半導体接合方法及び装置
【課題】ウェハーに低誘電率材料が使われたり、ウェハーの厚みが薄くなっても、半導体素子の破損や欠け等の発生を防止することができる半導体接合方法及び装置を提供する。
【解決手段】個々の半導体素子２に相互に分割され且つ各半導体素子の表面に電極が形成されたウェハーの裏面とウェハーシート保持体１のウェハーシート４とが熱剥離層３で接着されてウェハーをウェハーシート保持体に保持した状態で、ウェハーの１つの半導体素子の電極と電子基板の電極とを対向させて位置決めし、ウェハーシート保持体にウェハーを保持した状態で、ウェハーの１つの半導体素子の電極と電子基板の電極とを接触させつつ、１つの半導体素子と電子基板とを熱圧着して、１つの半導体素子の電極と電子基板の電極とを接合すると同時的に、熱圧着時の熱により熱剥離層の接着力を弱めて、電子基板に接合された１つの半導体素子をウェハーシートから離脱させる。
【解決手段】個々の半導体素子２に相互に分割され且つ各半導体素子の表面に電極が形成されたウェハーの裏面とウェハーシート保持体１のウェハーシート４とが熱剥離層３で接着されてウェハーをウェハーシート保持体に保持した状態で、ウェハーの１つの半導体素子の電極と電子基板の電極とを対向させて位置決めし、ウェハーシート保持体にウェハーを保持した状態で、ウェハーの１つの半導体素子の電極と電子基板の電極とを接触させつつ、１つの半導体素子と電子基板とを熱圧着して、１つの半導体素子の電極と電子基板の電極とを接合すると同時的に、熱圧着時の熱により熱剥離層の接着力を弱めて、電子基板に接合された１つの半導体素子をウェハーシートから離脱させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極付きの電子基板と電極付きの半導体素子とを接合する半導体接合方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の半導体接合装置としては、例えば図１５に示されるような従来例１の装置が知られている（例えば特許文献１参照）。すなわち、従来例１の半導体接合装置においては、図１５に示すように、粘着シート１１３がリング形状のウェハーリング１１４の上部開口を塞ぐように引き延ばされた状態でウェハーリング１１４に固定されている。粘着シート１１３の上面には、ウェハーがダイシングされて複数に分割されることにより形成され、上面の回路形成面１１５ｂに複数のバンプ１１５ａを有する複数の半導体素子１１５が粘着材により一時的に固定されている。
【０００３】
半導体素子１１５は、ウェハーリング１１４の下方に配置された突上針上下運動部１３０の突上針１３５ｂが円筒状の突上針ホルダ１３２内より上昇することにより、粘着シート１１３を介して上方に突き上げられて粘着シート１１３から剥がされ、ウェハーリング１１４の上方に配置された供給ヘッド１４１に吸着によりピックアップされる。供給ヘッド１４１によりピックアップされた半導体素子１１５は、複数のバンプ１１５ａが上向きの状態のままウェハーリング１１４の側方に配置された１８０°反転ヘッド１４０に受け渡され、吸着保持される。１８０°反転ヘッド１４０に吸着保持された半導体素子１１５は、吸着保持された状態で、１８０°反転ヘッド１４０に一体的に連結された反転機構１４２により１８０°反転され、反転ヘッド１４０の下方に配置された位置決めステージ１４３と複数のバンプ１１５ａとが対向する位置まで移動されたのち、吸着保持状態を解除され、位置決めステージ１４３上に受け渡される。位置決めステージ１４３上に受け渡された半導体素子１１５は、位置決めステージ１４３上に摺動可能に設けられた位置決め用爪１４４によりＸＹθ方向の位置決めをされたのち、マウントヘッド１５１に吸着によりピックアップされて、マウントステージ１５０の上面に予めセットされた被装着物１５２に載置される。被装着物１５２に載置された半導体素子１１５は、その上方からその下面（回路形成面１１５ｂ）に浸透するように接着剤を塗布され、熱処理炉で加熱されたのち、冷却されて前記接着剤が硬化することにより被装着物１１５に接合される。
【０００４】
しかしながら、従来例１の半導体接合装置においては、半導体素子１１５が粘着シート１１３から剥がされて被装着物１５２に載置されるまでの受け渡し工程が複雑であるので、半導体素子１１５やバンプ１１５ａ等を損傷させる恐れがあるとともに、半導体素子１１５を被装着物１５２に供給するまでの時間が掛かり、また、前記受け渡し工程の途中で半導体素子１１５を落下させる恐れもある。
【０００５】
前記のような従来例１の半導体接合装置の課題を解決する技術（以下、従来例２という）が、例えば特許文献２に開示されている。図１６は、従来例２の半導体接合装置の動作を説明するための概略図である。なお、従来例１と同様の装置に関しては、同じ符号を付している。
【０００６】
従来例２の半導体接合装置においては、図１６に示すように、回路形成面１１５ｂ及び複数のバンプ１１５ａが下向きになるように半導体素子１１５を保持するウェハーリング１１４が従来例１とは反転して位置決めされている。
【０００７】
半導体素子１１５は、ウェハーリング１１４の上方に配置された突下針上下移動機構１１０が、ウェハーリング１１４の図１６における上部開口を塞ぐように密閉プレート１１２をウェハーリング１１４の上面に当接させるとともに真空吸引させながら突下針１１１を下降させることにより、粘着シート１１３を介して下方に突き下げられて、粘着シート１１３から半導体素子１１５が剥がされ、回路形成面１１５ｂ及び複数のバンプ１１５ａが下向きの状態で位置決めステージ１２０上に半導体素子１１５が受け渡される。位置決めステージ１２０上に受け渡された半導体素子１１５は、位置決めステージ１２０の下部に備えられたＸＹθ移動機構１２２によりＸＹθ方向の位置決めをされたのち、ＸＹθ移動機構１２２を図１６の左右方向に移動可能に保持する移動ステージ１２３によりマウントヘッド１５１でピックアップ可能な位置まで搬送され、マウントヘッド１５１に吸着によりピックアップされる。マウントヘッド１５１に吸着によりピックアップされた半導体素子１１５は、マウントヘッド１５１によりマウントステージ１５０の上面に予めセットされた被装着物１５２に載置される。被装着物１５２に載置された半導体素子１１５は、その上方からその下面（回路形成面１１５ｂ）に浸透するように接着剤を塗布され、熱処理炉で加熱されたのち、冷却されて前記接着剤が硬化することにより被装着物１１５に接合される。
【０００８】
従来例２の半導体接合装置は、前記のように構成されることにより、半導体素子１１５を１８０°反転させる工程をなくし、前記受け渡し工程を簡潔化したので、半導体素子１１５やバンプ１１５ａ等が損傷するのを抑え、半導体素子１１５を被装着物１５２に供給するまでの時間を短縮するとともに前記受け渡し工程の途中で半導体素子１１５が落下するのを防ぐことができる。
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１３０２３０号公報
【特許文献２】特開平１１−４５９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年、半導体素子を構成するウェハーの厚みは薄くなる傾向にあり、従来は一般的に１００μｍ程度であったものが、現在は５０μｍ以下（例えば３０μｍ）にまでウェハーの厚みは薄くなってきている。一方、ウェハーに用いられる材料としては、動作速度を落とさずに半導体素子を微細化するために、脆い性質を有する低誘電率(Ｌｏｗ−Ｋ）材料が使われてきている。
【００１１】
前記のように、ウェハーに低誘電率材料が使われたり、ウェハーの厚みが薄くなってくると、従来例２の半導体接合装置においても、例えば突下針１１１を下降させて半導体素子１１５を下方に突き下げて粘着シート１１３から剥がすときなどに、半導体素子１１５に局所的に応力がかかり、半導体素子１１５に破損や欠け等が発生する。
【００１２】
従って、本発明の目的は、前記問題を解決することにあって、ウェハーに低誘電率材料が使われたり、ウェハーの厚みが薄くなっても、半導体素子の破損や欠け等の発生を防止することができる半導体接合方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１態様によれば、電極付きの電子基板と電極付きの半導体素子とを接合する半導体接合方法であって、
個々の半導体素子に相互に分割され且つ各半導体素子の表面に電極が形成されたウェハーの裏面とウェハーシート保持体のウェハーシートとが熱剥離層で接着されて前記ウェハーを前記ウェハーシート保持体に保持した状態で、前記ウェハーの前記半導体素子のうちの１つの半導体素子の前記電極と、前記１つの半導体素子の前記電極に対応する前記電子基板の電極とを対向させて位置決めし、
前記ウェハーシート保持体に前記ウェハーを保持した状態で、前記ウェハーの前記１つの半導体素子の前記電極と前記電子基板の前記電極とを接触させつつ、前記１つの半導体素子と前記電子基板とを熱圧着して、前記１つの半導体素子の前記電極とそれに対応する前記電子基板の前記電極とを接合すると同時的に、前記熱圧着時の熱により前記熱剥離層の接着力を弱めて、前記電子基板に接合された前記１つの半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させることを特徴とする半導体接合方法を提供する。
【００１４】
本発明の第２態様によれば、前記１つの半導体素子と前記電子基板を前記熱圧着するときに、前記１つの半導体素子の前記電極が形成された電極面と前記電子基板の前記電極が形成された電極面との間に配置された熱硬化層を熱硬化させて、前記１つの半導体素子と前記電子基板を接着させて前記熱圧着を行うことを特徴とする第１態様に記載の半導体接合方法を提供する。
【００１５】
本発明の第３態様によれば、前記熱圧着と同時的に、前記熱圧着時の熱により、熱剥離シート、熱剥離フィルム又は熱剥離接着剤の内の一つで構成されている前記熱剥離層の接着力を弱めて、前記電子基板に接合された前記１つの半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させることを特徴とする第１又は２態様に記載の半導体接合方法を提供する。
【００１６】
本発明の第４態様によれば、前記熱圧着と同時的に、前記熱圧着時の熱により、熱硬化シート、熱硬化フィルム又は熱硬化接着剤の内の一つで構成されている熱硬化層を熱硬化することを特徴とする第１〜３態様のいずれか１つに記載の半導体接合方法を提供する。
【００１７】
本発明の第５態様によれば、前記熱圧着時に、前記１つの半導体素子の裏面側から熱を加えることを特徴とする第１〜４態様のいずれか１つに記載の半導体接合方法を提供する。
【００１８】
本発明の第６態様によれば、前記熱圧着時に、前記電子基板の裏面側から熱を加えることを特徴とする第１〜５態様のいずれか１つに記載の半導体接合方法を提供する。
【００１９】
本発明の第７態様によれば、前記熱圧着時に、前記半導体素子の裏面側から、固定された前記電子基板に向けて押圧することを特徴とする第１〜６態様のいずれか１つに記載の半導体接合方法を提供する。
【００２０】
本発明の第８態様によれば、前記熱圧着時に、前記電子基板の裏面側から、固定された前記１つの半導体素子に向けて押圧することを特徴とする第１〜６態様のいずれか１つに記載の半導体接合方法を提供する。
【００２１】
本発明の第９態様によれば、前記熱圧着時に、前記電子基板の裏面側から前記１つの半導体素子に向けて押圧するとともに、前記１つの半導体素子の裏面側から前記電子基板に向けて押圧することを特徴とする第１〜６態様のいずれか１つに記載の半導体接合方法を提供する。
【００２２】
本発明の第１０態様によれば、前記電子基板に前記複数の半導体素子を接合するときに、前記ウェハーシート保持体の前記ウェハーシートに保持され且つ前記電子基板に接合されていない半導体素子と、前記電子基板に既に接合された半導体素子とが、干渉関係にならないように接合することを特徴とする第１〜９態様のいずれか１つに記載の半導体接合方法を提供する。
【００２３】
本発明の第１１態様によれば、前記複数の半導体素子の中の不良の半導体素子を不良半導体素子廃棄位置に搬送したのち、前記不良の半導体素子に対応する前記熱剥離層に熱を加えて前記不良の半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させることを特徴とする第１〜１０態様のいずれか１つに記載の半導体接合方法を提供する。
【００２４】
本発明の第１２態様によれば、前記電子基板に前記半導体素子を接合するときに、１つの電子基板に対して１つの半導体素子のみを接合することを特徴とする第１〜１１態様のいずれか１つに記載の半導体接合方法を提供する。
【００２５】
本発明の第１３態様によれば、電極付きの電子基板と電極付きの半導体素子とを接合する半導体接合装置であって、
ウェハーシートと、個々の半導体素子に相互に分割され且つ各半導体素子の表面に電極が形成されたウェハーの裏面と前記ウェハーシートとを接着する熱剥離層とを備えて、前記ウェハーを前記熱剥離層を介して前記ウェハーシートに接着して保持するウェハーシート保持体と、
前記ウェハーを前記ウェハーシート保持体に保持した状態で、前記ウェハーシートの前記半導体素子のうちの１つの半導体素子の電極と、前記１つの半導体素子の前記電極に対応する前記電子基板の電極とを対向させて位置決めさせたのち、前記ウェハーの前記１つの半導体素子の前記電極と前記電子基板の前記電極とを接触させつつ、前記１つの半導体素子と前記電子基板とを熱圧着して、前記１つの半導体素子の前記電極とそれに対応する前記電子基板の前記電極とを接合すると同時的に、前記熱圧着時の熱により前記熱剥離層の接着力を弱めて、前記電子基板に接合された前記１つの半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させる接合部と、
を備えることを特徴とする半導体接合装置を提供する。
【００２６】
本発明の第１４態様によれば、前記ウェハーシート保持体は、前記ウェハーシート保持体に保持された前記ウェハー上に、前記熱圧着時の熱硬化により前記１つの半導体素子と前記電子基板とを電極接合状態で接着させる熱硬化層を配置した状態で、前記ウェハーを前記熱剥離層を介して前記ウェハーシートに接着して保持することを特徴とする第１３態様に記載の半導体接合装置を提供する。
【００２７】
本発明の第１５態様によれば、前記接合部により前記位置決めを行う前に前記電子基板の認識対象部を認識して電子基板認識データを出力する電子基板認識装置と、
前記１つの半導体素子と前記電子基板の接合前に前記１つの半導体素子の認識対象部を認識して半導体素子認識データを出力する半導体素子認識装置と、
をさらに備え、
前記接合部は、
前記ウェハーシート保持体に保持された前記ウェハーの前記１つの半導体素子の前記電極が形成された電極面が、前記電子基板の前記電極が形成された電極面に対向状態で配置された状態で前記ウェハーシート保持体を搬送して、前記ウェハーシート保持体に保持された前記ウェハーの前記１つの半導体素子を半導体素子用接合位置に位置させる半導体素子搬送装置と、
前記半導体素子搬送装置により搬送されて前記半導体素子用接合位置に位置した前記ウェハーシート保持体の前記ウェハーの前記１つの半導体素子を前記熱剥離層を介して接着している前記ウェハーシートに対向し且つ前記１つの半導体素子の裏面に対応する前記ウェハーシートの熱圧着領域に接触可能な熱圧着ツールと、
前記半導体素子搬送装置により搬送されて前記半導体素子用接合位置に位置した、前記ウェハーシート保持体の前記ウェハーシートの前記熱圧着領域に接触させるように前記熱圧着ツールを移動させる熱圧着ツール移動装置と、
接合前の前記電子基板の前記電極面が、前記１つの半導体素子の前記電極面に対向可能に配置された状態で接合前の前記電子基板を、前記半導体素子用接合位置に位置する前記１つの半導体素子の前記電極面に対向する電子基板用接合位置に搬送し、前記電子基板用接合位置で前記１つの半導体素子の前記電極に前記電子基板の前記電極を位置決めする電子基板搬送装置と、
前記半導体素子搬送装置と前記熱圧着ツールと前記熱圧着ツール移動装置と前記電子基板搬送装置と前記電子基板認識装置と前記半導体素子認識装置とが接続されて夫々の動作を制御することにより、前記ウェハーシート保持体を前記半導体素子搬送装置により前記半導体素子用接合位置に搬送し、前記半導体素子用接合位置に位置した前記ウェハーシート保持体の前記ウェハーシートの前記熱圧着領域で前記熱圧着ツールを接触させるとともに、接合前の前記電子基板を前記電子基板搬送装置により前記電子基板用接合位置に搬送して、前記半導体素子認識装置により出力された前記半導体素子認識データと前記電子基板認識装置により出力された前記電子基板認識データとに基づき、前記１つの半導体素子の電極に前記電子基板の前記電極が接合されるように前記半導体素子搬送装置と前記電子基板搬送装置とにより前記１つの半導体素子と前記電子基板とを位置決めし、前記１つの半導体素子と前記電子基板とを熱圧着接合するように制御する制御部と、
を備えることを特徴とする第１３又は１４態様に記載の半導体接合装置を提供する。
【００２８】
本発明の第１６態様によれば、前記電子基板搬送装置は、前記電子基板の前記電極面に、前記電子基板を接合する前に、前記熱圧着時の熱硬化により前記１つの半導体素子と前記電子基板とを電極接合状態で接着させる熱硬化層を前記電子基板上に配置した状態で、接合前の前記電子基板を前記電子基板用接合位置に搬送することを特徴とする第１３又は１５態様に記載の半導体接合装置を提供する。
【００２９】
本発明の第１７態様によれば、接合前の前記電子基板の前記電極面に前記熱硬化層が配置され且つ前記電子基板の前記電極面が前記１つの半導体素子の前記電極面に対向可能に配置された状態で前記電子基板を供給可能に収納する電子基板供給装置をさらに備え、
前記電子基板搬送装置は、前記電子基板供給装置に収納された前記電子基板を前記電子基板用接合位置に搬送して、前記電子基板用接合位置で前記１つの半導体素子の前記電極と前記電子基板の前記電極とを前記熱硬化層を介して位置決めすることを特徴とする第１６態様に記載の半導体接合装置を提供する。
【００３０】
本発明の第１８態様によれば、前記電子基板に前記１つの半導体素子を接合する前に前記電子基板の前記電極面に熱硬化接着剤を塗布することにより前記熱硬化層を形成して配置する塗布装置をさらに備えることを特徴とする第１６態様に記載の半導体接合装置を提供する。
【００３１】
本発明の第１９態様によれば、前記接合部は、前記ウェハーシート保持体の前記ウェハーシートに保持された前記隣接する複数の半導体素子のうちの先に接合する半導体素子から見た、次に接合する半導体素子の配列方向と、前記１つの電子基板に前記複数の半導体素子を接合するときの先に半導体素子を接合する接合位置から見た、次に半導体素子を接合する接合位置との配列方向とが１８０度より小さい角度をなすように、前記複数の半導体素子を電子基板に接合することを特徴とする第１３〜１８態様のいずれか１つに記載の半導体接合装置を提供する。
【００３２】
本発明の第２０態様によれば、前記接合部は、前記複数の半導体素子の中の不良の半導体素子を不良半導体廃棄位置に搬送したのち、前記不良半導体素子に対応する前記熱剥離層に前記熱圧着時の熱を加えて、前記不良の半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させることを特徴とする第１３〜１９態様のいずれか１つに記載の半導体接合装置を提供する。
【００３３】
本発明の第２１態様によれば、前記制御部は、前記電子基板に前記１つの半導体素子を接合したのち、前記電子基板搬送装置により、接合後の前記電子基板を前記電子基板用接合位置から退避させ、次に接合する電子基板を前記電子基板用接合位置に搬送するとともに、前記半導体素子搬送装置により次に接合する半導体素子を前記半導体素子用接合位置に搬送して、前記次に接合する電子基板と前記次に接合する半導体素子とを熱圧着接合するよう制御することを特徴とする第１５態様に記載の半導体素子接合装置を提供する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の第１又は１３態様によれば、前記ウェハーの裏面とウェハーシート保持体のウェハーシートとを熱剥離層により接着し、前記ウェハーを前記ウェハーシート保持体に保持した状態で、前記ウェハーの前記１つの半導体素子の前記電極と、それに対応する前記電子基板の電極とを対向させ、前記１つの半導体素子の前記電極と前記電子基板の前記電極とを接触させつつ、前記１つの半導体素子と前記電子基板とを熱圧着して接合すると同時的に、前記熱圧着時の熱により前記熱剥離層の接着力を弱めて、前記電子基板に接合された前記１つの半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させるようにしている。これにより、従来例２の装置のように、半導体素子を粘着シートから剥がすときに突下針等により半導体素子に局所的に応力をかけることなく、半導体素子を容易に且つ確実に剥がすことができ、半導体素子に破損や欠け等の発生を防止することができる。また、前記１つの半導体素子と前記電子基板とを熱圧着するときの熱を利用して前記１つの半導体素子が前記熱剥離層から剥がれるようにしているので、前記１つの半導体素子と前記電子基板とを接合する時間も従来例２の装置と比べて大幅に短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。
以下、本発明の最良の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３６】
《第１実施形態》
本発明の第１実施形態にかかる半導体接合方法及び装置に用いられる半導体素子２について、図１Ａ〜図１Ｃ、図２Ａ〜図２Ｅ、図３Ａ及び図３Ｂを参照しつつ説明する。図１Ａは、本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置のウェハーシート保持体１に、個々の半導体素子２に相互に分割されたウェハー２Ａが保持されている状態を示す斜視図であり、図１Ｂは１つの半導体素子２の斜視図であり、図１Ｃは熱剥離層の一例である熱剥離シート３の断面図である。図２Ａ〜図２Ｅは、ウェハー２Ａが個々の半導体素子２に相互に分割されて、ウェハーシート保持体１に保持されるまでの工程を説明するための概略説明図である。図３Ａは、半導体素子２を電子基板７に接合する状態を示す概略図であり、図３Ｂは、図３Ａの部分拡大図である。
【００３７】
本発明の第１実施形態にかかる半導体接合方法及び装置に用いられる半導体素子２は、図１Ａに示すように、ウェハーシート保持体１に保持されるウェハー２Ａがダイシングにより相互に複数に分割されることにより形成される。各半導体素子２の電極面（表面）２ｂには、図１Ｂに示すように、ニッケル、金、又ははんだ等で形成された複数の電極２ａが設けられている。なお、複数の電極２ａ上には夫々、金やはんだ等で形成されたバンプ（図示せず）が設けられてもよい。
【００３８】
ウェハーシート保持体１は、図１Ｃに示すように、リング形状の外側リング体１ａと、外側リング体１ａより直径の短いリング形状の内側リング体１ｂと、外側リング１ａよりも長い直径を有する円形のウェハーシート４と、ウェハーシート４の表面（上面）に接着している熱剥離シート３とで構成されている。
【００３９】
ウェハーシート４は、外側全周を外側リング体１ａと内側リング体１ｂとの間に挟持されて、内側リング体１ｂの上面１ｂ−１と、内側リング体１ｂの上面１ｂ−１と対向する外側リング体１ａの下面１ａ−１に挟持される位置に対する中央付近のたわみが例えば１ｍｍ以下となるように張設されている（ピンと張った状態で設けられている）。
【００４０】
熱剥離シート３は、図１Ｃに示すように、熱剥離粘着剤層３ａ、ポリエステルフィルム基材層３ｂ、及び感圧粘着剤層３ｃの３層構造で構成されている。熱剥離シート３は、感圧粘着剤層３ｃでウェハーシート４の表面（上面）に接着し、熱剥離粘着剤層３ａで被接着物（ウェハー２Ａの裏面）を接着するように構成されている。熱剥離シート３の熱剥離粘着剤層３ａは、常温では通常の粘着シートと同様に接着力を有し、加熱（例えば１００℃）されるとその接着力が弱く（例えば０）なり、被接着物が熱剥離粘着剤層３ａから容易に剥がれるように形成されたものである。一方、熱剥離シート３の感圧粘着剤層３ｃは加熱されても被粘着物との接着力は弱くならないように形成されたものである。
熱剥離シート３の熱剥離粘着剤層３ａの加熱前の接着力及び感圧粘着剤層３ｃの接着力は夫々、ウェハーシート保持体１の各半導体素子２の電極面２ｂを下向きにされたり、前記下向きの状態のまま搬送されるなどしても、各半導体素子２がウェハーシート４から落下及び位置ズレしないように設定されている。
熱剥離シート３の一例としては、日東電工製、商品名リバアルファが挙げられる。このリバアルファは、加熱前の被接着物との粘着力が例えば２．５〜７．３Ｎ／２０ｍｍであり、例えば９０℃〜１７０℃で加熱されると被接着物との粘着力がほぼ０となり、被接着物が熱剥離粘着剤層３ａから容易に剥離するようになっている。なお、熱剥離シート３に代えて、熱剥離層の一例である熱剥離フィルム又は熱剥離接着剤を用いても同様の効果を得ることができる。
【００４１】
次に、ウェハー２Ａが個々の半導体素子２に相互に分割され、ウェハーシート保持体１に保持されるまでの工程について、図１Ａ及び図２Ａ〜図２Ｅを参照しつつ説明する。
なお、初期状態においては、図２Ａに示すように、ウェハー２Ａの表面（上面）、つまり電極面２ｂには、多数の電極２ａが形成されており、ウェハー２Ａの裏面（下面）には熱剥離層３の熱剥離粘着剤層３ａが接着されているものとする。つまり、ウェハー２Ａと熱剥離層３との接着力は、加熱されることにより弱くなるようになっている。また、ウェハーシート４の表面（上面）には、熱剥離層３の感圧粘着剤層３ｃが接着されているものとする。
【００４２】
この初期状態から、図２Ｂに示すように、ウェハー２Ａの電極面２ｂ及び電極２ａを覆うように熱硬化層５が貼付又は塗布形成される。熱硬化層５は、熱硬化シート、熱硬化フィルム、又は熱硬化接着剤の内のいずれか１つで構成され、加熱及び押圧されることにより熱硬化して接合力を有するようになるものである。熱硬化シートや熱硬化フィルムの例としては、導電性粒子を含む異方性導電フィルム（ＡＣＦ）や導電性粒子を含まない非導電性フィルム（ＮＣＦ）等が挙げられ、熱硬化接着剤の例としては、異方性導電ペースト（ＡＣＰ）や非導電性ペースト（ＮＣＰ）等が挙げられる。
【００４３】
次いで、図２Ｃに示すように、熱硬化シート５の上面に対してほぼ垂直に配置された円盤状のダイサー６により、熱硬化シート５、ウェハー２Ａ、熱剥離層３及びウェハーシート４の一部がダイシングされて、図２Ｄに示すように複数の半導体素子２に分割される。このとき、ダイシングした後の隣り合う半導体素子２間の隙間は、例えば３０μｍ〜５０μｍに形成される。
次いで、図２Ｅに示すように、ウェハーシート４の外側全周が外側リング体１ａと内側リング体１ｂとの間で挟持されて、ウェハー２Ａがエキスパンドされる。これにより、ウェハーシート４が外側リング体１ａと内側リング体１ｂとで挟持される部分に対する中央付近のたわみが例えば１．０ｍｍ以下となるように張設されるとともに、隣り合う半導体素子２間の隙間が例えば０．５ｍｍ〜１．０ｍｍに広げられる。
以上のようにして、ウェハー２Ａが、図１Ａに示すように個々の半導体素子２に相互に分割され、ウェハーシート保持体１に保持される。
【００４４】
次に、前記のようにしてウェハーシート保持体１に保持されたウェハー２Ａの接合対象となる１つの半導体素子２が、電子基板７に接合される原理について、図３Ａ及び図３Ｂを参照しつつ説明する。
なお、電子基板７の電極面７ｃには、はんだめっき、はんだ、又は金メッキ等で形成された複数の電極７ａが設けられており、複数の電極７ａの夫々には、はんだや金等で形成されたバンプ７ｂが設けられている。なお、バンプ７ｂは半導体素子２の電極２ａ上に設けられてもよい。また、バンプ７ｂは必ずしも設けられなくてもよい。
また、図３Ａ中の符号８は熱圧着ツールを示している。熱圧着ツール８は、直方体で形成され、１つの半導体素子２の裏面と略同じ大きさの矩形の熱圧着面８ａを有している。熱圧着ツール８は、ウェハーシート保持体１の１つの半導体素子２が半導体素子用接合位置Ａ１（熱圧着ツール８により半導体素子２が電子基板７に接触してバンプ７ｂを介しての電極同士の接合を行うときの半導体素子２の接合位置）に位置した状態で、熱剥離層３を介して接着しているウェハーシート４に対向し且つ１つの半導体素子２の裏面に対応する熱圧着位置Ｃ１（熱圧着時に熱圧着ツール８により電子基板７のバンプ７ｂを加熱するときの熱圧着ツール８の位置）に熱圧着面８ａで接触可能に構成されている。
また、熱圧着ツール８は、１つの半導体素子２を電子基板７に向けて熱圧着面８ａで押圧可能であるとともに、ウェハーシート４、熱剥離層３及び１つの半導体素子２を介して熱硬化層５を熱圧着面８ａで加熱可能に構成されている。なお、熱圧着ツール８の押圧力は、電子基板７のバンプ７ｂの先端がつぶれる程度（例えば１０ｇ〜５０ｇ／バンプ程度）の圧力に設定されるのが好ましい。また、熱圧着ツール８の加熱温度は、半導体素子２の電極２ａ、熱剥離層３、熱硬化層５、電子基板７の電極７ａ、及びバンプ７ｂの材料に応じて最適温度が異なるが、熱剥離層３が前記１つの半導体素子２から剥がれるとともにバンプ７ｂが溶融しない温度、例えば９０℃から２００℃の範囲の温度に設定されることが好ましい。
また、電子基板７は、初期状態において、半導体素子用接合位置Ａ１に位置する１つの半導体素子２の電極面２ｂに対向する電子基板用接合位置Ｂ１（熱圧着ツール８により半導体素子２が電子基板７に接触してバンプ７ｂを介しての電極同士の接合を行うときの電子基板７の接合位置）に位置決め固定されているものとする。
【００４５】
まず、ウェハーシート保持体１に保持されたウェハー２Ａの１つの半導体素子２の電極２ａとそれに対応する電子基板７に形成された電極７ａ上のバンプ７ｂとを、対向させて位置決めする。
次いで、熱圧着ツール８を上昇させて半導体素子２を電子基板用接合位置Ｂ１で位置決め固定された電子基板７に向けて半導体素子用接合位置Ａ１まで移動させる。これにより、図３Ａ及び図３Ｂに示すように１つの半導体素子２と電子基板７との間に熱硬化層５を介在させた状態で、前記１つの半導体素子２の電極２ａをそれに対応する電子基板７のバンプ７ｂに所定の圧力で接触させる。このとき、前記１つの半導体素子２は、ウェハーシート保持体１に保持されたウェハー２Ａの隣接する他の半導体素子２−１よりも図３Ａの上方へ（例えば０．５ｍｍ程度）突出し、他の半導体素子２−１は電子基板７と接触しないようになっている（なお、図３Ａは理解を容易にするため、突出量を誇張して記載している）。
【００４６】
この状態で、熱圧着ツール８により、ウェハーシート４を介して熱剥離層３を加熱するとともに、ウェハーシート４、熱剥離層３及び１つの半導体素子２を介して熱硬化層５を加熱する。これにより、前記１つの半導体素子２と熱剥離層３との接着力が弱まる（例えば０になる）とともに、前記１つの半導体素子２の全ての電極２ａが熱硬化層５を貫通して電子基板７の対応するバンプ７ｂと当接し、当該当接した状態で熱硬化層５が熱硬化して前記１つの半導体素子２と電子基板７とが前記１つの半導体素子２と加熱後の熱剥離層３との接着力よりも強い力で接合される。
【００４７】
次いで、熱圧着ツール８の熱圧着面８ａによる押圧状態を解除して熱圧着ツール８をウェハーシート４から離すと、ウェハーシート４の張力により熱剥離層３及びウェハーシート４は電子基板７に接合された前記１つの半導体素子２から離れて、すなわち熱剥離層３及びウェハーシート４が電子基板７に接合された前記１つの半導体素子２から離れてほぼ元に戻る程度のウェハーシート４の張力（例えば数１０ｇ程度）により、熱圧着ツール８の熱圧着面８ａにより押圧される前の初期の位置に戻る。
以上のようにして、ウェハーシート保持体１に保持されたウェハー２Ａの前記１つの半導体素子２の電子基板７への接合が完了する。
【００４８】
なお、本第１実施形態においては、前記１つの半導体素子２の裏面と略同じ大きさの熱圧着面８ａを有する熱圧着ツール８のみで、前記１つの半導体素子２を電子基板７に熱圧着するように構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図４Ａに示すように、熱圧着ツール８が四角筒形状の冷却ブロック８ｂ内で上下動可能となるように構成されてもよい。このように構成されることで、前記１つの半導体素子２を電子基板７に熱圧着する際には、熱圧着ツール８のみを図４Ｂに示すように上昇させてウェハーシート４を介して前記１つの半導体素子２に接触させ、熱圧着ツール８により前記１つの半導体素子２を電子基板７に熱圧着することができる。一方、このとき、冷却ブロック８ｂは、ウェハーシート４を介して他の半導体素子２−１に接触して、熱圧着ツール８の熱が他の半導体素子２−１に伝達されないように、他の半導体素子２−１を冷却することができる。冷却ブロック８ｂの冷却方法としては、例えば、冷却ブロック８ｂの冷却面８ｂ−１の近傍に冷却パイプを配置し、当該冷却パイプに熱剥離層３の接着力が弱くならない温度（例えば２０℃）の冷却用流体を流す方法や、冷却ブロック８ｂが他の半導体素子２−１に伝達される熱を奪うように、冷却ブロック８ｂの熱容量を他の半導体素子２−１の熱容量よりも大きくする方法が挙げられる。
【００４９】
また、図４Ａに示すように、熱圧着ツール８に吸引穴８ｃを設けて、後述する制御部８０に駆動を制御される吸引装置８ｄにより、吸引穴８ｃに前記１つの半導体素子２を吸着可能な吸引力を発生させ、その吸引力により前記１つの半導体素子２を吸着しながら、前記１つの半導体素子２を電子基板７に熱圧着するように構成してもよい。このように構成することで、前記１つの半導体素子２の位置ズレを防いで、前記１つの半導体素子２と電子基板７との接合精度をより高くすることができる。
また、本第１実施形態においては、熱硬化層５を半導体素子２の電極面２ｂ上に設けたが、本発明はこれには限定されない。例えば、熱硬化層５を電子基板７の電極面７ｃ上に設けてもよい。
【００５０】
次に、本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置の全体構成を図５及び図６を参照しつつ説明する。図５は、本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置の全体構成を示す斜視図であり、図６は、本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置の横から見た概略説明図である。
【００５１】
本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置は、半導体素子供給装置１０と、半導体素子搬送装置２０と、熱圧着ツール８と、熱圧着ツール移動装置３０と、電子基板供給装置４０と、電子基板搬送装置５０と、電子基板認識装置６０と、半導体素子認識装置７０と、制御部８０と、記憶部８１とを備えている。
【００５２】
半導体素子供給装置１０は、内部に複数の段を有する立方体形状の箱体で形成され、ウェハーシート保持体１に保持されたウェハー２Ａの各半導体素子２の電極面２ｂが夫々電子基板７の電極面７ｃに対向状態で配置された状態（図５及び図６では電極面２ｂは上向き）の複数のウェハーシート保持体１を、前記各段に収納する半導体素子収納部１１と、接合対象となる１つのウェハーシート保持体１が半導体素子収納部１１内の搬送可能位置１０Ａ（図６参照）に位置するように半導体素子収納部１１を昇降させる上下リフター１２とを有している。
【００５３】
上下リフター１２は、上下方向（以下、±Ｚ方向という）に延在するネジ軸１３と、ネジ軸１３の下端部に取り付けられ、制御部８０により正逆方向の駆動を制御されることでネジ軸１３を正逆方向に回転させることができる駆動用モータ１４を備えている。
半導体素子収納部１１は、ネジ軸１３が正方向に回転することにより上方向（以下、＋Ｚ方向という）に移動可能であるとともに、ネジ軸１３が逆方向に回転することにより下方向（以下、−Ｚ方向という）に移動可能となるように、ネジ軸１３の上端部に取り付けられている。
【００５４】
半導体素子搬送装置２０は、Ｕ字状に形成されるとともに図示しない係合部で半導体素子収納部１１内の搬送可能位置１０Ａに位置するウェハーシート保持体１の外周部を保持可能に形成され、半導体素子供給装置１０の搬送可能位置１０Ａに位置するウェハーシート保持体１を引き出し、半導体素子供給装置１０の搬送可能位置１０Ａから±Ｚ方向と直交する±Ｙ方向に離れた半導体素子用接合位置Ａ１（図３Ａ参照）まで搬送可能な保持フレーム２１と、基台２００上で且つ保持フレーム２１の下側に配置され、保持フレーム２１を半導体素子供給装置１０の搬送可能位置１０Ａと半導体素子用接合位置Ａ１（図３Ａ参照）との間で±Ｙ方向に移動させるＹ軸テーブル（図示せず）とを備えている。
Ｙ軸テーブルは、±Ｙ方向に延在し、基台２００に回転自在に固定されたネジ軸（図示せず）と、前記ネジ軸が回転することにより前記ネジ軸上を移動可能に構成され、保持フレーム２１に固定されるナット部材（図示せず）と、前記ネジ軸を回転させるモータ２０Ｍとで構成されている。
【００５５】
熱圧着ツール移動装置３０は、熱圧着ツール８を±Ｙ方向及び±Ｚ方向と直交する±Ｘ方向に熱圧着ツール８を移動可能なＸ軸テーブル３１と、Ｘ軸テーブル３１上に配置され且つ熱圧着ツール８を±Ｙ方向に移動可能なＹ軸テーブル３２と、Ｙ軸テーブル３２上に配置されるとともに一端部に熱圧着ツール８が固定されて熱圧着ツール８を±Ｚ方向に移動可能なＺ軸テーブル３３とを備えている。
熱圧着ツール移動装置３０の各テーブル３１〜３３の夫々は、Ｘ、Ｙ、又は±Ｚ方向に延在するネジ軸（図示せず）と、前記ネジ軸が回転することにより前記ネジ軸上を移動可能なナット部材（図示せず）と、前記ネジ軸を回転させるモータ３１Ｍ〜３３Ｍとを備えている。Ｘ軸テーブル３１のナット部材はＹ軸テーブル３２に連結され、Ｙ軸テーブル３２のネジ軸が回転することにより前記ネジ軸上を移動可能なナット部材はＺ軸テーブル３３に連結され、Ｚ軸テーブル３３のネジ軸が回転することにより前記ネジ軸上を移動可能なナット部材は熱圧着ツール８に連結されている。これにより、熱圧着ツール８は、各テーブル３１〜３３の夫々のモータ３１Ｍ〜３３Ｍが正逆方向に駆動されることで±Ｘ方向、±Ｙ方向及び±Ｚ方向に夫々移動可能となっている。
熱圧着ツール移動装置３０は、各テーブル３１〜３３のモータ３１Ｍ〜３３Ｍが駆動することにより、半導体素子搬送装置２０により搬送されて半導体素子用接合位置Ａ１（図３Ａ参照）に位置したウェハーシート保持体１のウェハーシート４に対向し、且つウェハーシート４に保持されたウェハー２Ａの前記１つの半導体素子２の裏面に対応する熱圧着位置Ｃ１（図３Ａ参照）に熱圧着ツール８を移動させることができるように構成されている。
なお、ウェハーシート保持体１に保持された各半導体素子２は、ダイサー６により分割された方向と、本第１実施形態の半導体接合装置におけるＸ方向及びＹ方向とが略同一方向になるように配置されて、つまり各半導体素子２がＸ方向に整列するとともにＹ方向に整列するように配置されて、半導体素子収納部１１内の搬送可能位置１０Ａから半導体素子用接合位置Ａ１に搬送されるのが好ましい。以下の本発明の第２実施形態等においても、同様とする。
また、ウェハーシート保持体１に保持された各半導体素子２が、ダイサー６により分割された方向と、本第１実施形態の半導体接合装置におけるＸ方向及びＹ方向とが略同一方向にならないように配置された場合には、熱圧着ツール移動装置３０に熱圧着ツール８をＸＹ平面上で回動可能にするθ軸（図示しない）をさらに設けて、前記分割方向と前記Ｘ方向及びＹ方向とが略同一方向になるように調整可能に構成されることが好ましい。以下の本発明の第２実施形態等においても、同様とする。
【００５６】
電子基板供給装置４０は、内部に複数の段を有する直方体形状の箱体で形成され、複数の電子基板７が、電子基板７の電極面７ｃが半導体素子２の電極面２ｂに対向可能に配置された状態（ここでは電極面７ｃは下向き）で載置されたトレイ４２を、前記各段に収納する電子基板収納部４１と、接合対象となるトレイ４２が電子基板収納部４１内の搬送可能位置４０Ａ（図６参照）に位置するように電子基板収納部４１を昇降させる上下リフター１２−１とを有している。上下リフター１２−１の構成は、半導体素子供給装置１０の上下リフター１２の構成と同様であるので説明は省略する。
【００５７】
電子基板搬送装置５０は、基台２００上に配置され、電子基板供給装置４０の搬送可能位置４０Ａに位置するトレイ４２を引き出し、電子基板収納部４１の外部に搬送可能なトレイ搬送装置４５と、トレイ搬送装置４５により電子基板収納部４１の外部に引き出されたトレイ４２に載置された複数の電子基板７の中の１つの電子基板７を吸着し、電子基板用接合位置Ｂ１に搬送可能に配置された吸着ヘッド５１とを備えている。また、電子基板搬送装置５０は、トレイ搬送装置４５より上方で基台２００に立設された取付壁２０１に側部を固定され、吸着ヘッド５１を±Ｙ方向に移動可能なＹ軸テーブル５３と、Ｙ軸テーブル５３上に配置され、吸着ヘッド５１を±Ｘ方向に移動可能なＸ軸テーブル５２と、Ｘ軸テーブル５２上に配置され、吸着ヘッド５１を±Ｚ方向に移動可能なＺ軸テーブル５４と、Ｚ軸テーブル５４の下端部に配置され、別途設けられたモータ（図示せず）により吸着ヘッド５１をＸＹ平面上で回動可能にするθ軸５５とを備えている。
【００５８】
トレイ搬送装置４５は、複数の電子基板７が載置されたトレイ４２を保持可能に形成された保持台４６と、基台２００に固定され、保持台４６を±Ｙ方向に移動可能なＹ軸テーブル４７とを備えている。Ｙ軸テーブル４７は、±Ｙ方向に延在するネジ軸（図示せず）と、前記ネジ軸が回転することにより前記ネジ軸上を移動可能なナット部材（図示せず）と、前記ネジ軸を回転させるモータ４７Ｍとを備えている。Ｙ軸テーブル４７のナット部材には保持台４６が固定されている。これにより、保持台４６は、Ｙ軸テーブル４７のモータ４７Ｍが正逆方向に駆動されることで±Ｙ方向に移動可能となっている。
トレイ搬送装置４５は、前記のように±Ｙ方向に移動可能に構成された保持台４６により、電子基板供給装置４０の搬送可能位置４０Ａに位置するトレイ４２を引き出し、電子基板収納部４１の外部に搬送可能に構成されている。
【００５９】
電子基板搬送装置５０の各テーブル５２〜５４の夫々は、±Ｘ、±Ｙ、又は±Ｚ方向に延在するネジ軸（図示せず）と、前記ネジ軸が回転することにより前記ネジ軸上を移動可能なナット部材（図示せず）と、前記ネジ軸を回転させるモータ５２Ｍ〜５４Ｍとを備えている。Ｙ軸テーブル５３のネジ軸が回転することにより前記ネジ軸上を移動可能なナット部材はＸ軸テーブル５２に連結され、Ｘ軸テーブル５２のネジ軸が回転することにより前記ネジ軸上を移動可能なナット部材はＺ軸テーブル５４に連結されている。Ｚ軸テーブル５４のネジ軸が回転することにより前記ネジ軸上を移動可能なナット部材はθ軸５５に連結されている。これにより、吸着ヘッド５１は、各テーブル５２〜５４の夫々のモータが正逆方向に駆動されることにより±Ｘ方向、±Ｙ方向及び±Ｚ方向に夫々移動可能となり、θ軸５５のモータが正逆方向に回転駆動を制御されることによりＸＹ平面上で正逆回動可能となっている。また、吸着ヘッド５１は、吸引穴（図示せず）を備え、吸引装置５６が前記吸引穴に電子基板７及び、接合後の電子基板７及び半導体素子２を吸着可能な吸引力を発生させることにより、電子基板７を吸着可能に構成されている。
【００６０】
電子基板搬送装置５０は、前記のように構成された吸着ヘッド５１により、トレイ搬送装置４５により電子基板収納部４１の外に搬送された前記１つのトレイ４２に載置された前記１つの電子基板７を吸着して、半導体素子用接合位置Ａ１に位置する前記１つの半導体素子２の電極面２ｂに対向する電子基板用接合位置Ｂ１（図３Ａ参照）に搬送し、電子基板用接合位置Ｂ１で前記１つの半導体素子２の電極２ａに前記１つの電子基板７の電極７ａを位置決め可能に構成されている。
【００６１】
電子基板認識装置６０は、電子基板搬送装置５０が吸着ヘッド５１により１つの電子基板７をトレイ４２より吸着し電子基板用接合位置Ｂ１に位置させる電子基板搬送経路の下方で基台２００に固定されたカメラ６１より構成されている。電子基板認識装置６０は、電子基板搬送装置５０により前記位置決めを行う前に、前記１つの電子基板７の認識対象部（図示せず、例えば電極７ａの位置や電子基板７に設けられた認識マーク等の基準位置）をカメラ６１で認識して、電子基板認識データを制御部８０に出力するように構成されている。
【００６２】
半導体素子認識装置７０は、電子基板搬送装置５０のＺ軸テーブル５４に固定されたカメラ７１より構成されている。半導体素子認識装置７０は、前記１つの半導体素子２と前記１つの電子基板７の接合前に、前記１つの半導体素子２の認識対象部（図示せず、例えば電極２ａの位置や前記１つの半導体素子２に設けられた認識マーク等の基準位置）をカメラ７１で認識して、半導体素子認識データを制御部８０に出力するように構成されている。
【００６３】
制御部８０は、半導体素子供給装置１０と、半導体素子搬送装置２０と、熱圧着ツール８と、熱圧着ツール移動装置３０と、電子基板供給装置４０と、電子基板搬送装置５０と、吸着装置５６と、電子基板認識装置６０と、半導体素子認識装置７０と、記憶部８１とに接続されて、記憶部８１に予め記憶された動作プログラム及び実装データに基づいて夫々の動作を制御するように構成されている。制御部８０の制御動作は、以下で詳しく説明する。
【００６４】
なお、本第１実施形態にかかる半導体接合装置においては、半導体素子搬送装置２０と、熱圧着ツール８と、熱圧着ツール移動装置３０と、電子基板供給装置４０と、電子基板搬送装置５０と、吸引装置５６と、制御部８０と、記憶部８１とにより接合部を構成している。
本第１実施形態にかかる半導体接合装置は、以上のように構成されている。
【００６５】
次に、本第１実施形態にかかる半導体接合装置の接合動作を、図５、図６、図７Ａ〜図７Ｆを参照しつつ説明する。図７Ａ〜図７Ｆは、本第１実施形態にかかる半導体接合装置の接合動作を示す概略説明図であって、この接合動作は制御部８０の制御の下に行われる。なお、ここでは、前記１つの半導体素子２と前記１つの電子基板７とは、略同じ形状及び大きさ（例えば１ｍｍ角〜４０ｍｍ角の正方形）を有しているものとし、前記１つの半導体素子２の電極２ａと前記１つの電子基板７の電極７ａとはバンプ７ｂを介さず、直接、接合されるものとする。
【００６６】
まず、半導体素子供給装置１０の上下リフター１２のモータ１４の駆動を制御して、上下リフター１２により半導体素子収納部１１を昇降させ、半導体素子収納部１１内の接合対象となる１つのウェハーシート保持体１を搬送可能位置１０Ａに位置させるとともに、電子基板供給装置４０の上下リフター１２−１のモータ１４−１の駆動を制御して、上下リフター１２−１を昇降させ、電子基板収納部４１の接合対象となる１つのトレイ４２を搬送可能位置４０Ａに位置させる。
【００６７】
次いで、半導体素子搬送装置２０のＹ軸テーブル（図示せず）のモータ２０Ｍの駆動を制御して制御して、保持フレーム２１により、半導体素子収納部１１内で搬送可能位置１０Ａに位置するウェハーシート保持体１を半導体素子収納部１１内から引き出して、ウェハーシート保持体１内で最初に接合対象となる１つの半導体素子２を半導体素子用接合位置Ａ１（図７Ａ参照）に＋Ｙ方向（図５参照）に搬送して位置決めさせる。このウェハーシート保持体１が搬送可能位置１０Ａから半導体素子用接合位置Ａ１に向けて＋Ｙ方向（図５参照）に移動する間に、電子基板搬送装置５０の駆動により半導体素子認識装置７０を移動させて、半導体素子認識装置７０が、ウェハーシート保持体１のうちの前記最初に接合対象となる１つの半導体素子２の認識対象部を認識して、半導体素子認識装置７０から制御部８０に半導体素子認識データを出力する。
【００６８】
また、このとき、電子基板搬送装置５０のトレイ搬送装置４５のモータ４７Ｍの駆動を制御して、保持基台４６により、電子基板収納部４１内で搬送可能位置４０Ａに位置するトレイ４２を電子基板収納部４１の外部に搬送させる。その後、電子基板搬送装置５０の各テーブル５２〜５４の夫々のモータ５２Ｍ〜５４Ｍの駆動及び吸引装置５６の駆動を夫々制御して、吸着ヘッド５１により、トレイ４２内で前記最初に接合対象となる１つの電子基板７を吸着してトレイ４２から上方にピックアップし、電子基板用接合位置Ｂ１の上方の電子基板用接合準備位置Ｂ２（電子基板用接合位置Ｂ１の上方でかつ電子基板用接合位置Ｂ１から離れた位置であって次の接合対象となる電子基板７の熱圧着接合のための準備位置）へ搬送させる（図７Ａ参照）。この前記最初に接合対象となる１つの電子基板７が、搬送可能位置４０Ａから電子基板用接合準備位置Ｂ２に移動する間に、電子基板認識装置６０の上方を通過することにより、電子基板認識装置６０が、電子基板７の認識対象部（図示せず）を認識して、電子基板認識装置６０から制御部８０に電子基板認識データを出力する。
次いで、熱圧着ツール移動装置３０の各テーブル３１〜３３の夫々のモータ３１Ｍ〜３３Ｍの駆動を夫々制御して、熱圧着ツール８を、前記接合対象の１つの半導体素子２の裏面に接触するウェハーシート４の熱圧着領域Ｄ１（熱圧着時に熱圧着ツール８により電子基板７のバンプ７ｂに直接加熱できないため、ウェハーシート４を介して半導体素子２を加熱するときに熱圧着ツール８が接触するウェハーシート４の領域）の下方で前記熱圧着領域Ｄ１に対向する熱圧着準備位置Ｃ２（熱圧着領域Ｄ１の下方でかつ熱圧着領域Ｄ１に対向して離れた位置であって加熱のための熱圧着ツール８の準備位置）に移動させる（図７Ａ参照）。
【００６９】
このようにして、前記接合対象となる１つの半導体素子２が半導体素子用接合位置Ａ１に位置決めされたのち、熱圧着ツール８を熱圧着準備位置Ｃ２に位置決めするとき、制御部８０に入力された半導体素子認識装置７０の半導体素子認識データに基づいて、熱圧着ツール移動装置３０の各テーブル３１〜３３の夫々のモータ３１Ｍ〜３３Ｍの駆動を夫々制御部８０により制御されて、位置決め補正されている。また、電子基板用接合準備位置Ｂ２に、前記接合対象となる１つの電子基板７が位置決めされるとき、制御部８０に入力された電子基板認識装置６０の電子基板認識データに基づいて、電子基板搬送装置５０のＸ軸テーブル５２、Ｙ軸テーブル５３及びＺ軸テーブル５４の夫々のモータ５２Ｍ〜５４Ｍ、及びθ軸５５のモータ（図示せず）の駆動が夫々制御部８０により制御されて、位置決め補正されている。
【００７０】
次いで、熱圧着ツール移動装置３０のＺ軸テーブル３３のモータ３３Ｍの駆動を制御して、熱圧着ツール８を熱圧着準備位置Ｃ２から熱圧着位置Ｃ１に上昇させて熱圧着面８ａをウェハーシート４の熱圧着領域Ｄ１に接触させるとともに、電子基板搬送装置５０のＺ軸テーブル５４のモータ５４Ｍの駆動を制御して、吸着ヘッド５１を下降させて前記１つの電子基板７を電子基板用接合準備位置Ｂ２から電子基板用接合位置Ｂ１に下降させ、熱圧着ツール８の熱圧着面８ａと吸着ヘッド５１との間で、前記１つの電子基板７の複数の電極７ａとそれに対応する前記１つの半導体素子２の複数の電極２ａとを、半導体素子２上の熱硬化層５を介して、夫々所定の圧力で押圧接触させる（図７Ｂ及び図７Ｃ参照）。
【００７１】
次いで、熱圧着ツール８及び吸着ヘッド５１とで前記１つの半導体素子２及び前記１つの電子基板７を挟んで所定の圧力で押圧した状態で熱圧着ツール８を加熱させて熱圧着動作を行う。なお、熱圧着ツール８は、ウェハーシート４の熱圧着領域Ｄ１に接触する前に加熱を開始されていても構わない。
この熱圧着動作により、ウェハーシート４を介して熱剥離層３も加熱されて、前記１つの半導体素子２と熱剥離層３との接着力が弱まるとともに、ウェハーシート４、熱剥離層３及び半導体素子２を介して熱硬化層５が加熱されて、前記１つの半導体素子２の全ての電極２ａが熱硬化層５を貫通して前記電子基板７の電極７ａと夫々当接した状態で熱硬化層５が熱硬化して、前記１つの半導体素子２と前記電子基板７とが、前記１つの半導体素子２と加熱後の熱剥離層３との接着力よりも強い力で接合される。
【００７２】
次いで、熱圧着ツール移動装置３０のＺ軸テーブル３３のモータ３３Ｍの駆動を制御して、熱圧着ツール８を熱圧着位置Ｃ１から熱圧着準備位置Ｃ２に下降させるとともに、電子基板搬送装置５０のＺ軸テーブル５４のモータ５４Ｍの駆動を制御して、吸着ヘッド５１で吸着保持され且つ前記１つの半導体素子２が接合された前記１つの電子基板７を、電子基板用接合位置Ｂ１から電子基板用接合準備位置Ｂ２に上昇させる。このとき、前記１つの半導体素子２は、前記電子基板７との接合力が加熱後の熱剥離層３との接着力よりも強いために、熱剥離層３から離れる（図７Ｄ参照）。
【００７３】
次いで、電子基板搬送装置５０の各テーブル５２〜５４の夫々のモータ５２Ｍ〜５４Ｍ及び吸引装置５６の駆動を夫々制御して、接合後の前記１つの電子基板７及び前記１つの半導体素子２を、電子基板用接合準備位置Ｂ２からトレイ４２（又は別途設けられたトレイ）の上方まで搬送し、当該トレイ４２（又は別途設けられたトレイ）の接合完了部品載置スペースに載置させ、吸着ヘッド５１の電子基板７の吸着状態を解除させる。
このとき、熱圧着ツール移動装置３０の各テーブル３１〜３３の夫々のモータ３１Ｍ〜３３Ｍの駆動を夫々制御して、熱圧着ツール８を熱圧着準備位置Ｃ２から、次の熱圧着準備位置Ｃ２−１まで移動させる（図７Ｅ及び図７Ｆ参照）。
【００７４】
次いで、電子基板搬送装置５０の各テーブル５２〜５４の夫々のモータ５２Ｍ〜５４Ｍ及び吸引装置５６の駆動を夫々制御して、吸着ヘッド５１により次に接合対象となる１つの電子基板７をトレイ４２内から吸着してピックアップし、次の電子基板用接合準備位置Ｂ２−１へ搬送させる。
以下、前述したように、吸着ヘッド５１により保持された電子基板７と、熱圧着ツール８の上方の半導体素子２とが、吸着ヘッド５１と熱圧着ツール８との間で熱圧着接合される。
以下、本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置は、前記と同様の動作を行うことで、複数の接合後の前記１つの電子基板７及び前記１つの半導体素子２を順に得ることができる。
なお、トレイ４２に載置され且つ接合対象となる複数の電子基板７の全てが半導体素子２と接合されると、トレイ搬送装置４５のモータ４７Ｍの駆動を制御して、接合が完了したトレイ４２を電子基板供給装置４０の電子基板収納部４１内にトレイ搬送装置４５により戻し、接合前の複数の電子基板７を載置した新たな１つのトレイ４２を、電子基板収納部４１内の搬送可能位置４０Ａから電子基板収納部４１外にトレイ搬送装置４５により搬送させる。同様に、ウェハーシート保持体１の接合対象となる全ての半導体素子２の接合が完了した場合には、半導体素子搬送装置２０のＹ軸テーブル（図示せず）のモータ２０Ｍの駆動を制御して、接合が完了したウェハーシート保持体１を半導体素子供給装置１０の半導体素子収納部１１に戻し、接合前の複数の半導体素子２を保持した新たなウェハーシート保持体１を、半導体素子収納部１１内で搬送可能位置１０Ａから半導体素子収納部１１外の半導体素子用接合位置Ａ１に搬送させる。
【００７５】
本発明の第１実施形態にかかる半導体接合方法及び装置は、ウェハーシート保持体１のウェハーシート４とウェハー２Ａとを熱剥離層３により接着し、ウェハー２Ａをウェハーシート保持体１に保持した状態で、ウェハー２Ａの１つの半導体素子２の電極２ａとそれに対応する電子基板７の電極７ａとを対向させ、１つの半導体素子２の電極２ａと電子基板７の電極７ａとを接触させつつ、前記１つの半導体素子２と電子基板７とを熱圧着して接合すると同時的に、熱圧着時の熱により熱硬化層５が熱硬化されつつ熱剥離層３の接着力を弱めて、電子基板７に接合された前記１つの半導体素子２がウェハーシート４から離脱させるようにしている。これにより、従来例２の装置のように、半導体素子を粘着シートから剥がすときに突下針等により半導体素子に局所的に応力をかけることなく、半導体素子を容易にかつ確実に剥がすことができ、半導体素子に破損や欠け等の発生を防止することができる。また、前記１つの半導体素子２と電子基板７とを熱圧着するときの熱を利用して前記１つの半導体素子が前記熱剥離層から剥がれるようにしているので、１つの半導体素子２と電子基板７とを接合する時間も従来例２の装置と比べて大幅に短縮することができる。
【００７６】
なお、本第１実施形態においては、前記１つの半導体素子２と前記１つの電子基板７とは、略同じ大きさを有しているものとしたが、本発明はこれには限定されない。例えば、半導体素子２を１つのみ、電子基板７に接合する場合には、前記１つの電子基板７のサイズが前記１つの半導体素子２のサイズよりも大きく形成されてもよい。
【００７７】
また、本第１実施形態においては、熱圧着ツール８と吸着ヘッド５１の両方を移動させて、前記１つの半導体素子２の裏面側と前記電子基板７の裏面側の両方から押圧するように構成したが、本発明はこれには限定されない。例えば、前記１つの半導体素子２の裏面側と前記電子基板７の裏面側のいずれか一方を例えば固定台に載置するなどして固定し、その他方から押圧されるように構成されても同様の効果を得ることができる。
【００７８】
《第２実施形態》
本発明の第２実施形態にかかる半導体接合方法及び装置について、図８及び図９を用いて、参照しつつ説明する。図８は、本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置の全体構成を示す斜視図であり、図９は、本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置の横から見た概略説明図である。本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置は、第１実施形態にかかる半導体接合装置の半導体素子搬送装置２０、熱圧着ツール移動装置３０及び電子基板搬送装置５０に代えて、半導体素子搬送装置２０ａ、熱圧着ツール移動装置３０ａ及び電子基板搬送装置５０ａを備え、さらに吸着ステージ９を備える点で、本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置と異なる。それ以外の点については、本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置と同様であるので、重複する説明は省略する。
【００７９】
本発明の第２実施形態にかかる半導体接合方法及び装置は、電子基板７の電極面７ｃが上向きの状態で電子基板用接合位置Ｂ１ａ（熱圧着ツール８により半導体素子２が電子基板７に接触してバンプ７ｂを介しての電極同士の接合を行うときの電子基板７の接合位置）（図１０Ａ参照）に搬送されて吸着ステージ９に載置されたのち、半導体素子２の電極面２ｂが下向きの状態でウェハーシート保持体１に保持されて半導体素子用接合位置Ａ１ａ（熱圧着ツール８により半導体素子２が電子基板７に接触してバンプ７ｂを介しての電極同士の接合を行うときの半導体素子２の接合位置）（図９参照）に搬送され、前記１つの半導体素子２の上方から熱圧着ツール８を接触させて前記１つの半導体素子２の電極２ａをそれに対応する電子基板７の電極７ａに接触させるとともに、熱圧着ツール８と吸着ステージ９との間で挟み込んで前記半導体素子２と電子基板７とを熱圧着接合するようにしたものである。
【００８０】
本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置において、半導体素子供給装置１０の半導体素子収納部１１は、各半導体素子２の電極面２ｂが下向き（−Ｚ方向）の状態でウェハーシート保持体１を収納しており、電子基板供給装置４０の電子基板収納部４１は、各電子基板７の電極面７ｃが上向き（＋Ｚ方向）の状態でトレイ４２を保持している。
【００８１】
半導体素子搬送装置２０ａは、Ｕ字状に形成されるとともに図示しない係合部で半導体素子収納部１１内の搬送可能位置１０Ａに位置するウェハーシート保持体１の外周部を保持可能に形成され、半導体素子供給装置１０の搬送可能位置１０Ａに位置するウェハーシート保持体１を引き出し、半導体素子用接合位置Ａ１ａの上方の半導体素子用接合準備位置Ａ２ａ（半導体素子用接合位置Ａ１ａの上方でかつ半導体素子用接合位置Ａ１ａから離れた位置であって次の接合対象となる１つの半導体素子２の熱圧着接合のための準備位置）を経由して、半導体素子用接合位置Ａ１ａまで搬送可能な保持フレーム２１ａを備えている。また、半導体素子搬送装置２０ａは、保持フレーム２１ａが固定され、保持フレーム２１ａをモータ（図示せず）によりＸＹ平面上で回動可能にするθ軸２５ａと、保持フレーム２１ａをモータ２４ａＭの正逆駆動により±Ｚ方向に進退移動可能なＺ軸テーブル２４ａと、Ｚ軸テーブル２４ａが固定され、保持フレーム２１ａをモータ２３ａＭの正逆駆動により±Ｙ方向に進退移動可能なＹ軸テーブル２３ａと、Ｙ軸テーブル２３ａが固定されるとともに一端部が基台２００に立設された取付壁２０１に固定され、保持フレーム２１ａをモータ２２ａＭの正逆駆動により±Ｘ方向に進退移動させるＸ軸テーブル２２ａとを備えている。
【００８２】
熱圧着ツール移動装置３０ａは、ＸＹＺ軸テーブル３１〜３３がウェハーシート保持体１の上方に配置されている以外は、半導体素子搬送装置２０ａと同様に構成されている。
【００８３】
電子基板搬送装置５０ａは、トレイ搬送装置４５と、トレイ搬送装置４５により電子基板収納部４１内の搬送可能位置４０Ａから電子基板収納部４１の外部に引き出されたトレイ４２に載置された多数の電子基板７のうちから、接合対象となる１つの電子基板７を吸着保持可能であるとともに、電子基板用接合位置Ｂ１ａまで搬送可能に配置された吸着ヘッド５１ａとを備えている。また、電子基板搬送装置５０ａは、下端部に吸着ヘッド５１ａが固定されてＺ軸回転駆動モータ５５ａＭにより吸着ヘッド５１ａをＸＹ平面上で正逆回転させるＺ軸５５ａと、Ｚ軸５５ａを垂下しかつＺ軸５５ａを介して吸着ヘッド５１ａをモータ５４ａＭの正逆駆動により±Ｚ方向に進退移動可能なＺ軸テーブル５４ａと、Ｚ軸テーブル５４ａを垂下するように支持してＺ軸テーブル５４ａを介して吸着ヘッド５１ａをモータ５２ａＭの正逆駆動により±Ｘ方向に進退移動可能なＸ軸テーブル５２ａと、基台２００上に配置されるとともにＸ軸テーブル５２ａを上面側に支持し、Ｚ軸テーブル５４ａ及びＸ軸テーブル５２ａを介して吸着ヘッド５１ａを、トレイ４２から前記１つの電子基板７を吸着保持可能な位置と、吸着ステージ９上の電子基板７の電子基板用接合位置Ｂ１ａとの間でモータ５３ａＭの正逆駆動により±Ｙ方向に進退移動可能なＹ軸テーブル５３ａとを備えている。
吸着ヘッド５１ａは、１８０度位相を異ならせて配置された２つの吸引ノズル５１ａ−１，５１ａ−２を有している。２つの吸引ノズル５１ａ−１，５１ａ−２の夫々には、吸引装置５６ａが独立に各吸引ノズル５１ａ−１，５１ａ−２に働くように接続されている。
【００８４】
電子基板搬送装置５０ａは、例えば、トレイ側では、吸引ノズル５１ａ−１，５１ａ−２の一方の吸引ノズルにより、一方の吸引ノズルに吸着保持されかつ半導体素子２が接合された接合後の電子基板７をトレイ４２に収納して吸着解除し、前記吸着解除した吸引ノズルで、トレイ搬送装置４５により電子基板収納部４１の外に搬送された接合対象となる１つのトレイ４２に載置された多数の電子基板７の中から次に接合対象となる１つの電子基板７を吸着する。なお、前記では吸着解除した吸引ノズルで前記次に接合対象となる１つの電子基板７を吸着するようにしたが、Ｚ軸回転駆動モータ５５ａＭによりＺ軸５５ａを１８０度回転させて、他方の吸引ノズルで前記次に接合対象となる１つの電子基板７を吸着するようにしてもよい。
また、吸着ステージ９側では、吸引ノズル５１ａ−１，５１ａ−２の一方の吸引ノズルにより、吸着ステージ９の電子基板用接合位置Ｂ１ａに位置した、接合後の電子基板７を吸着保持し、Ｚ軸回転駆動モータ５５ａＭによりＺ軸５５ａを１８０度回転させたのち、他方の吸引ノズルにより、トレイ側で他方の吸引ノズルに吸着保持した接合対象の電子基板７を吸着ステージ９の電子基板用接合位置Ｂ１ａに載置して吸着解除する。
【００８５】
吸着ステージ９は、一例として前記１つの半導体素子２の電極面２ｂよりも大きい矩形の保持板９ａと、上端部が保持板９ａの下面に固定されるとともに下端部が基台２００に固定されて、保持板９ａを別途設けられたモータ（図示せず）が正逆方向に駆動されることにより昇降可能に構成されたＺ軸テーブル９ｂとを備えて構成している。保持板９ａには多数の吸引穴（図示せず）が形成されており、別途設けられた吸引装置（図示せず）により、前記吸引穴から吸引して保持板９ａ上に載置され位置決めされた電子基板７を吸着保持できるようにしている。
【００８６】
電子基板認識装置６０ａは、電子基板搬送装置５０ａのＺ軸テーブル５４ａの−Ｙ方向側に固定されたカメラ６１ａより構成されている。電子基板認識装置６０ａは、電子基板搬送装置５０ａにより保持板９ａ上に載置され位置決めされ吸着保持された電子基板７の認識対象部（図示せず、例えば電極７ａの位置や電子基板７に設けられた認識マーク等の基準位置）をカメラ６１ａで認識して、電子基板認識データを制御部８０に出力するように構成されている。
【００８７】
半導体素子認識装置７０ａは、半導体素子搬送装置２０ａによる半導体素子搬送経路（搬送可能位置１０Ａと半導体素子用接合位置Ａ１ａとを通る経路）の下方でかつ吸着ステージ９の保持板９ａの近傍で基台２００に固定されたカメラ７１ａより構成されている。半導体素子認識装置７０ａは、前記１つの半導体素子２と前記電子基板７の接合前に、前記１つの半導体素子２の認識対象部（図示せず、例えば電極２ａの位置や１つの半導体素子２に設けられた認識マーク等の基準位置）をカメラ７１ａで認識して、半導体素子認識データを制御部８０に出力するように構成されている。
【００８８】
本第２実施形態にかかる半導体接合装置は、以上のように構成されている。
次に、本第２実施形態にかかる半導体接合装置の接合動作を、図８、図９、図１０Ａ〜図１０Ｅを参照しつつ説明する。図１０Ａ〜図１０Ｅは、本第２実施形態にかかる半導体接合装置の接合動作を示す概略説明図であって、この接合動作は制御部８０の制御の下に行われる。なお、ここでは、前記１つの電子基板７のサイズは、前記１つの半導体素子２のサイズよりも十分大きなもの（例えば１０倍のサイズ）とし、前記１つの半導体素子２の電極２ａと前記１つの電子基板７の電極７ａとはバンプ７ｂを介さず、直接、接合されるものとするが、これに限られるものではない。
【００８９】
まず、半導体素子供給装置１０の上下リフター１２のモータ１４の駆動を制御して、上下リフター１２により半導体素子収納部１１を昇降させ、半導体素子収納部１１内の接合対象となる１つのウェハーシート保持体１を搬送可能位置１０Ａに位置させるとともに、電子基板供給装置４０の上下リフター１２−１のモータ１４−１の駆動を制御して、上下リフター１２−１を昇降させ、電子基板収納部４１の接合対象となる１つのトレイ４２を搬送可能位置４０Ａに位置させる。
【００９０】
次いで、電子基板搬送装置５０ａのトレイ搬送装置４５のモータ４７Ｍの駆動を制御して、保持台４６により、電子基板収納部４１内で搬送可能位置４０Ａに位置するトレイ４２を電子基板収納部４１の外部に搬送する。その後、電子基板搬送装置５０ａの各テーブル５２ａ〜５４ａの夫々のモータ５２ａＭ〜５４ａＭの駆動及び吸引装置５６ａの駆動を制御して、吸着ヘッド５１ａの吸引ノズル５１ａ−１により、トレイ４２内で接合対象となる１つの電子基板７を吸着してトレイ４２から上方にピックアップし、電子基板用接合位置Ｂ１ａへ搬送させる（図１０Ａ参照）。なお、最初に接合対象となる電子基板７を電子基板用接合位置Ｂ１ａに移動させる時には、吸引ノズル５１ａ−１，５１ａ−２の両方にトレイ４２から最初に接合対象となる電子基板７又は次に接合対象となる電子基板７を吸着させて動作するようにし、一方の吸引ノズルに吸着された最初に接合対象となる電子基板７と前記１つの半導体素子２が接合されたときには、次に接合対象となる接合前の電子基板７が他方の吸引ノズルに吸着されている状態にしておく。
【００９１】
このとき、吸着ステージ９のＺ軸テーブル９ｂのモータ（図示せず）の駆動及び吸引装置（図示せず）の駆動を制御して、保持板９ａを電子基板用接合位置Ｂ１ａの下方の電子基板保持準備位置Ｅ２（電子基板用接合位置Ｂ１ａの下方でかつ電子基板用接合位置Ｂ１ａから離れた位置であってかつ保持板９ａにより電子基板７の下面を支持するための準備位置）から電子基板保持位置Ｅ１（電子基板用接合位置Ｂ１ａの下方でかつ電子基板用接合位置Ｂ１ａの電子基板７の下面を保持板９ａにより支持して保持する位置）に上昇させ、電子基板保持位置Ｅ１に位置した保持板９ａに、吸引ノズル５１ａ−１に吸着保持されて電子基板用接合位置Ｂ１ａまで移動して当該電子基板用接合位置Ｂ１ａに位置決めされた接合対象となる１つの電子基板７を、吸着保持させる。また、このとき、電子基板搬送装置５０ａの吸引装置５６ａの駆動を制御して、吸引ノズル５１ａ−１による前記最初に接合対象となる１つの電子基板７の吸着保持状態を解除する。
次いで、電子基板搬送装置５０ａの駆動を制御して、吸着ステージ９上に吸着保持された前記接合対象となる１つの電子基板７の上方に、電子基板搬送装置５０ａに固定される電子基板認識装置６０ａを移動させることにより、電子基板認識装置６０ａが、前記接合対象となる１つの電子基板７の認識対象部（図示せず）を認識して、電子基板認識装置６０ａから制御部８０に電子基板認識データを出力する。
【００９２】
次いで、半導体素子搬送装置２０ａの各テーブル２２ａ〜２４ａの夫々のモータ２２ａＭ〜２４ａＭ及びθ軸２５ａのモータの駆動を夫々制御して、保持フレーム２１ａにより、半導体素子保管庫１１内で搬送可能位置１０Ａに位置するウェハーシート保持体１を半導体素子保管庫１１内から引き出して、ウェハーシート保持体１内で最初に接合対象となる１つの半導体素子２を半導体素子用接合準備位置Ａ２ａに＋Ｙ方向に搬送して位置決めさせる（図１０Ｂ参照）。このウェハーシート保持体１が搬送可能位置１０Ａから半導体素子用接合準備位置Ａ２ａに向けて移動する間に、ウェハーシート保持体１が半導体素子認識装置７０ａ上を通過して、半導体素子認識装置７０ａが、ウェハーシート保持体１のうちの前記最初に接合対象となる１つの半導体素子２の認識対象部（図示せず）を認識して、半導体素子認識装置７０ａから制御部８０に半導体素子認識データを出力する。
また、このとき、熱圧着ツール移動装置３０ａの各テーブル３１〜３３の夫々のモータ３１Ｍ〜３３Ｍの駆動を夫々制御して、熱圧着ツール８を、前記接合対象の１つの半導体素子２の裏面に接触するウェハーシート４の熱圧着領域Ｄ１ａの上方で対向する熱圧着準備位置Ｃ２ａ（熱圧着領域Ｄ１ａの上方でかつ熱圧着領域Ｄ１ａから離れた位置であって熱圧着ツール８により加熱するための準備位置）に向けて搬送させる（図１０Ｂ参照）。
【００９３】
このようにして、前記接合対象となる１つの半導体素子２が半導体素子用接合準備位置Ａ２ａに位置決めされたのち、熱圧着ツール８を熱圧着準備位置Ｃ２ａに位置決めするとき、熱圧着ツール８は、制御部８０に入力された半導体素子認識装置７０ａの半導体素子認識データに基づいて、熱圧着ツール移動装置３０ａの各テーブル３１〜３３の夫々のモータ３１Ｍ〜３３Ｍの駆動を夫々制御部８０により制御されて、位置決め補正されている。
【００９４】
次いで、半導体素子搬送装置２０ａの各テーブル２２ａ〜２４ａの夫々のモータ２２ａＭ〜２４ａＭ及びθ軸２５ａのモータの駆動を夫々制御して、ウェハーシート保持体１を半導体素子用接合準備位置Ａ２ａから半導体素子用接合位置Ａ１ａに下降させて、前記接合対象となる１つの半導体素子２の複数の電極２ａとそれに対応する電子基板７の複数の電極７ａとを夫々接触させる（図１０Ｃ参照）。このとき同時に、熱圧着ツール移動装置３０ａのＺ軸テーブル３３のモータ３３Ｍの駆動を制御して、熱圧着ツール８を熱圧着準備位置Ｃ２ａから熱圧着位置Ｃ１ａ（熱圧着時に熱圧着ツール８により前記接合対象となる半導体素子２に対応する熱剥離層３及び熱硬化層５を加熱するときの熱圧着ツール８の位置）に下降させて、熱圧着ツール８の熱圧着面８ａを、ウェハーシート４の熱圧着領域Ｄ１ａを介して前記接合対象となる１つの半導体素子２の裏面に接触させる（図１０Ｃ参照）。なお、図１０Ｃ中の右側の２つの半導体素子２は、前記１つの電子基板７に接触していない。
【００９５】
次いで、熱圧着ツール８及び保持板９ａとで前記１つの半導体素子２及び前記１つの電子基板７を挟んで押圧した状態で、熱圧着ツール８を加熱させて熱圧着動作を行う。なお、熱圧着ツール８は、ウェハーシート４の熱圧着領域Ｄ１ａに接触する前に加熱を開始されていても構わない。
この熱圧着動作により、ウェハーシート４を介して熱剥離層３も加熱されて、前記１つの半導体素子２と熱剥離層３との接着力が弱まるとともに、ウェハーシート４、熱剥離層３及び半導体素子２を介して熱硬化層５が加熱されて、前記１つの半導体素子２の全ての電極２ａが熱硬化層５を貫通して前記電子基板７の電極７ａと夫々当接し、当該当接した状態で熱硬化層５が熱硬化して前記１つの半導体素子２と前記電子基板７とが、前記１つの半導体素子２と加熱後の熱剥離層３との接着力よりも強い力で接合される。
【００９６】
次いで、熱圧着ツール移動装置３０ａのＺ軸テーブル３３のモータ３３Ｍの駆動を制御して、熱圧着ツール８を熱圧着位置Ｃ１ａから熱圧着準備位置Ｃ２ａに上昇させるとともに、半導体素子搬送装置２０ａのＺ軸テーブル２４ａのモータ２４ａＭの駆動を制御して、ウェハーシート保持体１を半導体素子用接合位置Ａ１ａから半導体素子用接合準備位置Ａ２ａに上昇させる。これにより、吸着ステージ９の保持板９ａ上に吸着保持され且つ前記１つの半導体素子２が接合された前記電子基板７は、前記半導体素子２との接合力が加熱後の熱剥離層３との接着力よりも強いために熱剥離層３から離れる（図１０Ｄ参照）。
【００９７】
次いで、熱圧着ツール移動装置３０ａの各テーブル３１〜３３の夫々のモータ３１Ｍ〜３３Ｍの駆動を制御するとともに、半導体素子搬送装置２０ａの各テーブル２２ａ〜２４ａの夫々のモータ２２ａＭ〜２４ａＭの駆動を制御して、電子基板搬送装置５０ａが吸着ステージ９の保持板９ａ上に吸着保持された前記１つの半導体素子が接合された前記電子基板７を搬送できるように、熱圧着ツール８及びウェハーシート保持体１を移動させる。
【００９８】
次いで、電子基板搬送装置５０ａの各テーブル５２ａ〜５４ａの夫々のモータ５２ａＭ〜５４ａＭの駆動及び吸引装置５６ａの駆動を制御して、吸引ノズル５１ａ−２により、前記次の接合対象となる１つの電子基板７を吸着保持させたままで、もう一方の吸引ノズル５１ａ−１により、前記１つの半導体素子２が接合された前記電子基板７を吸着保持させると同時的に、又はその吸着保持の直前に、吸着ステージ９の吸引装置（図示せず）の駆動を制御して、前記１つの半導体素子２が接合された前記電子基板７の吸着ステージ９による吸着を解除する。
次いで、吸着ステージ９のＺ軸テーブル９ｂのモータの駆動を制御して、保持板９ａを電子基板保持位置Ｅ１から電子基板保持準備位置Ｅ２に下降させ、前記１つの半導体素子２が接合された前記電子基板７と保持板９ａとの接触状態を解除させる。このとき、一方の吸引ノズル５１ａ−１により、前記１つの半導体素子２が接合された前記電子基板７を吸着保持された状態が維持されている。
次いで、電子基板搬送装置５０ａのＺ軸５５ａのＺ軸回転駆動モータ５５ａＭの駆動を制御して、吸着ヘッド５１ａを１８０°回転させ、他方の吸引ノズル５１ａ−２に吸着保持され且つ前記次の接合対象となる１つの電子基板７を電子基板用接合位置Ｂ１ａに移動させる（図１０Ｅ参照）とともに、一方の吸引ノズル５１ａ−１に吸着保持され且つ前記半導体素子２が接合された前記電子基板７を電子基板用接合位置Ｂ１ａから退避させる。このとき同時的に、吸着ステージ９のＺ軸テーブル９ｂのモータ（図示せず）の駆動及び吸引装置（図示せず）の駆動を制御して、保持板９ａを電子基板保持準備位置Ｅ２から電子基板保持位置Ｅ１に上昇させて、前記電子基板用接合位置Ｂ１ａで前記次の接合対象となる１つの電子基板７を保持板９ａに吸着保持させるとともに、電子基板搬送装置５０ａの吸引装置５６ａの駆動を制御して、吸引ノズル５１ａ−２による前記次の接合対象となる１つの電子基板７の吸着保持状態を解除させる。
【００９９】
次いで、電子基板搬送装置５０ａの駆動を制御して、吸着ステージ９上に吸着保持された前記次の接合対象となる１つの電子基板７の上方に、電子基板搬送装置５０ａに固定される電子基板認識装置６０ａを移動させることにより、電子基板認識装置６０ａが、前記次の接合対象となる１つの電子基板７の認識対象部（図示せず）を認識して、電子基板認識装置６０ａから制御部８０に電子基板認識データを出力する。この後、電子基板搬送装置５０ａの吸着ヘッド５１ａを、吸着ノズル５１ａ−２により前記１つの半導体素子２が接合された前記電子基板７を吸着保持させたまま、トレイ４２の方に移動させる。
電子基板搬送装置５０ａの吸着ヘッド５１ａがトレイ４２の方に移動した後、又は移動すると同時に、半導体素子搬送装置２０ａの各テーブル２２ａ〜２４ａの夫々のモータ２２ａＭ〜２４ａＭの駆動を制御してウェハーシート保持体１を半導体素子認識装置７０ａの上方に移動させ、半導体素子認識装置７０ａにより、次の接合対象となる１つの半導体素子２の認識対象部（図示せず）を認識させて、制御部８０に半導体素子認識データを出力させたのち、次の１つの半導体素子２を半導体素子用接合準備位置Ａ２ａに位置させる。
【０１００】
次いで、前記次の接合対象となる１つの電子基板７に前記１つの半導体素子２が接合されるまでの間に、電子基板搬送装置５０ａの各テーブル５２ａ〜５４ａの夫々のモータ５２ａＭ〜５４ａＭの駆動及び吸引装置５６ａの駆動を制御して、吸引ノズル５１ａ−１により吸着保持された前記１つの半導体素子２が接合された前記電子基板７をトレイ４２上で吸着保持状態を解除して載置するとともに、吸引ノズル５１ａ−１によりトレイ４２のさらに次の接合対象となる１つの電子基板７を吸着保持し、前記さらに次の接合対象となる電子基板７を電子基板用接合位置Ｂ１ａの近傍まで移動させておく。
【０１０１】
以下、本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置は、前記と同様の動作を行うことで、複数の接合後の１つの電子基板７及び１つの半導体素子２を得ることができる。
なお、トレイ４２に載置された多数の電子基板７の全てが半導体素子２と接合される場合、及びウェハーシート保持体１の複数の半導体素子２の接合が完了した場合の動作は、第１実施形態の半導体接合装置と同様であるので説明は省略する。
【０１０２】
本発明の第２実施形態の半導体接合装置は、電子基板７の電極面７ｃが上向きの状態で電子基板用接合位置Ｂ１ａに搬送され、半導体素子２の電極面２ｂが下向きの状態でウェハーシート保持体１に保持されて半導体素子用接合位置Ａ１ａに搬送され、１つの半導体素子２の上方から熱圧着ツール８を接触させて前記１つの半導体素子２の電極２ａをそれに対応する電子基板７の電極７ａに接触させるとともに電子基板７の裏面（下面）から吸着ステージ９を接触させて、半導体素子２と電子基板７とを熱圧着接合するように構成されることにより、本発明の第１実施形態の半導体接合装置と同様の効果を得ることができる。すなわち、従来例２の装置のように、半導体素子を粘着シートから剥がすときに突下針等により半導体素子に局所的に応力をかけることなく、半導体素子を容易に剥がすことができ、半導体素子に破損や欠け等が発生するのを抑えることができる。また、前記１つの半導体素子２と電子基板７とを熱圧着するときの熱を利用して、前記１つの半導体素子が前記熱剥離層から剥がれるようにしているので、前記１つの半導体素子２と電子基板７とを接合する時間も従来例２の装置と比べて大幅に短縮することができる。
【０１０３】
また、本発明の第２実施形態の半導体接合装置によれば、吸着ヘッド５１ａを１８０°回転させるだけの動作で、２つの吸引ノズル５１ａ−１，５１ａ−２により、接合前の１つの電子基板７と接合後の１つの電子基板７とを同時に吸着できるようにしたので、本発明の第１実施形態の半導体接合装置のように、１つの電子基板７に１つの半導体素子２を接合する毎に吸着ヘッド５１ａを±Ｙ方向に移動させる必要がなく、短時間で複数の電子基板７と複数の半導体素子２とを接合することができる。
なお、本発明の第２実施形態の半導体接合装置においては、前記接合対象となる電子基板７を、電子基板搬送装置５０ａにより、トレイ４２の中から吸着ステージ９上に搬送し、電子基板用接合位置Ｂ１ａに位置させるように構成したが、本発明はこれに限定されない。例えばコンベアのような搬送装置によって、前記接合対象となる電子基板７を吸着ステージ９上に位置決めするようにしてもよい。
【０１０４】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
例えば、本発明の第１及び第２実施形態の第１変形例として、本発明の第１及び第２実施形態の半導体接合装置においては、前記電子基板７に前記１つの半導体素子２を接合する毎に吸着ヘッド５１，５１ａを上下方向（±Ｚ方向）に移動させたが、本発明はこれには限定されるものではない。例えば、ウェハーシート保持体１のウェハーシート４と電子基板７との隙間寸法を大略一定に（例えば１ｍｍ）維持した状態で、ウェハーシート４と電子基板７との隙間寸法をほとんど変えることなく（言い換えれば、ウェハーシート４と電子基板７とを相対的に離すようにいずれか一方の部材を他方の部材に対して上昇又は下降させることなく）、１つの電子基板７に複数の半導体素子２を熱圧着ツール８で連続的に熱圧着接合するように制御部８０で動作制御させてもよい。
【０１０５】
なお、前記のように動作させる場合、ウェハーシート保持体１又は電子基板７の移動の方向によっては、電子基板７に接合後の半導体素子２に、ウェハーシート保持体１に保持された接合前の半導体素子２が接触することが有り得る。そのため、制御部８０が、前記ウェハーシート保持体１の前記ウェハーシート４に保持された前記隣接する複数の半導体素子２のうちの先に接合する半導体素子２から見た、次に接合する半導体素子２の配列方向と、前記１つの電子基板７に前記複数の半導体素子２を接合するときの先に半導体素子２を接合する接合位置から見た、次に半導体素子２を接合する接合位置との配列方向とが１８０度とならないように（０度以上でかつ１８０度より小さい角度をなすように）、前記複数の半導体素子２を電子基板７に接合するようにすればよい。
【０１０６】
このように構成される例を以下に説明する。
ここで、ウェハー２Ａは、図１１Ａに上から見た透視図として示すように、±ｙ方向（前記±Ｙ方向と同一の方向でもよいし、前記±Ｙ方向とは全く異なる方向でもよい。）に３列、±ｘ方向（前記±Ｘ方向と同一の方向でもよいし、前記±Ｘ方向とは全く異なる方向でもよい。）に３行の合計９つの半導体素子Ｓ１１〜Ｓ１３，Ｓ２１〜Ｓ２３，Ｓ３１〜Ｓ３３に分割されてウェハーシート保持体１に保持されているものとする。すなわち、図１１Ａのウェハー２Ａにおいて、＋ｘ方向の最も上流側でかつ＋ｙ方向の最も上流側には半導体素子Ｓ１１が配置され、＋ｙ方向の最も上流側の列には、半導体素子Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１が＋ｘ方向の上流側から下流側に向けて夫々順に配置され、次いで、＋ｙ方向の上流側と下流側の中間の列には、半導体素子Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ３２が＋ｘ方向の上流側から下流側に向けて夫々順に配置され、次いで、＋ｙ方向の最も下流側には、半導体素子Ｓ１３，Ｓ２３，Ｓ３３が＋ｘ方向の上流側から下流側に向けて夫々順に配置されているとする。
【０１０７】
前記したようなウェハー２Ａにおいて、例えば、図１１Ｂ及び図１１Ｃに示すように、半導体素子用接合位置Ａ１−１〜Ａ１−３が＋ｙ方向の上流側から下流側に向けて直列に配列されている場合には、ウェハーシート保持体１が＋ｙ方向にのみ搬送されれば、半導体素子Ｓ１１〜Ｓ１３を電子基板７の半導体素子用接合位置Ａ１−１〜Ａ１−３に順に接合可能である。
このような場合には、以下のように制御部８０で動作制御する。
例えば、まず、図１１Ｄに示すように、ウェハー２Ａの＋ｙ方向の最も上流側に位置する半導体素子Ｓ１１を、電子基板７の＋ｙ方向の最も上流側に位置する半導体素子用接合位置Ａ１−１に前記したように圧着接合する。
次いで、図１１Ｅに示すように、ウェハー２Ａの＋ｙ方向の２番目に上流側に位置する半導体素子Ｓ１２を、電子基板７の＋ｙ方向の２番目に上流側に位置する半導体素子用接合位置Ａ１−２に前記したように圧着接合する。
次いで、図１１Ｆに示すように、ウェハー２Ａの＋ｙ方向の最も下流側に位置する半導体素子Ｓ１３を、電子基板７の＋ｙ方向の最も下流側に位置する半導体素子用接合位置Ａ１−３に前記したように圧着接合する。
すなわち、ウェハーシート保持体１の単一の搬送方向である＋ｙ方向の上流側に位置する半導体素子２から下流側に向けて順に、複数の半導体素子２を、電子基板７の搬送方向と同一方向に配列された複数の接合位置のうちの搬送方向である＋ｙ方向の上流側に位置する接合位置から順に複数の接合位置に夫々圧着接合するように動作制御すればよい。
【０１０８】
言い換えれば、隣接する複数の半導体素子Ｓ１１〜Ｓ１３の内の先に接合した半導体素子Ｓ１１から見た、次に接合対象となる半導体素子Ｓ１２の配列方向（例えば図１１Ａの半導体素子Ｓ１１からＳ１２の右方向）と、前記１つの電子基板７に前記複数の半導体素子Ｓ１１とＳ１２を順に接合するときの先に半導体素子Ｓ１１を接合する半導体素子用接合位置Ａ１−１から見た、次に半導体素子Ｓ１２を接合する半導体素子用接合位置Ａ１−２の配列方向（例えば図１１Ｃの電子基板７の半導体素子用接合位置Ａ１−１からＡ１−２の右方向）とが同じ方向になるようにすればよい。逆に言えば、まず、半導体素子Ｓ１２を半導体素子用接合位置Ａ１−１に接合したのち、半導体素子Ｓ１１を接合するために、例えば固定された電子基板７に対してウェハーシート保持体１を図１１Ａの＋ｙ方向（右方向）に搬送しようとすると、ウェハーシート保持体１に保持された半導体素子Ｓ１１が、半導体素子用接合位置Ａ１−１に接合された半導体素子Ｓ１２と接触することになり、このような接合動作を避ける必要がある。
先に接合された半導体素子と、ウェハーシート保持体１に保持された半導体素子との接触を避けるためには、図１１Ａ〜図１１Ｆで説明したように、半導体素子２の配列方向と半導体素子用接合位置の配列方向とを同一にするものに限られるものではなく、本発明の第１及び第２実施形態の第２変形例として図１２Ａ〜図１２Ｄに示すように、半導体素子２の配列方向と半導体素子用接合位置の配列方向とが、ある所定の角度をなすようにしてもよい。
【０１０９】
すなわち、例えば、図１１Ａのウェハー２Ａを使用する場合であって、図１２Ａに示すように、半導体素子用接合位置が一列に配列されているのではなく、半導体素子用接合位置Ａ１−４，Ａ１−５が、＋ｘ方向の上流側から下流側に向けて直線的に配置され、半導体素子用接合位置Ａ１−６が、半導体素子用接合位置Ａ１−４，Ａ１−５の中間位置から＋ｙ方向の下流側に離れて配置されていると仮定する。
このような場合に接合動作時間を短縮化するためには、まず、ウェハーシート保持体１を＋ｘ方向に搬送して半導体素子用接合位置Ａ１−４，Ａ１−５で夫々半導体素子２を接合したのち、＋ｘ方向及び＋ｙ方向に搬送して半導体素子用接合位置Ａ１−６で半導体素子２を接合すればよい。
より具体的には、図１２Ｂに示すように、図１１Ａのウェハー２Ａにおいて＋ｘ方向の最も上流側で且つ＋ｙ方向の最も上流側に位置する半導体素子Ｓ１１を、電子基板７の＋ｘ方向の最も上流側で且つ＋ｙ方向の最も上流側に位置する半導体素子用接合位置Ａ１−４に前記したように圧着接合する。
次いで、図１２Ｃに示すように、図１１Ａのウェハー２Ａにおいて＋ｘ方向の２番目に上流側で且つ＋ｙ方向の最も上流側に位置する半導体素子Ｓ２１を、電子基板７の＋ｘ方向の２番目に上流側で且つ＋ｙ方向の最も上流側に位置する半導体素子用接合位置Ａ１−５に圧着接合する。
次いで、図１２Ｄに示すように、図１１Ａのウェハー２Ａにおいて＋ｘ方向の最も下流側で且つ＋ｙ方向の最も上流側に位置する半導体素子Ｓ３１を、電子基板７の＋ｙ方向の最も下流側に位置する半導体素子用接合位置Ａ１−６に圧着接合する。
すなわち、ウェハーシート保持体１の半導体素子Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１の配列方向（図１２Ｂ〜図１２Ｄの下方向）と、電子基板７の接合位置の配列方向（接合位置Ａ１−４と接合位置Ａ１−５とでの配列方向は図１２Ｂ〜図１２Ｄの下方向、接合位置Ａ１−５と接合位置Ａ１−６とでの配列方向は図１２Ｂ〜図１２Ｄの斜め右上方向）とが同一及び所定の角度をなすように配置されている。
従って、半導体素子２の配列方向と半導体素子用接合位置の配列方向とが、逆方向（１８０度位相が異なる方向）以外の方向にすれば、すなわち、０度以上でかつ１８０度より小さい角度をなすようにすれば、ウェハーシート保持体１に保持された半導体素子２が、半導体素子用接合位置に接合された半導体素子２と接触することを避けることができる。
なお、１つの電子基板７に対して１つの半導体素子２のみを接合するようにすれば、次に接合対象となる半導体素子２が接合後の半導体素子２と接触する恐れがないので、制御部８０の制御を簡潔にすることができる。
【０１１０】
以上のように、１つの電子基板７における、先に半導体素子２を接合する位置と次に半導体素子２を接合する位置との関係と、ウェハーシート保持体１に保持されている、先に接合する半導体素子２と次に接合する半導体素子２との位置との関係から、前記１つの電子基板７に複数の半導体素子２を接合するときには、ウェハーシート保持体１に保持され且つ前記１つの電子基板７に接合されていない半導体素子２と、前記１つの電子基板７に既に接合された半導体素子２とが、接触しないように制御部８０で制御するようにして、接合を繰り返していくようにする。
言い換えれば、前記１つの電子基板７にウェハーシート保持体１に保持されている複数の半導体素子２を接合するときには、前記接合する半導体素子２以外の前記ウェハーシート４上に残された半導体素子２と、前記１つの電子基板に既に接合されている半導体素子２とが、干渉関係にならないように接合を行うようにする。このようにすれば、前記１つの電子基板７に複数の半導体素子２を接合できる。
【０１１１】
一方、本発明の第１及び第２実施形態の第３変形例として、ウェハーシート保持体１に保持される複数の半導体素子２の中には、製造不良等で、接合すべきではない半導体素子（以下、不良半導体素子という）Ｓ１００が含まれる場合がある。ウェハーシート保持体１のどの半導体素子２が不良半導体素子Ｓ１００であるかどうかは、一般的に、例えば半導体素子２を製造した半導体製造装置で生成された不良半導体素子の検出情報や、他の検査装置などにより検出されて上位コンピュータ等に記憶された不良半導体素子の検出情報が、データ（以下、ウェハーマッピングデータという）として、制御部８０に予め送られて記憶部８１に記憶されたり、半導体素子２上に不良マークを直接つけるという形で示される。
【０１１２】
そこで、例えば、図１３に示すように、不良半導体素子Ｓ１００の廃棄箱９０を（例えば半導体素子搬送装置２０による半導体素子搬送経路（搬送可能位置１０Ａと接合位置Ａ１との間）の下方）にさらに設けて、制御部８０が、ウェハーマッピングデータ又は、半導体素子認識装置７０が認識した前記不良マークに基づいて、不良半導体素子Ｓ１００を廃棄箱９０に入れるように各装置を制御するよう構成されるのが好ましい。
つまり、制御部８０が、次に接合される半導体素子２が不良半導体素子Ｓ１００である場合には、不良半導体素子Ｓ１００が廃棄箱９０の上方に位置する廃棄位置までウェハーシート保持体１を搬送し、熱圧着ツール８で不良半導体素子Ｓ１００の裏面から下方に押圧し且つ加熱して、不良半導体素子Ｓ１００の裏面とウェハーシート４の熱剥離層３の熱剥離粘着剤層３ａとの間の接着力を弱めて、不良半導体素子Ｓ１００をウェハーシート４の熱剥離層３から離脱させて廃棄箱９０に入れるように各装置を制御するよう構成されるのが好ましい。このように構成されることにより、ウェハーシート保持体１に保持される複数の半導体素子２の中に不良半導体素子Ｓ１００が含まれていても、不良半導体素子Ｓ１００を電子基板７に接合せずに容易にかつ確実に廃棄することができる。なお、この廃棄動作は、接合動作開始前に、予め、不良半導体素子Ｓ１００のみを廃棄するようにしてもよい。
【０１１３】
また、本発明の第１及び第２実施形態の第４変形例として、本発明の第１又は２実施形態の半導体接合装置においては、熱硬化層５を、一例として、半導体素子２の電極面２ｂ上又は電子基板７ｃの電極面７ｃ上に予め塗布して形成することについても言及しているが、この塗布形成について、以下に、詳細に説明する。
例えば、図１４Ａ〜図１４Ｆに示されるように、熱硬化接着剤５ａを収納保持する熱硬化接着剤注入器９１を別途備えて、ＸＹＺ軸テーブルなどにより±ＸＹＺ方向に夫々熱硬化接着剤注入器９１を移動可能に構成している。そして、半導体素子２と電子基板７とを接合する直前に、熱硬化接着剤注入器９１により熱硬化接着剤５ａを電子基板７の電極面７ｃ上（又は半導体素子２の電極面２ｂ上）に塗布して熱硬化層５を形成するように構成されてもよい。なお、この場合、熱硬化接着剤５ａを電子基板７に塗布する前に、熱硬化接着剤５ａの温度を熱圧着ツール８の加熱設定温度近くまで予め引き上げておくと、半導体素子２と電子基板７との熱圧着接合時に、熱硬化接着剤５ａを溶融させるのに要する加熱時間を短縮することができる。したがって、１つの又は複数の電子基板７に複数の半導体素子２を接合するのに要する時間を短縮することができる。
【０１１４】
また、本発明の第１又は２実施形態の半導体接合装置においては、熱圧着ツール８を半導体素子２の裏面側に対応するウェハーシート４の熱圧着領域Ｄ１に接触させて、半導体素子２の裏面側から熱を加えるように構成したが、本発明はこれには限定されない。例えば、電子基板７の裏面側、又は半導体素子２の裏面側及び電子基板７の裏面側の両方から熱を加えるように構成されても同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
また、前記各実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、夫々の有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明の半導体接合方法及び装置は、ウェハーに低誘電率材料が使われたり、ウェハーの厚みが薄くなっても、半導体素子の破損や欠け等が発生するのを抑えることができるので、電極付きの電子基板と電極付きの半導体素子とを接合する半導体接合方法及び装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置のウェハーシート保持体に、個々の半導体素子に相互に分割されたウェハーが保持されている状態を示すウェハーシート保持体の斜視図
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置のウェハーシート保持体内に保持される１つの半導体素子の拡大斜視図
【図１Ｃ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置のウェハーシート保持体内に半導体素子が保持された状態を示すウェハーシート保持体の概略断面図
【図２Ａ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置において、個々の半導体素子に相互に分割される前のウェハーが、ウェハーシート保持体の一部であるウェハーシートに保持されている工程を説明するための概略説明図
【図２Ｂ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置において、図２Ｂに続いて、ウェハーの上面に熱硬化層が配置される工程を説明するための概略説明図
【図２Ｃ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置において、図２Ｃに続いて、ウェハーが個々の半導体素子に相互に分割される工程を説明するための概略説明図
【図２Ｄ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置において、図２Ｄに続いて、ウェハーが個々の半導体素子に相互に分割された状態を説明するための概略説明図
【図２Ｅ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置においてウェハーが個々の半導体素子に相互に分割されたウェハーが、ウェハーシート保持体に保持される工程を説明するための概略説明図
【図３Ａ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置において半導体素子を基板に圧着接合する状態を示す概略図
【図３Ｂ】図３Ａの電極接合部分の部分拡大図
【図４Ａ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置の熱圧着ツールの変形例を示す斜視図
【図４Ｂ】図４Ａの本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置の熱圧着ツールの変形例を示す断面図
【図５】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置の全体構成の示す斜視図
【図６】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置の横から見た概略説明図
【図７Ａ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図７Ｂ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図７Ｃ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図７Ｄ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図７Ｅ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図７Ｆ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図８】本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置の全体構成を示す斜視図
【図９】本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置の横から見た概略説明図
【図１０Ａ】本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１０Ｂ】本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１０Ｃ】本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１０Ｄ】本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１０Ｅ】本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１１Ａ】本発明の第１及び第２実施形態の第１及び第２変形例にかかる半導体接合装置において複数の半導体素子を保持するウェハーシート保持体の透視説明図
【図１１Ｂ】前記第１変形例にかかる半導体接合装置において半導体素子用接合位置を示す概略平面図
【図１１Ｃ】前記第１変形例にかかる半導体接合装置において半導体素子用接合位置を示す概略側面図
【図１１Ｄ】本前記第１変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１１Ｅ】前記第１変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１１Ｆ】前記第１変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１２Ａ】前記第２変形例にかかる半導体接合装置において半導体素子用接合位置を示す概略平面図
【図１２Ｂ】前記第２変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す透視説明図
【図１２Ｃ】前記第２変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す透視説明図
【図１２Ｄ】前記第２変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す透視説明図
【図１３】前記第３変形例にかかる半導体接合装置において不良半導体素子の廃棄動作を示す概略説明図
【図１４Ａ】前記第４変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１４Ｂ】前記第４変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１４Ｃ】前記第４変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１４Ｄ】前記第４変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１４Ｅ】前記第４変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１４Ｆ】前記第４変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１５】従来例１の半導体接合装置の動作を説明するための概略図
【図１６】従来例２の半導体接合装置の動作を説明するための概略図
【符号の説明】
【０１１８】
１ ウェハーシート保持体
２ 半導体素子
２Ａ ウェハー
３ 熱剥離層
４ ウェハーシート
５ 熱硬化層
６ ダイサー
７ 電子基板
８ 熱圧着ツール
９ 吸着ステージ
１０ 半導体素子供給装置
１１ 半導体素子収納部
１２ 上下リフター
１３ ネジ軸
１４ 駆動用モータ
２０ 半導体素子搬送装置
２１ 保持フレーム
３１，５２ Ｘ軸テーブル
３２，４７，５３ Ｙ軸テーブル
３３，５４ Ｚ軸テーブル
３０ 熱圧着ツール移動装置
４０ 電子基板供給装置
４１ 電子基板収納部
４２ トレイ
４５ トレイ搬送装置
４６ 保持台
５０ 電子基板搬送装置
５１ 吸着ヘッド
５５ θ軸
６０ 電子基板認識装置
７０ 半導体素子認識装置
８０ 制御部
８１ 記憶部
９０ 廃棄箱
９１ 熱硬化接着剤注入器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極付きの電子基板と電極付きの半導体素子とを接合する半導体接合方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の半導体接合装置としては、例えば図１５に示されるような従来例１の装置が知られている（例えば特許文献１参照）。すなわち、従来例１の半導体接合装置においては、図１５に示すように、粘着シート１１３がリング形状のウェハーリング１１４の上部開口を塞ぐように引き延ばされた状態でウェハーリング１１４に固定されている。粘着シート１１３の上面には、ウェハーがダイシングされて複数に分割されることにより形成され、上面の回路形成面１１５ｂに複数のバンプ１１５ａを有する複数の半導体素子１１５が粘着材により一時的に固定されている。
【０００３】
半導体素子１１５は、ウェハーリング１１４の下方に配置された突上針上下運動部１３０の突上針１３５ｂが円筒状の突上針ホルダ１３２内より上昇することにより、粘着シート１１３を介して上方に突き上げられて粘着シート１１３から剥がされ、ウェハーリング１１４の上方に配置された供給ヘッド１４１に吸着によりピックアップされる。供給ヘッド１４１によりピックアップされた半導体素子１１５は、複数のバンプ１１５ａが上向きの状態のままウェハーリング１１４の側方に配置された１８０°反転ヘッド１４０に受け渡され、吸着保持される。１８０°反転ヘッド１４０に吸着保持された半導体素子１１５は、吸着保持された状態で、１８０°反転ヘッド１４０に一体的に連結された反転機構１４２により１８０°反転され、反転ヘッド１４０の下方に配置された位置決めステージ１４３と複数のバンプ１１５ａとが対向する位置まで移動されたのち、吸着保持状態を解除され、位置決めステージ１４３上に受け渡される。位置決めステージ１４３上に受け渡された半導体素子１１５は、位置決めステージ１４３上に摺動可能に設けられた位置決め用爪１４４によりＸＹθ方向の位置決めをされたのち、マウントヘッド１５１に吸着によりピックアップされて、マウントステージ１５０の上面に予めセットされた被装着物１５２に載置される。被装着物１５２に載置された半導体素子１１５は、その上方からその下面（回路形成面１１５ｂ）に浸透するように接着剤を塗布され、熱処理炉で加熱されたのち、冷却されて前記接着剤が硬化することにより被装着物１１５に接合される。
【０００４】
しかしながら、従来例１の半導体接合装置においては、半導体素子１１５が粘着シート１１３から剥がされて被装着物１５２に載置されるまでの受け渡し工程が複雑であるので、半導体素子１１５やバンプ１１５ａ等を損傷させる恐れがあるとともに、半導体素子１１５を被装着物１５２に供給するまでの時間が掛かり、また、前記受け渡し工程の途中で半導体素子１１５を落下させる恐れもある。
【０００５】
前記のような従来例１の半導体接合装置の課題を解決する技術（以下、従来例２という）が、例えば特許文献２に開示されている。図１６は、従来例２の半導体接合装置の動作を説明するための概略図である。なお、従来例１と同様の装置に関しては、同じ符号を付している。
【０００６】
従来例２の半導体接合装置においては、図１６に示すように、回路形成面１１５ｂ及び複数のバンプ１１５ａが下向きになるように半導体素子１１５を保持するウェハーリング１１４が従来例１とは反転して位置決めされている。
【０００７】
半導体素子１１５は、ウェハーリング１１４の上方に配置された突下針上下移動機構１１０が、ウェハーリング１１４の図１６における上部開口を塞ぐように密閉プレート１１２をウェハーリング１１４の上面に当接させるとともに真空吸引させながら突下針１１１を下降させることにより、粘着シート１１３を介して下方に突き下げられて、粘着シート１１３から半導体素子１１５が剥がされ、回路形成面１１５ｂ及び複数のバンプ１１５ａが下向きの状態で位置決めステージ１２０上に半導体素子１１５が受け渡される。位置決めステージ１２０上に受け渡された半導体素子１１５は、位置決めステージ１２０の下部に備えられたＸＹθ移動機構１２２によりＸＹθ方向の位置決めをされたのち、ＸＹθ移動機構１２２を図１６の左右方向に移動可能に保持する移動ステージ１２３によりマウントヘッド１５１でピックアップ可能な位置まで搬送され、マウントヘッド１５１に吸着によりピックアップされる。マウントヘッド１５１に吸着によりピックアップされた半導体素子１１５は、マウントヘッド１５１によりマウントステージ１５０の上面に予めセットされた被装着物１５２に載置される。被装着物１５２に載置された半導体素子１１５は、その上方からその下面（回路形成面１１５ｂ）に浸透するように接着剤を塗布され、熱処理炉で加熱されたのち、冷却されて前記接着剤が硬化することにより被装着物１１５に接合される。
【０００８】
従来例２の半導体接合装置は、前記のように構成されることにより、半導体素子１１５を１８０°反転させる工程をなくし、前記受け渡し工程を簡潔化したので、半導体素子１１５やバンプ１１５ａ等が損傷するのを抑え、半導体素子１１５を被装着物１５２に供給するまでの時間を短縮するとともに前記受け渡し工程の途中で半導体素子１１５が落下するのを防ぐことができる。
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１３０２３０号公報
【特許文献２】特開平１１−４５９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
近年、半導体素子を構成するウェハーの厚みは薄くなる傾向にあり、従来は一般的に１００μｍ程度であったものが、現在は５０μｍ以下（例えば３０μｍ）にまでウェハーの厚みは薄くなってきている。一方、ウェハーに用いられる材料としては、動作速度を落とさずに半導体素子を微細化するために、脆い性質を有する低誘電率(Ｌｏｗ−Ｋ）材料が使われてきている。
【００１１】
前記のように、ウェハーに低誘電率材料が使われたり、ウェハーの厚みが薄くなってくると、従来例２の半導体接合装置においても、例えば突下針１１１を下降させて半導体素子１１５を下方に突き下げて粘着シート１１３から剥がすときなどに、半導体素子１１５に局所的に応力がかかり、半導体素子１１５に破損や欠け等が発生する。
【００１２】
従って、本発明の目的は、前記問題を解決することにあって、ウェハーに低誘電率材料が使われたり、ウェハーの厚みが薄くなっても、半導体素子の破損や欠け等の発生を防止することができる半導体接合方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１態様によれば、電極付きの電子基板と電極付きの半導体素子とを接合する半導体接合方法であって、
個々の半導体素子に相互に分割され且つ各半導体素子の表面に電極が形成されたウェハーの裏面とウェハーシート保持体のウェハーシートとが熱剥離層で接着されて前記ウェハーを前記ウェハーシート保持体に保持した状態で、前記ウェハーの前記半導体素子のうちの１つの半導体素子の前記電極と、前記１つの半導体素子の前記電極に対応する前記電子基板の電極とを対向させて位置決めし、
前記ウェハーシート保持体に前記ウェハーを保持した状態で、前記ウェハーの前記１つの半導体素子の前記電極と前記電子基板の前記電極とを接触させつつ、前記１つの半導体素子と前記電子基板とを熱圧着して、前記１つの半導体素子の前記電極とそれに対応する前記電子基板の前記電極とを接合すると同時的に、前記熱圧着時の熱により前記熱剥離層の接着力を弱めて、前記電子基板に接合された前記１つの半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させることを特徴とする半導体接合方法を提供する。
【００１４】
本発明の第２態様によれば、前記１つの半導体素子と前記電子基板を前記熱圧着するときに、前記１つの半導体素子の前記電極が形成された電極面と前記電子基板の前記電極が形成された電極面との間に配置された熱硬化層を熱硬化させて、前記１つの半導体素子と前記電子基板を接着させて前記熱圧着を行うことを特徴とする第１態様に記載の半導体接合方法を提供する。
【００１５】
本発明の第３態様によれば、前記熱圧着と同時的に、前記熱圧着時の熱により、熱剥離シート、熱剥離フィルム又は熱剥離接着剤の内の一つで構成されている前記熱剥離層の接着力を弱めて、前記電子基板に接合された前記１つの半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させることを特徴とする第１又は２態様に記載の半導体接合方法を提供する。
【００１６】
本発明の第４態様によれば、前記熱圧着と同時的に、前記熱圧着時の熱により、熱硬化シート、熱硬化フィルム又は熱硬化接着剤の内の一つで構成されている熱硬化層を熱硬化することを特徴とする第１〜３態様のいずれか１つに記載の半導体接合方法を提供する。
【００１７】
本発明の第５態様によれば、前記熱圧着時に、前記１つの半導体素子の裏面側から熱を加えることを特徴とする第１〜４態様のいずれか１つに記載の半導体接合方法を提供する。
【００１８】
本発明の第６態様によれば、前記熱圧着時に、前記電子基板の裏面側から熱を加えることを特徴とする第１〜５態様のいずれか１つに記載の半導体接合方法を提供する。
【００１９】
本発明の第７態様によれば、前記熱圧着時に、前記半導体素子の裏面側から、固定された前記電子基板に向けて押圧することを特徴とする第１〜６態様のいずれか１つに記載の半導体接合方法を提供する。
【００２０】
本発明の第８態様によれば、前記熱圧着時に、前記電子基板の裏面側から、固定された前記１つの半導体素子に向けて押圧することを特徴とする第１〜６態様のいずれか１つに記載の半導体接合方法を提供する。
【００２１】
本発明の第９態様によれば、前記熱圧着時に、前記電子基板の裏面側から前記１つの半導体素子に向けて押圧するとともに、前記１つの半導体素子の裏面側から前記電子基板に向けて押圧することを特徴とする第１〜６態様のいずれか１つに記載の半導体接合方法を提供する。
【００２２】
本発明の第１０態様によれば、前記電子基板に前記複数の半導体素子を接合するときに、前記ウェハーシート保持体の前記ウェハーシートに保持され且つ前記電子基板に接合されていない半導体素子と、前記電子基板に既に接合された半導体素子とが、干渉関係にならないように接合することを特徴とする第１〜９態様のいずれか１つに記載の半導体接合方法を提供する。
【００２３】
本発明の第１１態様によれば、前記複数の半導体素子の中の不良の半導体素子を不良半導体素子廃棄位置に搬送したのち、前記不良の半導体素子に対応する前記熱剥離層に熱を加えて前記不良の半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させることを特徴とする第１〜１０態様のいずれか１つに記載の半導体接合方法を提供する。
【００２４】
本発明の第１２態様によれば、前記電子基板に前記半導体素子を接合するときに、１つの電子基板に対して１つの半導体素子のみを接合することを特徴とする第１〜１１態様のいずれか１つに記載の半導体接合方法を提供する。
【００２５】
本発明の第１３態様によれば、電極付きの電子基板と電極付きの半導体素子とを接合する半導体接合装置であって、
ウェハーシートと、個々の半導体素子に相互に分割され且つ各半導体素子の表面に電極が形成されたウェハーの裏面と前記ウェハーシートとを接着する熱剥離層とを備えて、前記ウェハーを前記熱剥離層を介して前記ウェハーシートに接着して保持するウェハーシート保持体と、
前記ウェハーを前記ウェハーシート保持体に保持した状態で、前記ウェハーシートの前記半導体素子のうちの１つの半導体素子の電極と、前記１つの半導体素子の前記電極に対応する前記電子基板の電極とを対向させて位置決めさせたのち、前記ウェハーの前記１つの半導体素子の前記電極と前記電子基板の前記電極とを接触させつつ、前記１つの半導体素子と前記電子基板とを熱圧着して、前記１つの半導体素子の前記電極とそれに対応する前記電子基板の前記電極とを接合すると同時的に、前記熱圧着時の熱により前記熱剥離層の接着力を弱めて、前記電子基板に接合された前記１つの半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させる接合部と、
を備えることを特徴とする半導体接合装置を提供する。
【００２６】
本発明の第１４態様によれば、前記ウェハーシート保持体は、前記ウェハーシート保持体に保持された前記ウェハー上に、前記熱圧着時の熱硬化により前記１つの半導体素子と前記電子基板とを電極接合状態で接着させる熱硬化層を配置した状態で、前記ウェハーを前記熱剥離層を介して前記ウェハーシートに接着して保持することを特徴とする第１３態様に記載の半導体接合装置を提供する。
【００２７】
本発明の第１５態様によれば、前記接合部により前記位置決めを行う前に前記電子基板の認識対象部を認識して電子基板認識データを出力する電子基板認識装置と、
前記１つの半導体素子と前記電子基板の接合前に前記１つの半導体素子の認識対象部を認識して半導体素子認識データを出力する半導体素子認識装置と、
をさらに備え、
前記接合部は、
前記ウェハーシート保持体に保持された前記ウェハーの前記１つの半導体素子の前記電極が形成された電極面が、前記電子基板の前記電極が形成された電極面に対向状態で配置された状態で前記ウェハーシート保持体を搬送して、前記ウェハーシート保持体に保持された前記ウェハーの前記１つの半導体素子を半導体素子用接合位置に位置させる半導体素子搬送装置と、
前記半導体素子搬送装置により搬送されて前記半導体素子用接合位置に位置した前記ウェハーシート保持体の前記ウェハーの前記１つの半導体素子を前記熱剥離層を介して接着している前記ウェハーシートに対向し且つ前記１つの半導体素子の裏面に対応する前記ウェハーシートの熱圧着領域に接触可能な熱圧着ツールと、
前記半導体素子搬送装置により搬送されて前記半導体素子用接合位置に位置した、前記ウェハーシート保持体の前記ウェハーシートの前記熱圧着領域に接触させるように前記熱圧着ツールを移動させる熱圧着ツール移動装置と、
接合前の前記電子基板の前記電極面が、前記１つの半導体素子の前記電極面に対向可能に配置された状態で接合前の前記電子基板を、前記半導体素子用接合位置に位置する前記１つの半導体素子の前記電極面に対向する電子基板用接合位置に搬送し、前記電子基板用接合位置で前記１つの半導体素子の前記電極に前記電子基板の前記電極を位置決めする電子基板搬送装置と、
前記半導体素子搬送装置と前記熱圧着ツールと前記熱圧着ツール移動装置と前記電子基板搬送装置と前記電子基板認識装置と前記半導体素子認識装置とが接続されて夫々の動作を制御することにより、前記ウェハーシート保持体を前記半導体素子搬送装置により前記半導体素子用接合位置に搬送し、前記半導体素子用接合位置に位置した前記ウェハーシート保持体の前記ウェハーシートの前記熱圧着領域で前記熱圧着ツールを接触させるとともに、接合前の前記電子基板を前記電子基板搬送装置により前記電子基板用接合位置に搬送して、前記半導体素子認識装置により出力された前記半導体素子認識データと前記電子基板認識装置により出力された前記電子基板認識データとに基づき、前記１つの半導体素子の電極に前記電子基板の前記電極が接合されるように前記半導体素子搬送装置と前記電子基板搬送装置とにより前記１つの半導体素子と前記電子基板とを位置決めし、前記１つの半導体素子と前記電子基板とを熱圧着接合するように制御する制御部と、
を備えることを特徴とする第１３又は１４態様に記載の半導体接合装置を提供する。
【００２８】
本発明の第１６態様によれば、前記電子基板搬送装置は、前記電子基板の前記電極面に、前記電子基板を接合する前に、前記熱圧着時の熱硬化により前記１つの半導体素子と前記電子基板とを電極接合状態で接着させる熱硬化層を前記電子基板上に配置した状態で、接合前の前記電子基板を前記電子基板用接合位置に搬送することを特徴とする第１３又は１５態様に記載の半導体接合装置を提供する。
【００２９】
本発明の第１７態様によれば、接合前の前記電子基板の前記電極面に前記熱硬化層が配置され且つ前記電子基板の前記電極面が前記１つの半導体素子の前記電極面に対向可能に配置された状態で前記電子基板を供給可能に収納する電子基板供給装置をさらに備え、
前記電子基板搬送装置は、前記電子基板供給装置に収納された前記電子基板を前記電子基板用接合位置に搬送して、前記電子基板用接合位置で前記１つの半導体素子の前記電極と前記電子基板の前記電極とを前記熱硬化層を介して位置決めすることを特徴とする第１６態様に記載の半導体接合装置を提供する。
【００３０】
本発明の第１８態様によれば、前記電子基板に前記１つの半導体素子を接合する前に前記電子基板の前記電極面に熱硬化接着剤を塗布することにより前記熱硬化層を形成して配置する塗布装置をさらに備えることを特徴とする第１６態様に記載の半導体接合装置を提供する。
【００３１】
本発明の第１９態様によれば、前記接合部は、前記ウェハーシート保持体の前記ウェハーシートに保持された前記隣接する複数の半導体素子のうちの先に接合する半導体素子から見た、次に接合する半導体素子の配列方向と、前記１つの電子基板に前記複数の半導体素子を接合するときの先に半導体素子を接合する接合位置から見た、次に半導体素子を接合する接合位置との配列方向とが１８０度より小さい角度をなすように、前記複数の半導体素子を電子基板に接合することを特徴とする第１３〜１８態様のいずれか１つに記載の半導体接合装置を提供する。
【００３２】
本発明の第２０態様によれば、前記接合部は、前記複数の半導体素子の中の不良の半導体素子を不良半導体廃棄位置に搬送したのち、前記不良半導体素子に対応する前記熱剥離層に前記熱圧着時の熱を加えて、前記不良の半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させることを特徴とする第１３〜１９態様のいずれか１つに記載の半導体接合装置を提供する。
【００３３】
本発明の第２１態様によれば、前記制御部は、前記電子基板に前記１つの半導体素子を接合したのち、前記電子基板搬送装置により、接合後の前記電子基板を前記電子基板用接合位置から退避させ、次に接合する電子基板を前記電子基板用接合位置に搬送するとともに、前記半導体素子搬送装置により次に接合する半導体素子を前記半導体素子用接合位置に搬送して、前記次に接合する電子基板と前記次に接合する半導体素子とを熱圧着接合するよう制御することを特徴とする第１５態様に記載の半導体素子接合装置を提供する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の第１又は１３態様によれば、前記ウェハーの裏面とウェハーシート保持体のウェハーシートとを熱剥離層により接着し、前記ウェハーを前記ウェハーシート保持体に保持した状態で、前記ウェハーの前記１つの半導体素子の前記電極と、それに対応する前記電子基板の電極とを対向させ、前記１つの半導体素子の前記電極と前記電子基板の前記電極とを接触させつつ、前記１つの半導体素子と前記電子基板とを熱圧着して接合すると同時的に、前記熱圧着時の熱により前記熱剥離層の接着力を弱めて、前記電子基板に接合された前記１つの半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させるようにしている。これにより、従来例２の装置のように、半導体素子を粘着シートから剥がすときに突下針等により半導体素子に局所的に応力をかけることなく、半導体素子を容易に且つ確実に剥がすことができ、半導体素子に破損や欠け等の発生を防止することができる。また、前記１つの半導体素子と前記電子基板とを熱圧着するときの熱を利用して前記１つの半導体素子が前記熱剥離層から剥がれるようにしているので、前記１つの半導体素子と前記電子基板とを接合する時間も従来例２の装置と比べて大幅に短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。
以下、本発明の最良の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３６】
《第１実施形態》
本発明の第１実施形態にかかる半導体接合方法及び装置に用いられる半導体素子２について、図１Ａ〜図１Ｃ、図２Ａ〜図２Ｅ、図３Ａ及び図３Ｂを参照しつつ説明する。図１Ａは、本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置のウェハーシート保持体１に、個々の半導体素子２に相互に分割されたウェハー２Ａが保持されている状態を示す斜視図であり、図１Ｂは１つの半導体素子２の斜視図であり、図１Ｃは熱剥離層の一例である熱剥離シート３の断面図である。図２Ａ〜図２Ｅは、ウェハー２Ａが個々の半導体素子２に相互に分割されて、ウェハーシート保持体１に保持されるまでの工程を説明するための概略説明図である。図３Ａは、半導体素子２を電子基板７に接合する状態を示す概略図であり、図３Ｂは、図３Ａの部分拡大図である。
【００３７】
本発明の第１実施形態にかかる半導体接合方法及び装置に用いられる半導体素子２は、図１Ａに示すように、ウェハーシート保持体１に保持されるウェハー２Ａがダイシングにより相互に複数に分割されることにより形成される。各半導体素子２の電極面（表面）２ｂには、図１Ｂに示すように、ニッケル、金、又ははんだ等で形成された複数の電極２ａが設けられている。なお、複数の電極２ａ上には夫々、金やはんだ等で形成されたバンプ（図示せず）が設けられてもよい。
【００３８】
ウェハーシート保持体１は、図１Ｃに示すように、リング形状の外側リング体１ａと、外側リング体１ａより直径の短いリング形状の内側リング体１ｂと、外側リング１ａよりも長い直径を有する円形のウェハーシート４と、ウェハーシート４の表面（上面）に接着している熱剥離シート３とで構成されている。
【００３９】
ウェハーシート４は、外側全周を外側リング体１ａと内側リング体１ｂとの間に挟持されて、内側リング体１ｂの上面１ｂ−１と、内側リング体１ｂの上面１ｂ−１と対向する外側リング体１ａの下面１ａ−１に挟持される位置に対する中央付近のたわみが例えば１ｍｍ以下となるように張設されている（ピンと張った状態で設けられている）。
【００４０】
熱剥離シート３は、図１Ｃに示すように、熱剥離粘着剤層３ａ、ポリエステルフィルム基材層３ｂ、及び感圧粘着剤層３ｃの３層構造で構成されている。熱剥離シート３は、感圧粘着剤層３ｃでウェハーシート４の表面（上面）に接着し、熱剥離粘着剤層３ａで被接着物（ウェハー２Ａの裏面）を接着するように構成されている。熱剥離シート３の熱剥離粘着剤層３ａは、常温では通常の粘着シートと同様に接着力を有し、加熱（例えば１００℃）されるとその接着力が弱く（例えば０）なり、被接着物が熱剥離粘着剤層３ａから容易に剥がれるように形成されたものである。一方、熱剥離シート３の感圧粘着剤層３ｃは加熱されても被粘着物との接着力は弱くならないように形成されたものである。
熱剥離シート３の熱剥離粘着剤層３ａの加熱前の接着力及び感圧粘着剤層３ｃの接着力は夫々、ウェハーシート保持体１の各半導体素子２の電極面２ｂを下向きにされたり、前記下向きの状態のまま搬送されるなどしても、各半導体素子２がウェハーシート４から落下及び位置ズレしないように設定されている。
熱剥離シート３の一例としては、日東電工製、商品名リバアルファが挙げられる。このリバアルファは、加熱前の被接着物との粘着力が例えば２．５〜７．３Ｎ／２０ｍｍであり、例えば９０℃〜１７０℃で加熱されると被接着物との粘着力がほぼ０となり、被接着物が熱剥離粘着剤層３ａから容易に剥離するようになっている。なお、熱剥離シート３に代えて、熱剥離層の一例である熱剥離フィルム又は熱剥離接着剤を用いても同様の効果を得ることができる。
【００４１】
次に、ウェハー２Ａが個々の半導体素子２に相互に分割され、ウェハーシート保持体１に保持されるまでの工程について、図１Ａ及び図２Ａ〜図２Ｅを参照しつつ説明する。
なお、初期状態においては、図２Ａに示すように、ウェハー２Ａの表面（上面）、つまり電極面２ｂには、多数の電極２ａが形成されており、ウェハー２Ａの裏面（下面）には熱剥離層３の熱剥離粘着剤層３ａが接着されているものとする。つまり、ウェハー２Ａと熱剥離層３との接着力は、加熱されることにより弱くなるようになっている。また、ウェハーシート４の表面（上面）には、熱剥離層３の感圧粘着剤層３ｃが接着されているものとする。
【００４２】
この初期状態から、図２Ｂに示すように、ウェハー２Ａの電極面２ｂ及び電極２ａを覆うように熱硬化層５が貼付又は塗布形成される。熱硬化層５は、熱硬化シート、熱硬化フィルム、又は熱硬化接着剤の内のいずれか１つで構成され、加熱及び押圧されることにより熱硬化して接合力を有するようになるものである。熱硬化シートや熱硬化フィルムの例としては、導電性粒子を含む異方性導電フィルム（ＡＣＦ）や導電性粒子を含まない非導電性フィルム（ＮＣＦ）等が挙げられ、熱硬化接着剤の例としては、異方性導電ペースト（ＡＣＰ）や非導電性ペースト（ＮＣＰ）等が挙げられる。
【００４３】
次いで、図２Ｃに示すように、熱硬化シート５の上面に対してほぼ垂直に配置された円盤状のダイサー６により、熱硬化シート５、ウェハー２Ａ、熱剥離層３及びウェハーシート４の一部がダイシングされて、図２Ｄに示すように複数の半導体素子２に分割される。このとき、ダイシングした後の隣り合う半導体素子２間の隙間は、例えば３０μｍ〜５０μｍに形成される。
次いで、図２Ｅに示すように、ウェハーシート４の外側全周が外側リング体１ａと内側リング体１ｂとの間で挟持されて、ウェハー２Ａがエキスパンドされる。これにより、ウェハーシート４が外側リング体１ａと内側リング体１ｂとで挟持される部分に対する中央付近のたわみが例えば１．０ｍｍ以下となるように張設されるとともに、隣り合う半導体素子２間の隙間が例えば０．５ｍｍ〜１．０ｍｍに広げられる。
以上のようにして、ウェハー２Ａが、図１Ａに示すように個々の半導体素子２に相互に分割され、ウェハーシート保持体１に保持される。
【００４４】
次に、前記のようにしてウェハーシート保持体１に保持されたウェハー２Ａの接合対象となる１つの半導体素子２が、電子基板７に接合される原理について、図３Ａ及び図３Ｂを参照しつつ説明する。
なお、電子基板７の電極面７ｃには、はんだめっき、はんだ、又は金メッキ等で形成された複数の電極７ａが設けられており、複数の電極７ａの夫々には、はんだや金等で形成されたバンプ７ｂが設けられている。なお、バンプ７ｂは半導体素子２の電極２ａ上に設けられてもよい。また、バンプ７ｂは必ずしも設けられなくてもよい。
また、図３Ａ中の符号８は熱圧着ツールを示している。熱圧着ツール８は、直方体で形成され、１つの半導体素子２の裏面と略同じ大きさの矩形の熱圧着面８ａを有している。熱圧着ツール８は、ウェハーシート保持体１の１つの半導体素子２が半導体素子用接合位置Ａ１（熱圧着ツール８により半導体素子２が電子基板７に接触してバンプ７ｂを介しての電極同士の接合を行うときの半導体素子２の接合位置）に位置した状態で、熱剥離層３を介して接着しているウェハーシート４に対向し且つ１つの半導体素子２の裏面に対応する熱圧着位置Ｃ１（熱圧着時に熱圧着ツール８により電子基板７のバンプ７ｂを加熱するときの熱圧着ツール８の位置）に熱圧着面８ａで接触可能に構成されている。
また、熱圧着ツール８は、１つの半導体素子２を電子基板７に向けて熱圧着面８ａで押圧可能であるとともに、ウェハーシート４、熱剥離層３及び１つの半導体素子２を介して熱硬化層５を熱圧着面８ａで加熱可能に構成されている。なお、熱圧着ツール８の押圧力は、電子基板７のバンプ７ｂの先端がつぶれる程度（例えば１０ｇ〜５０ｇ／バンプ程度）の圧力に設定されるのが好ましい。また、熱圧着ツール８の加熱温度は、半導体素子２の電極２ａ、熱剥離層３、熱硬化層５、電子基板７の電極７ａ、及びバンプ７ｂの材料に応じて最適温度が異なるが、熱剥離層３が前記１つの半導体素子２から剥がれるとともにバンプ７ｂが溶融しない温度、例えば９０℃から２００℃の範囲の温度に設定されることが好ましい。
また、電子基板７は、初期状態において、半導体素子用接合位置Ａ１に位置する１つの半導体素子２の電極面２ｂに対向する電子基板用接合位置Ｂ１（熱圧着ツール８により半導体素子２が電子基板７に接触してバンプ７ｂを介しての電極同士の接合を行うときの電子基板７の接合位置）に位置決め固定されているものとする。
【００４５】
まず、ウェハーシート保持体１に保持されたウェハー２Ａの１つの半導体素子２の電極２ａとそれに対応する電子基板７に形成された電極７ａ上のバンプ７ｂとを、対向させて位置決めする。
次いで、熱圧着ツール８を上昇させて半導体素子２を電子基板用接合位置Ｂ１で位置決め固定された電子基板７に向けて半導体素子用接合位置Ａ１まで移動させる。これにより、図３Ａ及び図３Ｂに示すように１つの半導体素子２と電子基板７との間に熱硬化層５を介在させた状態で、前記１つの半導体素子２の電極２ａをそれに対応する電子基板７のバンプ７ｂに所定の圧力で接触させる。このとき、前記１つの半導体素子２は、ウェハーシート保持体１に保持されたウェハー２Ａの隣接する他の半導体素子２−１よりも図３Ａの上方へ（例えば０．５ｍｍ程度）突出し、他の半導体素子２−１は電子基板７と接触しないようになっている（なお、図３Ａは理解を容易にするため、突出量を誇張して記載している）。
【００４６】
この状態で、熱圧着ツール８により、ウェハーシート４を介して熱剥離層３を加熱するとともに、ウェハーシート４、熱剥離層３及び１つの半導体素子２を介して熱硬化層５を加熱する。これにより、前記１つの半導体素子２と熱剥離層３との接着力が弱まる（例えば０になる）とともに、前記１つの半導体素子２の全ての電極２ａが熱硬化層５を貫通して電子基板７の対応するバンプ７ｂと当接し、当該当接した状態で熱硬化層５が熱硬化して前記１つの半導体素子２と電子基板７とが前記１つの半導体素子２と加熱後の熱剥離層３との接着力よりも強い力で接合される。
【００４７】
次いで、熱圧着ツール８の熱圧着面８ａによる押圧状態を解除して熱圧着ツール８をウェハーシート４から離すと、ウェハーシート４の張力により熱剥離層３及びウェハーシート４は電子基板７に接合された前記１つの半導体素子２から離れて、すなわち熱剥離層３及びウェハーシート４が電子基板７に接合された前記１つの半導体素子２から離れてほぼ元に戻る程度のウェハーシート４の張力（例えば数１０ｇ程度）により、熱圧着ツール８の熱圧着面８ａにより押圧される前の初期の位置に戻る。
以上のようにして、ウェハーシート保持体１に保持されたウェハー２Ａの前記１つの半導体素子２の電子基板７への接合が完了する。
【００４８】
なお、本第１実施形態においては、前記１つの半導体素子２の裏面と略同じ大きさの熱圧着面８ａを有する熱圧着ツール８のみで、前記１つの半導体素子２を電子基板７に熱圧着するように構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図４Ａに示すように、熱圧着ツール８が四角筒形状の冷却ブロック８ｂ内で上下動可能となるように構成されてもよい。このように構成されることで、前記１つの半導体素子２を電子基板７に熱圧着する際には、熱圧着ツール８のみを図４Ｂに示すように上昇させてウェハーシート４を介して前記１つの半導体素子２に接触させ、熱圧着ツール８により前記１つの半導体素子２を電子基板７に熱圧着することができる。一方、このとき、冷却ブロック８ｂは、ウェハーシート４を介して他の半導体素子２−１に接触して、熱圧着ツール８の熱が他の半導体素子２−１に伝達されないように、他の半導体素子２−１を冷却することができる。冷却ブロック８ｂの冷却方法としては、例えば、冷却ブロック８ｂの冷却面８ｂ−１の近傍に冷却パイプを配置し、当該冷却パイプに熱剥離層３の接着力が弱くならない温度（例えば２０℃）の冷却用流体を流す方法や、冷却ブロック８ｂが他の半導体素子２−１に伝達される熱を奪うように、冷却ブロック８ｂの熱容量を他の半導体素子２−１の熱容量よりも大きくする方法が挙げられる。
【００４９】
また、図４Ａに示すように、熱圧着ツール８に吸引穴８ｃを設けて、後述する制御部８０に駆動を制御される吸引装置８ｄにより、吸引穴８ｃに前記１つの半導体素子２を吸着可能な吸引力を発生させ、その吸引力により前記１つの半導体素子２を吸着しながら、前記１つの半導体素子２を電子基板７に熱圧着するように構成してもよい。このように構成することで、前記１つの半導体素子２の位置ズレを防いで、前記１つの半導体素子２と電子基板７との接合精度をより高くすることができる。
また、本第１実施形態においては、熱硬化層５を半導体素子２の電極面２ｂ上に設けたが、本発明はこれには限定されない。例えば、熱硬化層５を電子基板７の電極面７ｃ上に設けてもよい。
【００５０】
次に、本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置の全体構成を図５及び図６を参照しつつ説明する。図５は、本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置の全体構成を示す斜視図であり、図６は、本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置の横から見た概略説明図である。
【００５１】
本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置は、半導体素子供給装置１０と、半導体素子搬送装置２０と、熱圧着ツール８と、熱圧着ツール移動装置３０と、電子基板供給装置４０と、電子基板搬送装置５０と、電子基板認識装置６０と、半導体素子認識装置７０と、制御部８０と、記憶部８１とを備えている。
【００５２】
半導体素子供給装置１０は、内部に複数の段を有する立方体形状の箱体で形成され、ウェハーシート保持体１に保持されたウェハー２Ａの各半導体素子２の電極面２ｂが夫々電子基板７の電極面７ｃに対向状態で配置された状態（図５及び図６では電極面２ｂは上向き）の複数のウェハーシート保持体１を、前記各段に収納する半導体素子収納部１１と、接合対象となる１つのウェハーシート保持体１が半導体素子収納部１１内の搬送可能位置１０Ａ（図６参照）に位置するように半導体素子収納部１１を昇降させる上下リフター１２とを有している。
【００５３】
上下リフター１２は、上下方向（以下、±Ｚ方向という）に延在するネジ軸１３と、ネジ軸１３の下端部に取り付けられ、制御部８０により正逆方向の駆動を制御されることでネジ軸１３を正逆方向に回転させることができる駆動用モータ１４を備えている。
半導体素子収納部１１は、ネジ軸１３が正方向に回転することにより上方向（以下、＋Ｚ方向という）に移動可能であるとともに、ネジ軸１３が逆方向に回転することにより下方向（以下、−Ｚ方向という）に移動可能となるように、ネジ軸１３の上端部に取り付けられている。
【００５４】
半導体素子搬送装置２０は、Ｕ字状に形成されるとともに図示しない係合部で半導体素子収納部１１内の搬送可能位置１０Ａに位置するウェハーシート保持体１の外周部を保持可能に形成され、半導体素子供給装置１０の搬送可能位置１０Ａに位置するウェハーシート保持体１を引き出し、半導体素子供給装置１０の搬送可能位置１０Ａから±Ｚ方向と直交する±Ｙ方向に離れた半導体素子用接合位置Ａ１（図３Ａ参照）まで搬送可能な保持フレーム２１と、基台２００上で且つ保持フレーム２１の下側に配置され、保持フレーム２１を半導体素子供給装置１０の搬送可能位置１０Ａと半導体素子用接合位置Ａ１（図３Ａ参照）との間で±Ｙ方向に移動させるＹ軸テーブル（図示せず）とを備えている。
Ｙ軸テーブルは、±Ｙ方向に延在し、基台２００に回転自在に固定されたネジ軸（図示せず）と、前記ネジ軸が回転することにより前記ネジ軸上を移動可能に構成され、保持フレーム２１に固定されるナット部材（図示せず）と、前記ネジ軸を回転させるモータ２０Ｍとで構成されている。
【００５５】
熱圧着ツール移動装置３０は、熱圧着ツール８を±Ｙ方向及び±Ｚ方向と直交する±Ｘ方向に熱圧着ツール８を移動可能なＸ軸テーブル３１と、Ｘ軸テーブル３１上に配置され且つ熱圧着ツール８を±Ｙ方向に移動可能なＹ軸テーブル３２と、Ｙ軸テーブル３２上に配置されるとともに一端部に熱圧着ツール８が固定されて熱圧着ツール８を±Ｚ方向に移動可能なＺ軸テーブル３３とを備えている。
熱圧着ツール移動装置３０の各テーブル３１〜３３の夫々は、Ｘ、Ｙ、又は±Ｚ方向に延在するネジ軸（図示せず）と、前記ネジ軸が回転することにより前記ネジ軸上を移動可能なナット部材（図示せず）と、前記ネジ軸を回転させるモータ３１Ｍ〜３３Ｍとを備えている。Ｘ軸テーブル３１のナット部材はＹ軸テーブル３２に連結され、Ｙ軸テーブル３２のネジ軸が回転することにより前記ネジ軸上を移動可能なナット部材はＺ軸テーブル３３に連結され、Ｚ軸テーブル３３のネジ軸が回転することにより前記ネジ軸上を移動可能なナット部材は熱圧着ツール８に連結されている。これにより、熱圧着ツール８は、各テーブル３１〜３３の夫々のモータ３１Ｍ〜３３Ｍが正逆方向に駆動されることで±Ｘ方向、±Ｙ方向及び±Ｚ方向に夫々移動可能となっている。
熱圧着ツール移動装置３０は、各テーブル３１〜３３のモータ３１Ｍ〜３３Ｍが駆動することにより、半導体素子搬送装置２０により搬送されて半導体素子用接合位置Ａ１（図３Ａ参照）に位置したウェハーシート保持体１のウェハーシート４に対向し、且つウェハーシート４に保持されたウェハー２Ａの前記１つの半導体素子２の裏面に対応する熱圧着位置Ｃ１（図３Ａ参照）に熱圧着ツール８を移動させることができるように構成されている。
なお、ウェハーシート保持体１に保持された各半導体素子２は、ダイサー６により分割された方向と、本第１実施形態の半導体接合装置におけるＸ方向及びＹ方向とが略同一方向になるように配置されて、つまり各半導体素子２がＸ方向に整列するとともにＹ方向に整列するように配置されて、半導体素子収納部１１内の搬送可能位置１０Ａから半導体素子用接合位置Ａ１に搬送されるのが好ましい。以下の本発明の第２実施形態等においても、同様とする。
また、ウェハーシート保持体１に保持された各半導体素子２が、ダイサー６により分割された方向と、本第１実施形態の半導体接合装置におけるＸ方向及びＹ方向とが略同一方向にならないように配置された場合には、熱圧着ツール移動装置３０に熱圧着ツール８をＸＹ平面上で回動可能にするθ軸（図示しない）をさらに設けて、前記分割方向と前記Ｘ方向及びＹ方向とが略同一方向になるように調整可能に構成されることが好ましい。以下の本発明の第２実施形態等においても、同様とする。
【００５６】
電子基板供給装置４０は、内部に複数の段を有する直方体形状の箱体で形成され、複数の電子基板７が、電子基板７の電極面７ｃが半導体素子２の電極面２ｂに対向可能に配置された状態（ここでは電極面７ｃは下向き）で載置されたトレイ４２を、前記各段に収納する電子基板収納部４１と、接合対象となるトレイ４２が電子基板収納部４１内の搬送可能位置４０Ａ（図６参照）に位置するように電子基板収納部４１を昇降させる上下リフター１２−１とを有している。上下リフター１２−１の構成は、半導体素子供給装置１０の上下リフター１２の構成と同様であるので説明は省略する。
【００５７】
電子基板搬送装置５０は、基台２００上に配置され、電子基板供給装置４０の搬送可能位置４０Ａに位置するトレイ４２を引き出し、電子基板収納部４１の外部に搬送可能なトレイ搬送装置４５と、トレイ搬送装置４５により電子基板収納部４１の外部に引き出されたトレイ４２に載置された複数の電子基板７の中の１つの電子基板７を吸着し、電子基板用接合位置Ｂ１に搬送可能に配置された吸着ヘッド５１とを備えている。また、電子基板搬送装置５０は、トレイ搬送装置４５より上方で基台２００に立設された取付壁２０１に側部を固定され、吸着ヘッド５１を±Ｙ方向に移動可能なＹ軸テーブル５３と、Ｙ軸テーブル５３上に配置され、吸着ヘッド５１を±Ｘ方向に移動可能なＸ軸テーブル５２と、Ｘ軸テーブル５２上に配置され、吸着ヘッド５１を±Ｚ方向に移動可能なＺ軸テーブル５４と、Ｚ軸テーブル５４の下端部に配置され、別途設けられたモータ（図示せず）により吸着ヘッド５１をＸＹ平面上で回動可能にするθ軸５５とを備えている。
【００５８】
トレイ搬送装置４５は、複数の電子基板７が載置されたトレイ４２を保持可能に形成された保持台４６と、基台２００に固定され、保持台４６を±Ｙ方向に移動可能なＹ軸テーブル４７とを備えている。Ｙ軸テーブル４７は、±Ｙ方向に延在するネジ軸（図示せず）と、前記ネジ軸が回転することにより前記ネジ軸上を移動可能なナット部材（図示せず）と、前記ネジ軸を回転させるモータ４７Ｍとを備えている。Ｙ軸テーブル４７のナット部材には保持台４６が固定されている。これにより、保持台４６は、Ｙ軸テーブル４７のモータ４７Ｍが正逆方向に駆動されることで±Ｙ方向に移動可能となっている。
トレイ搬送装置４５は、前記のように±Ｙ方向に移動可能に構成された保持台４６により、電子基板供給装置４０の搬送可能位置４０Ａに位置するトレイ４２を引き出し、電子基板収納部４１の外部に搬送可能に構成されている。
【００５９】
電子基板搬送装置５０の各テーブル５２〜５４の夫々は、±Ｘ、±Ｙ、又は±Ｚ方向に延在するネジ軸（図示せず）と、前記ネジ軸が回転することにより前記ネジ軸上を移動可能なナット部材（図示せず）と、前記ネジ軸を回転させるモータ５２Ｍ〜５４Ｍとを備えている。Ｙ軸テーブル５３のネジ軸が回転することにより前記ネジ軸上を移動可能なナット部材はＸ軸テーブル５２に連結され、Ｘ軸テーブル５２のネジ軸が回転することにより前記ネジ軸上を移動可能なナット部材はＺ軸テーブル５４に連結されている。Ｚ軸テーブル５４のネジ軸が回転することにより前記ネジ軸上を移動可能なナット部材はθ軸５５に連結されている。これにより、吸着ヘッド５１は、各テーブル５２〜５４の夫々のモータが正逆方向に駆動されることにより±Ｘ方向、±Ｙ方向及び±Ｚ方向に夫々移動可能となり、θ軸５５のモータが正逆方向に回転駆動を制御されることによりＸＹ平面上で正逆回動可能となっている。また、吸着ヘッド５１は、吸引穴（図示せず）を備え、吸引装置５６が前記吸引穴に電子基板７及び、接合後の電子基板７及び半導体素子２を吸着可能な吸引力を発生させることにより、電子基板７を吸着可能に構成されている。
【００６０】
電子基板搬送装置５０は、前記のように構成された吸着ヘッド５１により、トレイ搬送装置４５により電子基板収納部４１の外に搬送された前記１つのトレイ４２に載置された前記１つの電子基板７を吸着して、半導体素子用接合位置Ａ１に位置する前記１つの半導体素子２の電極面２ｂに対向する電子基板用接合位置Ｂ１（図３Ａ参照）に搬送し、電子基板用接合位置Ｂ１で前記１つの半導体素子２の電極２ａに前記１つの電子基板７の電極７ａを位置決め可能に構成されている。
【００６１】
電子基板認識装置６０は、電子基板搬送装置５０が吸着ヘッド５１により１つの電子基板７をトレイ４２より吸着し電子基板用接合位置Ｂ１に位置させる電子基板搬送経路の下方で基台２００に固定されたカメラ６１より構成されている。電子基板認識装置６０は、電子基板搬送装置５０により前記位置決めを行う前に、前記１つの電子基板７の認識対象部（図示せず、例えば電極７ａの位置や電子基板７に設けられた認識マーク等の基準位置）をカメラ６１で認識して、電子基板認識データを制御部８０に出力するように構成されている。
【００６２】
半導体素子認識装置７０は、電子基板搬送装置５０のＺ軸テーブル５４に固定されたカメラ７１より構成されている。半導体素子認識装置７０は、前記１つの半導体素子２と前記１つの電子基板７の接合前に、前記１つの半導体素子２の認識対象部（図示せず、例えば電極２ａの位置や前記１つの半導体素子２に設けられた認識マーク等の基準位置）をカメラ７１で認識して、半導体素子認識データを制御部８０に出力するように構成されている。
【００６３】
制御部８０は、半導体素子供給装置１０と、半導体素子搬送装置２０と、熱圧着ツール８と、熱圧着ツール移動装置３０と、電子基板供給装置４０と、電子基板搬送装置５０と、吸着装置５６と、電子基板認識装置６０と、半導体素子認識装置７０と、記憶部８１とに接続されて、記憶部８１に予め記憶された動作プログラム及び実装データに基づいて夫々の動作を制御するように構成されている。制御部８０の制御動作は、以下で詳しく説明する。
【００６４】
なお、本第１実施形態にかかる半導体接合装置においては、半導体素子搬送装置２０と、熱圧着ツール８と、熱圧着ツール移動装置３０と、電子基板供給装置４０と、電子基板搬送装置５０と、吸引装置５６と、制御部８０と、記憶部８１とにより接合部を構成している。
本第１実施形態にかかる半導体接合装置は、以上のように構成されている。
【００６５】
次に、本第１実施形態にかかる半導体接合装置の接合動作を、図５、図６、図７Ａ〜図７Ｆを参照しつつ説明する。図７Ａ〜図７Ｆは、本第１実施形態にかかる半導体接合装置の接合動作を示す概略説明図であって、この接合動作は制御部８０の制御の下に行われる。なお、ここでは、前記１つの半導体素子２と前記１つの電子基板７とは、略同じ形状及び大きさ（例えば１ｍｍ角〜４０ｍｍ角の正方形）を有しているものとし、前記１つの半導体素子２の電極２ａと前記１つの電子基板７の電極７ａとはバンプ７ｂを介さず、直接、接合されるものとする。
【００６６】
まず、半導体素子供給装置１０の上下リフター１２のモータ１４の駆動を制御して、上下リフター１２により半導体素子収納部１１を昇降させ、半導体素子収納部１１内の接合対象となる１つのウェハーシート保持体１を搬送可能位置１０Ａに位置させるとともに、電子基板供給装置４０の上下リフター１２−１のモータ１４−１の駆動を制御して、上下リフター１２−１を昇降させ、電子基板収納部４１の接合対象となる１つのトレイ４２を搬送可能位置４０Ａに位置させる。
【００６７】
次いで、半導体素子搬送装置２０のＹ軸テーブル（図示せず）のモータ２０Ｍの駆動を制御して制御して、保持フレーム２１により、半導体素子収納部１１内で搬送可能位置１０Ａに位置するウェハーシート保持体１を半導体素子収納部１１内から引き出して、ウェハーシート保持体１内で最初に接合対象となる１つの半導体素子２を半導体素子用接合位置Ａ１（図７Ａ参照）に＋Ｙ方向（図５参照）に搬送して位置決めさせる。このウェハーシート保持体１が搬送可能位置１０Ａから半導体素子用接合位置Ａ１に向けて＋Ｙ方向（図５参照）に移動する間に、電子基板搬送装置５０の駆動により半導体素子認識装置７０を移動させて、半導体素子認識装置７０が、ウェハーシート保持体１のうちの前記最初に接合対象となる１つの半導体素子２の認識対象部を認識して、半導体素子認識装置７０から制御部８０に半導体素子認識データを出力する。
【００６８】
また、このとき、電子基板搬送装置５０のトレイ搬送装置４５のモータ４７Ｍの駆動を制御して、保持基台４６により、電子基板収納部４１内で搬送可能位置４０Ａに位置するトレイ４２を電子基板収納部４１の外部に搬送させる。その後、電子基板搬送装置５０の各テーブル５２〜５４の夫々のモータ５２Ｍ〜５４Ｍの駆動及び吸引装置５６の駆動を夫々制御して、吸着ヘッド５１により、トレイ４２内で前記最初に接合対象となる１つの電子基板７を吸着してトレイ４２から上方にピックアップし、電子基板用接合位置Ｂ１の上方の電子基板用接合準備位置Ｂ２（電子基板用接合位置Ｂ１の上方でかつ電子基板用接合位置Ｂ１から離れた位置であって次の接合対象となる電子基板７の熱圧着接合のための準備位置）へ搬送させる（図７Ａ参照）。この前記最初に接合対象となる１つの電子基板７が、搬送可能位置４０Ａから電子基板用接合準備位置Ｂ２に移動する間に、電子基板認識装置６０の上方を通過することにより、電子基板認識装置６０が、電子基板７の認識対象部（図示せず）を認識して、電子基板認識装置６０から制御部８０に電子基板認識データを出力する。
次いで、熱圧着ツール移動装置３０の各テーブル３１〜３３の夫々のモータ３１Ｍ〜３３Ｍの駆動を夫々制御して、熱圧着ツール８を、前記接合対象の１つの半導体素子２の裏面に接触するウェハーシート４の熱圧着領域Ｄ１（熱圧着時に熱圧着ツール８により電子基板７のバンプ７ｂに直接加熱できないため、ウェハーシート４を介して半導体素子２を加熱するときに熱圧着ツール８が接触するウェハーシート４の領域）の下方で前記熱圧着領域Ｄ１に対向する熱圧着準備位置Ｃ２（熱圧着領域Ｄ１の下方でかつ熱圧着領域Ｄ１に対向して離れた位置であって加熱のための熱圧着ツール８の準備位置）に移動させる（図７Ａ参照）。
【００６９】
このようにして、前記接合対象となる１つの半導体素子２が半導体素子用接合位置Ａ１に位置決めされたのち、熱圧着ツール８を熱圧着準備位置Ｃ２に位置決めするとき、制御部８０に入力された半導体素子認識装置７０の半導体素子認識データに基づいて、熱圧着ツール移動装置３０の各テーブル３１〜３３の夫々のモータ３１Ｍ〜３３Ｍの駆動を夫々制御部８０により制御されて、位置決め補正されている。また、電子基板用接合準備位置Ｂ２に、前記接合対象となる１つの電子基板７が位置決めされるとき、制御部８０に入力された電子基板認識装置６０の電子基板認識データに基づいて、電子基板搬送装置５０のＸ軸テーブル５２、Ｙ軸テーブル５３及びＺ軸テーブル５４の夫々のモータ５２Ｍ〜５４Ｍ、及びθ軸５５のモータ（図示せず）の駆動が夫々制御部８０により制御されて、位置決め補正されている。
【００７０】
次いで、熱圧着ツール移動装置３０のＺ軸テーブル３３のモータ３３Ｍの駆動を制御して、熱圧着ツール８を熱圧着準備位置Ｃ２から熱圧着位置Ｃ１に上昇させて熱圧着面８ａをウェハーシート４の熱圧着領域Ｄ１に接触させるとともに、電子基板搬送装置５０のＺ軸テーブル５４のモータ５４Ｍの駆動を制御して、吸着ヘッド５１を下降させて前記１つの電子基板７を電子基板用接合準備位置Ｂ２から電子基板用接合位置Ｂ１に下降させ、熱圧着ツール８の熱圧着面８ａと吸着ヘッド５１との間で、前記１つの電子基板７の複数の電極７ａとそれに対応する前記１つの半導体素子２の複数の電極２ａとを、半導体素子２上の熱硬化層５を介して、夫々所定の圧力で押圧接触させる（図７Ｂ及び図７Ｃ参照）。
【００７１】
次いで、熱圧着ツール８及び吸着ヘッド５１とで前記１つの半導体素子２及び前記１つの電子基板７を挟んで所定の圧力で押圧した状態で熱圧着ツール８を加熱させて熱圧着動作を行う。なお、熱圧着ツール８は、ウェハーシート４の熱圧着領域Ｄ１に接触する前に加熱を開始されていても構わない。
この熱圧着動作により、ウェハーシート４を介して熱剥離層３も加熱されて、前記１つの半導体素子２と熱剥離層３との接着力が弱まるとともに、ウェハーシート４、熱剥離層３及び半導体素子２を介して熱硬化層５が加熱されて、前記１つの半導体素子２の全ての電極２ａが熱硬化層５を貫通して前記電子基板７の電極７ａと夫々当接した状態で熱硬化層５が熱硬化して、前記１つの半導体素子２と前記電子基板７とが、前記１つの半導体素子２と加熱後の熱剥離層３との接着力よりも強い力で接合される。
【００７２】
次いで、熱圧着ツール移動装置３０のＺ軸テーブル３３のモータ３３Ｍの駆動を制御して、熱圧着ツール８を熱圧着位置Ｃ１から熱圧着準備位置Ｃ２に下降させるとともに、電子基板搬送装置５０のＺ軸テーブル５４のモータ５４Ｍの駆動を制御して、吸着ヘッド５１で吸着保持され且つ前記１つの半導体素子２が接合された前記１つの電子基板７を、電子基板用接合位置Ｂ１から電子基板用接合準備位置Ｂ２に上昇させる。このとき、前記１つの半導体素子２は、前記電子基板７との接合力が加熱後の熱剥離層３との接着力よりも強いために、熱剥離層３から離れる（図７Ｄ参照）。
【００７３】
次いで、電子基板搬送装置５０の各テーブル５２〜５４の夫々のモータ５２Ｍ〜５４Ｍ及び吸引装置５６の駆動を夫々制御して、接合後の前記１つの電子基板７及び前記１つの半導体素子２を、電子基板用接合準備位置Ｂ２からトレイ４２（又は別途設けられたトレイ）の上方まで搬送し、当該トレイ４２（又は別途設けられたトレイ）の接合完了部品載置スペースに載置させ、吸着ヘッド５１の電子基板７の吸着状態を解除させる。
このとき、熱圧着ツール移動装置３０の各テーブル３１〜３３の夫々のモータ３１Ｍ〜３３Ｍの駆動を夫々制御して、熱圧着ツール８を熱圧着準備位置Ｃ２から、次の熱圧着準備位置Ｃ２−１まで移動させる（図７Ｅ及び図７Ｆ参照）。
【００７４】
次いで、電子基板搬送装置５０の各テーブル５２〜５４の夫々のモータ５２Ｍ〜５４Ｍ及び吸引装置５６の駆動を夫々制御して、吸着ヘッド５１により次に接合対象となる１つの電子基板７をトレイ４２内から吸着してピックアップし、次の電子基板用接合準備位置Ｂ２−１へ搬送させる。
以下、前述したように、吸着ヘッド５１により保持された電子基板７と、熱圧着ツール８の上方の半導体素子２とが、吸着ヘッド５１と熱圧着ツール８との間で熱圧着接合される。
以下、本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置は、前記と同様の動作を行うことで、複数の接合後の前記１つの電子基板７及び前記１つの半導体素子２を順に得ることができる。
なお、トレイ４２に載置され且つ接合対象となる複数の電子基板７の全てが半導体素子２と接合されると、トレイ搬送装置４５のモータ４７Ｍの駆動を制御して、接合が完了したトレイ４２を電子基板供給装置４０の電子基板収納部４１内にトレイ搬送装置４５により戻し、接合前の複数の電子基板７を載置した新たな１つのトレイ４２を、電子基板収納部４１内の搬送可能位置４０Ａから電子基板収納部４１外にトレイ搬送装置４５により搬送させる。同様に、ウェハーシート保持体１の接合対象となる全ての半導体素子２の接合が完了した場合には、半導体素子搬送装置２０のＹ軸テーブル（図示せず）のモータ２０Ｍの駆動を制御して、接合が完了したウェハーシート保持体１を半導体素子供給装置１０の半導体素子収納部１１に戻し、接合前の複数の半導体素子２を保持した新たなウェハーシート保持体１を、半導体素子収納部１１内で搬送可能位置１０Ａから半導体素子収納部１１外の半導体素子用接合位置Ａ１に搬送させる。
【００７５】
本発明の第１実施形態にかかる半導体接合方法及び装置は、ウェハーシート保持体１のウェハーシート４とウェハー２Ａとを熱剥離層３により接着し、ウェハー２Ａをウェハーシート保持体１に保持した状態で、ウェハー２Ａの１つの半導体素子２の電極２ａとそれに対応する電子基板７の電極７ａとを対向させ、１つの半導体素子２の電極２ａと電子基板７の電極７ａとを接触させつつ、前記１つの半導体素子２と電子基板７とを熱圧着して接合すると同時的に、熱圧着時の熱により熱硬化層５が熱硬化されつつ熱剥離層３の接着力を弱めて、電子基板７に接合された前記１つの半導体素子２がウェハーシート４から離脱させるようにしている。これにより、従来例２の装置のように、半導体素子を粘着シートから剥がすときに突下針等により半導体素子に局所的に応力をかけることなく、半導体素子を容易にかつ確実に剥がすことができ、半導体素子に破損や欠け等の発生を防止することができる。また、前記１つの半導体素子２と電子基板７とを熱圧着するときの熱を利用して前記１つの半導体素子が前記熱剥離層から剥がれるようにしているので、１つの半導体素子２と電子基板７とを接合する時間も従来例２の装置と比べて大幅に短縮することができる。
【００７６】
なお、本第１実施形態においては、前記１つの半導体素子２と前記１つの電子基板７とは、略同じ大きさを有しているものとしたが、本発明はこれには限定されない。例えば、半導体素子２を１つのみ、電子基板７に接合する場合には、前記１つの電子基板７のサイズが前記１つの半導体素子２のサイズよりも大きく形成されてもよい。
【００７７】
また、本第１実施形態においては、熱圧着ツール８と吸着ヘッド５１の両方を移動させて、前記１つの半導体素子２の裏面側と前記電子基板７の裏面側の両方から押圧するように構成したが、本発明はこれには限定されない。例えば、前記１つの半導体素子２の裏面側と前記電子基板７の裏面側のいずれか一方を例えば固定台に載置するなどして固定し、その他方から押圧されるように構成されても同様の効果を得ることができる。
【００７８】
《第２実施形態》
本発明の第２実施形態にかかる半導体接合方法及び装置について、図８及び図９を用いて、参照しつつ説明する。図８は、本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置の全体構成を示す斜視図であり、図９は、本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置の横から見た概略説明図である。本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置は、第１実施形態にかかる半導体接合装置の半導体素子搬送装置２０、熱圧着ツール移動装置３０及び電子基板搬送装置５０に代えて、半導体素子搬送装置２０ａ、熱圧着ツール移動装置３０ａ及び電子基板搬送装置５０ａを備え、さらに吸着ステージ９を備える点で、本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置と異なる。それ以外の点については、本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置と同様であるので、重複する説明は省略する。
【００７９】
本発明の第２実施形態にかかる半導体接合方法及び装置は、電子基板７の電極面７ｃが上向きの状態で電子基板用接合位置Ｂ１ａ（熱圧着ツール８により半導体素子２が電子基板７に接触してバンプ７ｂを介しての電極同士の接合を行うときの電子基板７の接合位置）（図１０Ａ参照）に搬送されて吸着ステージ９に載置されたのち、半導体素子２の電極面２ｂが下向きの状態でウェハーシート保持体１に保持されて半導体素子用接合位置Ａ１ａ（熱圧着ツール８により半導体素子２が電子基板７に接触してバンプ７ｂを介しての電極同士の接合を行うときの半導体素子２の接合位置）（図９参照）に搬送され、前記１つの半導体素子２の上方から熱圧着ツール８を接触させて前記１つの半導体素子２の電極２ａをそれに対応する電子基板７の電極７ａに接触させるとともに、熱圧着ツール８と吸着ステージ９との間で挟み込んで前記半導体素子２と電子基板７とを熱圧着接合するようにしたものである。
【００８０】
本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置において、半導体素子供給装置１０の半導体素子収納部１１は、各半導体素子２の電極面２ｂが下向き（−Ｚ方向）の状態でウェハーシート保持体１を収納しており、電子基板供給装置４０の電子基板収納部４１は、各電子基板７の電極面７ｃが上向き（＋Ｚ方向）の状態でトレイ４２を保持している。
【００８１】
半導体素子搬送装置２０ａは、Ｕ字状に形成されるとともに図示しない係合部で半導体素子収納部１１内の搬送可能位置１０Ａに位置するウェハーシート保持体１の外周部を保持可能に形成され、半導体素子供給装置１０の搬送可能位置１０Ａに位置するウェハーシート保持体１を引き出し、半導体素子用接合位置Ａ１ａの上方の半導体素子用接合準備位置Ａ２ａ（半導体素子用接合位置Ａ１ａの上方でかつ半導体素子用接合位置Ａ１ａから離れた位置であって次の接合対象となる１つの半導体素子２の熱圧着接合のための準備位置）を経由して、半導体素子用接合位置Ａ１ａまで搬送可能な保持フレーム２１ａを備えている。また、半導体素子搬送装置２０ａは、保持フレーム２１ａが固定され、保持フレーム２１ａをモータ（図示せず）によりＸＹ平面上で回動可能にするθ軸２５ａと、保持フレーム２１ａをモータ２４ａＭの正逆駆動により±Ｚ方向に進退移動可能なＺ軸テーブル２４ａと、Ｚ軸テーブル２４ａが固定され、保持フレーム２１ａをモータ２３ａＭの正逆駆動により±Ｙ方向に進退移動可能なＹ軸テーブル２３ａと、Ｙ軸テーブル２３ａが固定されるとともに一端部が基台２００に立設された取付壁２０１に固定され、保持フレーム２１ａをモータ２２ａＭの正逆駆動により±Ｘ方向に進退移動させるＸ軸テーブル２２ａとを備えている。
【００８２】
熱圧着ツール移動装置３０ａは、ＸＹＺ軸テーブル３１〜３３がウェハーシート保持体１の上方に配置されている以外は、半導体素子搬送装置２０ａと同様に構成されている。
【００８３】
電子基板搬送装置５０ａは、トレイ搬送装置４５と、トレイ搬送装置４５により電子基板収納部４１内の搬送可能位置４０Ａから電子基板収納部４１の外部に引き出されたトレイ４２に載置された多数の電子基板７のうちから、接合対象となる１つの電子基板７を吸着保持可能であるとともに、電子基板用接合位置Ｂ１ａまで搬送可能に配置された吸着ヘッド５１ａとを備えている。また、電子基板搬送装置５０ａは、下端部に吸着ヘッド５１ａが固定されてＺ軸回転駆動モータ５５ａＭにより吸着ヘッド５１ａをＸＹ平面上で正逆回転させるＺ軸５５ａと、Ｚ軸５５ａを垂下しかつＺ軸５５ａを介して吸着ヘッド５１ａをモータ５４ａＭの正逆駆動により±Ｚ方向に進退移動可能なＺ軸テーブル５４ａと、Ｚ軸テーブル５４ａを垂下するように支持してＺ軸テーブル５４ａを介して吸着ヘッド５１ａをモータ５２ａＭの正逆駆動により±Ｘ方向に進退移動可能なＸ軸テーブル５２ａと、基台２００上に配置されるとともにＸ軸テーブル５２ａを上面側に支持し、Ｚ軸テーブル５４ａ及びＸ軸テーブル５２ａを介して吸着ヘッド５１ａを、トレイ４２から前記１つの電子基板７を吸着保持可能な位置と、吸着ステージ９上の電子基板７の電子基板用接合位置Ｂ１ａとの間でモータ５３ａＭの正逆駆動により±Ｙ方向に進退移動可能なＹ軸テーブル５３ａとを備えている。
吸着ヘッド５１ａは、１８０度位相を異ならせて配置された２つの吸引ノズル５１ａ−１，５１ａ−２を有している。２つの吸引ノズル５１ａ−１，５１ａ−２の夫々には、吸引装置５６ａが独立に各吸引ノズル５１ａ−１，５１ａ−２に働くように接続されている。
【００８４】
電子基板搬送装置５０ａは、例えば、トレイ側では、吸引ノズル５１ａ−１，５１ａ−２の一方の吸引ノズルにより、一方の吸引ノズルに吸着保持されかつ半導体素子２が接合された接合後の電子基板７をトレイ４２に収納して吸着解除し、前記吸着解除した吸引ノズルで、トレイ搬送装置４５により電子基板収納部４１の外に搬送された接合対象となる１つのトレイ４２に載置された多数の電子基板７の中から次に接合対象となる１つの電子基板７を吸着する。なお、前記では吸着解除した吸引ノズルで前記次に接合対象となる１つの電子基板７を吸着するようにしたが、Ｚ軸回転駆動モータ５５ａＭによりＺ軸５５ａを１８０度回転させて、他方の吸引ノズルで前記次に接合対象となる１つの電子基板７を吸着するようにしてもよい。
また、吸着ステージ９側では、吸引ノズル５１ａ−１，５１ａ−２の一方の吸引ノズルにより、吸着ステージ９の電子基板用接合位置Ｂ１ａに位置した、接合後の電子基板７を吸着保持し、Ｚ軸回転駆動モータ５５ａＭによりＺ軸５５ａを１８０度回転させたのち、他方の吸引ノズルにより、トレイ側で他方の吸引ノズルに吸着保持した接合対象の電子基板７を吸着ステージ９の電子基板用接合位置Ｂ１ａに載置して吸着解除する。
【００８５】
吸着ステージ９は、一例として前記１つの半導体素子２の電極面２ｂよりも大きい矩形の保持板９ａと、上端部が保持板９ａの下面に固定されるとともに下端部が基台２００に固定されて、保持板９ａを別途設けられたモータ（図示せず）が正逆方向に駆動されることにより昇降可能に構成されたＺ軸テーブル９ｂとを備えて構成している。保持板９ａには多数の吸引穴（図示せず）が形成されており、別途設けられた吸引装置（図示せず）により、前記吸引穴から吸引して保持板９ａ上に載置され位置決めされた電子基板７を吸着保持できるようにしている。
【００８６】
電子基板認識装置６０ａは、電子基板搬送装置５０ａのＺ軸テーブル５４ａの−Ｙ方向側に固定されたカメラ６１ａより構成されている。電子基板認識装置６０ａは、電子基板搬送装置５０ａにより保持板９ａ上に載置され位置決めされ吸着保持された電子基板７の認識対象部（図示せず、例えば電極７ａの位置や電子基板７に設けられた認識マーク等の基準位置）をカメラ６１ａで認識して、電子基板認識データを制御部８０に出力するように構成されている。
【００８７】
半導体素子認識装置７０ａは、半導体素子搬送装置２０ａによる半導体素子搬送経路（搬送可能位置１０Ａと半導体素子用接合位置Ａ１ａとを通る経路）の下方でかつ吸着ステージ９の保持板９ａの近傍で基台２００に固定されたカメラ７１ａより構成されている。半導体素子認識装置７０ａは、前記１つの半導体素子２と前記電子基板７の接合前に、前記１つの半導体素子２の認識対象部（図示せず、例えば電極２ａの位置や１つの半導体素子２に設けられた認識マーク等の基準位置）をカメラ７１ａで認識して、半導体素子認識データを制御部８０に出力するように構成されている。
【００８８】
本第２実施形態にかかる半導体接合装置は、以上のように構成されている。
次に、本第２実施形態にかかる半導体接合装置の接合動作を、図８、図９、図１０Ａ〜図１０Ｅを参照しつつ説明する。図１０Ａ〜図１０Ｅは、本第２実施形態にかかる半導体接合装置の接合動作を示す概略説明図であって、この接合動作は制御部８０の制御の下に行われる。なお、ここでは、前記１つの電子基板７のサイズは、前記１つの半導体素子２のサイズよりも十分大きなもの（例えば１０倍のサイズ）とし、前記１つの半導体素子２の電極２ａと前記１つの電子基板７の電極７ａとはバンプ７ｂを介さず、直接、接合されるものとするが、これに限られるものではない。
【００８９】
まず、半導体素子供給装置１０の上下リフター１２のモータ１４の駆動を制御して、上下リフター１２により半導体素子収納部１１を昇降させ、半導体素子収納部１１内の接合対象となる１つのウェハーシート保持体１を搬送可能位置１０Ａに位置させるとともに、電子基板供給装置４０の上下リフター１２−１のモータ１４−１の駆動を制御して、上下リフター１２−１を昇降させ、電子基板収納部４１の接合対象となる１つのトレイ４２を搬送可能位置４０Ａに位置させる。
【００９０】
次いで、電子基板搬送装置５０ａのトレイ搬送装置４５のモータ４７Ｍの駆動を制御して、保持台４６により、電子基板収納部４１内で搬送可能位置４０Ａに位置するトレイ４２を電子基板収納部４１の外部に搬送する。その後、電子基板搬送装置５０ａの各テーブル５２ａ〜５４ａの夫々のモータ５２ａＭ〜５４ａＭの駆動及び吸引装置５６ａの駆動を制御して、吸着ヘッド５１ａの吸引ノズル５１ａ−１により、トレイ４２内で接合対象となる１つの電子基板７を吸着してトレイ４２から上方にピックアップし、電子基板用接合位置Ｂ１ａへ搬送させる（図１０Ａ参照）。なお、最初に接合対象となる電子基板７を電子基板用接合位置Ｂ１ａに移動させる時には、吸引ノズル５１ａ−１，５１ａ−２の両方にトレイ４２から最初に接合対象となる電子基板７又は次に接合対象となる電子基板７を吸着させて動作するようにし、一方の吸引ノズルに吸着された最初に接合対象となる電子基板７と前記１つの半導体素子２が接合されたときには、次に接合対象となる接合前の電子基板７が他方の吸引ノズルに吸着されている状態にしておく。
【００９１】
このとき、吸着ステージ９のＺ軸テーブル９ｂのモータ（図示せず）の駆動及び吸引装置（図示せず）の駆動を制御して、保持板９ａを電子基板用接合位置Ｂ１ａの下方の電子基板保持準備位置Ｅ２（電子基板用接合位置Ｂ１ａの下方でかつ電子基板用接合位置Ｂ１ａから離れた位置であってかつ保持板９ａにより電子基板７の下面を支持するための準備位置）から電子基板保持位置Ｅ１（電子基板用接合位置Ｂ１ａの下方でかつ電子基板用接合位置Ｂ１ａの電子基板７の下面を保持板９ａにより支持して保持する位置）に上昇させ、電子基板保持位置Ｅ１に位置した保持板９ａに、吸引ノズル５１ａ−１に吸着保持されて電子基板用接合位置Ｂ１ａまで移動して当該電子基板用接合位置Ｂ１ａに位置決めされた接合対象となる１つの電子基板７を、吸着保持させる。また、このとき、電子基板搬送装置５０ａの吸引装置５６ａの駆動を制御して、吸引ノズル５１ａ−１による前記最初に接合対象となる１つの電子基板７の吸着保持状態を解除する。
次いで、電子基板搬送装置５０ａの駆動を制御して、吸着ステージ９上に吸着保持された前記接合対象となる１つの電子基板７の上方に、電子基板搬送装置５０ａに固定される電子基板認識装置６０ａを移動させることにより、電子基板認識装置６０ａが、前記接合対象となる１つの電子基板７の認識対象部（図示せず）を認識して、電子基板認識装置６０ａから制御部８０に電子基板認識データを出力する。
【００９２】
次いで、半導体素子搬送装置２０ａの各テーブル２２ａ〜２４ａの夫々のモータ２２ａＭ〜２４ａＭ及びθ軸２５ａのモータの駆動を夫々制御して、保持フレーム２１ａにより、半導体素子保管庫１１内で搬送可能位置１０Ａに位置するウェハーシート保持体１を半導体素子保管庫１１内から引き出して、ウェハーシート保持体１内で最初に接合対象となる１つの半導体素子２を半導体素子用接合準備位置Ａ２ａに＋Ｙ方向に搬送して位置決めさせる（図１０Ｂ参照）。このウェハーシート保持体１が搬送可能位置１０Ａから半導体素子用接合準備位置Ａ２ａに向けて移動する間に、ウェハーシート保持体１が半導体素子認識装置７０ａ上を通過して、半導体素子認識装置７０ａが、ウェハーシート保持体１のうちの前記最初に接合対象となる１つの半導体素子２の認識対象部（図示せず）を認識して、半導体素子認識装置７０ａから制御部８０に半導体素子認識データを出力する。
また、このとき、熱圧着ツール移動装置３０ａの各テーブル３１〜３３の夫々のモータ３１Ｍ〜３３Ｍの駆動を夫々制御して、熱圧着ツール８を、前記接合対象の１つの半導体素子２の裏面に接触するウェハーシート４の熱圧着領域Ｄ１ａの上方で対向する熱圧着準備位置Ｃ２ａ（熱圧着領域Ｄ１ａの上方でかつ熱圧着領域Ｄ１ａから離れた位置であって熱圧着ツール８により加熱するための準備位置）に向けて搬送させる（図１０Ｂ参照）。
【００９３】
このようにして、前記接合対象となる１つの半導体素子２が半導体素子用接合準備位置Ａ２ａに位置決めされたのち、熱圧着ツール８を熱圧着準備位置Ｃ２ａに位置決めするとき、熱圧着ツール８は、制御部８０に入力された半導体素子認識装置７０ａの半導体素子認識データに基づいて、熱圧着ツール移動装置３０ａの各テーブル３１〜３３の夫々のモータ３１Ｍ〜３３Ｍの駆動を夫々制御部８０により制御されて、位置決め補正されている。
【００９４】
次いで、半導体素子搬送装置２０ａの各テーブル２２ａ〜２４ａの夫々のモータ２２ａＭ〜２４ａＭ及びθ軸２５ａのモータの駆動を夫々制御して、ウェハーシート保持体１を半導体素子用接合準備位置Ａ２ａから半導体素子用接合位置Ａ１ａに下降させて、前記接合対象となる１つの半導体素子２の複数の電極２ａとそれに対応する電子基板７の複数の電極７ａとを夫々接触させる（図１０Ｃ参照）。このとき同時に、熱圧着ツール移動装置３０ａのＺ軸テーブル３３のモータ３３Ｍの駆動を制御して、熱圧着ツール８を熱圧着準備位置Ｃ２ａから熱圧着位置Ｃ１ａ（熱圧着時に熱圧着ツール８により前記接合対象となる半導体素子２に対応する熱剥離層３及び熱硬化層５を加熱するときの熱圧着ツール８の位置）に下降させて、熱圧着ツール８の熱圧着面８ａを、ウェハーシート４の熱圧着領域Ｄ１ａを介して前記接合対象となる１つの半導体素子２の裏面に接触させる（図１０Ｃ参照）。なお、図１０Ｃ中の右側の２つの半導体素子２は、前記１つの電子基板７に接触していない。
【００９５】
次いで、熱圧着ツール８及び保持板９ａとで前記１つの半導体素子２及び前記１つの電子基板７を挟んで押圧した状態で、熱圧着ツール８を加熱させて熱圧着動作を行う。なお、熱圧着ツール８は、ウェハーシート４の熱圧着領域Ｄ１ａに接触する前に加熱を開始されていても構わない。
この熱圧着動作により、ウェハーシート４を介して熱剥離層３も加熱されて、前記１つの半導体素子２と熱剥離層３との接着力が弱まるとともに、ウェハーシート４、熱剥離層３及び半導体素子２を介して熱硬化層５が加熱されて、前記１つの半導体素子２の全ての電極２ａが熱硬化層５を貫通して前記電子基板７の電極７ａと夫々当接し、当該当接した状態で熱硬化層５が熱硬化して前記１つの半導体素子２と前記電子基板７とが、前記１つの半導体素子２と加熱後の熱剥離層３との接着力よりも強い力で接合される。
【００９６】
次いで、熱圧着ツール移動装置３０ａのＺ軸テーブル３３のモータ３３Ｍの駆動を制御して、熱圧着ツール８を熱圧着位置Ｃ１ａから熱圧着準備位置Ｃ２ａに上昇させるとともに、半導体素子搬送装置２０ａのＺ軸テーブル２４ａのモータ２４ａＭの駆動を制御して、ウェハーシート保持体１を半導体素子用接合位置Ａ１ａから半導体素子用接合準備位置Ａ２ａに上昇させる。これにより、吸着ステージ９の保持板９ａ上に吸着保持され且つ前記１つの半導体素子２が接合された前記電子基板７は、前記半導体素子２との接合力が加熱後の熱剥離層３との接着力よりも強いために熱剥離層３から離れる（図１０Ｄ参照）。
【００９７】
次いで、熱圧着ツール移動装置３０ａの各テーブル３１〜３３の夫々のモータ３１Ｍ〜３３Ｍの駆動を制御するとともに、半導体素子搬送装置２０ａの各テーブル２２ａ〜２４ａの夫々のモータ２２ａＭ〜２４ａＭの駆動を制御して、電子基板搬送装置５０ａが吸着ステージ９の保持板９ａ上に吸着保持された前記１つの半導体素子が接合された前記電子基板７を搬送できるように、熱圧着ツール８及びウェハーシート保持体１を移動させる。
【００９８】
次いで、電子基板搬送装置５０ａの各テーブル５２ａ〜５４ａの夫々のモータ５２ａＭ〜５４ａＭの駆動及び吸引装置５６ａの駆動を制御して、吸引ノズル５１ａ−２により、前記次の接合対象となる１つの電子基板７を吸着保持させたままで、もう一方の吸引ノズル５１ａ−１により、前記１つの半導体素子２が接合された前記電子基板７を吸着保持させると同時的に、又はその吸着保持の直前に、吸着ステージ９の吸引装置（図示せず）の駆動を制御して、前記１つの半導体素子２が接合された前記電子基板７の吸着ステージ９による吸着を解除する。
次いで、吸着ステージ９のＺ軸テーブル９ｂのモータの駆動を制御して、保持板９ａを電子基板保持位置Ｅ１から電子基板保持準備位置Ｅ２に下降させ、前記１つの半導体素子２が接合された前記電子基板７と保持板９ａとの接触状態を解除させる。このとき、一方の吸引ノズル５１ａ−１により、前記１つの半導体素子２が接合された前記電子基板７を吸着保持された状態が維持されている。
次いで、電子基板搬送装置５０ａのＺ軸５５ａのＺ軸回転駆動モータ５５ａＭの駆動を制御して、吸着ヘッド５１ａを１８０°回転させ、他方の吸引ノズル５１ａ−２に吸着保持され且つ前記次の接合対象となる１つの電子基板７を電子基板用接合位置Ｂ１ａに移動させる（図１０Ｅ参照）とともに、一方の吸引ノズル５１ａ−１に吸着保持され且つ前記半導体素子２が接合された前記電子基板７を電子基板用接合位置Ｂ１ａから退避させる。このとき同時的に、吸着ステージ９のＺ軸テーブル９ｂのモータ（図示せず）の駆動及び吸引装置（図示せず）の駆動を制御して、保持板９ａを電子基板保持準備位置Ｅ２から電子基板保持位置Ｅ１に上昇させて、前記電子基板用接合位置Ｂ１ａで前記次の接合対象となる１つの電子基板７を保持板９ａに吸着保持させるとともに、電子基板搬送装置５０ａの吸引装置５６ａの駆動を制御して、吸引ノズル５１ａ−２による前記次の接合対象となる１つの電子基板７の吸着保持状態を解除させる。
【００９９】
次いで、電子基板搬送装置５０ａの駆動を制御して、吸着ステージ９上に吸着保持された前記次の接合対象となる１つの電子基板７の上方に、電子基板搬送装置５０ａに固定される電子基板認識装置６０ａを移動させることにより、電子基板認識装置６０ａが、前記次の接合対象となる１つの電子基板７の認識対象部（図示せず）を認識して、電子基板認識装置６０ａから制御部８０に電子基板認識データを出力する。この後、電子基板搬送装置５０ａの吸着ヘッド５１ａを、吸着ノズル５１ａ−２により前記１つの半導体素子２が接合された前記電子基板７を吸着保持させたまま、トレイ４２の方に移動させる。
電子基板搬送装置５０ａの吸着ヘッド５１ａがトレイ４２の方に移動した後、又は移動すると同時に、半導体素子搬送装置２０ａの各テーブル２２ａ〜２４ａの夫々のモータ２２ａＭ〜２４ａＭの駆動を制御してウェハーシート保持体１を半導体素子認識装置７０ａの上方に移動させ、半導体素子認識装置７０ａにより、次の接合対象となる１つの半導体素子２の認識対象部（図示せず）を認識させて、制御部８０に半導体素子認識データを出力させたのち、次の１つの半導体素子２を半導体素子用接合準備位置Ａ２ａに位置させる。
【０１００】
次いで、前記次の接合対象となる１つの電子基板７に前記１つの半導体素子２が接合されるまでの間に、電子基板搬送装置５０ａの各テーブル５２ａ〜５４ａの夫々のモータ５２ａＭ〜５４ａＭの駆動及び吸引装置５６ａの駆動を制御して、吸引ノズル５１ａ−１により吸着保持された前記１つの半導体素子２が接合された前記電子基板７をトレイ４２上で吸着保持状態を解除して載置するとともに、吸引ノズル５１ａ−１によりトレイ４２のさらに次の接合対象となる１つの電子基板７を吸着保持し、前記さらに次の接合対象となる電子基板７を電子基板用接合位置Ｂ１ａの近傍まで移動させておく。
【０１０１】
以下、本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置は、前記と同様の動作を行うことで、複数の接合後の１つの電子基板７及び１つの半導体素子２を得ることができる。
なお、トレイ４２に載置された多数の電子基板７の全てが半導体素子２と接合される場合、及びウェハーシート保持体１の複数の半導体素子２の接合が完了した場合の動作は、第１実施形態の半導体接合装置と同様であるので説明は省略する。
【０１０２】
本発明の第２実施形態の半導体接合装置は、電子基板７の電極面７ｃが上向きの状態で電子基板用接合位置Ｂ１ａに搬送され、半導体素子２の電極面２ｂが下向きの状態でウェハーシート保持体１に保持されて半導体素子用接合位置Ａ１ａに搬送され、１つの半導体素子２の上方から熱圧着ツール８を接触させて前記１つの半導体素子２の電極２ａをそれに対応する電子基板７の電極７ａに接触させるとともに電子基板７の裏面（下面）から吸着ステージ９を接触させて、半導体素子２と電子基板７とを熱圧着接合するように構成されることにより、本発明の第１実施形態の半導体接合装置と同様の効果を得ることができる。すなわち、従来例２の装置のように、半導体素子を粘着シートから剥がすときに突下針等により半導体素子に局所的に応力をかけることなく、半導体素子を容易に剥がすことができ、半導体素子に破損や欠け等が発生するのを抑えることができる。また、前記１つの半導体素子２と電子基板７とを熱圧着するときの熱を利用して、前記１つの半導体素子が前記熱剥離層から剥がれるようにしているので、前記１つの半導体素子２と電子基板７とを接合する時間も従来例２の装置と比べて大幅に短縮することができる。
【０１０３】
また、本発明の第２実施形態の半導体接合装置によれば、吸着ヘッド５１ａを１８０°回転させるだけの動作で、２つの吸引ノズル５１ａ−１，５１ａ−２により、接合前の１つの電子基板７と接合後の１つの電子基板７とを同時に吸着できるようにしたので、本発明の第１実施形態の半導体接合装置のように、１つの電子基板７に１つの半導体素子２を接合する毎に吸着ヘッド５１ａを±Ｙ方向に移動させる必要がなく、短時間で複数の電子基板７と複数の半導体素子２とを接合することができる。
なお、本発明の第２実施形態の半導体接合装置においては、前記接合対象となる電子基板７を、電子基板搬送装置５０ａにより、トレイ４２の中から吸着ステージ９上に搬送し、電子基板用接合位置Ｂ１ａに位置させるように構成したが、本発明はこれに限定されない。例えばコンベアのような搬送装置によって、前記接合対象となる電子基板７を吸着ステージ９上に位置決めするようにしてもよい。
【０１０４】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
例えば、本発明の第１及び第２実施形態の第１変形例として、本発明の第１及び第２実施形態の半導体接合装置においては、前記電子基板７に前記１つの半導体素子２を接合する毎に吸着ヘッド５１，５１ａを上下方向（±Ｚ方向）に移動させたが、本発明はこれには限定されるものではない。例えば、ウェハーシート保持体１のウェハーシート４と電子基板７との隙間寸法を大略一定に（例えば１ｍｍ）維持した状態で、ウェハーシート４と電子基板７との隙間寸法をほとんど変えることなく（言い換えれば、ウェハーシート４と電子基板７とを相対的に離すようにいずれか一方の部材を他方の部材に対して上昇又は下降させることなく）、１つの電子基板７に複数の半導体素子２を熱圧着ツール８で連続的に熱圧着接合するように制御部８０で動作制御させてもよい。
【０１０５】
なお、前記のように動作させる場合、ウェハーシート保持体１又は電子基板７の移動の方向によっては、電子基板７に接合後の半導体素子２に、ウェハーシート保持体１に保持された接合前の半導体素子２が接触することが有り得る。そのため、制御部８０が、前記ウェハーシート保持体１の前記ウェハーシート４に保持された前記隣接する複数の半導体素子２のうちの先に接合する半導体素子２から見た、次に接合する半導体素子２の配列方向と、前記１つの電子基板７に前記複数の半導体素子２を接合するときの先に半導体素子２を接合する接合位置から見た、次に半導体素子２を接合する接合位置との配列方向とが１８０度とならないように（０度以上でかつ１８０度より小さい角度をなすように）、前記複数の半導体素子２を電子基板７に接合するようにすればよい。
【０１０６】
このように構成される例を以下に説明する。
ここで、ウェハー２Ａは、図１１Ａに上から見た透視図として示すように、±ｙ方向（前記±Ｙ方向と同一の方向でもよいし、前記±Ｙ方向とは全く異なる方向でもよい。）に３列、±ｘ方向（前記±Ｘ方向と同一の方向でもよいし、前記±Ｘ方向とは全く異なる方向でもよい。）に３行の合計９つの半導体素子Ｓ１１〜Ｓ１３，Ｓ２１〜Ｓ２３，Ｓ３１〜Ｓ３３に分割されてウェハーシート保持体１に保持されているものとする。すなわち、図１１Ａのウェハー２Ａにおいて、＋ｘ方向の最も上流側でかつ＋ｙ方向の最も上流側には半導体素子Ｓ１１が配置され、＋ｙ方向の最も上流側の列には、半導体素子Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１が＋ｘ方向の上流側から下流側に向けて夫々順に配置され、次いで、＋ｙ方向の上流側と下流側の中間の列には、半導体素子Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ３２が＋ｘ方向の上流側から下流側に向けて夫々順に配置され、次いで、＋ｙ方向の最も下流側には、半導体素子Ｓ１３，Ｓ２３，Ｓ３３が＋ｘ方向の上流側から下流側に向けて夫々順に配置されているとする。
【０１０７】
前記したようなウェハー２Ａにおいて、例えば、図１１Ｂ及び図１１Ｃに示すように、半導体素子用接合位置Ａ１−１〜Ａ１−３が＋ｙ方向の上流側から下流側に向けて直列に配列されている場合には、ウェハーシート保持体１が＋ｙ方向にのみ搬送されれば、半導体素子Ｓ１１〜Ｓ１３を電子基板７の半導体素子用接合位置Ａ１−１〜Ａ１−３に順に接合可能である。
このような場合には、以下のように制御部８０で動作制御する。
例えば、まず、図１１Ｄに示すように、ウェハー２Ａの＋ｙ方向の最も上流側に位置する半導体素子Ｓ１１を、電子基板７の＋ｙ方向の最も上流側に位置する半導体素子用接合位置Ａ１−１に前記したように圧着接合する。
次いで、図１１Ｅに示すように、ウェハー２Ａの＋ｙ方向の２番目に上流側に位置する半導体素子Ｓ１２を、電子基板７の＋ｙ方向の２番目に上流側に位置する半導体素子用接合位置Ａ１−２に前記したように圧着接合する。
次いで、図１１Ｆに示すように、ウェハー２Ａの＋ｙ方向の最も下流側に位置する半導体素子Ｓ１３を、電子基板７の＋ｙ方向の最も下流側に位置する半導体素子用接合位置Ａ１−３に前記したように圧着接合する。
すなわち、ウェハーシート保持体１の単一の搬送方向である＋ｙ方向の上流側に位置する半導体素子２から下流側に向けて順に、複数の半導体素子２を、電子基板７の搬送方向と同一方向に配列された複数の接合位置のうちの搬送方向である＋ｙ方向の上流側に位置する接合位置から順に複数の接合位置に夫々圧着接合するように動作制御すればよい。
【０１０８】
言い換えれば、隣接する複数の半導体素子Ｓ１１〜Ｓ１３の内の先に接合した半導体素子Ｓ１１から見た、次に接合対象となる半導体素子Ｓ１２の配列方向（例えば図１１Ａの半導体素子Ｓ１１からＳ１２の右方向）と、前記１つの電子基板７に前記複数の半導体素子Ｓ１１とＳ１２を順に接合するときの先に半導体素子Ｓ１１を接合する半導体素子用接合位置Ａ１−１から見た、次に半導体素子Ｓ１２を接合する半導体素子用接合位置Ａ１−２の配列方向（例えば図１１Ｃの電子基板７の半導体素子用接合位置Ａ１−１からＡ１−２の右方向）とが同じ方向になるようにすればよい。逆に言えば、まず、半導体素子Ｓ１２を半導体素子用接合位置Ａ１−１に接合したのち、半導体素子Ｓ１１を接合するために、例えば固定された電子基板７に対してウェハーシート保持体１を図１１Ａの＋ｙ方向（右方向）に搬送しようとすると、ウェハーシート保持体１に保持された半導体素子Ｓ１１が、半導体素子用接合位置Ａ１−１に接合された半導体素子Ｓ１２と接触することになり、このような接合動作を避ける必要がある。
先に接合された半導体素子と、ウェハーシート保持体１に保持された半導体素子との接触を避けるためには、図１１Ａ〜図１１Ｆで説明したように、半導体素子２の配列方向と半導体素子用接合位置の配列方向とを同一にするものに限られるものではなく、本発明の第１及び第２実施形態の第２変形例として図１２Ａ〜図１２Ｄに示すように、半導体素子２の配列方向と半導体素子用接合位置の配列方向とが、ある所定の角度をなすようにしてもよい。
【０１０９】
すなわち、例えば、図１１Ａのウェハー２Ａを使用する場合であって、図１２Ａに示すように、半導体素子用接合位置が一列に配列されているのではなく、半導体素子用接合位置Ａ１−４，Ａ１−５が、＋ｘ方向の上流側から下流側に向けて直線的に配置され、半導体素子用接合位置Ａ１−６が、半導体素子用接合位置Ａ１−４，Ａ１−５の中間位置から＋ｙ方向の下流側に離れて配置されていると仮定する。
このような場合に接合動作時間を短縮化するためには、まず、ウェハーシート保持体１を＋ｘ方向に搬送して半導体素子用接合位置Ａ１−４，Ａ１−５で夫々半導体素子２を接合したのち、＋ｘ方向及び＋ｙ方向に搬送して半導体素子用接合位置Ａ１−６で半導体素子２を接合すればよい。
より具体的には、図１２Ｂに示すように、図１１Ａのウェハー２Ａにおいて＋ｘ方向の最も上流側で且つ＋ｙ方向の最も上流側に位置する半導体素子Ｓ１１を、電子基板７の＋ｘ方向の最も上流側で且つ＋ｙ方向の最も上流側に位置する半導体素子用接合位置Ａ１−４に前記したように圧着接合する。
次いで、図１２Ｃに示すように、図１１Ａのウェハー２Ａにおいて＋ｘ方向の２番目に上流側で且つ＋ｙ方向の最も上流側に位置する半導体素子Ｓ２１を、電子基板７の＋ｘ方向の２番目に上流側で且つ＋ｙ方向の最も上流側に位置する半導体素子用接合位置Ａ１−５に圧着接合する。
次いで、図１２Ｄに示すように、図１１Ａのウェハー２Ａにおいて＋ｘ方向の最も下流側で且つ＋ｙ方向の最も上流側に位置する半導体素子Ｓ３１を、電子基板７の＋ｙ方向の最も下流側に位置する半導体素子用接合位置Ａ１−６に圧着接合する。
すなわち、ウェハーシート保持体１の半導体素子Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１の配列方向（図１２Ｂ〜図１２Ｄの下方向）と、電子基板７の接合位置の配列方向（接合位置Ａ１−４と接合位置Ａ１−５とでの配列方向は図１２Ｂ〜図１２Ｄの下方向、接合位置Ａ１−５と接合位置Ａ１−６とでの配列方向は図１２Ｂ〜図１２Ｄの斜め右上方向）とが同一及び所定の角度をなすように配置されている。
従って、半導体素子２の配列方向と半導体素子用接合位置の配列方向とが、逆方向（１８０度位相が異なる方向）以外の方向にすれば、すなわち、０度以上でかつ１８０度より小さい角度をなすようにすれば、ウェハーシート保持体１に保持された半導体素子２が、半導体素子用接合位置に接合された半導体素子２と接触することを避けることができる。
なお、１つの電子基板７に対して１つの半導体素子２のみを接合するようにすれば、次に接合対象となる半導体素子２が接合後の半導体素子２と接触する恐れがないので、制御部８０の制御を簡潔にすることができる。
【０１１０】
以上のように、１つの電子基板７における、先に半導体素子２を接合する位置と次に半導体素子２を接合する位置との関係と、ウェハーシート保持体１に保持されている、先に接合する半導体素子２と次に接合する半導体素子２との位置との関係から、前記１つの電子基板７に複数の半導体素子２を接合するときには、ウェハーシート保持体１に保持され且つ前記１つの電子基板７に接合されていない半導体素子２と、前記１つの電子基板７に既に接合された半導体素子２とが、接触しないように制御部８０で制御するようにして、接合を繰り返していくようにする。
言い換えれば、前記１つの電子基板７にウェハーシート保持体１に保持されている複数の半導体素子２を接合するときには、前記接合する半導体素子２以外の前記ウェハーシート４上に残された半導体素子２と、前記１つの電子基板に既に接合されている半導体素子２とが、干渉関係にならないように接合を行うようにする。このようにすれば、前記１つの電子基板７に複数の半導体素子２を接合できる。
【０１１１】
一方、本発明の第１及び第２実施形態の第３変形例として、ウェハーシート保持体１に保持される複数の半導体素子２の中には、製造不良等で、接合すべきではない半導体素子（以下、不良半導体素子という）Ｓ１００が含まれる場合がある。ウェハーシート保持体１のどの半導体素子２が不良半導体素子Ｓ１００であるかどうかは、一般的に、例えば半導体素子２を製造した半導体製造装置で生成された不良半導体素子の検出情報や、他の検査装置などにより検出されて上位コンピュータ等に記憶された不良半導体素子の検出情報が、データ（以下、ウェハーマッピングデータという）として、制御部８０に予め送られて記憶部８１に記憶されたり、半導体素子２上に不良マークを直接つけるという形で示される。
【０１１２】
そこで、例えば、図１３に示すように、不良半導体素子Ｓ１００の廃棄箱９０を（例えば半導体素子搬送装置２０による半導体素子搬送経路（搬送可能位置１０Ａと接合位置Ａ１との間）の下方）にさらに設けて、制御部８０が、ウェハーマッピングデータ又は、半導体素子認識装置７０が認識した前記不良マークに基づいて、不良半導体素子Ｓ１００を廃棄箱９０に入れるように各装置を制御するよう構成されるのが好ましい。
つまり、制御部８０が、次に接合される半導体素子２が不良半導体素子Ｓ１００である場合には、不良半導体素子Ｓ１００が廃棄箱９０の上方に位置する廃棄位置までウェハーシート保持体１を搬送し、熱圧着ツール８で不良半導体素子Ｓ１００の裏面から下方に押圧し且つ加熱して、不良半導体素子Ｓ１００の裏面とウェハーシート４の熱剥離層３の熱剥離粘着剤層３ａとの間の接着力を弱めて、不良半導体素子Ｓ１００をウェハーシート４の熱剥離層３から離脱させて廃棄箱９０に入れるように各装置を制御するよう構成されるのが好ましい。このように構成されることにより、ウェハーシート保持体１に保持される複数の半導体素子２の中に不良半導体素子Ｓ１００が含まれていても、不良半導体素子Ｓ１００を電子基板７に接合せずに容易にかつ確実に廃棄することができる。なお、この廃棄動作は、接合動作開始前に、予め、不良半導体素子Ｓ１００のみを廃棄するようにしてもよい。
【０１１３】
また、本発明の第１及び第２実施形態の第４変形例として、本発明の第１又は２実施形態の半導体接合装置においては、熱硬化層５を、一例として、半導体素子２の電極面２ｂ上又は電子基板７ｃの電極面７ｃ上に予め塗布して形成することについても言及しているが、この塗布形成について、以下に、詳細に説明する。
例えば、図１４Ａ〜図１４Ｆに示されるように、熱硬化接着剤５ａを収納保持する熱硬化接着剤注入器９１を別途備えて、ＸＹＺ軸テーブルなどにより±ＸＹＺ方向に夫々熱硬化接着剤注入器９１を移動可能に構成している。そして、半導体素子２と電子基板７とを接合する直前に、熱硬化接着剤注入器９１により熱硬化接着剤５ａを電子基板７の電極面７ｃ上（又は半導体素子２の電極面２ｂ上）に塗布して熱硬化層５を形成するように構成されてもよい。なお、この場合、熱硬化接着剤５ａを電子基板７に塗布する前に、熱硬化接着剤５ａの温度を熱圧着ツール８の加熱設定温度近くまで予め引き上げておくと、半導体素子２と電子基板７との熱圧着接合時に、熱硬化接着剤５ａを溶融させるのに要する加熱時間を短縮することができる。したがって、１つの又は複数の電子基板７に複数の半導体素子２を接合するのに要する時間を短縮することができる。
【０１１４】
また、本発明の第１又は２実施形態の半導体接合装置においては、熱圧着ツール８を半導体素子２の裏面側に対応するウェハーシート４の熱圧着領域Ｄ１に接触させて、半導体素子２の裏面側から熱を加えるように構成したが、本発明はこれには限定されない。例えば、電子基板７の裏面側、又は半導体素子２の裏面側及び電子基板７の裏面側の両方から熱を加えるように構成されても同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
また、前記各実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、夫々の有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明の半導体接合方法及び装置は、ウェハーに低誘電率材料が使われたり、ウェハーの厚みが薄くなっても、半導体素子の破損や欠け等が発生するのを抑えることができるので、電極付きの電子基板と電極付きの半導体素子とを接合する半導体接合方法及び装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置のウェハーシート保持体に、個々の半導体素子に相互に分割されたウェハーが保持されている状態を示すウェハーシート保持体の斜視図
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置のウェハーシート保持体内に保持される１つの半導体素子の拡大斜視図
【図１Ｃ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置のウェハーシート保持体内に半導体素子が保持された状態を示すウェハーシート保持体の概略断面図
【図２Ａ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置において、個々の半導体素子に相互に分割される前のウェハーが、ウェハーシート保持体の一部であるウェハーシートに保持されている工程を説明するための概略説明図
【図２Ｂ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置において、図２Ｂに続いて、ウェハーの上面に熱硬化層が配置される工程を説明するための概略説明図
【図２Ｃ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置において、図２Ｃに続いて、ウェハーが個々の半導体素子に相互に分割される工程を説明するための概略説明図
【図２Ｄ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置において、図２Ｄに続いて、ウェハーが個々の半導体素子に相互に分割された状態を説明するための概略説明図
【図２Ｅ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置においてウェハーが個々の半導体素子に相互に分割されたウェハーが、ウェハーシート保持体に保持される工程を説明するための概略説明図
【図３Ａ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置において半導体素子を基板に圧着接合する状態を示す概略図
【図３Ｂ】図３Ａの電極接合部分の部分拡大図
【図４Ａ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置の熱圧着ツールの変形例を示す斜視図
【図４Ｂ】図４Ａの本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置の熱圧着ツールの変形例を示す断面図
【図５】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置の全体構成の示す斜視図
【図６】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置の横から見た概略説明図
【図７Ａ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図７Ｂ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図７Ｃ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図７Ｄ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図７Ｅ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図７Ｆ】本発明の第１実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図８】本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置の全体構成を示す斜視図
【図９】本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置の横から見た概略説明図
【図１０Ａ】本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１０Ｂ】本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１０Ｃ】本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１０Ｄ】本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１０Ｅ】本発明の第２実施形態にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１１Ａ】本発明の第１及び第２実施形態の第１及び第２変形例にかかる半導体接合装置において複数の半導体素子を保持するウェハーシート保持体の透視説明図
【図１１Ｂ】前記第１変形例にかかる半導体接合装置において半導体素子用接合位置を示す概略平面図
【図１１Ｃ】前記第１変形例にかかる半導体接合装置において半導体素子用接合位置を示す概略側面図
【図１１Ｄ】本前記第１変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１１Ｅ】前記第１変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１１Ｆ】前記第１変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１２Ａ】前記第２変形例にかかる半導体接合装置において半導体素子用接合位置を示す概略平面図
【図１２Ｂ】前記第２変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す透視説明図
【図１２Ｃ】前記第２変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す透視説明図
【図１２Ｄ】前記第２変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す透視説明図
【図１３】前記第３変形例にかかる半導体接合装置において不良半導体素子の廃棄動作を示す概略説明図
【図１４Ａ】前記第４変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１４Ｂ】前記第４変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１４Ｃ】前記第４変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１４Ｄ】前記第４変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１４Ｅ】前記第４変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１４Ｆ】前記第４変形例にかかる半導体接合装置による接合動作を示す概略説明図
【図１５】従来例１の半導体接合装置の動作を説明するための概略図
【図１６】従来例２の半導体接合装置の動作を説明するための概略図
【符号の説明】
【０１１８】
１ ウェハーシート保持体
２ 半導体素子
２Ａ ウェハー
３ 熱剥離層
４ ウェハーシート
５ 熱硬化層
６ ダイサー
７ 電子基板
８ 熱圧着ツール
９ 吸着ステージ
１０ 半導体素子供給装置
１１ 半導体素子収納部
１２ 上下リフター
１３ ネジ軸
１４ 駆動用モータ
２０ 半導体素子搬送装置
２１ 保持フレーム
３１，５２ Ｘ軸テーブル
３２，４７，５３ Ｙ軸テーブル
３３，５４ Ｚ軸テーブル
３０ 熱圧着ツール移動装置
４０ 電子基板供給装置
４１ 電子基板収納部
４２ トレイ
４５ トレイ搬送装置
４６ 保持台
５０ 電子基板搬送装置
５１ 吸着ヘッド
５５ θ軸
６０ 電子基板認識装置
７０ 半導体素子認識装置
８０ 制御部
８１ 記憶部
９０ 廃棄箱
９１ 熱硬化接着剤注入器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極付きの電子基板と電極付きの半導体素子とを接合する半導体接合方法であって、
個々の半導体素子に相互に分割され且つ各半導体素子の表面に電極が形成されたウェハーの裏面とウェハーシート保持体のウェハーシートとが熱剥離層で接着されて前記ウェハーを前記ウェハーシート保持体に保持した状態で、前記ウェハーの前記半導体素子のうちの１つの半導体素子の前記電極と、前記１つの半導体素子の前記電極に対応する前記電子基板の電極とを対向させて位置決めし、
前記ウェハーシート保持体に前記ウェハーを保持した状態で、前記ウェハーの前記１つの半導体素子の前記電極と前記電子基板の前記電極とを接触させつつ、前記１つの半導体素子と前記電子基板とを熱圧着して、前記１つの半導体素子の前記電極とそれに対応する前記電子基板の前記電極とを接合すると同時的に、前記熱圧着時の熱により前記熱剥離層の接着力を弱めて、前記電子基板に接合された前記１つの半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させることを特徴とする半導体接合方法。
【請求項２】
前記１つの半導体素子と前記電子基板を前記熱圧着するときに、前記１つの半導体素子の前記電極が形成された電極面と前記電子基板の前記電極が形成された電極面との間に配置された熱硬化層を熱硬化させて、前記１つの半導体素子と前記電子基板を接着させて前記熱圧着を行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体接合方法。
【請求項３】
前記熱圧着と同時的に、前記熱圧着時の熱により、熱剥離シート、熱剥離フィルム又は熱剥離接着剤の内の一つで構成されている前記熱剥離層の接着力を弱めて、前記電子基板に接合された前記１つの半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体接合方法。
【請求項４】
前記熱圧着と同時的に、前記熱圧着時の熱により、熱硬化シート、熱硬化フィルム又は熱硬化接着剤の内の一つで構成されている熱硬化層を熱硬化することを特徴とする請求項２に記載の半導体接合方法。
【請求項５】
前記熱圧着時に、前記１つの半導体素子の裏面側から熱を加えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体接合方法。
【請求項６】
前記熱圧着時に、前記電子基板の裏面側から熱を加えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体接合方法。
【請求項７】
前記熱圧着時に、前記半導体素子の裏面側から、固定された前記電子基板に向けて押圧することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体接合方法。
【請求項８】
前記熱圧着時に、前記電子基板の裏面側から、固定された前記１つの半導体素子に向けて押圧することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体接合方法。
【請求項９】
前記熱圧着時に、前記電子基板の裏面側から前記１つの半導体素子に向けて押圧するとともに、前記１つの半導体素子の裏面側から前記電子基板に向けて押圧することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体接合方法。
【請求項１０】
前記電子基板に複数の半導体素子を接合するときに、前記ウェハーシート保持体の前記ウェハーシートに保持され且つ前記電子基板に接合されていない半導体素子と、前記電子基板に既に接合された半導体素子とが、干渉関係にならないように接合することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体接合方法。
【請求項１１】
前記複数の半導体素子の中の不良の半導体素子を不良半導体素子廃棄位置に搬送したのち、前記不良の半導体素子に対応する前記熱剥離層に熱を加えて前記不良の半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の半導体接合方法。
【請求項１２】
前記電子基板に前記半導体素子を接合するときに、１つの電子基板に対して１つの半導体素子のみを接合することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の半導体接合方法。
【請求項１３】
電極付きの電子基板と電極付きの半導体素子とを接合する半導体接合装置であって、
ウェハーシートと、個々の半導体素子に相互に分割され且つ各半導体素子の表面に電極が形成されたウェハーの裏面と前記ウェハーシートとを接着する熱剥離層とを備えて、前記ウェハーを前記熱剥離層を介して前記ウェハーシートに接着して保持するウェハーシート保持体と、
前記ウェハーを前記ウェハーシート保持体に保持した状態で、前記ウェハーシートの前記半導体素子のうちの１つの半導体素子の電極と、前記１つの半導体素子の前記電極に対応する前記電子基板の電極とを対向させて位置決めさせたのち、前記ウェハーの前記１つの半導体素子の前記電極と前記電子基板の前記電極とを接触させつつ、前記１つの半導体素子と前記電子基板とを熱圧着して、前記１つの半導体素子の前記電極とそれに対応する前記電子基板の前記電極とを接合すると同時的に、前記熱圧着時の熱により前記熱剥離層の接着力を弱めて、前記電子基板に接合された前記１つの半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させる接合部と、
を備えることを特徴とする半導体接合装置。
【請求項１４】
前記ウェハーシート保持体は、前記ウェハーシート保持体に保持された前記ウェハー上に、前記熱圧着時の熱硬化により前記１つの半導体素子と前記電子基板とを電極接合状態で接着させる熱硬化層を配置した状態で、前記ウェハーを前記熱剥離層を介して前記ウェハーシートに接着して保持することを特徴とする請求項１３に記載の半導体接合装置。
【請求項１５】
前記接合部により前記位置決めを行う前に前記電子基板の認識対象部を認識して電子基板認識データを出力する電子基板認識装置と、
前記１つの半導体素子と前記電子基板の接合前に前記１つの半導体素子の認識対象部を認識して半導体素子認識データを出力する半導体素子認識装置と、
をさらに備え、
前記接合部は、
前記ウェハーシート保持体に保持された前記ウェハーの前記１つの半導体素子の前記電極が形成された電極面が、前記電子基板の前記電極が形成された電極面に対向状態で配置された状態で前記ウェハーシート保持体を搬送して、前記ウェハーシート保持体に保持された前記ウェハーの前記１つの半導体素子を半導体素子用接合位置に位置させる半導体素子搬送装置と、
前記半導体素子搬送装置により搬送されて前記半導体素子用接合位置に位置した前記ウェハーシート保持体の前記ウェハーの前記１つの半導体素子を前記熱剥離層を介して接着している前記ウェハーシートに対向し且つ前記１つの半導体素子の裏面に対応する前記ウェハーシートの熱圧着領域に接触可能な熱圧着ツールと、
前記半導体素子搬送装置により搬送されて前記半導体素子用接合位置に位置した、前記ウェハーシート保持体の前記ウェハーシートの前記熱圧着領域に接触させるように前記熱圧着ツールを移動させる熱圧着ツール移動装置と、
接合前の前記電子基板の前記電極面が、前記１つの半導体素子の前記電極面に対向可能に配置された状態で接合前の前記電子基板を、前記半導体素子用接合位置に位置する前記１つの半導体素子の前記電極面に対向する電子基板用接合位置に搬送し、前記電子基板用接合位置で前記１つの半導体素子の前記電極に前記電子基板の前記電極を位置決めする電子基板搬送装置と、
前記半導体素子搬送装置と前記熱圧着ツールと前記熱圧着ツール移動装置と前記電子基板搬送装置と前記電子基板認識装置と前記半導体素子認識装置とが接続されて夫々の動作を制御することにより、前記ウェハーシート保持体を前記半導体素子搬送装置により前記半導体素子用接合位置に搬送し、前記半導体素子用接合位置に位置した前記ウェハーシート保持体の前記ウェハーシートの前記熱圧着領域で前記熱圧着ツールを接触させるとともに、接合前の前記電子基板を前記電子基板搬送装置により前記電子基板用接合位置に搬送して、前記半導体素子認識装置により出力された前記半導体素子認識データと前記電子基板認識装置により出力された前記電子基板認識データとに基づき、前記１つの半導体素子の電極に前記電子基板の前記電極が接合されるように前記半導体素子搬送装置と前記電子基板搬送装置とにより前記１つの半導体素子と前記電子基板とを位置決めし、前記１つの半導体素子と前記電子基板とを熱圧着接合するように制御する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の半導体接合装置。
【請求項１６】
前記電子基板搬送装置は、前記電子基板の前記電極面に、前記電子基板を接合する前に、前記熱圧着時の熱硬化により前記１つの半導体素子と前記電子基板とを電極接合状態で接着させる熱硬化層を前記電子基板上に配置した状態で、接合前の前記電子基板を前記電子基板用接合位置に搬送することを特徴とする請求項１３又は１５に記載の半導体接合装置。
【請求項１７】
接合前の前記電子基板の前記電極面に前記熱硬化層が配置され且つ前記電子基板の前記電極面が前記１つの半導体素子の前記電極面に対向可能に配置された状態で前記電子基板を供給可能に収納する電子基板供給装置をさらに備え、
前記電子基板搬送装置は、前記電子基板供給装置に収納された前記電子基板を前記電子基板用接合位置に搬送して、前記電子基板用接合位置で前記１つの半導体素子の前記電極と前記電子基板の前記電極とを前記熱硬化層を介して位置決めすることを特徴とする請求項１６に記載の半導体接合装置。
【請求項１８】
前記電子基板に前記１つの半導体素子を接合する前に前記電子基板の前記電極面に熱硬化接着剤を塗布することにより前記熱硬化層を形成して配置する塗布装置をさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の半導体接合装置。
【請求項１９】
前記接合部は、前記ウェハーシート保持体の前記ウェハーシートに保持された前記隣接する複数の半導体素子のうちの先に接合する半導体素子から見た、次に接合する半導体素子の配列方向と、前記１つの電子基板に前記複数の半導体素子を接合するときの先に半導体素子を接合する接合位置から見た、次に半導体素子を接合する接合位置との配列方向とが１８０度より小さい角度をなすように、前記複数の半導体素子を電子基板に接合することを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか１つに記載の半導体接合装置。
【請求項２０】
前記接合部は、前記複数の半導体素子の中の不良の半導体素子を不良半導体廃棄位置に搬送したのち、前記不良半導体素子に対応する前記熱剥離層に前記熱圧着時の熱を加えて、前記不良の半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させることを特徴とする請求項１３〜１９のいずれか１つに記載の半導体接合装置。
【請求項２１】
前記制御部は、前記電子基板に前記１つの半導体素子を接合したのち、前記電子基板搬送装置により、接合後の前記電子基板を前記電子基板用接合位置から退避させ、次に接合する電子基板を前記電子基板用接合位置に搬送するとともに、前記半導体素子搬送装置により次に接合する半導体素子を前記半導体素子用接合位置に搬送して、前記次に接合する電子基板と前記次に接合する半導体素子とを熱圧着接合するよう制御することを特徴とする請求項１５に記載の半導体素子接合装置。
【請求項１】
電極付きの電子基板と電極付きの半導体素子とを接合する半導体接合方法であって、
個々の半導体素子に相互に分割され且つ各半導体素子の表面に電極が形成されたウェハーの裏面とウェハーシート保持体のウェハーシートとが熱剥離層で接着されて前記ウェハーを前記ウェハーシート保持体に保持した状態で、前記ウェハーの前記半導体素子のうちの１つの半導体素子の前記電極と、前記１つの半導体素子の前記電極に対応する前記電子基板の電極とを対向させて位置決めし、
前記ウェハーシート保持体に前記ウェハーを保持した状態で、前記ウェハーの前記１つの半導体素子の前記電極と前記電子基板の前記電極とを接触させつつ、前記１つの半導体素子と前記電子基板とを熱圧着して、前記１つの半導体素子の前記電極とそれに対応する前記電子基板の前記電極とを接合すると同時的に、前記熱圧着時の熱により前記熱剥離層の接着力を弱めて、前記電子基板に接合された前記１つの半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させることを特徴とする半導体接合方法。
【請求項２】
前記１つの半導体素子と前記電子基板を前記熱圧着するときに、前記１つの半導体素子の前記電極が形成された電極面と前記電子基板の前記電極が形成された電極面との間に配置された熱硬化層を熱硬化させて、前記１つの半導体素子と前記電子基板を接着させて前記熱圧着を行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体接合方法。
【請求項３】
前記熱圧着と同時的に、前記熱圧着時の熱により、熱剥離シート、熱剥離フィルム又は熱剥離接着剤の内の一つで構成されている前記熱剥離層の接着力を弱めて、前記電子基板に接合された前記１つの半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体接合方法。
【請求項４】
前記熱圧着と同時的に、前記熱圧着時の熱により、熱硬化シート、熱硬化フィルム又は熱硬化接着剤の内の一つで構成されている熱硬化層を熱硬化することを特徴とする請求項２に記載の半導体接合方法。
【請求項５】
前記熱圧着時に、前記１つの半導体素子の裏面側から熱を加えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体接合方法。
【請求項６】
前記熱圧着時に、前記電子基板の裏面側から熱を加えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体接合方法。
【請求項７】
前記熱圧着時に、前記半導体素子の裏面側から、固定された前記電子基板に向けて押圧することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体接合方法。
【請求項８】
前記熱圧着時に、前記電子基板の裏面側から、固定された前記１つの半導体素子に向けて押圧することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体接合方法。
【請求項９】
前記熱圧着時に、前記電子基板の裏面側から前記１つの半導体素子に向けて押圧するとともに、前記１つの半導体素子の裏面側から前記電子基板に向けて押圧することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体接合方法。
【請求項１０】
前記電子基板に複数の半導体素子を接合するときに、前記ウェハーシート保持体の前記ウェハーシートに保持され且つ前記電子基板に接合されていない半導体素子と、前記電子基板に既に接合された半導体素子とが、干渉関係にならないように接合することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体接合方法。
【請求項１１】
前記複数の半導体素子の中の不良の半導体素子を不良半導体素子廃棄位置に搬送したのち、前記不良の半導体素子に対応する前記熱剥離層に熱を加えて前記不良の半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の半導体接合方法。
【請求項１２】
前記電子基板に前記半導体素子を接合するときに、１つの電子基板に対して１つの半導体素子のみを接合することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の半導体接合方法。
【請求項１３】
電極付きの電子基板と電極付きの半導体素子とを接合する半導体接合装置であって、
ウェハーシートと、個々の半導体素子に相互に分割され且つ各半導体素子の表面に電極が形成されたウェハーの裏面と前記ウェハーシートとを接着する熱剥離層とを備えて、前記ウェハーを前記熱剥離層を介して前記ウェハーシートに接着して保持するウェハーシート保持体と、
前記ウェハーを前記ウェハーシート保持体に保持した状態で、前記ウェハーシートの前記半導体素子のうちの１つの半導体素子の電極と、前記１つの半導体素子の前記電極に対応する前記電子基板の電極とを対向させて位置決めさせたのち、前記ウェハーの前記１つの半導体素子の前記電極と前記電子基板の前記電極とを接触させつつ、前記１つの半導体素子と前記電子基板とを熱圧着して、前記１つの半導体素子の前記電極とそれに対応する前記電子基板の前記電極とを接合すると同時的に、前記熱圧着時の熱により前記熱剥離層の接着力を弱めて、前記電子基板に接合された前記１つの半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させる接合部と、
を備えることを特徴とする半導体接合装置。
【請求項１４】
前記ウェハーシート保持体は、前記ウェハーシート保持体に保持された前記ウェハー上に、前記熱圧着時の熱硬化により前記１つの半導体素子と前記電子基板とを電極接合状態で接着させる熱硬化層を配置した状態で、前記ウェハーを前記熱剥離層を介して前記ウェハーシートに接着して保持することを特徴とする請求項１３に記載の半導体接合装置。
【請求項１５】
前記接合部により前記位置決めを行う前に前記電子基板の認識対象部を認識して電子基板認識データを出力する電子基板認識装置と、
前記１つの半導体素子と前記電子基板の接合前に前記１つの半導体素子の認識対象部を認識して半導体素子認識データを出力する半導体素子認識装置と、
をさらに備え、
前記接合部は、
前記ウェハーシート保持体に保持された前記ウェハーの前記１つの半導体素子の前記電極が形成された電極面が、前記電子基板の前記電極が形成された電極面に対向状態で配置された状態で前記ウェハーシート保持体を搬送して、前記ウェハーシート保持体に保持された前記ウェハーの前記１つの半導体素子を半導体素子用接合位置に位置させる半導体素子搬送装置と、
前記半導体素子搬送装置により搬送されて前記半導体素子用接合位置に位置した前記ウェハーシート保持体の前記ウェハーの前記１つの半導体素子を前記熱剥離層を介して接着している前記ウェハーシートに対向し且つ前記１つの半導体素子の裏面に対応する前記ウェハーシートの熱圧着領域に接触可能な熱圧着ツールと、
前記半導体素子搬送装置により搬送されて前記半導体素子用接合位置に位置した、前記ウェハーシート保持体の前記ウェハーシートの前記熱圧着領域に接触させるように前記熱圧着ツールを移動させる熱圧着ツール移動装置と、
接合前の前記電子基板の前記電極面が、前記１つの半導体素子の前記電極面に対向可能に配置された状態で接合前の前記電子基板を、前記半導体素子用接合位置に位置する前記１つの半導体素子の前記電極面に対向する電子基板用接合位置に搬送し、前記電子基板用接合位置で前記１つの半導体素子の前記電極に前記電子基板の前記電極を位置決めする電子基板搬送装置と、
前記半導体素子搬送装置と前記熱圧着ツールと前記熱圧着ツール移動装置と前記電子基板搬送装置と前記電子基板認識装置と前記半導体素子認識装置とが接続されて夫々の動作を制御することにより、前記ウェハーシート保持体を前記半導体素子搬送装置により前記半導体素子用接合位置に搬送し、前記半導体素子用接合位置に位置した前記ウェハーシート保持体の前記ウェハーシートの前記熱圧着領域で前記熱圧着ツールを接触させるとともに、接合前の前記電子基板を前記電子基板搬送装置により前記電子基板用接合位置に搬送して、前記半導体素子認識装置により出力された前記半導体素子認識データと前記電子基板認識装置により出力された前記電子基板認識データとに基づき、前記１つの半導体素子の電極に前記電子基板の前記電極が接合されるように前記半導体素子搬送装置と前記電子基板搬送装置とにより前記１つの半導体素子と前記電子基板とを位置決めし、前記１つの半導体素子と前記電子基板とを熱圧着接合するように制御する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の半導体接合装置。
【請求項１６】
前記電子基板搬送装置は、前記電子基板の前記電極面に、前記電子基板を接合する前に、前記熱圧着時の熱硬化により前記１つの半導体素子と前記電子基板とを電極接合状態で接着させる熱硬化層を前記電子基板上に配置した状態で、接合前の前記電子基板を前記電子基板用接合位置に搬送することを特徴とする請求項１３又は１５に記載の半導体接合装置。
【請求項１７】
接合前の前記電子基板の前記電極面に前記熱硬化層が配置され且つ前記電子基板の前記電極面が前記１つの半導体素子の前記電極面に対向可能に配置された状態で前記電子基板を供給可能に収納する電子基板供給装置をさらに備え、
前記電子基板搬送装置は、前記電子基板供給装置に収納された前記電子基板を前記電子基板用接合位置に搬送して、前記電子基板用接合位置で前記１つの半導体素子の前記電極と前記電子基板の前記電極とを前記熱硬化層を介して位置決めすることを特徴とする請求項１６に記載の半導体接合装置。
【請求項１８】
前記電子基板に前記１つの半導体素子を接合する前に前記電子基板の前記電極面に熱硬化接着剤を塗布することにより前記熱硬化層を形成して配置する塗布装置をさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の半導体接合装置。
【請求項１９】
前記接合部は、前記ウェハーシート保持体の前記ウェハーシートに保持された前記隣接する複数の半導体素子のうちの先に接合する半導体素子から見た、次に接合する半導体素子の配列方向と、前記１つの電子基板に前記複数の半導体素子を接合するときの先に半導体素子を接合する接合位置から見た、次に半導体素子を接合する接合位置との配列方向とが１８０度より小さい角度をなすように、前記複数の半導体素子を電子基板に接合することを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか１つに記載の半導体接合装置。
【請求項２０】
前記接合部は、前記複数の半導体素子の中の不良の半導体素子を不良半導体廃棄位置に搬送したのち、前記不良半導体素子に対応する前記熱剥離層に前記熱圧着時の熱を加えて、前記不良の半導体素子を前記ウェハーシートから離脱させることを特徴とする請求項１３〜１９のいずれか１つに記載の半導体接合装置。
【請求項２１】
前記制御部は、前記電子基板に前記１つの半導体素子を接合したのち、前記電子基板搬送装置により、接合後の前記電子基板を前記電子基板用接合位置から退避させ、次に接合する電子基板を前記電子基板用接合位置に搬送するとともに、前記半導体素子搬送装置により次に接合する半導体素子を前記半導体素子用接合位置に搬送して、前記次に接合する電子基板と前記次に接合する半導体素子とを熱圧着接合するよう制御することを特徴とする請求項１５に記載の半導体素子接合装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１０Ｅ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１１Ｅ】
【図１１Ｆ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１２Ｄ】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１４Ｄ】
【図１４Ｅ】
【図１４Ｆ】
【図１５】
【図１６】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１０Ｅ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１１Ｃ】
【図１１Ｄ】
【図１１Ｅ】
【図１１Ｆ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１２Ｄ】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１４Ｃ】
【図１４Ｄ】
【図１４Ｅ】
【図１４Ｆ】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００７−３１１６８７（Ｐ２００７−３１１６８７Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４１３３４（Ｐ２００６−１４１３３４）
【出願日】平成１８年５月２２日（２００６．５．２２）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２２日（２００６．５．２２）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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