させる活性化工程を更に含み、
前記活性化工程の後に、前記複数のチップが貼着された前記シートを伸張させることにより前記複数のチップが互いに離間した状態にする伸張工程と、
前記複数のチップの中から抜き取られた１つのチップを前記基板に接触させることにより前記１つのチップを前記基板に接合する接合工程と、を含み、
前記活性化工程において前記接合面を活性化させる際と、少なくとも前記複数のチップを互いに離間させる際と、の少なくとも一方において発生し前記複数のチップのうちの少なくとも１つに付着したパーティクルを除去してから前記１つのチップを前記基板に接合する。
基板にチップを接合するチップ接合方法であって、
シートに貼着されたダイシング基板をダイシングすることにより前記ダイシング基板の厚さ方向に直交する方向において互いに隣接するチップ同士が当接または一部で結合した状態で配置された複数のチップを生成するダイシング工程と、
前記シートに互いに当接または一部で結合した状態で貼着された前記複数のチップそれぞれの接合面を活性化させる活性化工程を更に含み、
前記活性化工程の後に、前記複数のチップが貼着された前記シートを伸張させることにより前記複数のチップが互いに離間した状態にする伸張工程と、
前記複数のチップの中から抜き取られた１つのチップを前記基板に接触させることにより前記１つのチップを前記基板に接合する接合工程と、を含み、
前記活性化工程において前記接合面を活性化させる際と、少なくとも前記複数のチップを互いに離間させる際と、の少なくとも一方において発生し前記複数のチップのうちの少なくとも１つに付着したパーティクルを除去してから前記１つのチップを前記基板に接合する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、ダイシング装置が、シートに貼着されたダイシング基板をダイシングすることによりダイシング基板の厚さ方向に直交する方向において互いに隣接するチップ同士が当接または一部で結合した状態でシートに貼着された複数のチップを生成する。そして、互いに隣接するチップ同士が当接または一部で結合した状態の複数のチップが貼着されたシートを伸張させることにより複数のチップを互いに離間した状態にし、少なくとも複数のチップを互いに離間させる際に発生し複数のチップのうちの少なくとも１つに付着したパーティクルを除去してからチップを基板に接合する。これにより、チップの接合面に付着したパーティクルに起因したチップと基板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2A】実施の形態に係るダイシング装置の動作説明図である。
【図2B】実施の形態に係るダイシング工程後のダイシング基板の断面図である。
【図3】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4A】実施の形態に係る活性化処理装置の活性化処理前の状態を示す図である。
【図4B】実施の形態に係る活性化処理装置の活性化処理時の状態を示す図である。
【図5】実施の形態に係るシート伸張装置の概略構成図である。
【図6A】実施の形態に係るシート伸張装置のシートを伸張する前の状態を示す図である。
【図6B】実施の形態に係るシート伸張装置のシートを伸張した状態を示す図である。
【図6C】実施の形態に係るシート伸張装置の第３環状フレームが嵌め込まれた状態を示す図である。
【図6D】実施の形態に係るシート伸張装置のシートを環状フレームから切断する様子を示す図である。
【図7】実施の形態に係る洗浄装置の動作説明図である。
【図8】実施の形態に係るチップ供給装置、チップ搬送装置およびボンディング装置を側方から見た概略構成図である。
【図9A】実施の形態に係るチップ保持部の平面図である。
【図9B】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10A】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10B】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11】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13A】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13B】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14A】変形例に係るダイシング装置の動作説明図である。
【図14B】変形例に係るダイシング工程後のダイシング基板の断面図である。
【図15】変形例に係る活性化処理装置の概略構成図である。
【図16A】変形例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16B】変形例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17A】変形例に係る活性化処理装置がシートを反転させる様子を示す概略側面図である。
【図17B】変形例に係る活性化処理装置が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18A】変形例に係るチップおよび基板を示し、チップを基板に接合する前の状態の断面図である。
【図18B】変形例に係るチップおよび基板を示し、チップを基板に接合した状態の断面図である。
【図19】変形例に係るチップ供給装置、チップ搬送装置およびボンディング装置を側方から見た概略構成図である。
【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。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。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。また、チップ接合システム１は、ダイシング装置２０と、シート伸張装置４０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を保持する環状フレームＲＩ１、ＲＩ２、ＲＩ３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を保持する環状フレームＲＩ１、ＲＩ２、ＲＩ３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。
【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からダイシング後のダイシング基板ＷＤが貼着されたシートＴＥを保持する環状フレーム１１２を受け取ると、受け取った環状フレームＲＩ１を掴んだ状態で環状フレームＲＩ１を活性化処理装置６０へ移載する位置へ移動し、環状フレームＲＩ１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から環状フレームＲＩ１を受け取り、受け取った環状フレームＲＩ１を搬出入ユニット８０へ移載する。その後、搬送ロボット７１は、搬出入ユニット８０から互いに離間した状態の複数のチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する環状フレームＲＩ２、ＲＩ３を受け取ると、受け取った環状フレームＲＩ２、ＲＩ３を掴んだ状態で環状フレームＲＩ２をチップ供給装置１０へ移載する位置へ移動し、環状フレームＲＩ２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】
ダイシング装置２０は、シートＴＥに貼着されたダイシング基板ＷＤをダイシングすることにより、ダイシング基板ＷＤの厚さ方向に直交する方向において互いに隣接するチップ同士が一部で結合した状態でシートＴＥに貼着された複数のチップＣＰを生成する。ダイシング装置２０は、図２Ａに示すように、吸着部（図示せず）を有しシートＴＥを吸引保持する保持テーブル２１５と、保持テーブル２１５の側方でシートＴＥを保持する環状フレームＲＩ１を挟持するチャック２１６と、を有する。ここで、環状フレームＲＩ１は、ダイシング基板ＷＤが貼着されたシートＴＥの周部を保持する第１環状フレームである。また、ダイシング装置２０は、回転軸２１１と、回転軸２１１に固定されダイシング基板ＷＤを切削する円環状の切削ブレード２１３と、切削ブレード２１３を回転駆動するとともにダイシング基板ＷＤの厚さ方向に対して水平な方向へ移動させるブレード駆動部２１２と、を有する。ここで、ブレード駆動部２１２は、回転軸２１１を回転可能に支持する支持部２１２１と、支持部２１２１に装着され回転軸２１１を回転させるモータ２１２２と、支持部２１２１をダイシング基板ＷＤの厚さ方向に対して水平な方向へ移動させる支持部移動機構２１２３と、を有する。支持部移動機構２１２３は、例えば支持部２１２１が懸架されたレール（図示せず）と、支持部２１２１の一部に設けられたナット（図示せず）と、レールに沿って配置され前述のナットに螺合するボール螺子（図示せず）と、ボール螺子を回転駆動するモータ（図示せず）と、を有する。更に、ダイシング装置２０は、切削ブレード２１３と保持テーブル２１５に保持されたダイシング基板ＷＤとの接触部位およびその周囲に対して洗浄液を吐出することにより接触部位を冷却・洗浄する洗浄液吐出部（図示せず）を有する。そして、ダイシング装置２０は、モータが回転軸２１１を回転駆動することにより矢印ＡＲ１１に示すように切削ブレード２１３を回転させる。また、保持テーブル２１５は、ダイシング基板ＷＤの厚さ方向に沿った軸心周りに回転可能となっている。更に、保持テーブル２１５は、送り機構（図示せず）により、ダイシング基板ＷＤの厚さ方向に直交する方向へ移動可能となっている。送り機構は、例えばモータによりボールネジを回動させることで保持テーブル２１５を移動させるボールネジ機構である。ダイシング装置２０は、回転軸２１１を矢印ＡＲ１１に示す方向に高速回転させ、回転軸２１１に固定された切削ブレード２１３がこれに伴って高速回転をしながらダイシング基板ＷＤを切込み、ダイシング基板ＷＤにおけるチップＣＰに対応する部分の周囲を切削していく。ここで、ダイシング装置２０は、高速回転する切削ブレード２１３をダイシング基板ＷＤにおける複数のチップＣＰに対応する部分の周囲に位置する分割予定ラインに沿って移動させて切削溝を形成する。ここで、ダイシング装置２０は、ダイシング基板ＷＤの厚さ方向に直交する一方向に複数本配置された分割予定ラインに沿って切削ブレード２１３を移動させることにより、切削溝を形成する。その後、ダイシング装置２０は、ダイシング基板ＷＤをその厚さ方向に沿った中心軸周りに９０度回転させた後、前述の一方向に直交する方向に複数本配置された分割予定ラインに沿って切削ブレード２１３を移動させることにより複数本の切削溝を形成する。このとき、ダイシング装置２０は、図２Ｂに示すように、切り込み深さＤｅ１をダイシング基板ＷＤの厚さＴｈＷＤよりも短く設定することにより、ダイシング基板ＷＤに切削溝Ｔｒ１および切り残し部ＷＤｒを形成していく。これにより、ダイシング基板ＷＤの厚さ方向に直交する方向において互いに隣接するチップ同士が切り残し部ＷＤｒを介して結合した状態でシートＴＥに貼着された複数のチップＣＰが生成される。
【0015】
活性化処理装置６０は、シートＴＥに互いに隣接するチップＣＰ同士が切り残し部ＷＤｒで結合した状態で貼着された複数のチップＣＰそれぞれの接合面を活性化させる。活性化処理装置６０は、図３に示すように、チャンバ６４と、シートＴＥを保持する環状フレームＲＩ１を支持するフレーム保持部６２１と、導電性材料から形成されたシート支持部６１２と、シート支持部６１２に対向配置された電極６１３と、を有する。また、活性化処理装置６０は、シート支持部６１２を矢印ＡＲ２０に示す方向へ駆動するシート支持部駆動部６１２１と、カバー６２２と、高周波電源６１１と、マッチングユニット６１４と、チャンバ６４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。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。高周波電源６１１とマッチングユニット６１４は、シート支持部６１２と電極６１３との間に高周波バイアスを印加することによりシート支持部６１２と電極６１３との間にプラズマＰＬＭを発生させるプラズマ発生部６１５を構成している。高周波電源６１１としては、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を発生させる電源を採用することができる。プラズマ発生部６１５が、シートＴＥに貼着された互いに切り残し部を介して結合された複数のチップＣＰの近傍にプラズマＰＬＭを発生させることにより、運動エネルギを有するイオンが繰り返しチップＣＰの接合面ＣＰｆに衝突し接合面ＣＰｆが活性化される。
【0016】
カバー６２２は、例えばガラスから形成され、シートＴＥがシート支持部６１２に支持された状態において、シートＴＥの複数のチップＣＰが貼着された側からシートＴＥにおける複数のチップＣＰが貼着された部分を除く部分を覆っている。ここで、複数のチップＣＰが、平面視円形のダイシング基板ＷＤ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としては、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。ここで、環状フレームＲＩ１は、まず、図４Ａに示すように、シートＴＥにおける複数のチップＣＰが貼着された部分がカバー６２２から下方へ離間した状態で配置される。その後、図４Ａの矢印ＡＲ２１に示すように、シート支持部駆動部６１２１が、シート支持部６１２をカバー６２２に近づける方向へ押し上げることにより、図４Ｂに示すように複数のチップＣＰがカバー６２２の内側に配置される。これにより、シートＴＥにおける複数のチップＣＰが貼着された部分を除く部分がプラズマＰＬＭに曝されることを抑制できる。
【0017】
図１に戻って、シート伸張装置４０は、シートＴＥを伸張させるときの力を利用して、互いに切り残し部を介して結合した複数のチップＣＰの切り残し部を破断して複数のチップＣＰが互いに離間した状態にする。シート伸張装置４０は、図５に示すように、シートＴＥを保持する環状フレームＲＩ１を保持するフレーム保持部４１９１、４１９２と、フレーム支持部４１１と、を有する。ここで、フレーム支持部４１１は、環状フレームＲＩ２を支持する第１フレーム支持部である。また、環状フレームＲＩ２は、その外側寸法が環状フレームＲＩ１の内側寸法よりも小さい第２環状フレームである。また、シート伸張装置４０は、フレーム支持部４１１を矢印ＡＲ３０で示す方向へ移動させるフレーム支持部駆動部４１４と、シートＴＥを環状フレームＲＩ１から切断するための切断機構４１３と、を有する。フレーム支持部駆動部４１４は、環状フレームＲＩ２をシートＴＥにおける複数のチップＣＰが貼着された側とは反対側に当接させた状態で環状フレームＲＩ２を環状フレームＲＩ１よりもフレーム支持部４１１側とは反対側へ移動させることにより、シートＴＥを環状フレームＲＩ１の中央部から放射状に伸張させ、複数のチップＣＰが互いに離間した状態にするフレーム位置変更部である。
【0018】
シート伸張装置４０では、まず、図６Ａに示すように、フレーム保持部４１９１、４１９２により環状フレームＲＩ１を保持する。このとき、環状フレームＲＩ２がシートＴＥにおける複数のチップＣＰが貼着された側とは反対側に当接している。次に、フレーム支持部駆動部４１４が、図６Ａの矢印ＡＲ３１に示すように、環状フレームＲＩ２を支持するフレーム支持部４１１を鉛直上方へ移動させて、環状フレームＲＩ２を、環状フレームＲＩ１よりも予め設定された高さだけ高い位置に配置する。このとき、シートＴＥが放射状に伸張され、シートＴＥに貼着されている複数のチップＣＰを結合する切り残し部に外力が付与されて切り残し部が切断され、図６Ｂに示すように、複数のチップＣＰが互いに離間した状態となる。続いて、シートＴＥが伸張された状態で、図６Ｂの矢印ＡＲ３２に示すように、環状フレームＲＩ２の上方からシートＴＥを環状フレームＲＩ２に固定するための環状フレームＲＩ３を環状フレームＲＩ２の外側に嵌め込み図６Ｃに示す状態となる。ここで、環状フレームＲＩ３は、その内側寸法が環状フレームＲＩ２の外側寸法と同じである第３環状フレームである。その後、図６Ｄの矢印ＡＲ３３に示すように、切断機構４１３が、シートＴＥを環状フレームＲＩ１から切断する。なお、シート伸張装置４０は、切断機構４１３を有していないものであってもよい。この場合、例えば作業者が、カッタを用いてシートＴＥを環状フレームＲＩ１から切断すればよい。また、シート伸張装置４０は、環状フレームＲＩ２を環状フレームＲＩ１よりも相対的に高い位置に移動させる構成であればよく、例えばフレーム保持部４１９１、４１９２をフレーム支持部４１１よりも－Ｚ方向側へ移動させるものであってもよい。
【0019】
図１に戻って、洗浄装置８５は、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。ここで、ステージ８５２は、シートＴＥを吸着する吸着部を有し、複数のチップＣＰが貼着され環状フレームＲＩ２、ＲＩ３に保持されたシートＴＥを吸着保持するシート保持部である。なお、ステージ８５２は、シートＴＥとともに環状フレームＲＩ２、ＲＩ３を保持するものであってもよい。洗浄装置８５は、例えば図７に示すように、ステージ８５２に複数のチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する環状フレームＲＩ２、ＲＩ３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を矢印ＡＲ８１で示す方向へ回転させるとともに、洗浄ヘッド８５１から水を破線矢印で示すように基板ＷＴに向けて吐出しながら洗浄ヘッド８５１を矢印ＡＲ８２に示すように基板ＷＴの径方向に沿って往復移動させることにより複数のチップＣＰを水洗浄する。
【0020】
図１に戻って、チップ供給装置１０は、環状フレームＲＩ２、ＲＩ３により保持されるシートＴＥに貼着された複数のチップＣＰの中から１つのチップＣＰを抜き取り、ボンディング装置３０へチップＣＰを供給する。チップ供給装置１０は、図８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、フレーム支持部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。ここで、フレーム支持部１１９は、複数のチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する環状フレームＲＩ２、ＲＩ３を支持する第２フレーム支持部である。なお、フレーム支持部１１９は、環状フレームＲＩ２のみを支持してもよいし、環状フレームＲＩ３のみを支持するものであってもよい。また、チップ供給部１１は、環状フレームＲＩ２、ＲＩ３をＸＹ方向またはＺ軸周りに回転する方向へ駆動するフレーム駆動部１１３を有する。フレーム支持部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）側となる姿勢で環状フレームＲＩ２、ＲＩ３を保持する。
【0021】
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側とは反対側から突き出すことにより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８の矢印ＡＲ４４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。フレーム駆動部１１３は、環状フレームＲＩ２、ＲＩ３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。
【0022】
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を受け渡す受け渡し位置Ｐｏｓ１まで搬送する。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。
【0023】
チップ保持部３９３は、図９Ａ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９Ｂ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９Ｂの矢印ＡＲ５５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。
【0024】
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ＡＲ１２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と重なる受け渡し位置Ｐｏｓ１まで搬送する。
【0025】
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１０Ａに示すようにチップツール３３４１１と、ヘッド本体部３３４１３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３３４１１は、例えばシリコン（Ｓｉ）から形成されている。ヘッド本体部３３４１３は、チップＣＰをチップツール３３４１１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３３４１１を真空吸着によりヘッド本体部３３４１３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３３４１３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３３４１１は、ヘッド本体部３３４１３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。
【0026】
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１０Ｂに示すように、中央部に１つ設けられている。
【0027】
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への受け渡し位置（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。
【0028】
ヘッド駆動部３６は、受け渡し位置Ｐｏｓ１（図８参照）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を実装する相対位置変更部である。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の平坦な実装面ＷＴｆにチップＣＰの平坦な接合面ＣＰｆを面接触させることによりチップＣＰを基板ＷＴに接合する。ここで、「平坦な実装面ＷＴｆ」および「平坦な接合面ＣＰｆ」とは、略凹凸が無い面でありＲＡが１μｍ以下の面であることを意味する。例えば、チップＣＰの接合面ＣＰｆまたは基板ＷＴの実装面ＷＴｆに１μｍ程度の凹凸が存在するとその周囲にボイドが生じてしまう虞がある。このため、チップＣＰの接合面ＣＰｆまたは基板ＷＴの実装面ＷＴｆのＲＡは１μｍ以下であることが好ましい。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。
【0029】
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基板保持部である。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。
【0030】
図１に戻って、制御部９０は、例えばプログラマブルロジックコントローラであり、ＣＰＵ（Cenral Processing Unit）ユニットと入出力制御ユニットとを有する。制御部９０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、洗浄装置８５と、活性化処理装置６０と、搬送ロボット７１と、に接続されている。そして、制御部９０は、チップ供給装置１０、チップ搬送装置３９、ボンディング装置３０、洗浄装置８５、活性化処理装置６０および搬送ロボット７１それぞれへ制御信号を出力することにより、これらの動作を制御する。
【0031】
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１１乃至図１３を参照しながら説明する。まず、チップ接合システム１は、図１１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Ｓ１１）。ここで、活性化処理装置６０は、例えば、シート支持部６１２に基板ＷＴの実装面ＷＴｆが鉛直上方を向く姿勢で支持させた状態で、活性化処理を実行する。
【0032】
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Ｓ１２）。この水洗浄工程は、基板」ＷＴの実装面ＷＴｆを洗浄する基板実装面洗浄工程に相当する。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。続いて、チップ接合システム１は、洗浄後の基板ＷＴをボンディング装置３０へ搬送する（ステップＳ１３）。このとき、ボンディング装置３０では、ステージ３１５に受け取った基板ＷＴを保持させる。具体的には、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。
【0033】
また、前述の処理と並行して、ダイシング装置２０が、シートＴＥに貼着されたダイシング基板ＷＤをダイシングすることにより互いに隣接するチップ同士が切り残し部で結合した状態でシートＴＥに貼着された複数のチップＣＰを生成するダイシング工程を実行する（ステップＳ２１）。ダイシング工程の後、互いに切り残し部で結合した複数のチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する環状フレームＲＩ１が、搬出入ユニット８０へ投入される。そして、チップ接合システム１は、搬出入ユニット８０から投入された環状フレームＲＩ１を活性化処理装置６０へ投入する。その後、活性化処理装置６０は、シートＴＥに互いに切り残し部で結合した状態で貼着された複数のチップＣＰそれぞれの接合面ＣＰｆを活性化させるチップ接合面活性化工程を実行する（ステップＳ２２）。このチップ接合面活性化処理工程の後、搬送ロボット７１が、活性化処理装置６０から、複数のチップＣＰが互いに切り残し部で結合した状態で貼着されたシートＴＥを保持する環状フレームＲＩ１を取り出して、再び搬出入ユニット８０へ戻す。
【0034】
次に、シート伸張装置４０において、搬出入ユニット８０から取り出された、チップ接合面活性化工程後の複数のチップＣＰが貼着されたシートＴＥを保持する環状フレームＲＩ１が投入されると、シートＴＥを伸張させることにより複数のチップＣＰが互いに離間した状態にする伸張工程が実行される（ステップＳ２３）。また、この伸張工程では、シートＴＥを環状フレームＲＩの中央部から放射状に伸張させて複数のチップＣＰが互いに離間した状態で、環状フレームＲＩ２の外側に環状フレームＲＩ３を嵌め込む。これにより、複数のチップＣＰが互いに離間した状態で貼着されたシートＴＥが、環状フレームＲＩ２、ＲＩ３で保持された状態となる。また、伸張工程を行った後、シートＴＥが環状フレームＲＩ１から切断される。そして、シートＴＥを保持した環状フレームＲＩ２，ＲＩ３が再び搬出入ユニット８０へ投入される。
【0035】
続いて、チップ接合システム１は、搬出入ユニット８０に投入されたシートＴＥを保持した環状フレームＲＩ２，ＲＩ３を、洗浄装置８５へ投入して、複数のチップＣＰそれぞれの接合面ＣＰｆを水洗浄する水洗浄工程を実行する（ステップＳ２４）。
【0036】
その後、チップ接合システム１は、洗浄装置８５から、水洗浄工程後のシートＴＥを保持した環状フレームＲＩ２，ＲＩ３をチップ供給装置１０へ搬送する（ステップＳ２５）。このとき、搬送ロボット７１が、洗浄装置８５からシートＴＥを保持する環状フレームＲＩ２、ＲＩ３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、受け取った環状フレームＲＩ２、ＲＩ３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。そして、チップ供給部１１では、移載された環状フレームＲＩ２、ＲＩ３をフレーム支持部１１９に支持させる。
【0037】
次に、チップ接合システム１は、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Ｓ３１）。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側とは反対側から突き出し、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１２Ａおよび図１２Ｂ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。
【0038】
続いて、チップ接合システム１が、プレート３９１を図１２Ａの矢印ＡＲ１の方向へ旋回させる。このとき、図１３Ａ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１３Ｂ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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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、ダイシング装置２０が、シートＴＥに貼着されたダイシング基板ＷＤをダイシングすることにより互いに隣接するチップＣＰ同士が切り残し部で結合した状態でシートＴＥに貼着された複数のチップＣＰを生成する。そして、活性化処理装置６０が、シートＴＥに互いに切り残し部で結合した状態で貼着された複数のチップＣＰそれぞれの接合面ＣＰｆを活性化させる。これにより、複数のチップＣＰそれぞれの間からシートＴＥが露出していない状態で複数のチップＣＰそれぞれの接合面ＣＰｆを活性化する活性化処理を行うことができるので、シートＴＥから発生する不純物の複数のチップＣＰそれぞれの接合面ＣＰｆへの付着を抑制することができる。従って、チップＣＰの接合面ＣＰｆに付着した不純物に起因したチップＣＰと基板ＷＴとの接合不良の発生が抑制される。
【0042】
ところで、活性化処理装置６０によりダイシング基板ＷＤを活性化した後、ダイシング装置２０でダイシングを行った場合、ダイシング中において切削ブレード２１３と保持テーブル２１５に保持されたダイシング基板ＷＤとの接触部位およびその周囲に対して吐出される洗浄液と一緒に切削粉が、チップＣＰの接合面ＣＰｆ上を流れる。このとき、切削粉と洗浄液とがチップＣＰの接合面ＣＰｆと擦れることにより、接合面ＣＰｆにおける活性化処理装置６０による活性化の効果が無くなってしまう虞がある。そのため、活性化処理装置６０による活性化工程は、ダイシング工程の後に行う必要がある。また、活性化処理装置６０により活性化工程を行った場合、活性化工程においてパーティクルが発生するため、パーティクルを除去するために活性化工程の後、洗浄装置８５によりチップＣＰに接合面ＣＰｆを洗浄する必要がある。また、チップＣＰを基板ＷＴに親水化接合させるためには、チップＣＰの接合面ＣＰｆに水を供給する必要がある。このため、活性化工程の後、洗浄工程を行うことが必須となる。これらの理由により、ダイシング工程、活性化工程、洗浄工程、接合工程の順番に処理を行うことが必要となる。
【0043】
また、ダイシング工程および活性化工程は、前述のように、隣り合うチップＣＰ同士が互いに当接または結合した状態で行う必要があるため、洗浄工程および接合工程は、隣り合うチップＣＰ同士が離間した状態で行う必要がある。このため、ダイシング工程および活性化工程は、シートＴＥが環状フレームＲＩ１に保持された状態で行い、洗浄工程および接合工程は、シートＴＥが環状フレームＲＩ２、ＲＩ３に保持された状態で行われる。また、伸張工程において、互いに切り残し部で結合したチップＣＰ同士を分割する際、チップＣＰの切り残し部からパーティクルが発生する。このため、伸張工程は、洗浄工程よりも前に行う必要がある。
【0044】
また、本実施の形態に係るダイシング装置２０は、切削ブレード２１３をダイシング基板ＷＤにおける複数のチップＣＰに対応する部分の周囲の分割予定ラインに沿って移動させて切削溝を形成することにより、互いに隣接するチップＣＰ同士が切り残し部を介して結合した状態でシートＴＥに貼着された複数のチップＣＰを生成する。これにより、精度良く分割予定ラインに沿って切削溝を形成することができるので、生成される複数のチップＣＰそれぞれの寸法精度を高めることができる。また、切削ブレード２１３の種類を適宜変更することにより、比較的多くの種類の材料から形成されたダイシング基板ＷＤそれぞれに適用できるという利点もある。
【0045】
更に、本実施の形態に係る活性化処理装置６０は、シートＴＥがシート支持部６１２に支持された状態において、シートＴＥの複数のチップＣＰが貼着された側からシートＴＥにおける複数のチップ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が直接プラズマＰＳＭに曝されることが抑制されるので、シートＴＥから生じる不純物を低減することができる。
【0046】
また、本実施の形態に係る活性化処理装置６０は、シート支持部６１２に支持されたシートＴＥの複数のチップＣＰが貼着された側にプラズマＰＳＭを発生させることにより複数のチップＣＰそれぞれの接合面ＣＰｆを活性化させる。これにより、ラジカルを多く発生させることができるので、その分、チップＣＰの接合面ＣＰｆに親水化接合に寄与するＯＨ基を多く生成することができる。
【0047】
ところで、洗浄工程および接合工程が、シートＴＥが環状フレームＲＩ１に保持された状態で行われる場合、活性化工程後、シート伸張装置４０においてシートＴＥを伸張した後、洗浄装置８５へ搬送する際、伸張したシートＴＥを再度収縮させることになる。この場合、互いに離間した状態の複数のチップＣＰがシートＴＥの収縮に伴い衝突してしまい、チップＣＰからパーティクルが発生する虞がある。これに対して、本実施の形態では、ダイシング装置２０および活性化処理装置６０が、シートＴＥが環状フレームＲＩ１に保持された状態で処理を実行し、洗浄装置８５およびチップ供給装置１０が、シートＴＥが環状フレームＲＩ２、ＲＩ３に保持された状態で処理を実行する。これにより、活性化工程後、シート伸張装置４０においてシートＴＥが伸張された後において、シートＴＥが環状フレームＲＩ２、ＲＩ３により伸張された状態で保持される。従って、洗浄工程および接合工程が、シートＴＥが伸張された状態を維持しながら行われるので、シートＴＥの収縮に伴うチップＣＰからのパーティクルの発生が抑制される。
【0048】
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、ダイシング装置２０が、いわゆるステルスダイシンングを実行するものであってもよい。この場合、ダイシング装置は、例えば図１４Ａに示すように、レーザ加工ヘッド２２１３と、レーザ加工ヘッド駆動部２２１４と、保持テーブル２１５と、チャック２１６と、を有するものであってもよい。なお、図１４Ａにおいて、実施の形態と同様の構成については図２Ａと同一の符号を付している。レーザ加工ヘッド２２１３は、ダイシング基板ＷＤを透過する波長のレーザ光を放射する。レーザ加工ヘッド駆動部２２１４は、レーザ加工ヘッド２２１３とダイシング基板ＷＤとの間の距離をレーザ光の集光点がダイシング基板ＷＤの内部となるように維持しながらレーザ加工ヘッド２２１３を複数のチップＣＰに対応する部分の周囲の分割予定ラインに沿って移動させる。これにより、図１４Ｂに示すように、互いに隣接するチップＣＰ同士が、ダイシング基板ＷＤの内部に形成された改質部ＰＡＳを介して結合した状態で前記シートに貼着された複数のチップＣＰが生成される。
【0049】
ところで、実施の形態に係るダイシング装置２０では、切削時にダイシング基板ＷＤにマイクロクラックが発生したり、切削時にダイシング基板ＷＤから発生する切粉がチップＣＰの接合面に付着したりする虞がある。これに対して、本構成によれば、ダイシング基板ＷＤにおけるマイクロクラックの発生が抑制される。また、切粉が発生しない為、チップＣＰの接合面に付着するパーティクルを低減できる。ところで、実施の形態のように、切削ブレード２１３を有するダイシング装置２０を用いて、ダイシング基板ＷＤをダイシングした場合、チップＣＰにおける切削溝の内側面が比較的粗くマイクロクラックが発生し易い。この場合、シートＴＥを伸張して複数のチップＣＰを互いに離間した状態にする際、ダイシング時に生じたマイクロクラックに起因してパーティクルが発生してしまう虞がある。これに対して、本構成によれば、ダイシング時にダイシング基板ＷＤの内部に改質部ＰＡＳを形成してから、シートＴＥを伸張することにより複数のチップＣＰが隣り合うチップＣＰとの間で改質部ＰＡＳを起点として劈開されることにより分割される。このため、切削ブレード２１３を有するダイシング装置２０を用いてダイシングする場合に比べて、チップＣＰの接合面ＣＰｆ側の切断面の平坦性が高く且つチップＣＰの端縁部分がシャープであるという利点もある。また、チップＣＰを基板ＷＴに対して鉛直下方から接合する場合、チップＣＰにおける接合面ＣＰｆよりも鉛直下側の部分から発生するパーティクルは鉛直下方へ落下するため、チップＣＰの基板ＷＴへの接合には影響しない。従って、本構成とチップＣＰを基板ＷＴの鉛直下方から基板ＷＴに近づけて接合する方法との組み合わせは、ダイシング基板ＷＤをダイシングすることによりチップＣＰを生成し、生成したチップＣＰを基板ＷＴに接合する方法として有効である。
【0050】
実施の形態では、活性化処理装置６０が、シート支持部６１２に支持されたシートＴＥの複数のチップＣＰが貼着された側にプラズマＰＬＭを発生させることにより複数のチップＣＰそれぞれの接合面ＣＰｆを活性化させるプラズマ発生部６１５を有する例について説明した。但し、これに限らず、活性化処理装置が、シート支持部に支持されたシートの複数のチップＣＰが貼着された側に対して粒子ビームを照射することにより複数のチップＣＰそれぞれの接合面ＣＰｆを活性化させる粒子ビーム源を有するものであってもよい。
【0051】
本変形例に係る活性化処理装置３０６０は、図１５に示すように、チャンバ６４と、環状フレームＲＩ１を支持するフレーム保持部６２１と、カバー６２２と、粒子ビーム源３０６１と、ビーム源搬送部３０６３と、ラジカル源３０６７と、を有する。なお、図１５において、実施の形態と同様の構成については図３と同一の符号を付している。また、活性化処理装置３０６０は、フレーム保持部６２１を支持し図１５の矢印ＡＲ３３に示すようにフレーム保持部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フレーム保持部駆動部３６２３を有する。また、フレーム保持部６２１は、基板ＷＴが投入された場合、フレーム保持部６２１により基板ＷＴの周部を保持した状態で基板ＷＴを保持する。
【0052】
粒子ビーム源３０６１は、例えば高速原子ビーム（FAB、Fast Atom Beam）源であり、放電室３６１２と、放電室３６１２内に配置される電極３６１１と、ビーム源駆動部３６１３と、窒素ガスを放電室３６１２内へ供給するガス供給部３６１４と、を有する。放電室３６１２の周壁には、中性原子を放出するＦＡＢ放射口３６１２ａが設けられている。放電室３６１２は、炭素材料から形成されている。ここで、放電室３６１２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３６１２ａが一直線上に並設されている。ビーム源駆動部３６１３は、放電室３６１２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３６１１と放電室３６１２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３６１３は、放電室３６１２内に窒素ガスのプラズマを発生させた状態で、放電室３６１２の周壁と電極３６１１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３６１２の周壁に引き寄せられる。このとき、ＦＡＢ放射口３６１２ａへ向かう窒素イオンは、ＦＡＢ放射口３６１２ａを通り抜ける際、ＦＡＢ放射口３６１２ａの外周部の、炭素材料から形成された放電室３６１２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３６１２外へ放出される。
【0053】
ビーム源搬送部３０６３は、長尺でありチャンバ６４に設けられた孔３０６４ａに挿通され一端部で粒子ビーム源３０６１を支持する支持棒３６３１と、支持棒３６３１の他端部で支持棒３６３１を支持する支持体３６３２と、支持体３６３２を駆動する支持体駆動部３６３３と、を有する。また、ビーム源搬送部３０６３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３０６４ａの外周部と支持体３６３２との間に介在するベローズ３６３４を有する。支持体駆動部３６３３は、図１５の矢印ＡＲ３１に示すように、支持体３６３２を支持棒３６３１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１５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３０６１の位置を変化させる。ここで、ビーム源搬送部３０６３は、粒子ビーム源３０６１を、その複数のＦＡＢ放射口３６１２ａの並び方向に直交する方向へ移動させる。
【0054】
ラジカル源３０６７は、プラズマ室３６７１と、ガラス窓３６７４と、トラップ板３６７５と、導波管３６７３と、マグネトロン３６７２と、を有するＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）プラズマ源を採用してもよい。プラズマ室３６７１は、ガラス窓３６７４を介して導波管３６７３に接続されている。また、ラジカル源３０６７は、プラズマ室３６７１内へ供給管３６７６を介して窒素ガスを供給するガス供給部３６７７を有する。マグネトロン３６７２で生成されるマイクロ波は、導波管３６７３を通じてプラズマ室３６７１内へ導入される。マグネトロン３６７２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３６７２からプラズマ室３６７１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３６７１内に窒素ガスが導入された状態で、導波管３６７３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３６７１内にプラズマＰＬＭ２を形成する。トラップ板３６７５は、プラズマＰＬＭ２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３６７１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３６７１の下方へダウンフローする。
【0055】
なお、ラジカル源３０６７としては、マグネトロン３６７２と導波管３６７３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３６７４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３６７１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。
【0056】
本変形例に係る活性化処理装置３０６０は、例えば図１６Ａおよび図１６Ｂの矢印ＡＲ３４に示すように、粒子ビーム源３０６１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３０６０は、例えば粒子ビーム源３０６１を＋Ｘ方向へ移動させながら粒子ビームをシート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３０６１の移動速度は、例えば１．２乃至１４．０ｍｍ／ｓｅｃに設定される。また、粒子ビーム源３０６１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３０６１の放電室３６１２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。
【0057】
次に、活性化処理装置３０６０は、図１７Ａの矢印ＡＲ３６に示すように、フレーム保持部６２１に保持された環状フレームＲＩ１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１７Ｂ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。
【0058】
本構成によれば、基板ＷＴの実装面ＷＴｆおよびチップＣＰの接合面ＣＰｆに対して、粒子ビーム照射による活性化処理とラジカル照射による活性化処理を連続して行うことができる。また、実施の形態では、プラズマＰＬＭがシートＴＥで生じた不純物イオンを引き込んでしまいチップＣＰの接合面ＣＰｆに不純物が付着してしまう虞がある。これに対して、本構成は、粒子ビームをチップＣＰの接合面ＣＰｆに照射する構成であるため、チップＣＰまたはシートＴＥから発生した不純物が、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。このため、不純物がチップＣＰの接合面ＣＰｆに付着することを抑制できる。
【0059】
実施の形態において、活性化処理装置６０が、窒素のイオンを加速して放出するイオンビーム源を有するものであってもよい。
【0060】
実施の形態において、基板ＷＴが、例えば図１８Ａに示すように、その実装面ＷＴｆに導電性材料から形成された第１導電部Ｍ２と絶縁体から形成された第１絶縁体部Ｉ２とが互いに略面一となる状態で露出していてもよい。なお、第１導電部Ｍ２は、第１絶縁体部Ｉ２よりも突出していてもよい。また、チップＣＰが、その接合面ＣＰｆに導電性材料から形成された第２導電部Ｍ１と絶縁体から形成された第２絶縁体部Ｉ１とが互いに略面一となる状態で露出していてもよい。なお、第２導電部Ｍ１は、第２絶縁体部Ｉ１よりも突出していてもよい。ここで、絶縁体としては、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３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、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３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。
【0061】
そして、第１導電部Ｍ２と第２導電部Ｍ１とが接触し、第１絶縁体部Ｉ２と第２絶縁体部Ｉ１とが接触するように、チップＣＰの接合面ＣＰｆを基板ＷＴの実装面ＷＴｆに面接触させると、図１８Ｂに示すようにチップＣＰが基板ＷＴに接合される。
【0062】
実施の形態において、洗浄装置８５が、例えば、ステージ８５２に支持された環状フレームＲＩ２、ＲＩ３に保持されたシートＴＥに貼着された複数のチップＣＰに対して超音波またはメガソニック振動を与えた液体を吐出する洗浄ヘッドを有するものであってもよい。また、洗浄ヘッドから吐出される液体としては、水に限定されるものではなく、電極表面を還元する洗浄液、有機溶剤等の他の種類の液体であってもよい。更に、洗浄装置は、例えばチップＣＰの接合面に付着したパーティクルを擦り取るブラシ（図示せず）を有するものであってもよい。なお、洗浄装置が、ブラシを有するものである場合、ブラシの硬さは、チップＣＰの接合面ＣＰｆの活性化状態に影響を与えない程度の柔らかさに設定されていることが好ましい。また、洗浄装置は、液体の代わりに例えば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。
【0063】
実施の形態に係るチップ供給装置１０は、シートＴＥを伸張することなく保持する環状フレームＲＩ２、ＲＩ３を支持するフレーム支持部１１９を有するチップ供給部１１を有する例について説明した。但し、チップ供給装置の構成は、シートＴＥを伸張することなく環状フレームＲＩ２、ＲＩ３に保持された状態でチップＣＰを供給する構成に限定されるものではない。例えば、図１９に示すように、シートＴＥが環状フレームＲＩ１に保持された状態でチップＣＰを供給するチップ供給部４０１１を有するチップ供給装置４０１０を備えるものであってもよい。ここで、チップ供給部４０１１は、シートＴＥを伸張するための筒状のドラム４１１８と、環状フレームＲＩ１を保持するフレーム保持部４１１９と、を有する。チップ供給部４０１１は、環状フレームＲＩ１がフレーム保持部４１１９に保持された状態で、ドラム４１１８の＋Ｚ方向側の端部を環状フレームＲＩ１の内側においてシートＴＥの－Ｚ方向側に当接させる。そして、チップ供給部４０１１は、ドラム４１１８の＋Ｚ方向側の端部をフレーム保持部４１１９よりも＋Ｚ方向側へ突き出すことによりシートＴＥを伸張させる。なお、チップ供給部４０１１は、ドラム４１１８をフレーム保持部４１１９よりも相対的に＋Ｚ方向側へ移動させる構成であればよく、例えばフレーム保持部４１１９をドラム４１１８に対して－Ｚ方向側へ移動させるものであってもよい。
【0064】
また、チップ供給部４０１１は、シートＴＥが環状フレームＲＩ２、ＲＩ３に保持された状態でチップＣＰを供給するものであってもよい。シートＴＥが環状フレームＲＩ２、ＲＩ３に保持された状態であっても、チップＣＰがシートＴＥから切り出されるにつれて、シートＴＥに緩みが生じてしまうことがある。これに対して、本構成によれば、チップＣＰが環状フレームＲＩ２、ＲＩ３に保持されたシートＴＥからある程度の数だけ切り出された時点でドラム４１１８を＋Ｚ方向側へ突き出すことによりシートの緩みをとることができる。
【0065】
本構成によれば、活性化処理装置６０による活性化処理の後、洗浄工程を行わない場合において、シート伸張装置４０が不要となるので、その分、接合システム４の簡素化を図ることができる。
【0066】
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、この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。すなわち、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、この発明の範囲内とみなされる。
【0067】
本出願は、２０２０年７月３１日に出願された日本国特許出願特願２０２０－１２９９８８号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０２０－１２９９８８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】
【0068】
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】
【0069】
１：チップ接合システム、１０，４０１０：チップ供給装置、１１，４０１１：チップ供給部、２０：ダイシング装置、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、４０：シート伸張装置、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、３０６４ａ：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、１００：接合装置、１１１：ピックアップ機構、１１１ａ：ニードル、１１３：フレーム駆動部、１１４，６２２：カバー、１１４ａ：孔、１１９，４１１：フレーム支持部、２１１：回転軸、２１２：ブレード駆動部、２１３：切削ブレード、２１５：保持テーブル、２１６：チャック、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、４１１ａ，４１１ｂ：貫通孔、４１３：切断機構、４３２ａ：チップ支持部、４３２ｂ：支持部駆動部、６２１，４１１９：フレーム保持部、２１２１：支持部、２１２２：モータ、２１２３支持部移動機構、３６１１：電極、３６１２：放電室、３６１２ａ：ＦＡＢ放射口、３６１３：ビーム源駆動部、３６１４，３６７７：ガス供給部、３６２３：フレーム保持部駆動部、３６３１：支持棒、３６３２：支持体、３６３３：支持体駆動部、３６３４：ベローズ、３６７２：マグネトロン、３６７３：導波管、３６７４：ガラス窓、３６７５：プラズマ室、３６７６：供給管、８５１：洗浄ヘッド、８５２：ステージ、３３４１１：チップツール、３３４１３：ヘッド本体部、ＣＰ：チップ、ＣＰｆ：接合面、ＴＥ：シート、ＯＢ１：軌跡、ＰＬＭ，ＰＬＭ２：プラズマ、ＷＤ：ダイシング基板、ＷＴ：基板、ＷＴｆ：実装面
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図17A】
【図17B】
【図18A】
【図18B】
【図19】