特許 7319724 接合方法および接合装置

(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】2023-07-25

(45)【発行日】2023-08-02

(54)【発明の名称】接合方法および接合装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20230726BHJP

【ＦＩ】

H01L21/60 311T

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021566778

(86)(22)【出願日】2020-02-07

(86)【国際出願番号】 JP2020004863

(87)【国際公開番号】W WO2021131081

(87)【国際公開日】2021-07-01

【審査請求日】2022-06-27

(31)【優先権主張番号】P 2019238011

(32)【優先日】2019-12-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(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】特開２０１１－０６６２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１３８４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３３２０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２０４８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０６９８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２５１４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０９７４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０２８２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０８４９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１８０３８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１被接合物と、前記第１被接合物の第１接合部に接合させる第２接合部および前記第１被接合物に接合される側における前記第２接合部以外の領域に位置し紫外線硬化性樹脂から形成された樹脂部を有する第２被接合物と、を接合する接合方法であって、
前記第１被接合物と前記第２被接合物との少なくとも一方を加熱して前記第１被接合物と前記第２被接合物との温度差の絶対値を５０℃以下で維持しながら、前記第２被接合物の前記第１被接合物に対する位置ずれ量が小さくなるように前記第２被接合物の前記第１被接合物に対する相対位置を決定する位置決め工程と、
前記位置決め工程の後、前記第１被接合物と前記第２被接合物との少なくとも一方を加熱して前記第１被接合物と前記第２被接合物との温度差の絶対値を５０℃以下で維持しながら、前記第１被接合物に前記第２被接合物の前記第２接合部および前記樹脂部を接触させる接触工程と、
前記第１被接合物と前記第２被接合物との少なくとも一方を加熱して前記第１被接合物と前記第２被接合物との温度差の絶対値が５０℃以下で維持され且つ前記第１被接合物に前記第２被接合物の前記樹脂部が接触した状態で、前記樹脂部に紫外線を照射して前記樹脂部を硬化させることにより、前記第２被接合物を前記第１被接合物に固定する固定工程と、
前記第２被接合物が前記第１被接合物に固定された状態で、前記第１被接合物と前記第２被接合物とを加熱することにより前記第２被接合物の前記第２接合部を前記第１被接合物の前記第１接合部に接合する接合工程と、
前記第１被接合物と前記第２被接合物との少なくとも一方を加熱して前記第１被接合物と前記第２被接合物との温度差の絶対値を５０℃以下で維持しながら、前記第１被接合物と前記第２被接合物の前記第２接合部および前記樹脂部とが接触した状態で、前記第１被接合物の前記第２被接合物に対する位置ずれ量を測定する測定工程と、
前記位置ずれ量に基づいて、前記第１被接合物と前記第２被接合物の前記第２接合部および前記樹脂部とが接触した状態を維持しながら、前記位置ずれ量を減少させるように前記第２被接合物を前記第１被接合物に対して相対的に補正移動させる補正移動工程と、を含み、
前記位置ずれ量が予め設定された位置ずれ量閾値以下の場合、前記固定工程および前記接合工程を行い、前記位置ずれ量が前記位置ずれ量閾値よりも大きい場合、再度、前記測定工程および前記補正移動工程を行い、
前記位置決め工程、前記接触工程、前記測定工程、前記補正移動工程および前記固定工程において、前記第１被接合物と前記第２被接合物との少なくとも一方を加熱して前記第１被接合物と前記第２被接合物との温度差の絶対値が５０℃以下で維持する、
接合方法。

【請求項2】

前記接合工程において、前記第１被接合物および前記第２被接合物を加熱することにより前記第１被接合物および前記第２被接合物の温度を、前記固定工程における第１規定温度よりも高い第２規定温度に上昇させる、
請求項１記載の接合方法。

【請求項3】

前記接合工程において、前記第１被接合物の前記第１接合部と前記第２被接合物の前記第２接合部とが密着する方向へ加圧する、
請求項１または２に記載の接合方法。

【請求項4】

前記第２被接合物は、複数存在し、
前記固定工程を繰り返すことにより、複数の前記第２被接合物の全てを前記第１被接合物に固定した後、前記接合工程を行う、
請求項１から３のいずれか１項に記載の接合方法。

【請求項5】

前記第１被接合物と前記第２被接合物とのいずれか一方がアルカリイオンを含んだガラスであり他方が金属または半導体であり、
前記接合工程において、前記第１被接合物と前記第２被接合物との間に直流電圧を印加することにより前記第１被接合物と前記第２被接合物とを陽極接合する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の接合方法。

【請求項6】

前記第１接合部は、第１金属部であり、
前記第２接合部は、第２金属部であり、
前記接合工程において、前記第１金属部と前記第２金属部とが接触した状態で加熱されることにより、前記第１金属部および前記第２金属部を介して、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１から４のいずれか１項に記載の接合方法。

【請求項7】

前記第１接合部と前記第２接合部との少なくとも一方を親水化処理する親水化処理工程を更に含み、
前記接合工程において、前記第１接合部と前記第２接合部とを接触させた状態で加熱することにより、前記第２被接合物を前記第１被接合物に接合する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の接合方法。

【請求項8】

前記第２被接合物を供給する被接合物供給工程と、
前記接合物供給工程において供給される前記第２被接合物を前記樹脂部のみに当接した状態で前記第２被接合物を保持する被接合物保持部により前記第２被接合物を保持した状態で、前記第２被接合物を前記第１被接合物に接合するための位置まで搬送する被接合物搬送工程と、を更に含む、
請求項１から７のいずれか１項に記載の接合方法。

【請求項9】

第１被接合物と、前記第１被接合物のＡｕから形成され且つ予め表面活性化処理された第１接合部に接合させるＡｕから形成され且つ予め表面活性化処理された第２接合部を有する第２被接合物と、を接合する接合方法であって、
前記第１被接合物と前記第２被接合物とを加熱して予め設定された同一の第１規定温度で維持しながら、前記第２被接合物の前記第１被接合物に対する位置ずれ量が小さくなるように前記第２被接合物の前記第１被接合物に対する相対位置を決定する位置決め工程と、
前記位置決め工程の後、前記第１被接合物と前記第２被接合物とを同一の前記第１規定温度で維持しながら前記第１接合部と前記第２接合部とを接触させて予め設定された基準圧力未満で加圧された状態を維持する接触工程と、
前記第１接合部と前記第２接合部とが接触した状態で、前記第１被接合物と前記第２被接合物とを同一の前記第１規定温度で維持し且つ前記基準圧力未満で加圧された状態を維持しながら前記第１被接合物の前記第２被接合物に対する位置ずれ量を測定する測定工程と、
前記第１被接合物と前記第２被接合物とを同一の前記第１規定温度で維持しながら、前記位置ずれ量に基づいて、前記位置ずれ量を減少させるように前記第２被接合物を前記第１被接合物に対して相対的に補正移動させる補正移動工程と、
前記第１被接合物と前記第２被接合物とが前記第１規定温度で維持され且つ前記第１接合部と前記第２接合部とが接触した状態で、前記第１接合部と前記第２接合部とが密着する方向へ予め設定された基準圧力以上の圧力で加圧することにより、前記第２被接合物を前記第１被接合物に固定する固定工程と、
前記第２被接合物が前記第１被接合物に固定された状態で、前記第１被接合物および前記第２被接合物を加熱することにより前記第１被接合物および前記第２被接合物の温度を、前記第１規定温度よりも高い第２規定温度に上昇させて、前記第１被接合物と前記第２被接合物との接合強度を高める接合工程と、を含み、
前記位置ずれ量が予め設定された位置ずれ量閾値以下の場合、前記固定工程および前記接合工程を行い、前記位置ずれ量が前記位置ずれ量閾値よりも大きい場合、再度、前記測定工程および前記補正移動工程を行い、
前記位置決め工程、前記接触工程、前記測定工程、前記補正移動工程および前記固定工程において、同一の前記第１規定温度で維持する、
接合方法。

【請求項10】

第１被接合物と、前記第１被接合物の表面活性化処理された第１接合部に接合させる表面活性化処理された第２接合部を有する第２被接合物と、を接合する接合方法であって、
前記第１接合部と前記第２接合部との少なくとも一方に親水化処理を施す親水化処理工程と、
前記第１被接合物と前記第２被接合物とを加熱して予め設定された同一の第１規定温度で維持しながら、前記第２被接合物の前記第１被接合物に対する位置ずれ量が小さくなるように前記第２被接合物の前記第１被接合物に対する相対位置を決定する位置決め工程と、
前記位置決め工程の後、前記第１被接合物と前記第２被接合物とを同一の前記第１規定温度で維持しながら前記第１接合部と前記第２接合部とを接触させて予め設定された基準圧力未満で加圧された状態を維持する接触工程と、
前記第１被接合物と前記第２被接合物とが接触した状態で、前記第１被接合物と前記第２被接合物とを同一の前記第１規定温度で維持し且つ前記基準圧力未満で加圧された状態を維持しながら前記第１被接合物の前記第２被接合物に対する位置ずれ量を測定する測定工程と、
前記第１被接合物と前記第２被接合物とを同一の前記第１規定温度で維持しながら、前記位置ずれ量に基づいて、前記位置ずれ量を減少させるように前記第２被接合物を前記第１被接合物に対して相対的に補正移動させる補正移動工程と、
前記第１接合部と前記第２接合部とが接触した状態で、前記第１被接合物の前記第１接合部と前記第２被接合物の前記第２接合部とが密着する方向へ前記基準圧力以上で加圧することにより、前記第２被接合物を前記第１被接合物に仮接合する仮接合工程と、
前記第２被接合物が前記第１被接合物に仮接合された状態で、前記第１被接合物および前記第２被接合物を加熱することにより前記第１被接合物および前記第２被接合物の温度を、前記第１規定温度よりも高い第２規定温度に上昇させて、前記第１被接合物と前記第２被接合物との接合強度を高める接合工程と、を含み、
前記位置ずれ量が予め設定された位置ずれ量閾値以下の場合、前記仮接合工程および前記接合工程を行い、前記位置ずれ量が前記位置ずれ量閾値よりも大きい場合、再度、前記測定工程および前記補正移動工程を行い、
前記位置決め工程、前記接触工程、前記測定工程、前記補正移動工程および前記仮接合工程において、同一の前記第１規定温度で維持する、
接合方法。

【請求項11】

第１被接合物と、前記第１被接合物の第１接合部に接合させる第２接合部および前記第１被接合物に接合される側における前記第２接合部以外の領域に位置し紫外線硬化性樹脂から形成された樹脂部を有する第２被接合物と、を接合する接合装置であって、
前記第１被接合物を保持する第１被接合物保持部と、
前記第２被接合物を保持する第２被接合物保持部と、
前記第１被接合物保持部と前記第２被接合物保持部とが対向する第１方向において、前記第２被接合物保持部を前記第１被接合物保持部に対して前記第１被接合物保持部へ近づく方向または前記第１被接合物保持部から遠ざかる方向へ相対的に移動させる第１保持部駆動部と、
前記第１被接合物と前記第２被接合物とが予め設定された同一の第１規定温度で維持された状態で、前記第２被接合物の前記第１被接合物に対する位置ずれ量を測定する測定部と、
前記第２被接合物保持部を前記第１被接合物保持部に対して前記第１方向に直交する第２方向へ相対的に移動させる第２保持部駆動部と、
紫外線を前記第１被接合物および前記第２被接合物へ照射する紫外線照射源と、
前記第１被接合物と前記第２被接合物との少なくとも一方を加熱して前記第１被接合物と前記第２被接合物との温度差の絶対値を５０℃以下で維持された状態で、前記測定部により測定された前記位置ずれ量に基づいて、前記第１保持部駆動部および前記第２保持部駆動部を制御して、前記第１被接合物の前記第２被接合物に対する前記第２方向に直交する方向における相対位置を調整した後、前記第１被接合物と前記第２被接合物との少なくとも一方を加熱して前記第１被接合物と前記第２被接合物との温度差の絶対値を５０℃以下で維持しながら、前記第１被接合物と前記第２被接合物とを接触させ、その後、前記第１被接合物と前記第２被接合物との少なくとも一方を加熱して前記第１被接合物と前記第２被接合物との温度差の絶対値を５０℃以下で維持しながら、前記第１被接合物と前記第２被接合物とが接触した状態で、前記測定部により前記第１被接合物の前記第２被接合物に対する位置ずれ量を測定し、前記位置ずれ量に基づいて、前記第１被接合物と前記第２被接合物の前記第２接合部および前記樹脂部とが接触した状態を維持しながら、前記位置ずれ量を減少させるように前記第２被接合物を前記第１被接合物に対して相対的に補正移動させ、前記位置ずれ量が予め設定された位置ずれ量閾値以下の場合、前記第１被接合物と前記第２被接合物との少なくとも一方を加熱して前記第１被接合物と前記第２被接合物との温度差の絶対値を５０℃以下で維持しながら、前記紫外線照射源を制御して、前記樹脂部に紫外線を照射することにより前記樹脂部を硬化させて前記第２被接合物を前記第１被接合物に固定する制御部と、を備える、
接合装置。

【請求項12】

前記制御部は、前記第２被接合物を前記第１被接合物に固定した後、前記第１保持部駆動部および前記第２保持部駆動部を制御して、前記第１被接合物および前記第２被接合物を加熱して、前記第１被接合物および前記第２被接合物の温度を、前記第２被接合物を前記第１被接合物に固定したときにおける第１規定温度よりも高い第２規定温度に上昇させる、
請求項１１に記載の接合装置。

【請求項13】

前記第２被接合物を供給する被接合物供給部と、
前記被接合物供給部から供給される前記第２被接合物を前記樹脂部のみに当接した状態で受け取り前記第２被接合物を保持する被接合物保持部を有し、前記被接合物保持部が前記第２接合部に接触することなく前記第２被接合物を保持した状態で前記被接合物保持部に前記第２被接合物を移載する移載位置まで搬送する被接合物搬送部と、を更に備える、
請求項１１または１２に記載の接合装置。

【請求項14】

第１被接合物と、前記第１被接合物のＡｕから形成され且つ予め表面活性化処理された第１接合部に接合させるＡｕから形成され且つ予め表面活性化処理された第２接合部を有する第２被接合物と、を接合する接合装置であって、
前記第１被接合物を保持する第１被接合物保持部と、
前記第２被接合物を保持する第２被接合物保持部と、
前記第１被接合物保持部と前記第２被接合物保持部とが対向する第１方向において、前記第２被接合物保持部を前記第１被接合物保持部に対して前記第１被接合物保持部へ近づく方向または前記第１被接合物保持部から遠ざかる方向へ相対的に移動させる第１保持部駆動部と、
前記第１被接合物の温度と前記第２被接合物の温度とを調節する温度調節部と、
前記温度調節部により前記第１被接合物と前記第２被接合物とが予め設定された同一の第１規定温度で維持された状態で、前記第２被接合物の前記第１被接合物に対する位置ずれ量を測定する測定部と、
前記第２被接合物保持部を前記第１被接合物保持部に対して前記第１方向に直交する第２方向へ相対的に移動させる第２保持部駆動部と、
前記第１被接合物と前記第２被接合物とが加熱され同一の前記第１規定温度で維持された状態で、前記測定部により測定された前記位置ずれ量に基づいて、前記第１保持部駆動部および前記第２保持部駆動部を制御して、前記第１被接合物の前記第２被接合物に対する前記第２方向に直交する方向における相対位置を調整した後、前記第１被接合物と前記第２被接合物とが同一の前記第１規定温度で維持された状態で、前記第１被接合物と前記第２被接合物とを接触させて予め設定された基準圧力未満で加圧した状態を維持し、その後、前記第１被接合物と前記第２被接合物とが接触した状態で、前記第１被接合物と前記第２被接合物とが同一の前記第１規定温度で維持され且つ前記基準圧力未満で維持された状態で、前記測定部により前記第１被接合物の前記第２被接合物に対する位置ずれ量を測定し、前記第１被接合物と前記第２被接合物とが同一の前記第１規定温度で維持された状態で、前記位置ずれ量に基づいて、前記位置ずれ量を減少させるように前記第２被接合物を前記第１被接合物に対して相対的に補正移動させ、前記位置ずれ量が予め設定された位置ずれ量閾値以下の場合、前記第２被接合物を前記第１被接合物へ予め設定された基準圧力以上の圧力で押し付けることにより、前記第２被接合物を前記第１被接合物に固定した後、前記第１被接合物および前記第２被接合物を加熱して前記第１被接合物および前記第２被接合物の温度を、前記第１規定温度よりも高い第２規定温度に上昇させて、前記第１被接合物と前記第２被接合物との接合強度を高める制御部と、を備える、
接合装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、接合方法および接合装置に関する。

【背景技術】

【0002】

２つの被接合物の一方をステージに保持し他方をヘッドに保持した状態で、両被接合物の位置ずれ量を測定し、その位置ずれ量に基づいて被接合物の位置合わせを行った後、被接合物同士を接合する接合装置が提案されている（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２０１１－０６６２８７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に記載された接合方法では、２つの被接合物同士を接合する際、２つの被接合物を加熱しながら加圧することにより両者を接合される。従って、２つの被接合物が熱膨張することにより位置ずれが生じてしまう虞がある。

【0005】

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、被接合物同士を高い位置精度で接合することができる接合方法および接合装置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、本発明に係る接合方法は、
第１被接合物と、前記第１被接合物の第１接合部に接合させる第２接合部および前記第１被接合物に接合される側における前記第２接合部以外の領域に位置し紫外線硬化性樹脂から形成された樹脂部を有する第２被接合物と、を接合する接合方法であって、
前記第１被接合物と前記第２被接合物との少なくとも一方を加熱して前記第１被接合物と前記第２被接合物との温度差の絶対値を５０℃以下で維持しながら、前記第２被接合物の前記第１被接合物に対する位置ずれ量が小さくなるように前記第２被接合物の前記第１被接合物に対する相対位置を決定する位置決め工程と、
前記位置決め工程の後、前記第１被接合物と前記第２被接合物との少なくとも一方を加熱して前記第１被接合物と前記第２被接合物との温度差の絶対値を５０℃以下で維持しながら、前記第１被接合物に前記第２被接合物の前記第２接合部および前記樹脂部を接触させる接触工程と、
前記第１被接合物と前記第２被接合物との少なくとも一方を加熱して前記第１被接合物と前記第２被接合物との温度差の絶対値が５０℃以下で維持され且つ前記第１被接合物に前記第２被接合物の前記樹脂部が接触した状態で、前記樹脂部に紫外線を照射して前記樹脂部を硬化させることにより、前記第２被接合物を前記第１被接合物に固定する固定工程と、
前記第２被接合物が前記第１被接合物に固定された状態で、前記第１被接合物と前記第２被接合物とを加熱することにより前記第２被接合物の前記第２接合部を前記第１被接合物の前記第１接合部に接合する接合工程と、
前記第１被接合物と前記第２被接合物との少なくとも一方を加熱して前記第１被接合物と前記第２被接合物との温度差の絶対値を５０℃以下で維持しながら、前記第１被接合物と前記第２被接合物の前記第２接合部および前記樹脂部とが接触した状態で、前記第１被接合物の前記第２被接合物に対する位置ずれ量を測定する測定工程と、
前記位置ずれ量に基づいて、前記第１被接合物と前記第２被接合物の前記第２接合部および前記樹脂部とが接触した状態を維持しながら、前記位置ずれ量を減少させるように前記第２被接合物を前記第１被接合物に対して相対的に補正移動させる補正移動工程と、を含み、
前記位置ずれ量が予め設定された位置ずれ量閾値以下の場合、前記固定工程および前記接合工程を行い、前記位置ずれ量が前記位置ずれ量閾値よりも大きい場合、再度、前記測定工程および前記補正移動工程を行い、
前記位置決め工程、前記接触工程、前記測定工程、前記補正移動工程および前記固定工程において、前記第１被接合物と前記第２被接合物との少なくとも一方を加熱して前記第１被接合物と前記第２被接合物との温度差の絶対値が５０℃以下で維持する。

【0008】

他の観点から見た本発明に係る接合方法は、
第１被接合物と、前記第１被接合物のＡｕから形成され且つ予め表面活性化処理された第１接合部に接合させるＡｕから形成され且つ予め表面活性化処理された第２接合部を有する第２被接合物と、を接合する接合方法であって、
前記第１被接合物と前記第２被接合物とを加熱して予め設定された同一の第１規定温度で維持しながら、前記第２被接合物の前記第１被接合物に対する位置ずれ量が小さくなるように前記第２被接合物の前記第１被接合物に対する相対位置を決定する位置決め工程と、
前記位置決め工程の後、前記第１被接合物と前記第２被接合物とを同一の前記第１規定温度で維持しながら前記第１接合部と前記第２接合部とを接触させて予め設定された基準圧力未満で加圧された状態を維持する接触工程と、
前記第１接合部と前記第２接合部とが接触した状態で、前記第１被接合物と前記第２被接合物とを同一の前記第１規定温度で維持し且つ前記基準圧力未満で加圧された状態を維持しながら前記第１被接合物の前記第２被接合物に対する位置ずれ量を測定する測定工程と、
前記第１被接合物と前記第２被接合物とを同一の前記第１規定温度で維持しながら、前記位置ずれ量に基づいて、前記位置ずれ量を減少させるように前記第２被接合物を前記第１被接合物に対して相対的に補正移動させる補正移動工程と、
前記第１被接合物と前記第２被接合物とが前記第１規定温度で維持され且つ前記第１接合部と前記第２接合部とが接触した状態で、前記第１接合部と前記第２接合部とが密着する方向へ予め設定された基準圧力以上の圧力で加圧することにより、前記第２被接合物を前記第１被接合物に固定する固定工程と、
前記第２被接合物が前記第１被接合物に固定された状態で、前記第１被接合物および前記第２被接合物を加熱することにより前記第１被接合物および前記第２被接合物の温度を、前記第１規定温度よりも高い第２規定温度に上昇させて、前記第１被接合物と前記第２被接合物との接合強度を高める接合工程と、を含み、
前記位置ずれ量が予め設定された位置ずれ量閾値以下の場合、前記固定工程および前記接合工程を行い、前記位置ずれ量が前記位置ずれ量閾値よりも大きい場合、再度、前記測定工程および前記補正移動工程を行い、
前記位置決め工程、前記接触工程、前記測定工程、前記補正移動工程および前記固定工程において、同一の前記第１規定温度で維持する。

【0009】

他の観点から見た本発明に係る接合方法は、
第１被接合物と、前記第１被接合物の表面活性化処理された第１接合部に接合させる表面活性化処理された第２接合部を有する第２被接合物と、を接合する接合方法であって、
前記第１接合部と前記第２接合部との少なくとも一方に親水化処理を施す親水化処理工程と、
前記第１被接合物と前記第２被接合物とを加熱して予め設定された同一の第１規定温度で維持しながら、前記第２被接合物の前記第１被接合物に対する位置ずれ量が小さくなるように前記第２被接合物の前記第１被接合物に対する相対位置を決定する位置決め工程と、
前記位置決め工程の後、前記第１被接合物と前記第２被接合物とを同一の前記第１規定温度で維持しながら前記第１接合部と前記第２接合部とを接触させて予め設定された基準圧力未満で加圧された状態維持する接触工程と、
前記第１被接合物と前記第２被接合物とが接触した状態で、前記第１被接合物と前記第２被接合物とを同一の前記第１規定温度で維持し且つ前記基準圧力未満で加圧された状態を維持しながら前記第１被接合物の前記第２被接合物に対する位置ずれ量を測定する測定工程と、
前記第１被接合物と前記第２被接合物とを同一の前記第１規定温度で維持しながら、前記位置ずれ量に基づいて、前記位置ずれ量を減少させるように前記第２被接合物を前記第１被接合物に対して相対的に補正移動させる補正移動工程と、
前記第１接合部と前記第２接合部とが接触した状態で、前記第１被接合物の前記第１接合部と前記第２被接合物の前記第２接合部とが密着する方向へ前記基準圧力以上で加圧することにより、前記第２被接合物を前記第１被接合物に仮接合する仮接合工程と、
前記第２被接合物が前記第１被接合物に仮接合された状態で、前記第１被接合物および前記第２被接合物を加熱することにより前記第１被接合物および前記第２被接合物の温度を、前記第１規定温度よりも高い第２規定温度に上昇させて、前記第１被接合物と前記第２被接合物との接合強度を高める接合工程と、を含み、
前記位置ずれ量が予め設定された位置ずれ量閾値以下の場合、前記仮接合工程および前記接合工程を行い、前記位置ずれ量が前記位置ずれ量閾値よりも大きい場合、再度、前記測定工程および前記補正移動工程を行い、
前記位置決め工程、前記接触工程、前記測定工程、前記補正移動工程および前記仮接合工程において、同一の前記第１規定温度で維持する。

【0011】

他の観点から見た本発明に係る接合装置は、
第１被接合物と、前記第１被接合物の第１接合部に接合させる第２接合部および前記第１被接合物に接合される側における前記第２接合部以外の領域に位置し紫外線硬化性樹脂から形成された樹脂部を有する第２被接合物と、を接合する接合装置であって、
前記第１被接合物を保持する第１被接合物保持部と、
前記第２被接合物を保持する第２被接合物保持部と、
前記第１被接合物保持部と前記第２被接合物保持部とが対向する第１方向において、前記第２被接合物保持部を前記第１被接合物保持部に対して前記第１被接合物保持部へ近づく方向または前記第１被接合物保持部から遠ざかる方向へ相対的に移動させる第１保持部駆動部と、
前記第１被接合物と前記第２被接合物とが予め設定された同一の第１規定温度で維持された状態で、前記第２被接合物の前記第１被接合物に対する位置ずれ量を測定する測定部と、
前記第２被接合物保持部を前記第１被接合物保持部に対して前記第１方向に直交する第２方向へ相対的に移動させる第２保持部駆動部と、
紫外線を前記第１被接合物および前記第２被接合物へ照射する紫外線照射源と、
前記第１被接合物と前記第２被接合物との少なくとも一方を加熱して前記第１被接合物と前記第２被接合物との温度差の絶対値を５０℃以下で維持された状態で、前記測定部により測定された前記位置ずれ量に基づいて、前記第１保持部駆動部および前記第２保持部駆動部を制御して、前記第１被接合物の前記第２被接合物に対する前記第２方向に直交する方向における相対位置を調整した後、前記第１被接合物と前記第２被接合物との少なくとも一方を加熱して前記第１被接合物と前記第２被接合物との温度差の絶対値を５０℃以下で維持しながら、前記第１被接合物と前記第２被接合物とを接触させ、その後、前記第１被接合物と前記第２被接合物との少なくとも一方を加熱して前記第１被接合物と前記第２被接合物との温度差の絶対値を５０℃以下で維持しながら、前記第１被接合物と前記第２被接合物とが接触した状態で、前記測定部により前記第１被接合物の前記第２被接合物に対する位置ずれ量を測定し、前記位置ずれ量に基づいて、前記第１被接合物と前記第２被接合物の前記第２接合部および前記樹脂部とが接触した状態を維持しながら、前記位置ずれ量を減少させるように前記第２被接合物を前記第１被接合物に対して相対的に補正移動させ、前記位置ずれ量が予め設定された位置ずれ量閾値以下の場合、前記第１被接合物と前記第２被接合物との少なくとも一方を加熱して前記第１被接合物と前記第２被接合物との温度差の絶対値を５０℃以下で維持しながら、前記紫外線照射源を制御して、前記樹脂部に紫外線を照射することにより前記樹脂部を硬化させて前記第２被接合物を前記第１被接合物に固定する制御部と、を備える。

【0013】

他の観点から見た本発明に係る接合装置は、
第１被接合物と、前記第１被接合物のＡｕから形成され且つ予め表面活性化処理された第１接合部に接合させるＡｕから形成され且つ予め表面活性化処理された第２接合部を有する第２被接合物と、を接合する接合装置であって、
前記第１被接合物を保持する第１被接合物保持部と、
前記第２被接合物を保持する第２被接合物保持部と、
前記第１被接合物保持部と前記第２被接合物保持部とが対向する第１方向において、前記第２被接合物保持部を前記第１被接合物保持部に対して前記第１被接合物保持部へ近づく方向または前記第１被接合物保持部から遠ざかる方向へ相対的に移動させる第１保持部駆動部と、
前記第１被接合物の温度と前記第２被接合物の温度とを調節する温度調節部と、
前記温度調節部により前記第１被接合物と前記第２被接合物とが予め設定された同一の第１規定温度で維持された状態で、前記第２被接合物の前記第１被接合物に対する位置ずれ量を測定する測定部と、
前記第２被接合物保持部を前記第１被接合物保持部に対して前記第１方向に直交する第２方向へ相対的に移動させる第２保持部駆動部と、
前記第１被接合物と前記第２被接合物とが加熱され同一の前記第１規定温度で維持された状態で、前記測定部により測定された前記位置ずれ量に基づいて、前記第１保持部駆動部および前記第２保持部駆動部を制御して、前記第１被接合物の前記第２被接合物に対する前記第２方向に直交する方向における相対位置を調整した後、前記第１被接合物と前記第２被接合物とが同一の前記第１規定温度で維持された状態で、前記第１被接合物と前記第２被接合物とを接触させて予め設定された基準圧力未満で加圧した状態を維持し、その後、前記第１被接合物と前記第２被接合物とが接触した状態で、前記第１被接合物と前記第２被接合物とが同一の前記第１規定温度で維持され且つ前記基準圧力未満で維持された状態で、前記測定部により前記第１被接合物の前記第２被接合物に対する位置ずれ量を測定し、前記第１被接合物と前記第２被接合物とが同一の前記第１規定温度で維持された状態で、前記位置ずれ量に基づいて、前記位置ずれ量を減少させるように前記第２被接合物を前記第１被接合物に対して相対的に補正移動させ、前記位置ずれ量が予め設定された位置ずれ量閾値以下の場合、前記第２被接合物を前記第１被接合物へ予め設定された基準圧力以上の圧力で押し付けることにより、前記第２被接合物を前記第１被接合物に固定した後、前記第１被接合物および前記第２被接合物を加熱して前記第１被接合物および前記第２被接合物の温度を、前記第１規定温度よりも高い第２規定温度に上昇させて、前記第１被接合物と前記第２被接合物との接合強度を高める制御部と、を備える。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、第２被接合物の第１被接合物に対する相対位置を決定した後、第１被接合物に第２被接合物に接触させ、その後、第１被接合物と第２被接合物とが同一の規定温度で維持された状態で、第１被接合物に第２被接合物を固定する。これにより、その後、第１被接合物と第２被接合物とを加熱した際、第２被接合物が第１被接合物に事前に固定されていることにより、第１被接合物と第２被接合物の熱膨張に起因した位置ずれの発生を抑制できる。従って、第１被接合物、第２被接合物同士を高い位置精度で接合することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施の形態１に係る接合装置の内部の概略正面図である。

【図2】実施の形態１に係る接合装置の一部の概略構成図である。

【図3A】チップの概略図である。

【図3B】チップの概略図である。

【図4】実施の形態１に係るチップのアライメントマークとヘッドの中空部との位置関係を示す図である。

【図5A】実施の形態１に係るボンディング部の一部を示す概略斜視図である。

【図5B】実施の形態１に係る接合装置の図２のＡ－Ａ線における断面矢視図である。

【図6A】チップに設けられた２つのアライメントマークを示す図である。

【図6B】基板に設けられた２つのアライメントマークを示す図である。

【図7A】実施の形態１に係るステージの平面図である。

【図7B】実施の形態１に係るステージの側面図である。

【図8A】アライメントマークの撮影画像を示す概略図である。

【図8B】アライメントマークが互いにずれている状態を示す概略図である。

【図9】実施の形態１に係る接合装置が実行するチップ接合処理の流れを示すフローチャートである。

【図10A】実施の形態１に係る接合装置におけるチップを基板に接合する前の状態を示す図である。

【図10B】実施の形態１に係る接合装置におけるチップを基板に接触させた状態を示す図である。

【図10C】実施の形態１に係る接合装置におけるチップを基板から離脱させる様子を示す図である。

【図11A】実施の形態１に係る接合装置におけるチップを基板に対して相対的に移動させる様子を示す図である。

【図11B】実施の形態１に係る接合装置におけるチップを基板に接触させる様子を示す図である。

【図11C】実施の形態１に係る接合装置における紫外線を照射する様子を示す図である。

【図12】本発明の実施の形態２に係る接合装置の内部の概略正面図である。

【図13A】実施の形態２に係るステージおよびヘッド付近を示す概略斜視図である。

【図13B】実施の形態２に係る直流電源の動作説明図である。

【図14A】接合する２つの基板の一方に設けられた２つのアライメントマークを示す図である。

【図14B】接合する２つの基板の他方に設けられた２つのアライメントマークを示す図である。

【図15A】基板のアライメントマークの撮影画像を示す概略図である。

【図15B】基板のアライメントマークが互いにずれている状態を示す概略図である。

【図16】実施の形態２に係る接合装置が実行する基板接合処理の流れを示すフローチャートである。

【図17】本発明の実施の形態３に係る接合装置の内部の概略正面図である。

【図18】実施の形態３に係る接合装置が実行する基板接合処理の流れを示すフローチャートである。

【図19】本発明の実施の形態４に係る接合装置の内部の概略正面図である。

【図20】実施の形態４に係るチップ保持部を示す図である。

【図21】変形例に係る接合装置が実行する基板接合処理の流れを示すフローチャートである。

【図22A】ＬＥＤパネルの一例を示す概略図である。

【図22B】変形例に係る接合装置の一部を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態に係る接合装置について、図を参照しながら説明する。本実施の形態に係る接合装置は、基板上に電子部品を接合する装置である。電子部品は、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（以下、単に「チップ」と称する。）である。この接合装置は、基板の第１金属部（電極）とチップの第２金属部（電極）とを接触させて加圧および加熱することにより、チップを基板に接合する。また、チップには、基板に接合される側の一部に紫外線硬化性樹脂から形成された樹脂部が設けられている。

【0017】

図１に示すように、本実施の形態に係る接合装置１は、チップＣＰを基板ＷＴ上に実装するいわゆるチップマウンタであり、ステージ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、撮像部３５ａ、３５ｂ、４１と、紫外線照射源５１と、を備える。また、接合装置１は、図２に示すように、カメラＦ方向駆動部３６５と、カメラＺ方向駆動部３６３と、を有する。

【0018】

基板ＷＴは、例えばサファイヤ基板、アルミナ基板、ガラス基板等の紫外領域の波長帯の少なくとも一部の波長領域の光を透過する性質を有する基板上に金属部が配設された第１被接合物である。ここで、金属部は、はんだ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ等の各種金属から形成された第１金属部であり、基板ＷＴの第１接合部に相当する。チップＣＰは、例えば図３Ａに示すように、基板ＷＴに接合される側に設けられた金属部ＭＣＰ１および樹脂部ＣＰＲ１を有する第２被接合物である。金属部ＭＣＰ１は、はんだ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ等の各種金属から形成された第２金属部であり、チップＣＰの第２接合部に相当する。樹脂部ＣＰＲ１は、紫外線硬化性樹脂から形成されている。紫外線硬化性樹脂としては、アクリル系の紫外線硬化性樹脂、エポキシ系の紫外線硬化性樹脂等が採用される。ここで、チップＣＰは、樹脂部ＣＰＲ１の基板ＷＴに固定される面と第１金属部の基板ＷＴに接合される面とは面一となっている。

【0019】

或いは、チップＣＰの樹脂部ＣＰＲ１は、チップＣＰを基板ＷＴに押し付けたときに、チップＣＰにおける基板ＷＴに接合される部分に侵入しない程度に第１金属部よりも突出していてもよい。樹脂部ＣＰＲ１は硬化時に収縮する性質が有するため、チップＣＰの接合部と基板ＷＴの接合部とを密着させるのに好適である。なお、チップＣＰは、例えば図３Ｂに示すように、樹脂部ＣＰＲ１が基板ＷＴに接合される側における金属部ＭＣＰ１以外の領域に設けられた凹部ＴＲ１に埋設されているものであってもよい。ここで、チップＣＰの接合部は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法により研磨されており、平坦化されている。例えばＲａが１ｎｍ以下の平坦性を有する。

【0020】

ボンディング部３３は、Ｚ軸方向移動部材３３１と、第１円盤部材３３２と、ピエゾアクチュエータ３３３と、第２円盤部材３３４と、ミラー固定用部材３３６と、ミラー３３７と、ヘッド３３Ｈと、を有する。Ｚ軸方向移動部材３３１の上端部には、第１円盤部材３３２が固定されている。また、第１円盤部材３３２の上側には、第２円盤部材３３４が配置されている。第１円盤部材３３２と第２円盤部材３３４とは、ピエゾアクチュエータ３３３を介して接続されている。さらに、第２円盤部材３３４の上面側には、ヘッド３３Ｈが固定されている。ヘッド３３Ｈは、チップＣＰを吸着して保持する。

【0021】

ヘッド３３Ｈは、鉛直下方（－Ｚ方向）からチップＣＰを保持する第２被接合物保持部である。ヘッド３３Ｈは、チップツール４１１と、ヘッド本体部４１３とを有している。チップツール４１１は、撮影光（赤外光等）を透過する材料（例えばシリコン（Ｓｉ））から形成されている。また、ヘッド本体部４１３には、チップツール４１１に保持されたチップＣＰの温度を調整する温度調節部４１７が内蔵されている。温度調節部４１７は、セラミックヒータやコイルヒータ等を有する。また、ヘッド本体部４１３には、撮影光を透過（通過）させるための中空部４１５，４１６が設けられている。各中空部４１５，４１６は、撮影光を透過する透過部分であり、ヘッド本体部４１３を鉛直方向（Ｚ軸方向）に貫通するように設けられている。また、各中空部４１５，４１６は、図４に示すように、上面視において楕円形状を有している。２つの中空部４１５，４１６は、上面視略正方形形状を有するヘッド本体部４１３の対角部分において、軸ＡＸを中心に点対称に配置されている。なお、撮影光を透過させるため、第２円盤部材３３４における中空部４１５、４１６に対応する部分にも孔部３３４ａ、３３４ｂが設けられている。

【0022】

ピエゾアクチュエータ３３３は、基板ＷＴにおける金属部が形成された面ＷＴｆとチップＣＰにおける金属部ＭＣＰ１が形成された面ＣＰｆとの間の距離とチップＣＰの基板ＷＴの面ＷＴｆに対する傾きとの少なくとも一方を調整する。ピエゾアクチュエータ３３３は、図５Ａに示すように、第１円盤部材３３２と第２円盤部材３３４との間に３つ存在し、それぞれのＺ方向に伸縮可能となっている。そして、３つのピエゾアクチュエータ３３３それぞれの伸縮の程度を制御することにより、水平面に対する第２円盤部材３３４、ひいてはヘッド３３Ｈの傾き角度が調整される。そして、ヘッド３３Ｈに保持されたチップＣＰの面ＣＰｆの基板ＷＴの面ＷＴｆとの間の距離と、ヘッド３３Ｈに保持されたチップＣＰの面ＣＰｆの基板ＷＴの面ＷＴｆに対する傾きと、の少なくとも一方が調整される。なお、３本のピエゾアクチュエータ３３３は、撮像部３５ａ、３５ｂに関する照明光（反射光を含む）を遮らない位置に配置されている。

【0023】

ミラー３３７は、図２に示すように、ミラー固定用部材３３６を介して第１円盤部材３３２に固定され、第１円盤部材３３２と第２円盤部材３３４との間の空隙に配置されている。ミラー３３７は、斜め下方向き４５度の傾斜角度を有する傾斜面３３７ａ、３３７ｂを有する。第１撮像部３５ａ、３５ｂからミラー３３７の傾斜面３３７ａ、３３７ｂへ入射した撮影光は、上方へ反射される。

【0024】

ヘッド駆動部３６は、チップＣＰを保持したヘッド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３１に近づけて基板ＷＴの金属部にチップＣＰの金属部ＭＣＰ１を接触させる第１保持部駆動部である。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３１に近づけて基板ＷＴの金属部にチップＣＰの金属部ＭＣＰ１を接触させる。ここにおいて、後述するように、基板ＷＴの金属部とチップＣＰの金属部ＭＣＰ１とは、例えばＡｒ粒子を金属部に照射することにより金属部の表面を活性化する表面活性化処理装置（図示せず）により表面活性化処理が施されている。

【0025】

ヘッド駆動部３６は、Ｚ方向駆動部３４と、回動部材３６１と、θ方向駆動部３７と、を有する。Ｚ方向駆動部３４は、サーボモータおよびボールネジ等を有している。Ｚ方向駆動部３４は、後述の回動部材３６１の下端側に設けられ、矢印ＡＲ１に示すように、ボンディング部３３のＺ軸方向移動部材３３１をＺ軸方向へ駆動する。Ｚ方向駆動部３４が、Ｚ軸方向移動部材３３１をＺ方向に移動させると、それに伴い、ボンディング部３３の上端部に設けられたヘッド３３ＨがＺ方向に移動する。即ち、ヘッド３３Ｈは、Ｚ方向駆動部３４によりＺ方向に駆動される。

【0026】

回動部材３６１は、円筒形状であり、図５Ｂに示すように内側の中空部の断面形状が八角形である。一方、Ｚ軸方向移動部材３３１は、断面形状が八角形である棒状部分を有し、回動部材３６１の内側に挿入されている。また、Ｚ軸方向移動部材３３１の８つの側面のうちの４つの側面と回動部材３６１の内面との間には、Ｚ軸方向移動部材３３１が回動部材３６１に対してＺ軸方向へ摺動するかたちで配置されたリニアガイド３８が設けられている。Ｚ軸方向移動部材３３１は、回動部材３６１が回転軸ＡＸ周りに回転すると、回動部材３６１と連動して回転する。即ち、ボンディング部３３と回動部材３６１とは、矢印ＡＲ２に示すように、回転軸ＡＸ周りに連動して回転する。

【0027】

θ方向駆動部３７は、サーボモータおよび減速機等を有し、図２に示すように、ボンディング装置３０内に設けられた固定部材３０１に固定されている。θ方向駆動部３７は、回動部材３６１を軸ＡＸ周りに回転可能に支持している。そして、θ方向駆動部３７は、制御部９０から入力される制御信号に応じて、回動部材３６１を回転軸ＡＸ周りに回転させる第２保持部駆動部である。

【0028】

撮像部３５ａ、３５ｂは、チップＣＰが基板ＷＴにおけるチップＣＰが実装される位置に配置された状態で、チップＣＰの鉛直下方、即ち、－Ｚ方向からチップＣＰを撮像する。撮像部３５ａは、カメラＺ方向駆動部３６３およびカメラＦ方向駆動部３６５を介して回動部材３６１に固定されている。撮像部３５ｂも、カメラＺ方向駆動部３６３およびカメラＦ方向駆動部３６５を介して回動部材３６１に固定されている。これにより、第１撮像部３５ａ、３５ｂは、回動部材３６１と共に回転する。ここで、前述のように、ミラー３３７は、Ｚ軸方向移動部材３３１に固定され、回動部材３６１とＺ軸方向移動部材３３１とは連動して回転する。従って、撮像部３５ａ，３５ｂとミラー３３７との相対的な位置関係は不変であるので、回動部材３６１の回転動作に関わらず、ミラー３３７により反射される撮影光が撮像部３５ａ，３５ｂに導かれる。

【0029】

チップＣＰには、例えば図６Ａに示すような２つのアライメントマークＭＣ１ａ、ＭＣ１ｂが設けられている。また、基板ＷＴにおけるチップＣＰが実装される少なくとも１つの領域ＡＷ１それぞれには、例えば図６Ｂに示すような２つのアライメントマークＭＷ１ａ、ＭＷ１ｂが設けられている。そして、撮像部３５ａ、３５ｂは、それぞれ、チップＣＰに設けられたアライメントマークＭＣ１ａ、ＭＣ１ｂの画像と、基板ＷＴに設けられた後述のアライメントマークＭＷ１ａ、ＭＷ１ｂの画像と、を含む画像データを取得する。

【0030】

また、制御部９０は、撮像部３５ａ、３５ｂにより取得された画像データに基づいて、基板ＷＴにおけるチップＣＰが実装される面に平行な方向における各チップＣＰの基板ＷＴに対する相対位置を認識する。撮像部３５ａ，３５ｂは、それぞれ、図２に示すように、イメージセンサ３５１ａ、３５１ｂと、光学系３５２ａ、３５２ｂと、同軸照明系（図示せず）と、を有する。撮像部３５ａ，３５ｂは、それぞれ、同軸照明系の光源（図示せず）から出射される照明光（例えば赤外光）の反射光に関する画像データを取得する。なお、撮像部３５ａ，３５ｂの同軸照明系から水平方向に出射された照明光は、ミラー３３７の傾斜面３３７ａ、３３７ｂで反射されその進行方向が鉛直上方に変更される。そして、ミラー３３７で反射された光は、ヘッド３３Ｈに保持されたチップＣＰとチップＣＰに対向配置された基板ＷＴとを含む撮影対象部分に向けて進行し各撮影対象部分で反射される。ここで、チップＣＰの撮像対象部分には、後述のアライメントマークＭＣ１ａ、ＭＣ１ｂが設けられており、基板ＷＴの撮像対象部分には、後述のアライメントマークＭＣ２ａ、ＭＣ２ｂが設けられている。チップＣＰおよび基板ＷＴそれぞれの撮影対象部分からの反射光は、鉛直下方へ進行した後、ミラー３３７の傾斜面３３７ａ、３３７ｂで再び反射されその進行方向が水平方向に変更されて、撮像部３５ａ，３５ｂへと到達する。このようにして、撮像部３５ａ、３５ｂは、チップＣＰおよび基板ＷＴそれぞれの撮影対象部分の画像データを取得する。ここにおいて、ヘッド３３Ｈの中空部４１５、４１６は、回動部材３６１の回転に連動して軸ＡＸ周りに回転する。例えば、図４に示すように、撮像部３５ａ，３５ｂがチップＣＰのアライメントマークＭＣ１ａ、ＭＣ１ｂが設けられた２つの角部を結ぶ対角線上に位置するときに、撮像部３５ａ、３５ｂが中空部４１５、４１６を通じてアライメントマークＭＣ１ａ、ＭＣ１ｂの撮像データを取得することができる。

【0031】

カメラＦ方向駆動部３６５は、図２の矢印ＡＲ３に示すように、撮像部３５ａ、３５ｂをフォーカス方向に駆動することにより、撮像部３５ａ，３５ｂの焦点位置を調整する。カメラＺ方向駆動部３６３は、矢印ＡＲ４に示すように、第１撮像部３５ａ、３５ｂをＺ軸方向に駆動する。ここで、カメラＺ方向駆動部３６３は、通常、Ｚ軸方向移動部材３３１のＺ軸方向の移動量と、撮像部３５ａ，３５ｂのＺ軸方向の移動量とが同一となるように、撮像部３５ａ、３５ｂを移動させる。このようにして、ヘッド３３ＨのＺ軸方向への移動時において、撮像部３５ａ，３５ｂの撮影対象部分が移動前後で変わらないようにしている。但し、カメラＺ方向駆動部３６３は、撮像部３５ａ、３５ｂのＺ軸方向の移動量がＺ軸方向移動部材３３１のＺ軸方向の移動量と異なるように、撮像部３５ａ，３５ｂを移動させる場合がある。この場合、撮像部３５ａ，３５ｂとミラー３３７とのＺ方向における相対位置がそれぞれ変化するため、撮像部３５ａ，３５ｂによるチップＣＰおよび基板ＷＴにおける撮影対象部分が変更される。

【0032】

ステージ３１は、基板ＷＴにおけるチップＣＰが実装される面ＷＴｆが鉛直下方、即ち、－Ｚ方向を向く姿勢で基板ＷＴを保持する第１被接合物保持部である。ステージ３１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３１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。ステージ３１は、ステージ３１に保持される基板ＷＴの温度を調節する温度調節部３１７を有する。温度調節部３１７は、例えば赤外線ヒータである。また、ステージ３１は、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、Ｘ方向移動部３１１とＹ方向移動部３１３と基板載置部３１５とＸ方向駆動部３２１とＹ方向駆動部３２３とを有する。Ｘ方向移動部３１１は、２つのＸ方向駆動部３２１を介してボンディング装置３０のベース部材３０２に固定されている第２保持部駆動部である。２つのＸ方向駆動部３２１は、それぞれＸ方向に延在しＹ方向に離間して配置されている。Ｘ方向駆動部３２１は、リニアモータおよびスライドレールを有し、Ｘ方向移動部３１１を固定部材３０１に対してＸ方向に移動させる。

【0033】

Ｙ方向移動部３１３は、Ｘ方向移動部３１１の下方（－Ｚ方向）に、２つのＹ方向駆動部３２３を介して配置されている第２保持部駆動部である。２つのＹ方向駆動部３２３は、それぞれＹ方向に延在しＸ方向に離間して配置されている。Ｙ方向駆動部３２３は、リニアモータおよびスライドレールを有し、Ｙ方向移動部３１３をＸ方向移動部３１１に対してＹ方向に移動させる。基板載置部３１５は、Ｙ方向移動部３１３に固定されている。基板載置部３１５は、Ｘ方向駆動部３２１およびＹ方向駆動部３２３の移動に応じて、Ｘ方向およびＹ方向に移動する。また、Ｘ方向移動部３１１の中央部には、平面視矩形状の開口部３１２が設けられ、Ｙ方向移動部３１３の中央部にも、平面視矩形状の開口部３１４が設けられている。基板載置部３１５の中央部には、平面視円形の開口部３１６が設けられている。そして、これらの開口部３１２，３１４，３１６を通じて基板ＷＴ上のマークを撮像部４１により認識する。

【0034】

撮像部４１は、図１および図２に示すように、ステージ３１の上方に配置されている。そして、撮像部４１は、チップＣＰが基板ＷＴにおけるチップＣＰが実装される位置に配置された状態で、基板ＷＴの鉛直上方（＋Ｚ方向）から、基板ＷＴのアライメントマークＭＷ２ａ、ＭＷ２ｂを撮像する、これにより、撮像部４１は、基板ＷＴのアライメントマークＭＣ２ａ、ＭＣ２ｂの画像を含む画像データを取得する。制御部９０は、撮像部４１により取得された画像データに基づいて、基板ＷＴにおけるチップＣＰが実装される面に平行な方向におけるチップＣＰの実装位置のヘッド３３Ｈに対する相対位置を認識する。撮像部４１は、イメージセンサ４１８と、光学系４１９と、同軸照明系（図示せず）と、を有する。撮像部４１は、同軸照明系の光源（図示せず）から出射される照明光（例えば赤外光）の反射光に関する画像データを取得する。

【0035】

紫外線照射源５１は、ステージ３１の鉛直上方、即ち、＋Ｚ方向側に配置され、基板ＷＴの＋Ｚ方向側から基板ＷＴに紫外線を照射する。紫外線照射源５１としては、例えば紫外領域の波長帯域の光を照射する発光素子を有するもの、または、紫外領域の波長帯域のレーザ光を照射するレーザ源を有するものを採用することができる。基板ＷＴの＋Ｚ方向側から基板ＷＴに照射された紫外線は、基板ＷＴを透過して樹脂部ＣＰＲ１、ＷＴＲ１に照射される。

【0036】

制御部９０は、接合装置１全体を制御し、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。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、後述するチップＣＰの基板ＷＴに対する相対的な算出した位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθに対して予め設定された位置ずれ量閾値Δｘｔｈ、Δｙｔｈ、Δθｔｈを示す情報も記憶する。インタフェースは、撮像部３５ａ、３５ｂ、４１から入力される撮影画像信号を撮影画像情報に変換してバスへ出力する。また、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、Ｚ方向駆動部３４、θ方向駆動部３７、ピエゾアクチュエータ３３３、Ｘ方向駆動部３２１およびＹ方向駆動部３２３のそれぞれへ制御信号を出力する。制御部９０は、図８Ａに示すように、チップＣＰと基板ＷＴとのアライメントマークＭＣ１ａ，ＭＷ１ａを含む撮影画像ＧＡａと、チップＣＰと基板ＷＴとのアライメントマークＭＣ１ｂ，ＭＣ２ｂを含む撮影画像ＧＡｂと、を取得する。そして、制御部９０は、図８Ｂに示すように、撮像部３５ａから取得した撮影画像ＧＡａに基づいて、チップＣＰ、基板ＷＴに設けられた１組のアライメントマークＭＣ１ａ，ＭＷ１ａ相互間の位置ずれ量Δｘａ、Δｙａを算出する。なお、図８Ｂは、１組のアライメントマークＭＣ１ａ，ＭＷ１ａが互いにずれている状態を示している。同様に、制御部９０は、撮像部３５ｂから取得した撮影画像ＧＡｂに基づいて、チップＣＰ、基板ＷＴに設けられた他の１組のアライメントマークＭＣ１ｂ，ＭＷ１ｂ相互間の位置ずれ量Δｘｂ、Δｙｂを算出する。そして、制御部９０は、これら２組のアライメントマークの位置ずれ量Δｘａ、Δｙａ、Δｘｂ、Δｙｂと２組のマークの幾何学的関係とに基づいて、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ軸周りの回転方向におけるチップＣＰと基板ＷＴとの相対的な位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθを算出する。また、制御部９０は、算出した位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθが低減されるように、ヘッド３３ＨをＸ方向およびＹ方向へ移動させたり、Ｚ軸周りに回転させたりする。これにより、チップＣＰと基板ＷＴとの相対的な位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθが低減される。

【0037】

次に、本実施の形態に係る接合装置１が実行するチップ接合処理について図９乃至図１１Ｃを参照しながら説明する。このチップ接合処理は、制御部９０によりチップ接合処理を実行するためのプログラムを起動されたことを契機として開始される。なお、図９においては、チップＣＰおよび基板ＷＴが、接合装置１内に搬送されているものとする。また、基板ＷＴの第１金属部およびチップＣＰの第２金属部は、予め表面活性化処理されているものとする。

【0038】

まず、接合装置１は、チップＣＰと基板ＷＴとが接触していない状態でチップＣＰと基板ＷＴとの相対的な位置ずれ量を算出する（ステップＳ１０１）。ここで、接合装置１は、例えば図１０Ａに示すように、基板ＷＴの第１金属部ＭＷＴ１が設けられた面側とチップＣＰの第２金属部ＭＣＰ１が設けられた面側とを対向させた状態で、撮像部３５ａ、３５ｂにより撮像してえられた撮像画像に基づいて、位置ずれ量を算出する。また、接合装置１は、チップＣＰと基板ＷＴとを予め設定された同一の規定温度で維持しながら、撮像部３５ａ、３５ｂによりチップＣＰおよび基板ＷＴを撮像する。規定温度は、例えば２５℃の室温である。ここで、同一の規定温度とは、チップＣＰの温度と基板ＷＴの温度との温度差の絶対値が５０℃以下であることを意味する。

【0039】

次に、接合装置１は、図９に示すように、算出した位置ずれ量に基づいて、チップＣＰと基板ＷＴとが接触していない状態でチップＣＰと基板ＷＴとの相対的な位置を合わせる（ステップＳ１０２）。このステップ１０２の処理は、チップＣＰと基板ＷＴとを予め設定された同一の規定温度で維持しながら、チップＣＰの基板ＷＴに対する位置ずれ量が小さくなるようにチップＣＰの基板ＷＴに対する相対位置を決定する位置決め工程に相当する。このとき、図１０Ａに示すように、チップＣＰのアライメントマークＭＣ１ａ、ＭＣ１ｂの位置と基板ＷＴにおけるチップＣＰを実装する位置のアライメントマークＭＷ１ａ、ＭＷ１ｂの位置とが一致した状態となる。

【0040】

続いて、接合装置１は、図９に示すように、チップＣＰを保持したヘッド３３Ｈを鉛直上方へ移動させることにより、チップＣＰを基板ＷＴに接触させる（ステップＳ１０３）。このステップＳ１０３の処理は、基板ＷＴにチップＣＰの金属部ＭＣＰ１および樹脂部ＣＰＲ１を接触させる接触工程に相当する。このとき、図１０Ｂに示すように、基板ＷＴの第１金属部ＭＷＴ１とチップＣＰの第２金属部ＭＣＰ１とが互いに接触した状態となる。ここで、ヘッド駆動部３６によりヘッド３３Ｈを鉛直上方へ押し上げる力は、ピエゾアクチュエータ３３３によりヘッド３３Ｈの姿勢を維持する力に比べて十分強い。このため、チップＣＰを基板ＷＴに接触する前の状態でチップＣＰが基板ＷＴに対して角度φだけ傾いた姿勢でヘッド３３Ｈに保持されていた場合でも、チップＣＰの第２金属部ＭＣＰ１および樹脂部ＣＰＲ１の全てを、それぞれに対応する基板ＷＴの第１金属部ＭＷＴ１および樹脂部ＷＴＲ１に接触させることができる。

【0041】

その後、接合装置１は、図９に示すように、チップＣＰが基板ＷＴに接触した状態でのチップＣＰの基板ＷＴに対する相対的な位置ずれ量を算出する（ステップＳ１０４）。このステップＳ１０４の処理は、チップＣＰの基板ＷＴに対する位置ずれ量を測定する測定工程に相当する。ここで、接合装置１は、チップＣＰと基板ＷＴとを予め設定された同一の規定温度で維持しながら、撮像部３５ａ、３５ｂによりチップＣＰおよび基板ＷＴを撮像する。ここにおいて、接合装置１の制御部９０は、まず、撮像部３５ａ、３５ｂから、非接触状態における２つのチップＣＰ、基板ＷＴ（図８Ａ参照）の撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂ（図８Ｂ参照）を取得する。そして、制御部９０は、２つの撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂに基づいて、チップＣＰ、基板ＷＴのＸ方向、Ｙ方向およびＺ軸周りの回転方向の位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθそれぞれを算出する。具体的には、制御部９０は、例えばＺ方向に離間したアライメントマークＭＣ１ａ、ＭＷ１ａを同時に読み取った撮影画像ＧＡａに基づき、ベクトル相関法を用いて位置ずれ量Δｘａ、Δｙａ（図８Ｂ参照）を算出する。同様に、制御部９０は、Ｚ方向に離間したアライメントマークＭＣ１ｂ，ＭＷ１ｂを同時に読み取った撮影画像ＧＡｂに基づき、ベクトル相関法を用いて位置ずれ量Δｘｂ、Δｙｂを算出する。そして、制御部９０は、位置ずれ量Δｘａ、Δｙａ、Δｘｂ、Δｙｂに基づいて、チップＣＰと基板ＷＴの水平方向における位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθを算出する。ここで、図１０Ａに示すように、チップＣＰを基板ＷＴに接触する前の状態でチップＣＰが基板ＷＴに対して角度φだけ傾いた姿勢でヘッド３３Ｈに保持されていたとする。この場合、図１０Ｂに示すように、チップＣＰの位置が基板ＷＴに対して位置ずれ量ΔＤだけずれてしまう。なお、位置ずれ量ΔＤは、位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθのいずれかに相当する。

【0042】

次に、接合装置１は、図９に示すように、算出した位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθの全てが予め設定された位置ずれ量閾値Δｘｔｈ、Δｙｔｈ、Δθｔｈ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ここで、位置ずれ量閾値Δｘｔｈ、Δｙｔｈ、Δθｔｈは、例えば０．２μｍ程度に設定される。接合装置１は、算出した位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθのうちのいずれかが位置ずれ量閾値Δｘｔｈ、Δｙｔｈ、Δθｔｈを超えていると判定すると（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、チップＣＰを基板ＷＴから離脱させる（ステップＳ１０６）。このとき、接合装置１は、例えば図１０Ｃの矢印ＡＲ１１に示すように、ヘッド３３Ｈを鉛直下方へ移動させることにより、チップＣＰを基板ＷＴから離脱させる。このとき、チップＣＰは、再び基板ＷＴに対して角度φだけ傾いた姿勢でヘッド３３Ｈに保持された状態となる。

【0043】

続いて、接合装置１は、図９に示すように、算出した位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθに基づいて、チップＣＰの基板ＷＴに対する位置ずれを解消するようにチップＣＰを基板ＷＴに対して相対的に移動させる際の補正移動量、補正移動方向を算出する（ステップＳ１０７）。その後、接合装置１は、チップＣＰと基板ＷＴとが非接触の状態で、チップＣＰを、算出した補正移動量だけ算出した補正移動方向へ移動させる（ステップＳ１０８）。ここで、接合装置１は、例えば図１１Ａに示すように、チップＣＰを基板ＷＴに対して、位置ずれ量ΔＤの位置ずれ方向とは反対方向へ位置ずれ量ΔＤに相当する補正移動量だけ相対的に移動させる。また、ステップＳ１０８の処理は、チップＣＰの基板ＷＴに対する位置ずれ量に基づいて、その位置ずれ量を減少させるようにチップＣＰを基板ＷＴに対して相対的に補正移動させる補正移動工程に相当する。

【0044】

その後、接合装置１は、図９に示すように、再びチップＣＰを基板ＷＴに接触させる（ステップＳ１０３）。ここで、接合装置１は、例えば図１１Ｂの矢印ＡＲ１３に示すように、ヘッド３３Ｈをステージ３１へ近づけることにより、チップＣＰの第２金属部ＭＣＰ１を基板ＷＴの第１金属部ＭＷＴ１に接触させる。

【0045】

また、接合装置１が、図９のステップＳ１０５において、算出した位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθの全てが位置ずれ量閾値Δｘｔｈ、Δｙｔｈ、Δθｔｈ以下であると判定したとする（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）。この場合、接合装置１は、チップＣＰと基板ＷＴとを予め設定された同一の規定温度で維持しながら、紫外線照射源５１によりチップＣＰの樹脂部ＣＰＲ１および基板ＷＴの樹脂部ＷＴＲ１に紫外線を照射する（ステップＳ１０９）。このステップＳ１０９の処理は、チップＣＰ１を基板ＷＴに固定する固定工程に相当する。ここで、接合装置１は、例えば図１１Ｃに示すように、基板ＷＴにおけるチップＣＰ側とは反対側へ紫外線ＵＶを照射する。そして、基板ＷＴを透過した紫外線が、チップＣＰの樹脂部ＣＰＲ１および基板ＷＴの樹脂部ＷＴＲ１に照射される。このとき、チップＣＰの樹脂部ＣＰＲ１および基板ＷＴの樹脂部ＷＴＲ１が、照射される紫外線を吸収して硬化する。これにより、チップＣＰが基板ＷＴに固定された状態となる。

【0046】

その後、接合装置１は、図９に示すように、チップＣＰおよび基板ＷＴを加熱した状態で、基板ＷＴの金属部ＭＷＴ１とチップＣＰの接合部ＭＣＰ１とが密着する方向へ加圧する（ステップＳ１１０）。これにより、チップＣＰの第２金属部ＭＣＰ１が基板ＷＴの第１金属部ＭＷＴ１に接触した状態で、第２金属部ＭＣＰ１の金属と第１金属部ＭＷＴ１の金属とが互いに拡散されて接合される。ここで、チップＣＰと基板ＷＴとを加熱する際に、チップＣＰを基板ＷＴに押しつける方向へ加圧することを並行して行うことにより、チップＣＰと基板ＷＴとが接触している部分とチップＣＰと基板ＷＴとの間に生じたボイド部分との圧力差により金属粒子がボイド部分へ移動する。これにより、チップＣＰと基板ＷＴとの間に生じたボイド部分が減少する。なお、第１金属部ＭＷＴ１がパッドであり、第２金属部ＭＣＰ１が、金属バンプである場合、第１金属部ＭＷＴ１と第２金属部ＭＣＰ１とが接触した状態で、第１金属部ＭＷＴ１と第２金属部ＭＣＰ１との少なくとも一方を加熱溶融するものであってもよい。その後、ヘッド３３ＨをチップＣＰから離脱させる。このようにして、チップＣＰが基板ＷＴに接合される。このステップＳ１１０の処理は、チップＣＰが基板ＷＴに固定された状態で、チップＣＰと基板ＷＴとを接合する接合工程に相当する。

【0047】

ここで、ステップＳ１０３乃至Ｓ１０８の一連の処理を繰り返し実行することによりチップＣＰの基板ＷＴに対する位置ずれが低減されることを確認するための実験を行った結果について説明する。実験は、１０個のチップＣＰを基板ＷＴに接合することにより行った。この実験の結果を表１乃至表３に示す。

【0048】

【表1】

【0049】

【表2】

【0050】

【表3】

【0051】

表１は、１０個のチップＣＰそれぞれについて前述のチップ接合処理を実行する際のステップＳ１０２の処理が完了した時点におけるチップＣＰの基板ＷＴに対する位置ずれ量を示す。表２は、１０個のチップＣＰそれぞれについて、チップＣＰを基板ＷＴに圧力５０Ｎで接触させた状態でのチップＣＰの基板ＷＴに対する位置ずれ量を示す。表３は、前述のチップ接合処理において、位置ずれ量閾値を０．０５μｍに設定してステップＳ１０３乃至Ｓ１０８の一連の処理を実行した場合のチップＣＰの基板ＷＴに対する位置ずれ量を示す。表１から、ステップＳ１０２の処理が完了した時点で、位置ずれ量が、±０．１μｍ程度であることが判る。また、表２から、ステップＳ１０３乃至Ｓ１０８の一連の処理を実行しない場合、位置ずれ量が±１．０μｍ程度に増加してしまうことが判る。一方、ステップＳ１０３乃至Ｓ１０８の一連の処理を実行することにより位置ずれ量が±０．０５μｍ程度に低減されることが判る。このことから、ステップＳ１０３乃至Ｓ１０８の一連の処理が実行されることにより、位置ずれ量が大きく低減されることが判る。

【0052】

ところで、従来はチップＣＰと基板ＷＴとの位置合わせを行う際、チップＣＰと基板ＷＴとの間に、チップＣＰ、基板ＷＴそれぞれを撮像する別個のカメラを備えたいわゆる２視野カメラを挿入することにより位置ずれ量を測定していた。しかしながら、この場合、極力高い精度で位置合わせを行ったとしても、チップＣＰを基板ＷＴに接合する際にチップＣＰと基板ＷＴとを密着させる方向へ加圧することに起因した位置ずれ或いはチップＣＰ、基板ＷＴを加熱したときのチップＣＰ、基板ＷＴの熱膨張に起因した位置ずれが生じてしまい、結局、チップＣＰと基板ＷＴとの間で２μｍ以上の位置ずれが発生していた。特にチップＣＰ、基板ＷＴの熱膨張が大きい場合は５μｍ以上の位置ずれが発生する場合もあった。

【0053】

これに対して、本実施の形態に係る接合方法では、基板ＷＴがＳｉ基板の場合は赤外光を利用した撮像部３５ａ，３５ｂ、基板ＷＴがサファイア基板または透明なガラス基板は可視光を利用した撮像部３５ａ，３５ｂにより、基板ＷＴのアライメントマークＭＷ１ａ、ＭＷ１ｂとチップＣＰのアライメントマークＭＣ１ａ、ＭＣ１ｂとを透過認識することによりチップＣＰと基板ＷＴとを密着させる方向へ加圧することに起因した位置ずれを修正する。また、チップＣＰ、基板ＷＴの熱膨張に起因した位置ずれは、チップＣＰと基板ＷＴとを加熱する前に樹脂部ＣＰＲ１、ＷＴＲ１を介して両者を固定することにより、上記のようにチップＣＰと基板ＷＴとの接合後の位置ずれ量を±０．５μｍ以下若しくは±０．０５μｍ以下までに高めることができている。

【0054】

以上説明したように、本実施の形態に係る接合装置１によれば、チップＣＰの基板ＷＴに対する相対位置を決定した後、基板ＷＴにチップＣＰに接触させ、その後、チップＣＰと基板ＷＴとが同一の規定温度で維持された状態で、基板ＷＴにチップＣＰを固定する。これにより、その後、基板ＷＴとチップＣＰとを加熱した際、チップＣＰが基板ＷＴに事前に固定されていることにより、基板ＷＴとチップＣＰの熱膨張に起因した位置ずれの発生を抑制できる。従って、基板ＷＴ、チップＣＰ同士を高い位置精度で接合することができる。

【0055】

ところで、チップＣＰが基板ＷＴに対して傾いている場合、チップＣＰと基板ＷＴとが密着する方向へ加圧されると、接触時にチップＣＰと基板ＷＴとのいずれか一方の接合部が他方の接合部に倣うことにより位置ずれが生じる。これに対して、本実施の形態に係る接合装置１では、チップＣＰの基板ＷＴに対する位置ずれ量が予め設定された位置ずれ量閾値以下の場合、チップＣＰを基板ＷＴに固定し、前述の位置ずれ量が位置ずれ量閾値よりも大きい場合、再度、チップＣＰの基板ＷＴに対する位置合わせを再度実行する。これにより、チップＣＰが基板ＷＴに対して傾いていることに起因したチップＣＰの基板ＷＴに対する位置ずれを修正することができる。従って、基板ＷＴ、チップＣＰ同士を高い位置精度で接合することができる。つまり、本実施の形態に係る接合装置１は、チップＣＰと基板ＷＴとを密着する方向へ加圧することに起因したチップＣＰの基板ＷＴに対する位置ずれの修正と、樹脂部ＣＰＲ１、ＷＴＲ１を介してチップＣＰの基板ＷＴへの固定と、を併用することにより、チップＣＰ、基板ＷＴの熱膨張に起因したチップＣＰの基板ＷＴに対する位置ずれを抑制し、チップＣＰを基板ＷＴに高い位置精度で接合することができる。

【0056】

また、本実施の形態に係る接合方法では、チップＣＰの基板ＷＴへの接触時の位置ずれを修正した後、紫外線を照射するだけなので、チップＣＰ、基板ＷＴの熱膨張に起因した位置ずれが発生しない。また、樹脂部ＣＰＲ１、ＷＴＲ１の収縮力によりチップＣＰと基板ＷＴとの接合部同士がより密着するが、ステップＳ１０３乃至Ｓ１０８の一連の処理を行うことにより、チップＣＰが基板ＷＴに対して傾いていることに起因した位置ずれが修正されている。従って、チップＣＰの基板ＷＴに対する位置ずれを生じさせることなくチップＣＰを基板ＷＴに固定できる。

【0057】

更に、本実施の形態に係る接合装置１では、基板ＷＴをそのチップＣＰが実装される面ＷＴｆが鉛直下方を向く姿勢で保持し、チップＣＰを鉛直下方から基板ＷＴに実装する方式を採用している。基板ＷＴをそのチップＣＰが実装される面ＷＴｆが鉛直上方を向く姿勢で保持し、チップＣＰを鉛直上方から基板ＷＴに実装する方式では、基板ＷＴ上にチップＣＰを複数実装する場合、パーティクルが基板ＷＴ上にまき散らされ、チップＣＰを基板ＷＴに実装する際、チップＣＰと基板ＷＴとの間にパーティクルが噛み込むことに起因してボイドが生じチップＣＰを基板ＷＴに良好に接合することができない虞がある。これに対して、本実施の形態に係る接合装置１では、敢えて基板ＷＴをそのチップＣＰが実装される面ＷＴｆが鉛直下方を向く姿勢で保持することによりパーティクルが基板ＷＴ上に付着することを抑制している。

【0058】

（実施の形態２）
本実施の形態に係る接合装置は、減圧下のチャンバ内で、２つの被接合物同士を接触させた状態で２つの被接合物間に数百Ｖの直流電圧を印加しつつ加熱することにより、２つの被接合物同士を接合するいわゆる陽極接合装置である。ここで、２つの被接合物は、例えばいずれか一方がＮａのようなアルカリイオンを含んだ珪酸ガラスから形成された基板であり、他方が金属または半導体から形成された基板である。

【0059】

本実施の形態に係る接合装置は、図１２に示すように、チャンバ２２００とステージ２４０１とヘッド２４０２とステージ駆動部２４０３とヘッド駆動部２４０４と温度調節部２４２１、２４２２と距離検出部２４１３と測定部２５００とを備える。なお、以下の説明において、適宜図１２の±Ｚ方向を上下方向、ＸＹ方向を水平方向として説明する。チャンバ２２００は、排気管２２０２と排気弁２２０３とを介して真空ポンプ２２０１に接続されている。排気弁２２０３を開状態にして真空ポンプ２２０１を作動させると、チャンバ２２００内の気体が、排気管２２０２を通してチャンバ２２００外へ排出され、チャンバ２２００内の気圧が低減（減圧）される。また、排気弁２２０３の開閉量を変動させて排気量を調節することにより、チャンバ２２００内の気圧（真空度）を調節することができる。また、チャンバ２２００の一部には、測定部２５００により基板Ｗ１、Ｗ２間における相対位置を測定するために使用される窓部２５０３が設けられている。

【0060】

ステージ２４０１とヘッド２４０２とは、チャンバ２２００内において、Ｚ軸方向において互いに対向するように配置されている。ステージ２４０１は、その＋Ｚ方向側で基板Ｗ１を支持し、ヘッド２４０２は、－Ｚ方向側で基板Ｗ２を支持する。ステージ２４０１およびヘッド２４０２は、それぞれ、基板Ｗ１、Ｗ２を保持するための真空チャック（図示せず）を有する。ここで、ステージ２４０１に保持される基板Ｗ１は、Ｎａのようなアルカリイオンを含んだ珪酸ガラスから形成された基板である。ヘッド２４０２に保持される基板Ｗ１は、Ｓｉ基板のような半導体基板または金属板である。

【0061】

温度調節部２４２１、２４２２は、例えば電熱ヒータから構成される。温度調節部２４２１、２４２２は、ステージ２４０１、２４０２に支持されている基板Ｗ１、Ｗ２に熱を伝達することにより基板Ｗ１、Ｗ２を昇温させる。また、温度調節部２３２１、２４２２は、その電熱ヒータの発熱量を調節することにより、基板Ｗ１、Ｗ２の温度を調節する。

【0062】

ステージ駆動部２４０３は、ステージ２４０１をＸＹ方向へ移動させたり、Ｚ軸周りに回転させたりすることができる。ヘッド駆動部２４０４は、ヘッド２４０２を＋Ｚ方向または－Ｚ方向に昇降させる昇降駆動部２４０６と、ヘッド２４０２をＸＹ方向へ移動させるＸＹ方向駆動部２４０５と、ヘッド２４０２を図１２の矢印ＡＲ２２に示すようにＺ軸周りの回転方向に回転させる回転駆動部２４０７と、を有する。また、ヘッド駆動部２４０４は、ヘッド２４０２のステージ２４０１に対する傾きを調整するためのピエゾアクチュエータ２４１１と、ヘッド２４０２に加わる圧力を測定するための圧力センサ２４１２と、を有する。ＸＹ方向駆動部２４０５および回転駆動部２４０７が、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ軸周りの回転方向において、ヘッド２４０２をステージ２４０１に対して相対的に移動させることにより、ステージ２４０１に保持された基板Ｗ１に対してヘッド２４０２に保持された基板Ｗ２を相対的に移動させることができる。

【0063】

昇降駆動部２４０６は、ヘッド２４０２を－Ｚ方向へ移動させることにより、ステージ２４０１とヘッド２４０２とを互いに近づける。また、昇降駆動部２４０６は、ヘッド２４０２を＋Ｚ方向へ移動させることにより、ステージ２４０１とヘッド２４０２とを離間させる。昇降駆動部２４０６がヘッド２４０２を＋Ｚ方向へ移動させることにより、ステージ２４０１に保持された基板Ｗ１とヘッド２４０２に保持された基板Ｗ２とが接触する。そして、基板Ｗ１、Ｗ２同士が接触した状態において昇降駆動部２４０６がヘッド２４０２に対してステージ２４０１に近づく方向への駆動力を作用させると、基板Ｗ２が基板Ｗ１に押し付けられる。また、昇降駆動部２４０６には、昇降駆動部２４０６がヘッド２４０２に対してステージ２４０１に近づく方向へ作用させる駆動力を測定する圧力センサ２４０８が設けられている。圧力センサ２４０８の測定値から、昇降駆動部２４０６により基板Ｗ２が基板Ｗ１に押し付けられたときに基板Ｗ１、Ｗ２の接合部に作用する圧力が検出できる。圧力センサ２４０８は、例えばロードセルから構成される。

【0064】

ピエゾアクチュエータ２４１１、圧力センサ２４１２は、それぞれ図１３Ａに示すように、３つずつ存在する。３つのピエゾアクチュエータ２４１１と３つの圧力センサ２４１２とは、ヘッド２４０２とＸＹ方向駆動部２４０５との間に配置されている。３つのピエゾアクチュエータ２４１１は、ヘッド２４０２の＋Ｚ方向側の面における同一直線上ではない３つの位置、平面視略円形のヘッド２４０２の＋Ｚ方向側の面の周部においてヘッド２４０２の周方向に沿って略等間隔に並んだ３つの位置に固定されている。３つの圧力センサ２４１２は、それぞれピエゾアクチュエータ２４１１の上端部とＸＹ方向駆動部２４０５の＋Ｚ方向側の面との間に介在している。３つのピエゾアクチュエータ２４１１は、各別にＺ軸方向に伸縮可能である。そして、３つのピエゾアクチュエータ２４１１が伸縮することにより、ヘッド２４０２のＸ軸周りおよびＹ軸周りの傾きとヘッド２４０２の上下方向の位置とが微調整される。また、３つの圧力センサ２４１２は、ヘッド２４０２の＋Ｚ方向側の面における３つの位置での加圧力を測定する。そして、３つの圧力センサ２４１２で測定された加圧力が等しくなるように３つのピエゾアクチュエータ２４１１それぞれを駆動することにより、ヘッド２４０２の＋Ｚ方向側の面とステージ２４０１の＋Ｚ方向側の面とを略平行に維持しつつ基板Ｗ１、Ｗ２同士を接触させることができる。

【0065】

距離検出部２４１３は、レーザ距離計等から構成され、ステージ２４０１およびヘッド２４０２に接触せずにステージ２４０１とヘッド２４０２との間の距離を測定する。例えばヘッド２４０２が透明である場合、距離検出部２４１３は、ヘッド２４０２の上方からステージ２４０１に向かってレーザ光を照射したときのステージ２４０１の＋Ｚ方向側の面での反射光とヘッド２４０２の－Ｚ方向側の面での反射光との差分からステージ２４０１とヘッド２４０２との間の距離を測定する。距離検出部２４１３は、ステージ２４０１の＋Ｚ方向側の面における３箇所の部位Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３と、ヘッド４０２の－Ｚ方向側の面における、Ｚ軸方向において部位Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３に対向する３箇所の部位Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３との間の距離を測定する。

【0066】

直流電源２３０１は、図１３Ｂに示すように、基板Ｗ１、Ｗ２同士が接触した状態で、基板Ｗ１、Ｗ２間に直流電圧を印加することにより基板Ｗ１を基板Ｗ２に固定または陽極接合するためのものである。直流電源２３０１は、ステージ２４０１が陰極、ヘッド２４０２が陽極となるように直流電圧を印加する。直流電源２３０１は、例えばステージ２４０１とヘッド２４０２との間に３００Ｖ以上９００Ｖ以下の範囲の電圧を印加する。

【0067】

図１２に戻って、測定部２５００は、上下方向に直交する方向（ＸＹ方向、Ｚ軸周りの回転方向）における、基板Ｗ１と基板Ｗ２との位置ずれ量を測定する。測定部２５００は、複数（図１２では２つ）の撮像部２５０１、２５０２と、ミラー２５０４、２５０５と、を有する。撮像部２５０１、２５０２は、それぞれ、撮像素子（図示せず）と同軸照明系とを有している。撮像部２５０１、２５０２の同軸照明系の光源としては、基板Ｗ１、Ｗ２およびステージ２４０１、チャンバ２２００に設けられた窓部２５０３を透過する光（例えば赤外光）を出射する光源が用いられる。

【0068】

例えば図１４Ａおよび図１４Ｂに示すように、基板Ｗ１には、２つのアライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂが設けられ、基板Ｗ２には、２つのアライメントマークＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂが設けられている。接合装置２は、位置測定部２５００により両基板Ｗ１、Ｗ２に設けられた各アライメントマークＭＫ１ａ、ＭＫ１ｂ、ＭＫ２ａ、ＭＫ２ｂの位置を認識しながら、両基板Ｗ１、Ｗ２の位置合わせ動作（アライメント動作）を実行する。ここにおいて、図１２に示すように、撮像部２５０１の同軸照明系の光源（図示せず）から出射された光は、ミラー２５０４で反射されて上方に進行し、窓部２５０３および基板Ｗ１、Ｗ２を透過する。基板Ｗ１、Ｗ２を透過した光は、基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａで反射され、－Ｚ方向へ進行し、窓部２５０３を透過してミラー２５０４で反射されて撮像部２５０１の撮像素子に入射する。また、撮像部２５０２の同軸照明系の光源（図示せず）から出射された光は、ミラー２５０５で反射されて＋Ｚ方向へ進行し、窓部２５０３および基板Ｗ１、Ｗ２を透過する。基板Ｗ１、Ｗ２を透過した光は、基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａで反射され、－Ｚ方向へ進行し、窓部２５０３を透過してミラー２５０５で反射されて撮像部２５０２の撮像素子に入射する。このようにして、測定部２５００は、図１５Ａに示すように、２つの基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａを含む撮影画像ＧＡａと、２つの基板Ｗ１、Ｗ２のアライメントマークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂを含む撮影画像ＧＡｂと、を取得する。

【0069】

制御部２０９０は、実施の形態１の制御部９０と同様に、ＭＰＵ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。補助記憶部は、ＭＰＵが実行するプログラム等を記憶する。また、補助記憶部は、後述する基板Ｗ１、Ｗ２の相対的な算出した位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθに対して予め設定された位置ずれ量閾値Δｘｔｈ、Δｙｔｈ、Δθｔｈも記憶する。インタフェースは、圧力センサ２４０８、２４１２および距離検出部２４１３から入力される測定信号を測定情報に変換してバスへ出力する。また、インタフェースは、撮像部２５０１、２５０２から入力される撮影画像信号を撮影画像情報に変換してバスへ出力する。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、真空チャック、ピエゾアクチュエータ２４１１、温度調節部２４２１、２４２２、ステージ駆動部２４０３、ヘッド駆動部２４０４および直流電源２３０１それぞれへ制御信号を出力する。

【0070】

制御部２０９０は、図１５Ｂに示すように、撮像部５０１から取得した撮影画像ＧＡａに基づいて、基板Ｗ１、Ｗ２に設けられた１組のアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａ相互間の位置ずれ量Δｘａ、Δｙａを算出する。なお、図１５Ｂは、１組のアライメントマークＭＫ１ａ，ＭＫ２ａが互いにずれている状態を示している。同様に、制御部２０９０は、撮像部２５０２から取得した撮影画像ＧＡｂに基づいて、基板Ｗ１、Ｗ２に設けられた他の１組のアライメントマークＭＫ１ｂ，ＭＫ２ｂ相互間の位置ずれ量Δｘｂ、Δｙｂを算出する。その後、制御部２０９０は、これら２組のアライメントマークの位置ずれ量Δｘａ、Δｙａ、Δｘｂ、Δｙｂと２組のマークの幾何学的関係とに基づいて、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ軸周りの回転方向における２つの基板Ｗ１、Ｗ２の相対的な位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθを算出する。そして、制御部２０９０は、算出した位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθが低減されるように、ヘッド２４０２をＸ方向およびＹ方向へ移動させたり、Ｚ軸周りに回転させたりする。

【0071】

次に、本実施の形態に係る接合装置２が実行する基板接合処理について図１６を参照しながら説明する。この基板接合処理は、制御部２０９０により基板接合処理を実行するためのプログラムを起動されたことを契機として開始される。なお、図１６においては、基板Ｗ１、Ｗ２が、接合装置２内に搬送されているものとする。

【0072】

まず、接合装置２は、基板Ｗ１、Ｗ２同士が接触していない状態で基板Ｗ１、Ｗ２の相対的な位置ずれ量を算出する（ステップＳ２０１）。ここで、接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２を対向させた状態で、撮像部２５０１、２５０２により撮像してえられた撮像画像に基づいて、位置ずれ量を算出する。また、接合装置２は、基板Ｗ１、Ｗ２を予め設定された同一の規定温度で維持しながら、撮像部２５０１、２５０２により基板Ｗ１、Ｗ２を撮像する。ここで、規定温度は、基板Ｗ１、Ｗ２同士を陽極接合するために必要な温度に設定されており、２００℃以上４００℃以下の範囲に設定される。

【0073】

次に、接合装置２は、算出した位置ずれ量に基づいて、基板Ｗ１、Ｗ２が接触していない状態で基板Ｗ１、Ｗ２の相対的な位置を合わせる（ステップＳ２０２）。続いて、接合装置２は、基板Ｗ２を保持したヘッド２４０２を鉛直下方へ移動させることにより、基板Ｗ２を基板Ｗ１に接触させる（ステップＳ２０３）。ここで、昇降駆動部２４０６によりヘッド２４０２を鉛直下方へ押圧する力は、ピエゾアクチュエータ２４１１によりヘッド２４０２の姿勢を維持する力に比べて十分強い。このため、基板Ｗ２を基板Ｗ１に接触させる前の状態で基板Ｗ２が基板Ｗ１に対して傾いた姿勢でヘッド２４０２に保持されていた場合でも、基板Ｗ２の接合部を基板Ｗ１の接合部に面接触させることができる。

【0074】

その後、接合装置２は、基板Ｗ１、Ｗ２同士が接触した状態での基板Ｗ１、Ｗ２の相対的な位置ずれ量を算出する（ステップＳ２０４）。ここで、接合装置２は、基板Ｗ１、Ｗ２を予め設定された同一の規定温度で維持しながら、撮像部２５０１、２５０２により基板Ｗ１、Ｗ２を撮像する。ここにおいて、接合装置１の制御部２０９０は、まず、撮像部３５ａ、３５ｂから、図１５Ａに示すような非接触状態における２つの基板Ｗ１、Ｗ２の撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂを取得する。また、制御部２０９０は、２つの撮影画像ＧＡａ，ＧＡｂに基づいて、基板Ｗ１、Ｗ２のＸ方向、Ｙ方向およびＺ軸周りの回転方向の位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθそれぞれを算出する。そして、制御部９０は、位置ずれ量Δｘａ、Δｙａ、Δｘｂ、Δｙｂに基づいて、チップＣＰと基板ＷＴの水平方向における位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθを算出する。

【0075】

次に、接合装置２は、図１６に示すように、算出した位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθの全てが予め設定された位置ずれ量閾値Δｘｔｈ、Δｙｔｈ、Δθｔｈ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。ここで、位置ずれ量閾値Δｘｔｈ、Δｙｔｈ、Δθｔｈは、例えば０．２μｍ程度に設定される。接合装置２は、算出した位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθのうちのいずれかが位置ずれ量閾値Δｘｔｈ、Δｙｔｈ、Δθｔｈを超えていると判定すると（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、基板Ｗ２を基板Ｗ１から離脱させる（ステップＳ２０６）。

【0076】

続いて、接合装置２は、算出した位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθに基づいて、基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する位置ずれを解消するように基板Ｗ２を基板Ｗ１に対して相対的に移動させる際の補正移動量、補正移動方向を算出する（ステップＳ２０７）。その後、接合装置１は、基板Ｗ１、Ｗ２が非接触の状態で、基板Ｗ２を保持するヘッド２４０２を、算出した補正移動量だけ算出した補正移動方向へ移動させる（ステップＳ２０８）。その後、接合装置２は、再び基板Ｗ２を基板Ｗ１に接触させる（ステップＳ２０３）。

【0077】

また、接合装置２が、ステップＳ２０５において、算出した位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθの全てが位置ずれ量閾値Δｘｔｈ、Δｙｔｈ、Δθｔｈ以下であると判定したとする（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）。この場合、接合装置２は、基板Ｗ１、Ｗ２を予め設定された同一の規定温度で維持しながら、直流電源２３０１により基板Ｗ１を保持するステージ２４０１と基板Ｗ２を保持するヘッド２４０２との間に数百Ｖの直流電圧を印加する（ステップＳ２０９）。これにより、基板Ｗ１における基板Ｗ２との接触界面近傍におけるアルカリイオンが欠乏したアルカリイオンイオン欠乏層が成長する。そして、アルカリイオン欠乏層に生じる強い負電荷と基板Ｗ２の接触界面近傍に生じた正電荷との間に生じる強いクーロン力により基板Ｗ１、Ｗ２同士が接合される。

【0078】

例えば基板Ｗ１，Ｗ２それぞれに貫通孔が設けられている場合、貫通孔同士の位置合わせを高精度に行う必要がある。また、基板Ｗ１、Ｗ２として、たとえばそれらの表面に金属部分が露出した領域とそれ以外の領域とを有し、金属部分の間隔が３μｍ程度、金属部分の大きさがφ１μｍ程度の基板を採用した場合、金属部分同士を、サブミクロンレベルの高い精度で位置合わせする必要がある。これに対して、本実施の形態に係る接合装置３によれば、前述の基板接合処理を実行することにより、サブミクロンレベルの高い精度の基板Ｗ１、Ｗ２同士の位置合わせを行うことができる。

【0079】

ところで、基板Ｗ２が基板Ｗ１に対して傾いている場合、基板Ｗ１、Ｗ２が密着する方向へ加圧されると、基板Ｗ１、Ｗ２の接触時に基板Ｗ１、Ｗ２のいずれか一方の接合部が他方の接合部に倣うことにより位置ずれが生じる。これに対して、本実施の形態に係る接合装置２では、基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する位置ずれ量が予め設定された位置ずれ量閾値以下の場合、基板Ｗ２を基板Ｗ１に陽極接合し、前述の位置ずれ量が位置ずれ量閾値よりも大きい場合、再度、基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する位置合わせを再度実行する。これにより、基板Ｗ２が基板Ｗ１に対して傾いていることに起因した基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する位置ずれを修正することができる。従って、基板Ｗ１，Ｗ２同士を高い位置精度で接合することができる。つまり、本実施の形態に係る接合装置２は、基板Ｗ１、Ｗ２同士を密着する方向へ加圧することに起因した基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する位置ずれの修正と、基板Ｗ１、Ｗ２の温度を同一の規定温度で維持することを併用することにより、基板Ｗ１、Ｗ２の熱膨張に起因した基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する位置ずれを抑制し、基板Ｗ１、Ｗ２同士を高い位置精度で接合することができる。つまり、本実施の形態に係る接合方法では、基板Ｗ１、Ｗ２を同一の陽極接合に必要な規定温度に加熱した状態で、ステップＳ２０３乃至Ｓ２０８の一連の処理を行うことにより基板Ｗ２が基板Ｗ１に対して傾いていることに起因した位置ずれを修正してから、基板Ｗ１、Ｗ２間に直流電圧を印加することにより基板Ｗ１、Ｗ２を陽極接合する。これにより、その後、基板Ｗ１、Ｗ２を加熱しても基板Ｗ１、Ｗ２の位置ずれが生じないという利点がある。

【0080】

（実施の形態３）
本実施の形態に係る基板接合装置は、減圧下のチャンバ内で、２つの基板の接合部について親水化処理を行った後、基板同士を接触させて加圧および加熱することにより、２つの基板を接合する装置である。親水化処理では、活性化処理により活性化した基板の接合部近傍に水等を供給することにより基板の接合部を親水化する。本実施の形態では、例えば接合部にＣｕから形成された金属部とＳｉＯ_２から形成された絶縁膜とを含む基板同士を接合する。ここで、各基板の金属部の接合面と絶縁膜の接合面とは、ＣＭＰにより研磨されており、Ｒａで０．５ｎｍ程度の平坦性を有する。ここで、２つの基板それぞれの接合面同士が接触して接合されるため、２つの基板の間には、パーティクルなどが挟まらないようにする必要がある。なお、この親水化処理では、プラズマ処理により２つの基板ぞれぞれの接合面を活性化する。プラズマ処理では、例えばＣｕから形成された金属部の表面とＳｉＯ_２から形成された絶縁膜の表面とを５０Ｗ乃至５００Ｗの窒素プラズマに曝す処理を行った後、大気中で水洗浄することにより、２つの基板それぞれの接合面に付着したパーティクルを除去すると同時に親水化処理を施す。親水化処理が施された２つの基板それぞれの表面は、ＯＨ基で終端された状態であり、２つの基板の接合面同士を接触させると、２つの基板が水分子を介在して張り合わされた状態となる。この状態で、２つの基板を加熱することにより、２つの基板の接触界面において脱水が生じ、２つの基板同士の結合が水素結合からより堅固な共有結合へと変化する。この接合方法は、一般的にはハイブリッド・ボンディングと呼ばれる。

【0081】

図１７に示すように、本実施の形態に係る接合装置３は、チャンバ２２００とステージ２４０１とヘッド２４０２とステージ駆動部２４０３とヘッド駆動部２４０４と温度調節部２４２１、２４２２と距離検出部２４１３と測定部２５００とを備える。なお、図１７において、実施の形態２と同様の構成については図１２と同一の符号を付している。本実施の形態に係る接合装置３は、実施の形態２に係る接合装置２において直流電源２３０１を省略した構成となっている。また、基板Ｗ１、Ｗ２は、それぞれ互いに接合される接合部を有する。基板Ｗ１、Ｗ２としては、たとえばそれらの表面に金属部分が露出した領域とそれ以外の領域とを有する基板が採用される。基板Ｗ１、Ｗ２の表面は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）により研磨されており、表面粗さが、Ｒａで１ｎｍ以下に設定されている。また、金属部分は、例えばＣｕ、Ａｕ等から形成されている。更に、金属部分が露出した領域以外の領域は、例えば酸化膜のような絶縁体から形成された層が露出している。

【0082】

次に、本実施の形態に係る接合装置３が実行する基板接合処理について図１８を参照しながら説明する。この基板接合処理は、制御部３０９０により基板接合処理を実行するためのプログラムを起動されたことを契機として開始される。なお、図１８においては、基板Ｗ１、Ｗ２が、接合装置３内に搬送されているものとする。また、基板Ｗ１、Ｗ２は、それぞれの接合部に親水化処理を施す親水化処理工程が予め行われているものとする。更に、図１８において実施の形態２と同様の処理については図１６と同一の符号を付している。

【0083】

まず、接合装置３は、ステップＳ２０１乃至Ｓ２０４までの一連の処理を実行する。次に、接合装置３は、算出した位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθの全てが予め設定された位置ずれ量閾値Δｘｔｈ、Δｙｔｈ、Δθｔｈ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。ここで、位置ずれ量閾値Δｘｔｈ、Δｙｔｈ、Δθｔｈは、例えば０．２μｍ程度に設定される。接合装置２は、算出した位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθのうちのいずれかが位置ずれ量閾値Δｘｔｈ、Δｙｔｈ、Δθｔｈを超えていると判定すると（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、ステップＳ２０６以降の一連の処理を実行する。

【0084】

一方、接合装置３は、算出した位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθの全てが位置ずれ量閾値Δｘｔｈ、Δｙｔｈ、Δθｔｈ以下であると判定したとする（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）。この場合、接合装置３は、基板Ｗ１、Ｗ２を予め設定された同一の規定温度で維持しながら、ヘッド２４０２に対してステージ２４０１側へ移動する方向への駆動力を加えることにより基板Ｗ２を基板Ｗ１に予め設定された基準圧力以上の圧力で基板Ｗ１、Ｗ２の接合部同士を密着させる方向へ加圧する（ステップＳ３０１）。ここで、規定温度は、常温（例えば２５℃）、即ち、ヘッド２４０２、ステージ２４０１に対する加熱を行わない状態での温度、または、ヘッド２４０２、ステージ２４０１を同一の温度に加熱した状態での温度である。これにより、基板Ｗ２が基板Ｗ１に仮接合された状態となる。このステップＳ３０１の処理は、基板Ｗ１、Ｗ２の接合部同士が接触した状態で、基板Ｗ１、Ｗ２の接合部同士が密着する方向へ加圧することにより、基板Ｗ１、Ｗ２同士を仮接合する仮接合工程に相当する。その後、基板Ｗ１、Ｗ２を加熱することにより、基板Ｗ１、Ｗ２間の水素結合が共有結合に変化して基板Ｗ１、Ｗ２同士が接合する。ここで、基準圧力未満の圧力で加圧した場合は、基板Ｗ２を基板Ｗ２から離脱させることができる。また、基板Ｗ１、Ｗ２の中央部が周部に対して互いに近づく方向へ撓ました状態で前述の基準圧力未満の圧力で加圧した場合も基板Ｗ２を基板Ｗ１から離脱させることができる。なお、ステップＳ３０１において、基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する傾きによる位置ずれは修正された状態であるため、基板Ｗ２を基板Ｗ１に予め設定された基準圧力以上の圧力で基板Ｗ１、Ｗ２の接合部同士を密着させる方向へ加圧しても位置ずれは生じない。

【0085】

ところで、基板Ｗ１、Ｗ２として、例えば金属部分の大きさがφ３μｍ程度の基板、或いは、金属部分の間隔が３μｍ程度、金属部分の大きさがφ１μｍの基板を採用した場合、金属部分同士を、サブミクロンレベルの高い精度で位置合わせする必要がある。これに対して、本実施の形態に係る接合装置３によれば、前述の基板接合処理を実行することにより、サブミクロンレベルの高い精度の基板Ｗ１、Ｗ２同士の位置合わせを行うことができる。

【0086】

また、基板Ｗ２が基板Ｗ１に対して傾いている場合、基板Ｗ１、Ｗ２が密着する方向へ加圧されると、基板Ｗ１、Ｗ２の接触時に基板Ｗ１、Ｗ２のいずれか一方の接合部が他方の接合部に倣うことにより位置ずれが生じる。これに対して、本変形例に係る接合装置では、基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する位置ずれ量が予め設定された位置ずれ量閾値以下の場合、基板Ｗ２を基板Ｗ１に固定し、前述の位置ずれ量が位置ずれ量閾値よりも大きい場合、再度、基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する位置合わせを再度実行する。これにより、基板Ｗ２が基板Ｗ１に対して傾いていることに起因した基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する位置ずれを修正することができる。従って、基板Ｗ１，Ｗ２同士を高い位置精度で接合することができる。つまり、本変形例に係る接合装置は、基板Ｗ１、Ｗ２同士を密着する方向へ加圧することに起因した基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する位置ずれの修正と、基板Ｗ１、Ｗ２の温度を同一の規定温度で維持することを併用することにより、基板Ｗ１、Ｗ２の熱膨張に起因した基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する位置ずれを抑制し、基板Ｗ１、Ｗ２同士を高い位置精度で接合することができる。つまり、本実施の形態に係る接合方法では、基板Ｗ１、Ｗ２を常温、即ち、同一の室温程度の規定温度に維持しながらステップＳ２０３乃至Ｓ２０８の一連の処理を行うことにより、基板Ｗ２が基板Ｗ１に対して傾いていることに起因した位置ずれを修正する。従って、ステップＳ３０１において、基板Ｗ２を基板Ｗ１に予め設定された基準圧力以上の圧力で基板Ｗ１、Ｗ２の接合部同士を密着させる方向へ加圧しても基板Ｗ１、Ｗ２の位置ずれは生じない。また、本実施の形態に係る接合方法では、ステップＳ３０１の処理前において、既に基板Ｗ１、Ｗ２同士が、ＯＨ基による水素結合により仮接合されているため、その後、基板Ｗ１、Ｗ２を加熱しても位置ずれが生じない。即ち、ステップＳ２０３乃至Ｓ２０８の一連の処理において、基板Ｗ１、Ｗ２を加熱することなく位置ずれを修正してから、ステップＳ３０１において、基板Ｗ２を基板Ｗ１に予め設定された基準圧力以上の圧力で基板Ｗ１、Ｗ２の接合部同士を密着させる方向へ加圧して基板Ｗ２を基板Ｗ１に固定する。そして、基板Ｗ１、Ｗ２を固定してから基板Ｗ１、Ｗ２を加熱するので、基板Ｗ１、Ｗ２の加熱時に基板Ｗ１、Ｗ２の位置ずれが生じない。

【0087】

（実施の形態４）
本実施の形態に係る接合装置は、シート上に保持されたチップから１つのチップを接合装置へ供給するチップ供給ユニットを備える点が実施の形態１に係る接合装置と相違する。図１９に示すように、本実施の形態に係る接合装置４は、チップ供給ユニット４０１０と接合ユニット４０３０と制御部４０９０とを備える。なお、以下の説明において、適宜図１９の±Ｚ方向を上下方向、ＸＹ方向を水平方向として説明する。チップ供給ユニット４０１０は、シート保持枠１１２に保持されたシートＴＥに貼着された複数のチップＣＰの中から１つのチップＣＰを取得して接合ユニット４０３０へ供給する被接合物供給部である。ここで、シートＴＥとしては、例えば複数のチップＣＰを粘着性の有る一面側で保持する粘着シートを採用することができる。チップ供給ユニット４０１０は、チップ供給部４０１１と、チップ供給部４０１１から供給されるチップＣＰを接合ユニット４０３０のヘッド３３Ｈまで搬送するチップ搬送部４０５１と、を有する。なお、シートＴＥの代わりに、トレイを設けて、トレイ上に複数のチップを載置するようにしてもよい。

【0088】

チップ供給部４０１１は、シート保持枠４１１２を保持する枠保持部４１１９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４１１１と、を有する。なお、複数のチップＣＰ（ダイシングされたウエハ）上にパーティクルが落下するのを防ぐために、ピックアップ機構４１１によりチップＣＰを取り出す取り出し部分に孔が穿孔されたカバーを設けても良い。また、チップ供給部４０１１は、シート保持枠４１１２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４１１３を有する。枠保持部４１１９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）側となる姿勢でシート保持枠４１１２を保持する。ピックアップ機構４１１１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（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４１１１は、ニードル４１１１ａを有し、矢印ＡＲ４５に示すように鉛直方向へ移動可能となっている。そして、ピックアップ機構４１１１は、チップＣＰの面ＣＰｆ側とは反対側における周部を吸着して保持し、ニードル４１１１ａの突き上げにより粘着シートから剥がして、チップＣＰを切り出す。ピックアップ機構４１１１は、シートＴＥにおける鉛直下方（－Ｚ方向）からニードル４１１１ａをシートＴＥに突き当ててチップ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４１１１ａにより持ち上げられたものをチップ搬送部４０５１がチップＣＰの樹脂部ＣＰＲ１に当接させた状態で吸着保持し、＋Ｚ方向へ上昇することで１個ずつ上方へ切り出される。保持枠駆動部４１１３は、シート保持枠４１１２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４１１１ａの鉛直下方に位置するチップＣＰの位置を変化させる。また、チップ位置を上部からカメラで画像処理して位置決めすると、より好適である。また、チップ移載部４０５１は直線的にヘッドへ移載する例を示したがこれに限らず、回転機構としてヘッドへ供給してもよく、その方式に限定されない。

【0089】

チップ搬送部４０５１は、チップ供給部４０１１から供給されるチップＣＰを、接合ユニット４０３０のヘッド３３ＨにチップＣＰを移載する移載位置Ｐｏｓ１まで搬送する被接合物搬送部である。チップ搬送部４０５１は、本体部４５１１と、チップ保持部４５１２と、を有する。本体部４５１１は、矢印ＡＲ４４に示すように、チップ保持部４５１２を、予め設定された待機位置と移載位置Ｐｏｓ１との間でＺ軸方向を含め移動させる。チップ保持部４５１２は、図２０に示すように、吸着部４５１２ｂと吸着部４５１２ｂの周囲に突設された突出部４５１２ｃとを有する。チップ保持部４５１２は、チップＣＰにおける基板ＷＴに接合される面ＣＰｆ側を鉛直上方（＋Ｚ方向）に向けた状態でチップＣＰの上面側を保持する。ここで、チップＣＰが、例えば実施の形態１の図３Ｂで説明した構造を有するものであるとする。この場合、チップ保持部４５１２の突出部４５１２ｃの先端部が、チップＣＰの樹脂部ＣＰＲ１のみに当接する。ここで、突出部４５１２ｃの突出量ＨＴは、樹脂部ＣＰＲ１の内側の金属部ＭＣＰ１がチップ保持部４５１２に接触しない大きさに設定される。そして、チップ保持部４５１２は、突出部４５１２ｃの先端部を樹脂部ＣＰＲ１に当接させた状態で、吸着部４５１２ｂによりチップＣＰを吸着することにより、チップＣＰを保持する。つまり、チップＣＰの接合部は、金属部ＭＣＰ１と絶縁膜ＩＣＰ１とを含み、チップ保持部４５１２は、金属部ＭＣＰ１および絶縁膜ＩＣＰ１と非接触の状態で、チップＣＰを搬送する。金属部ＭＣＰ１および絶縁膜ＩＣＰ１は、それぞれ、基板ＷＴに接合される側に基板ＷＴに接合される接合面を有し、樹脂部ＣＰＲ１は、基板ＷＴに接合される側に基板ＷＴに接触する接触面を有する。そして、金属部ＭＣＰ１および絶縁膜ＩＣＰ１それぞれの接合面と樹脂部ＣＰＲ１の接触面とは、同一面上に位置している。

【0090】

接合ユニット４０３０は、実施の形態１で説明した接合装置３０と同様の構成を有する。接合ユニット４０３０では、チップ搬送部４０５１により移載位置Ｐｏｓ１まで搬送されると、チップＣＰが、チップ搬送部４０５１からヘッド３３Ｈへ移載される。制御部４０９０は、ＣＰＵ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し、接合ユニット４０３０のヘッド駆動部３６およびステージ駆動部３２と、チップ供給装置４０１０のチップ供給部４０１１およびチップ搬送部４０５１を制御する。制御部４０９０の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３２、チップ供給部４０１１、チップ搬送部４０５１それぞれへ制御信号を出力する。

【0091】

本実施の形態に係る接合装置では、まず、ピックアップ機構４１１１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。次に、チップ搬送部４０５１が、ピックアップ機構４１１１により鉛直方向へ突き出されたチップＣＰを受け取り、その後、ピックアップ機構４１１１が鉛直下方に向かって待機位置まで移動する。この時、ニードルの突き上げ途中でチップ移載部が吸着保持をはじめ、突き上げと同期して上昇し、ニードルが停止してからも更に上昇することで切り離した方が安定してなお良い。このとき、チップ保持部４５１２は、その突出部４５１２ｃの先端部が樹脂部ＣＰＲ１のみに当接させた状態でチップＣＰを保持している。次に、チップ搬送部４０５１が、チップ保持部４５１２を接合ユニット４０３０の移載位置Ｐｏｓ１まで移動させる。そして、チップ保持部４５１２が移載位置Ｐｏｓ１に移動した後、ヘッド駆動部３６が、ボンディング部３３を鉛直上方へ移動させてヘッド３３Ｈをチップ保持部４５１２へ近づけて、チップ保持部４５１２に保持されたチップＣＰを受け取る。続いて、チップ搬送部４０５１は、チップ保持部４５１２をチップ供給ユニット４０１１側へ退避させる。その後、接合ユニット４０３０において、実施の形態１の図９乃至図１１Ｃを用いて説明したチップ接合処理と同様の処理が実行される。

【0092】

以上説明したように、本実施の形態に係る接合装置４は、チップ搬送部４０５１を備えており、チップ搬送部４０５１が、チップ保持部４５１２の突出部４５１２ｃの先端部を樹脂部ＣＰＲ１のみに当接させた状態でチップＣＰを保持する。これにより、チップＣＰの金属部ＭＣＰ１を触らずにチップＣＰを搬送することができるので、チップＣＰの金属部ＭＣＰ１への異物の付着およびチップＣＰの金属部ＭＣＰ１の損傷やパーティクルの付着が抑制される。

【0093】

ところで、チップＣＰは、金属部ＭＣＰ１および絶縁膜ＩＣＰ１の接合面と樹脂部ＣＰＲ１の接触面とが略面一となるように研磨されているのが一般的であり、金属部ＭＣＰ１または絶縁膜ＩＣＰ１の接合面にパーティクルが存在するとチップＣＰと基板ＷＴとの間で接合不良を起こしてしまう虞がある。これに対して、本実施の形態に係る接合装置４では、チップ保持部４５１２が金属部ＭＣＰ１および絶縁膜ＩＣＰ１の周辺の樹脂部ＣＰＲ１のみに当接した状態で保持しているので、金属部ＭＣＰ１および絶縁膜ＩＣＰ１の接合面へのパーティクルの付着を抑制できる。また、チップ保持部４５１２が当接している樹脂部ＣＰＲ１には、パーティクルが付着する場合があるが、チップＣＰを基板ＷＴに接合する際、付着したパーティクルが樹脂部ＣＰＲ１中に埋没するため、チップＣＰの基板ＷＴへの接合に影響を及ぼさない。

【0094】

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明は前述の各実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、金属部を有する２つの基板Ｗ１、Ｗ２同士を接触させて加圧することにより、一方の基板Ｗ１を他方の基板Ｗ２に固定した後、２つの基板Ｗ１、Ｗ２を加熱することにより、２つの基板Ｗ１、Ｗ２を接合するものであってもよい。ここで、２つの基板Ｗ１、Ｗ２は、例えば互いに接合される接合部に金属部と酸化膜とが露出したものであってもよい。或いは、基板Ｗ１、Ｗ２のいずれか一方の金属部がパッドであり、他方の金属部が金属バンプであってもよい。金属バンプ同士の接合では、例えばＡｕから形成された金属バンプを用いることで、表面活性化後も大気中で酸化することなく、加熱した状態で扱うことができる。ここで、Ａｕバンプを含む基板Ｗ１、Ｗ２同士の接合面それぞれをＡｒプラズマ処理することにより、Ａｕバンプ表面の不純物を除去することができるとともに表面も活性化される。その後、大気に出してもＡｕバンプの表面は酸化されない。また、Ａｕバンプの表面には、多少の不純物が吸着されるが、基板Ｗ１、Ｗ２同士を接触させて加圧する際にその表面に新生面が出て接合し易い状態になっている。また、Ａｕバンプの表面は、酸化しないので基板Ｗ１、Ｗ２を加熱した状態で保持しても接合に悪い影響は出ない。Ａｕバンプのような金属バンプの表面は、Ｒａ＝４nm乃至２００nm程度の凹凸があり、基板Ｗ１、Ｗ２を接触させた状態で加圧することにより接触面積が増大して接合する。この場合、常温でも接合することが可能であるが、基板Ｗ１、Ｗ２の温度を１５０℃乃至２００℃程度に加熱するほうが固相拡散が生じて接合し易い。そのため、基板Ｗ１、Ｗ２の両方を１５０℃で同じ温度に加熱した状態で、本接合に及ばない程度の低荷重（例えば１０Ｎ程度）で接触させても再び基板Ｗ２を基板Ｗ１から離脱させることができる。従って、基板Ｗ１、Ｗ２を接触させた状態で両者の位置ずれ量を測定し、その後、位置ずれ量が閾値を超えている場合、基板Ｗ１、Ｗ２同士の加圧を開放してから基板Ｗ１、Ｗ２のいずれか一方をアライメント位置まで隙間まで戻して相対的な位置を補正修正し、その後、再度基板Ｗ１、Ｗ２同士を接触させることができる。そして、位置ずれ量が、前述の閾値以内であれば、温度をそのまま維持しながら加圧力を増大させる。ここで、加圧力を例えば５０Ｎまで増加させる。これにより、金属バンプ同士の接合面積が増大し、基板Ｗ１、Ｗ２同士を固定することができる。また、Ａｕバンプの接合面積を増大させる基準としては、基板Ｗ１、Ｗ２同士を１５０ＭＰａ程度で加圧することである。これにより、Ａｕバンプの表面の凹凸が押しつぶされて、表面に新生面が出て強固に接合される。また、基板Ｗ１、Ｗ２同士を固定した後に、バッチ炉等で例えば基板Ｗ１、Ｗ２を２００℃で１時間程度加熱することにより基板Ｗ１、Ｗ２の接合界面で固相拡散が促進し、接合強度を高めることができる。なお、本変形例に係る接合装置は、実施の形態３で説明した接合装置３と同様の構成を有する。

【0095】

ここで、本変形例に係る接合装置が実行する基板接合処理について図２１を参照しながら説明する。なお、図２１においては、基板Ｗ１、Ｗ２が、接合装置内に搬送されているものとする。また、基板Ｗ１、Ｗ２それぞれの金属部は、予めプラズマ処理のような表面活性化処理が施されているものとする。更に、図２１において実施の形態２、３と同様の処理については図１６、１８と同一の符号を付している。

【0096】

まず、接合装置は、ステップＳ２０１乃至Ｓ２０４までの一連の処理を実行する。次に、接合装置は、算出した位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθの全てが予め設定された位置ずれ量閾値Δｘｔｈ、Δｙｔｈ、Δθｔｈ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０５）。接合装置は、算出した位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθのうちのいずれかが位置ずれ量閾値Δｘｔｈ、Δｙｔｈ、Δθｔｈを超えていると判定すると（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、ステップＳ２０６以降の一連の処理を実行する。

【0097】

一方、接合装置は、算出した位置ずれ量Δｘ、Δｙ、Δθの全てが位置ずれ量閾値Δｘｔｈ、Δｙｔｈ、Δθｔｈ以下であると判定したとする（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）。この場合、接合装置３は、基板Ｗ１、Ｗ２を予め設定された同一の規定温度で維持しながら、ヘッド２４０２に対してステージ２４０１側へ移動する方向への駆動力を加えることにより基板Ｗ２を基板Ｗ１に予め設定された基準圧力以上の圧力で基板Ｗ１、Ｗ２の接合部同士を密着させる方向へ加圧する（ステップＳ４０１）。ところで、基板Ｗ１、Ｗ２の接合界面は、マイクロメートルレベル若しくはナノメートルレベルの凹凸が存在し、加圧する際の圧力の大きさに応じて基板Ｗ１、Ｗ２間の接触面積が変化する。そして、基準圧力未満の圧力で加圧した場合、基板Ｗ１、Ｗ２間の接触面積が小さいため、基板Ｗ２を基板Ｗ２から離脱させることができる。例えば、金属部がＡｕから形成されている場合、前述のように表面活性化処理が施された状態では、比較的低温で接合し易い状態となっている。そして、基板Ｗ１、Ｗ２の接合界面には、前述のようにマイクロメートルレベル若しくはナノメートルレベルの凹凸があるため、基準圧力未満の比較的低い圧力で基板Ｗ１、Ｗ２同士を接触させただけでは基板Ｗ１、Ｗ２同士の接触面積が小さい。また、例えば大気中で基板Ｗ１、Ｗ２同士を接触させた場合、基板Ｗ１、Ｗ２それぞれの接合面に付着した不純物もあるため、基板Ｗ２を基板Ｗ１から離脱させることができる。一方、基準圧力以上の圧力で加圧した場合、基板Ｗ１、Ｗ２の接合面に存在する凹凸が潰され且つ不純物も押し破られて、基板Ｗ１、Ｗ２間の接触面積が大きくなり、基板Ｗ２が基板Ｗ１に固定された状態となる。また、ステップＳ４０１において、基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する傾きによる位置ずれは修正された状態であるため、基板Ｗ２を基板Ｗ１に予め設定された基準圧力以上の圧力で基板Ｗ１、Ｗ２の接合部同士を密着させる方向へ加圧しても位置ずれは生じない。

【0098】

その後、接合装置は、基板Ｗ１、Ｗ２を加熱する（ステップＳ４０２）。これにより、基板Ｗ１、Ｗ２が接合する。なお、ステップＳ４０２において、接合装置が、基板Ｗ２を基板Ｗ１に押し付ける方向へ加圧した状態で、基板Ｗ１、Ｗ２を加熱してもよい。ここで、表面活性化処理が施された基板Ｗ１、Ｗ２の接合面は、酸化膜、不純物等が除去され且つ結晶構造が崩されてアモルファス化しており、金属粒子が固相でも拡散し易くなっている。このため、基板Ｗ１、Ｗ２の間で金属部を構成する金属粒子の固相での拡散が生じて基板Ｗ１、Ｗ２同士の結合強度が上昇していく。基板Ｗ１、Ｗ２が接触している部分と基板Ｗ１、Ｗ２との間に生じたボイド部分との圧力差により金属粒子がボイド部分へ移動する。これにより、基板Ｗ１、Ｗ２との間に生じたボイド部分が減少し、基板Ｗ１、Ｗ２同士の接合面積が増大し、基板Ｗ１、Ｗ２がより堅固に接合される。

【0099】

ここで、基板Ｗ１、Ｗ２として、例えば金属部分の大きさがφ３μｍ程度の基板、或いは、金属部分の大きさがφ１μｍの基板を採用した場合、金属部分同士を、サブミクロンレベルの高い精度で位置合わせする必要がある。これに対して、本変形例に係る接合装置によれば、前述の基板接合処理を実行することにより、サブミクロンレベルの高い位置精度で位置合わせを行うことができる。

【0100】

なお、基板Ｗ１、Ｗ２それぞれの金属部を溶融させて金属粒子を拡散させて基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合する場合、基板Ｗ１、Ｗ２同士の位置ずれ、或いは、基板Ｗ１、Ｗ２の剥がれが生じやすくなる。これに対して、本変形例では、金属粒子を固相で拡散させるので、基板Ｗ１、Ｗ２同士の相対的な位置精度を高く維持しつつ、基板Ｗ１、Ｗ２の接合強度の向上させることができ、更に、基板Ｗ１、Ｗ２間に生じるボイドを低減することができる。

【0101】

また、本変形例に係る接合方法では、基板Ｗ１、Ｗ２を同一の規定温度に維持した状態で、ステップＳ２０３乃至Ｓ２０８の一連の処理を行うことにより基板Ｗ２が基板Ｗ１に対して傾いていることに起因した位置ずれが修正されている。従って、ステップＳ４０１において、基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する傾きによる位置ずれは修正された状態であるため、基板Ｗ２を基板Ｗ１に予め設定された基準圧力以上の圧力で基板Ｗ１、Ｗ２の接合部同士を密着させる方向へ加圧しても位置ずれは生じないので、その後、基板Ｗ１、Ｗ２を加熱しても基板Ｗ１、Ｗ２の位置ずれが生じないという利点がある。

【0102】

実施の形態１に係る接合装置１において、チップＣＰと基板ＷＴとを陽極接合する構成であってもよい。或いは、実施の形態１に係る接合装置１において、チップＣＰと基板ＷＴとを親水化接合するものであってもよい。

【0103】

実施の形態１では、接合装置１が、１つのチップＣＰの基板ＷＴへの樹脂部ＣＰＲ１、ＷＴＲ１を介して固定する工程と、チップＣＰと基板ＷＴとを加熱して両者を接合する工程と、を繰り返し行う例について説明した。但し、これに限らず、例えば接合装置１が、複数のチップＣＰを基板ＷＴに樹脂部を介して固定する工程を行った後、複数のチップＣＰと基板ＷＴとを纏めて加熱することにより、複数のチップＣＰを基板ＷＴに接合するものであってもよい。ここで、樹脂部は、複数のチップＣＰのみに設けられ、基板ＷＴには設けられていない。仮に基板ＷＴにおける複数のチップＣＰを接合する領域全体に樹脂部を設けた場合、照射領域がチップＣＰ１つ分の領域よりも広い領域に広がる紫外線を照射すると、基板ＷＴにおける未だチップＣＰが接合されていない領域に設けられた樹脂部まで硬化させてしまう。このため、複数のチップＣＰを基板ＷＴへ１つずつ固定していくことができない。これに対して、本変形例では、樹脂部が複数のチップＣＰのみに設けられているので、複数のチップＣＰを基板ＷＴへ１つずつ固定していくことか可能となる。

【0104】

実施の形態１では、接合装置１が、チップＣＰを基板ＷＴに樹脂部ＣＰＲ１、ＷＴＲ１を介して固定した後、チップＣＰと基板ＷＴとを加熱および加圧してチップ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２つの基板同士を、樹脂部を介して互いに固定した後、２つの基板を加熱および加圧することにより２つの基板を接合する接合装置であってもよい。

【0105】

実施の形態１では、チップＣＰと基板ＷＴとの両方に樹脂部が設けられた構成について説明したが、これに限らず、例えばチップＣＰのみに樹脂部が設けられた構成であってもよい。ところで、基板ＷＴに樹脂部を設ける場合、基板ＷＴに形成する配線パターンの自由度が低下してしまう。これに対して、基板ＷＴとして樹脂部が設けられていない構成を採用すれば、基板ＷＴ上の配線パターンの自由度を高める観点から好ましい。なお、基板ＷＴのみに樹脂部が設けられた構成であってもよい。

【0106】

実施の形態１では、チップＣＰの基板ＷＴに対する位置合わせを再度行う際、一旦チップＣＰを基板ＷＴから離脱させた後、チップＣＰを基板ＷＴに対して移動させ、その後、再びチップＣＰを基板ＷＴに接触させる例について説明した。但し、これに限らず、例えばチップＣＰと基板ＷＴとが接触した状態を維持しながら、チップＣＰを基板ＷＴに対して相対的に移動させることにより、チップＣＰの基板ＷＴに対する位置合わせを行うものであってもよい。また、実施の形態２、３では、基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する位置合わせを再度行う際、一旦基板Ｗ２を基板Ｗ１から離脱させた後、基板Ｗ２を基板Ｗ１に対して移動させ、その後、再び基板Ｗ２を基板Ｗ１に接触させる例について説明した。但し、これに限らず、例えば基板Ｗ１、Ｗ２が互いに接触した状態を維持しながら、基板Ｗ２を基板Ｗ１に対して相対的に移動させることにより、基板Ｗ２の基板Ｗ１に対する位置合わせを行うものであってもよい。この場合、基板Ｗ２は基板Ｗ１から離間しないので、基板Ｗ１と基板Ｗ２とが密着している。従って、基板Ｗ２を基板Ｗ１に予め設定された基準圧力以上の圧力で基板Ｗ１、Ｗ２の接合部同士を密着させる方向へ加圧しても位置ずれは生じない。

【0107】

実施の形態１では、紫外線照射源５１が基板ＷＴの鉛直上方に配置され、紫外線を基板ＷＴに照射する例について説明した。但し、これに限らず、例えば紫外線照射源が、基板ＷＴにおけるチップＣＰ側に配置され、撮像部３５ａ、３５ｂの同軸照明系を利用してチップＣＰに紫外線を照射する構成であってもよい。ここで、撮像部３５ａ、３５ｂの同軸照明系に紫外線を導入する構成であってもよいし、或いは、撮像部３５ａ、３５ｂの位置をずらして紫外線照射源を配置する構成であってもよい。この場合、例えば基板ＷＴがＳｉ基板、その他半導体基板等であり、チップＣＰがサファイヤから形成されている場合であってもチップＣＰと基板ＷＴとの間に介在する樹脂部ＣＰＲ１、ＷＴＲ１に紫外線を照射することができる。

【0108】

実施の形態２、３では、基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合する方法について説明したが、これに限らず、例えばチップを基板に陽極接合、親水化接合するものであってもよい。或いは、複数のチップを基板に陽極接合、親水化接合するものであってもよい。

【0109】

実施の形態３において、接合装置３が、金属部を有する基板Ｗ１、Ｗ２同士を接合するものであってもよい。この場合、接合装置３が、基板Ｗ１の金属部と基板Ｗ２の金属部とを接触した状態で、基板Ｗ２を基板Ｗ１に予め設定された圧力で押し付けた後、基板Ｗ１、Ｗ２を加熱しないものであってもよい。また、接合装置３が、基板Ｗ２を基板Ｗ１に押し付けた後、基板Ｗ１、Ｗ２を加熱するものであってもよい。この場合、基板Ｗ１、Ｗ２同士がより堅固に接合される。

【0110】

実施の形態１、４では、基板ＷＴをそのチップＣＰが実装される面ＷＴｆが鉛直下方を向く姿勢で保持し、チップＣＰを鉛直下方から基板ＷＴに実装する方式を採用する例について説明した。但し、これに限らず、例えば、実施の形態１、４に係る接合装置１、４において、ボンディング部３３をステージ３１の鉛直上方に配置し、基板ＷＴをそのチップＣＰが実装される面ＷＴｆが鉛直上方を向く姿勢で保持し、チップＣＰを鉛直上方から基板ＷＴに実装する方式を採用するものであってもよい。実施の形態１、４では、基板ＷＴにおけるチップＣＰが実装される面ＷＴｆへのパーティクル付着を抑制する観点からすれば、基板ＷＴをその面ＷＴｆが鉛直下方を向く姿勢で保持することが好ましいが、基板ＷＴをその面ＷＴｆが鉛直上方を向く姿勢で保持してもよい。

【0111】

実施の形態４に係る接合装置４では、チップ保持部４５１２の突出部４５１２ｃをチップＣＰの樹脂部ＣＰＲ１のみに当接させた状態でチップＣＰを保持して搬送することにより、チップＣＰの基板ＷＴに実装される面ＣＰｆにパーティクルが付着しないようにする例について説明した。但し、これに限らず、例えばチップ供給部４０１０において、ニードル４１１１ａにより突き上げられたチップＣＰの周部下端を２つのアーム（図示せず）で掬い取り２つのアームを保持した状態で接合ユニット４０３０の移載位置Ｐｏｓ１まで搬送するものであってもよい。この場合、ヘッド３３Ｈとして、鉛直方向に移動可能なポストピン（図示せず）を備えるものとしてもよい。そして、ヘッド３３Ｈは、チップＣＰを保持した２つのアームが移載位置Ｐｏｓ１に配置されると、ポストピンを上昇させてポストピンの先端部でチップＣＰの下面の中央部を保持し、アームを移載位置Ｐｏｓ１以外の位置へ移動させた後、ポストピンを下降させてヘッド３３Ｈの先端部に吸着保持するようにしてもよい。この場合でも、チップＣＰにおける基板ＷＴに接合される面ＣＰｆにアームを接触させることなくチップＣＰを搬送することができる。また、基板ＷＴをその面ＷＴｆが鉛直上方を向く姿勢で保持する場合、チップ搬送部が、チップ供給部４０１０からチップＣＰを受け取って搬送する第１サブチップ搬送部と、第１サブチップ搬送部からチップＣＰを受け取って反転させる反転部と、反転部からチップＣＰの面ＣＰｆ側とは反対側の面を保持する形でチップＣＰを受け取ってヘッド３３Ｈへ搬送する第２サブチップ搬送部とを備える構成とすればよい。この場合でもチップＣＰの面ＣＰｆを触らずにチップＣＰを搬送することができる。

【0112】

実施の形態４では、チップ供給ユニット４０１０においてチップＣＰを１つずつピックアップし、接合ユニット４０３０において、チップＣＰを１つずつ基板ＷＴに実装する接合装置４の例について説明した。但し、これに限らず、例えば、チップ供給ユニットが、複数種類のチップＣＰを供給し、接合ユニットは、チップ供給ユニットから、複数のチップＣＰを一括して受け取りヘッドに保持させ、複数のチップＣＰを保持したヘッドを基板ＷＴに近づけることにより複数のチップＣＰを一度に基板ＷＴへ実装するようにしてもよい。

【0113】

例えば図２２Ａに示すように、赤色、緑色、青色の光を放射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップ（以下、「赤色ＬＥＤチップ」、「緑色ＬＥＤチップ」、「青色ＬＥＤチップ」と称する。）ＬＣＰ１、ＬＣＰ２、ＬＣＰ３が、赤色ＬＥＤチップＬＣＰ１、緑色ＬＥＤチップＬＣＰ２、青色ＬＥＤチップＬＣＰ３の順に並ぶようにパネルＰＡ上に接合されてなるいわゆるＬＥＤパネルを作製する場合がある。この場合、図２２Ｂに示すように、チップ供給部が、複数のＬＥＤチップ（例えば赤色ＬＥＤチップＬＣＰ１）を一度に接合ユニットへ供給するチップ基板５１１１を有するものとすればよい。そして、ヘッド５０３３Ｈが、赤色ＬＥＤチップＬＣＰ１、緑色ＬＥＤチップＬＣＰ２、青色ＬＥＤチップＬＣＰ３のうちのいずれか１種類のＬＥＤチップ（例えば赤色ＬＥＤチップＬＣＰ１）を２つのＬＥＤチップ分の間隔を開けてチップ基板５１１１から取り出し、パネルＰＡへ２つのＬＥＤチップ分の間隔を開けて接合する。ヘッド５０３３Ｈは、予め設定された数、例えば、Ｎ個×Ｎ個（Ｎは正の整数、例えば３個×３個）の格子状に並ぶＮ^２個（例えば９個）のＬＥＤチップを一括して取り出す。ここで、例えば最初に赤色ＬＥＤチップＬＣＰ１を基板ＷＴへ接合したとする。この場合、ヘッド５０３３Ｈの水平方向の位置を赤色ＬＥＤチップＬＣＰ２を基板ＷＴへ接合したときに比べて１つのＬＥＤチップ分だけずらした状態で緑色ＬＥＤチップＬＣＰ２を基板ＷＴへ接合する。次に、ヘッド５０３３Ｈの水平方向の位置を緑ＬＥＤチップＬＣＰ２を基板ＷＴへ接合したときに比べて１つのＬＥＤチップ分だけずらした状態で青色ＬＥＤチップＬＣＰ３を基板ＷＴへ接合する。このようにして、赤色ＬＥＤチップＬＣＰ１、緑色ＬＥＤチップＬＣＰ２および青色ＬＥＤチップＬＣＰ３を順番に隣接して接合する。これらの一連の処理をパネルＰＡ全体にＬＥＤチップＬＣＰ１、ＬＣＰ２、ＬＣＰ３が接合されるまで繰り返すことにより、ＬＥＤパネルが作製される。ここで、チップ基板５１１１の作製は、まず、半導体製造工程を経ることにより、位置精度よく複数のＬＥＤチップが形成されたウエハを、別のサポート用の基板に張り付けた状態でＬＥＤチップを個辺化する。次に、サポート用の基板に貼り付けられた複数のＬＥＤチップを別の基板に転写し、その後、サポート用の基板を剥がす。この場合、接合ユニットは、キャリア５１１１に載置された複数のＬＥＤチップＬＣＰの中から予め設定された数のＬＥＤチップ（例えば赤色ＬＥＤチップＬＣＰ１）をヘッド５０３３Ｈに保持させる。そして、接合ユニットは、予め設定された数のＬＥＤチップを保持したヘッド５０３３Ｈを基板ＷＴに近づけることにより、予め設定された数のＬＥＤチップを一度に基板ＷＴに接合する。ここで、基板ＷＴが、ヘッド５０３３Ｈのチップツールに比べて大きい場合、前述の一連の処理を複数回繰り返すことにより、ＬＥＤチップを予め設定された数ずつ複数回に分けて基板ＷＴに接合するようにすればよい。

【0114】

なお、チップ供給部は、複数のチップを取り出す際、複数のチップＣＰを吸着してもよいし、静電力または粘着力を利用して取り出してもよい。また、チップ供給部が、複数のチップＣＰを取り出す際、複数のチップＣＰそれぞれのアライメントを実行するようにしてもよい。アライメントを実行する際、ヘッドに設けられたチップツールとチップＣＰとを認識してもよい、チップＣＰを保持するチップ基板の一部を認識してもよい。この場合、高い位置精度でチップＣＰをヘッドに保持させることができる。また、基板ＷＴへのチップＣＰのアライメントを実行する際、チップＣＰを認識してもよいし、チップＣＰを保持するチップツールの一部を認識してもよい。また、チップＣＰが、ＬＥＤチップである場合、赤色、青色、青色の光を放射するＬＥＤチップ毎にチップツールを交換するようにしてもよい。また、チップＣＰを基板ＷＴへ接合する際、基板ＷＴの位置を固定して、チップＣＰを保持したヘッドを移動させてもよいし、チップＣＰを保持したヘッドの位置を固定して、基板ＷＴをヘッドに近づける方向へ移動させてもよい。また、チップＣＰの基板ＷＴへの接合は、加熱、加圧するものであってもよいし、転写技術を利用するものであってもよい。

【0115】

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。

【0116】

本出願は、２０１９年１２月２７日に出願された日本国特許出願特願２０１９－２３８０１１号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１９－２３８０１１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】

【0117】

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】

【0118】

１，２，３，４：接合装置、３１：ステージ、３２：ステージ駆動部、３３：ボンディング部、３３Ｈ，５０３３Ｈ：ヘッド、３４：Ｚ方向駆動部、３５ａ，３５ｂ，４１：撮像部、３６，２４０４：ヘッド駆動部、３７：θ方向駆動部、３８：リニアガイド、５１：紫外線照射源、９０，２０９０：制御部、３１１：Ｘ方向移動部、３１２，３１４，３１６：開口部、３１３：Ｙ方向移動部、３１５：基板載置部、３２１：Ｘ方向駆動部、３２３：Ｙ方向駆動部、３３１：Ｚ軸方向移動部材、３３２：第１円盤部材、３３３：ピエゾアクチュエータ、３３４：第２円盤部材、３３４ａ，３３４ｂ：孔部、３３６：ミラー固定用部材、３３７：ミラー、３３７ａ，３３７ｂ：傾斜面、３５１ａ，３５１ｂ，４１８：イメージセンサ、３５２ａ，３５２ｂ，４１９：光学系、３６１：回動部材、３６３：カメラＺ方向駆動部、３６５：カメラＦ方向駆動部、４１１：チップツール、４１３：ヘッド本体部、４１５，４１６：中空部、２２００：チャンバ、２２０１：真空ポンプ、２２０２：供給管、２０３：弁、２４０１：ステージ、２４０２：ヘッド、２４０３：ステージ駆動部、２４０５：ＸＹ方向駆動部、２４０６：昇降駆動部、２４０７：回転駆動部、２４０８，２４１２：圧力センサ、２４１１：ピエゾアクチュエータ、２４２１，２４２２：温度調節部、２５００：測定部、２５０１，２５０２：撮像部、２５０３：窓部、２５０４，２５０５：ミラー、４０１０：チップ供給ユニット、４０１１：チップ供給部、４１１１：ピックアップ機構、４１１１ａ：ニードル、４１１２：シート保持枠、４１１９：枠保持部、４０３０：接合ユニット、４０５１：チップ搬送部、４５１１：本体部、４５１２：チップ保持部、４５１２ｂ：吸着部、４５１２ｃ：突出部、５１１１：チップ基板、ＣＰｆ，ＷＴｆ：面、ＣＰＲ１，ＷＴＲ１：樹脂部、ＧＡａ，ＧＡｂ：撮影画像、ＬＣＰ１：赤色ＬＥＤチップ、ＬＣＰ２：緑色ＬＥＤチップ、ＬＣＰ３：青色ＬＥＤチップ、ＭＣ１ａ，ＭＣ１ｂ，ＭＫ１ａ，ＭＫ１ｂ，ＭＫ２ａ，ＭＫ２ｂ，ＭＷ１ａ，ＭＷ１ｂ：アライメントマーク、ＭＣＰ１，ＭＷＴ１：金属部、Ｐｏｓ１：移載位置、ＴＲ１：凹部

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図14A】

【図14B】

【図15A】

【図15B】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22A】

【図22B】