基板の接合方法および基板接合装置
【課題】１組の被接合基板から製造できる電子デバイスの歩留まりが高い、基板の接合方法および基板接合装置を提供する。
【解決手段】電子デバイスを備える成長用基板と支持基板との組基板を、上部治具および下部治具を用いて押圧し、接合基板を得る接合方法であって、同径を有する前記成長用基板と支持基板との１組以上の基板を、前記下部治具に設けられた、前記組基板の全てを内部に直列的に収納可能な円筒形状の凹部に装填する工程と、前記上部治具および下部治具を用いて、前記直列的に収納された組基板を押圧し、前記成長用基板と支持基板とを接合させて接合基板を得る工程とを、有することを特徴とする基板の接合方法を提供する。
【解決手段】電子デバイスを備える成長用基板と支持基板との組基板を、上部治具および下部治具を用いて押圧し、接合基板を得る接合方法であって、同径を有する前記成長用基板と支持基板との１組以上の基板を、前記下部治具に設けられた、前記組基板の全てを内部に直列的に収納可能な円筒形状の凹部に装填する工程と、前記上部治具および下部治具を用いて、前記直列的に収納された組基板を押圧し、前記成長用基板と支持基板とを接合させて接合基板を得る工程とを、有することを特徴とする基板の接合方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種の電子デバイスに用いられる基板の接合方法、および、当該基板の接合工程で用いられる接合装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等の電子デバイスの製造過程において、基板と基板とを接合させる場合がある。
具体例としては、発光素子の製造工程において、成長基板上に発光素子を形成後、当該発光素子上へ接合部を介して、別の支持基板を接合させる工程がある。
当該工程に用いる基板の接合方法および基板接合装置として、例えば特許文献１に記載された基板の接合方法および基板接合装置がある。
【０００３】
当該特許文献１には、２枚の導電性板状体の一方の板状体上に少なくとも２枚の基板を載置し、この２枚の基板上に他方の板状体を接触させて、上記２枚の基板を２枚の板状体で挟んだのち、両板状体に加重を加えつつ、両板状体への通電によって上記２枚の基板全面を均一に加熱接合する基板の接合方法と、
複数枚の基板を挟着する上下２枚の導電性板状体が所要の間隔を有して配置され、基板を載置する下側の導電性板状体、および、複数枚の基板を押圧する上側の導電性板状体は両端を電極に接続するとともに、絶縁体を介して加重受けに連接され、当該加重受けには昇降機構が連接した基板接合装置とが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２２２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、電子機器の普及と当該機器価格の下落には、目を瞠るものがある。当該機器価格の下落に伴い、各種電子デバイスに対するコストダウン要請も非常に強いものがある。当該コストダウン要請に応える対策として、製造時間の短縮と、１枚の基板から製造できる電子デバイスの歩留まりの向上とが、考えられる。
【０００６】
本発明者等は、上述の観点から特許文献１に記載の基板の接合方法および基板接合装置を検討した。
上記特許文献１には、被接合基板の加熱・冷却時間を短くすることが出来、短時間で基板接合ができる旨が記載されている。しかしながら、必要な加熱時間は従来技術と変わらないため、製造工程での生産性を上げるには、１回当たりにおける被接合基板の処理枚数を増やすことの方が、好ましい対処方法であると考えた。
【０００７】
ところが、例えばＬＥＤ等の発光デバイスの製造を考えた場合、基板上に発光素子であるエピ層が形成された成長用基板には、反りや、厚みの不均一がある。この為、当該成長用基板と支持基板とを１組の被接合基板とし、複数組の当該被接合基板を一度に接合することは困難であった。具体的には、各被接合基板における成長用基板と支持基板との接合において不均一が発生し、１組の被接合基板から製造できる電子デバイスの歩留まりが低下してしまったのである。
【０００８】
本発明は、上述の状況のもとで成されたものであり、その解決しようとする課題は、１組の被接合基板から製造できる電子デバイスの歩留まりが高い、基板の接合方法および基板接合装置を提供することであり、さらには、複数組の被接合基板を１回で接合処理しても、各被接合基板から製造できる電子デバイスの歩留まりを高く保てる、成長用基板と支持基板との接合方法、および、当該接合工程で用いられる基板接合装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するため、本発明者等は試行錯誤を重ね、成長用基板と支持基板との組基板を接合して接合基板を製造する際、当該１組以上の組基板の全てを、過不足なく直列的に収納可能な円筒形状の凹部を有する下部治具を準備し、当該下部治具の凹部に、当該１組以上の組基板を直列的に収容し、上部治具および／または下部治具により押圧するという構成に想到した。さらに、本発明者等は、上記組基板の間および上下に加重分散板を設置した１組以上の加重分散板付き組基板を、前記下部治具の凹部に直列的に収容し、上部治具および／または下部治具により押圧するという構成にも想到した。当該方法によれば、例えば、基板厚の異なる成長用基板および支持基板を同一バッチにおいて、複数枚処理することも可能になり、多品種の製造においてさらに効果を発揮する。
そして当該構成を用いることで、例えば、サファイア基板上にＬＥＤのエピ層が形成された成長用基板と支持基板とを接合して、接合基板を製造した場合であっても、当該接合基板の中心部から周辺部に亘って接合の均一性を保つことが出来ることを知見し、本発明を完成したものである。
【００１０】
即ち、上述の課題を解決するための第１の発明は、
電子デバイスを備える成長用基板と、支持基板との組基板を、上部治具および下部治具を用いて押圧し、接合基板を得る接合方法であって、
同径を有する前記成長用基板と支持基板との１組以上の前記組基板を、前記下部治具に設けられた、前記組基板の全てを内部に直列的に収納可能な円筒形状の凹部に装填する工程と、
前記上部治具および下部治具を用いて、前記直列的に収納された組基板を押圧し、前記成長用基板と支持基板とを接合させて接合基板を得る工程とを、有することを特徴とする基板の接合方法である。
【００１１】
第２の発明は、
前記下部治具に設けられた円筒形状の凹部の直径を、前記組基板との直径より、０．３〜１．５ｍｍ大きくすることを特徴とする第１の発明に記載の基板の接合方法である。
【００１２】
第３の発明は、
第１または第２の発明に記載の基板の接合方法であって、
前記組基板を、前記組基板の上下を前記組基板と同径を有する加重分散板で挟んだ組基板とすることを特徴とする基板の接合方法である。
【００１３】
第４の発明は、
前記加重分散板として、グラファイトシートを用いることを特徴とする第３の発明に記載の基板の接合方法である。
【００１４】
第５の発明は、
前記組基板が装填された下部治具と、上部治具とを、加熱することを特徴とする第１から第４のいずれかの発明に記載の基板の接合方法である。
【００１５】
第６の発明は、
前記接合基板を得る工程を、真空雰囲気中もしくは不活性雰囲気中で行うことを特徴とする第１から第５のいずれかの発明に記載の基板の接合方法である。
【００１６】
第７の発明は、
上部治具と、下部治具と、当該上部治具または／および下部治具を昇降する昇降機構とを有し、
当該下部治具には、同径を有する電子デバイスを備える成長用基板と支持基板との１組以上の組基板と、加重分散板との全てを、内部に直列的に収納可能な円筒形状の凹部が設けられており、
当該凹部内に収納された１組以上の組基板を、前記上部治具または／および下部治具の昇降により押圧し、前記成長用基板と支持基板とが接合した接合基板を製造することを特徴とする基板接合装置である。
【００１７】
第８の発明は、
前記下部治具に設けられた円筒形状の凹部の直径が、前記組基板の直径より、０．３〜１．５ｍｍ大きいことを特徴とする第７の発明に記載の基板接合装置である。
【００１８】
第９の発明は、
前記上部治具と下部治具とを加熱するヒーターを有することを特徴とする第７または第８の発明に記載の基板接合装置である。
【００１９】
第１０の発明は、
前記下部治具および上部治具を囲む密封容器と、当該密封容器内を排気する排気手段とを有することを特徴とする第７から第９のいずれかの発明に記載の基板接合装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る基板接合方法、基板接合装置によれば、成長用基板と支持基板とは、中心部から周辺部に至るまで均一に接合が出来た。この結果、１組の被接合基板から製造できる電子デバイスの歩留まりが高まった。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る基板接合装置における主要部の模式的な斜視図である。
【図２】本発明に係る組基板の模式的な斜視図である。
【図３】本発明に係るスペーサーの模式的な斜視図である。
【図４】実施例１に係る上部・下部治具における組基板の設置状況を示す模式的な断面図である。
【図５】実施例２に係る上部・下部治具における組基板の設置状況を示す模式的な断面図である。
【図６】実施例４に係る上部・下部治具における組基板の設置状況を示す模式的な断面図である。
【図７】比較例１に係る上部・下部治具における組基板の設置状況を示す模式的な断面図である。
【図８】実施例１であって上部・下部加重分散板を用いた場合のホットプレス後の感圧紙の外観を示す図である。
【図９】実施例１であって上部・下部加重分散板を用いない場合のホットプレス後の感圧紙の外観を示す図である。
【図１０】比較例１であって上部・下部加重分散板を用いた場合のホットプレス後の感圧紙の外観を示す図である。
【図１１】比較例１であって上部・下部加重分散板を用いない場合のホットプレス後の感圧紙の外観を示す図である。
【図１２】実施例２に係る組基板の模式的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る基板の接合方法および基板接合装置について説明する。
図１は、本発明に係る基板接合装置１０における主要部の模式的な斜視図である。基板接合装置１０は、上部機構２０および下部機構３０を有し、当該上部機構２０および下部機構３０は、その周囲をヒーター１５で囲まれている。
【００２３】
上部機構２０は、上部昇降機構２１、上部ロッド２２、上部治具２３を有している。上部治具２３は上部ロッド２２を介して上部昇降機構２１に連結されており、上部昇降機構２１の作動により、所望幅の昇降動作を行う。上部治具２３は、直径ｒ’（但し、Ｒ＞ｒ’≧ｒ）の円筒形状を有し、上記昇降動作により、後述する基板収納部３４の内部へ滑らかに挿入可能である。つまり、上部治具２３の直径ｒ’は、後述する下部治具３３の内側にある基板収納部３４の直径Ｒより小さく、後述する組基板５０の直径ｒと同径、または、より大きいものである。
【００２４】
下部機構３０は、下部昇降機構３１、下部ロッド３２および下部治具３３を有している。下部治具３３は下部ロッド３２を介して下部昇降機構３１に連結されており、下部昇降機構３１の作動により、所望幅の昇降動作を行う。
下部治具３３は、その内側に、直径Ｒ、深さＴの円筒形状の凹部である基板収納部３４と、当該基板収納部３４の壁にあたる凹壁部３５を有している。凹壁部３５には、適宜、切り溝３６が設けられる。但し、凹壁部３５は後述するように下部治具３３の変形を抑制する役割を有しているため、切り溝３６の大きさは必要最小限に留めることが好ましい。
【００２５】
基板収納部３４は、下部治具３３を円筒形状の凹部に掘削することで、下部治具３３と一体形成されている。基板収納部３４が、下部治具３３と一体形成されていることにより、上部治具２３の押圧に起因する下部治具３３の変形が抑制される。
【００２６】
また、基板収容部３４内を所望の雰囲気に制御出来るように、上部治具２３および下部治具３３を取り囲み、且つ、昇降駆動する上部ロッド２２とは上部シール部１７、下部ロッド３２とは、下部シール部１８を介して密封する密封容器１６を設置することが好ましい。当該密封容器１６には、当該密封容器１６内を排気する排気手段と、各種のガス配管とを設けておくことで、基板収容部３４を真空、または、窒素やアルゴンなどの不活性ガスを用いた不活性雰囲気等に制御することが出来る。当該構成により、基板加熱時において、基板の表面酸化等による接合不良を防止することが出来る。
【００２７】
図１に当該密封容器１６の一例を示す。当該例においては、図１手前から奥に向かって円筒形の密封容器が設けられている。図１は、当該円筒形の密封容器１６の断面図を示しており、当該円筒形の密封容器１６には、上述したヒーター１５が設けられている例である。
勿論、当該密封容器１６は円筒容器に限られず、様々な形状をとることが可能である。ヒーター１５の種類、設置方法も、上部機構２０および下部機構３０を適宜加熱出来るものであれば良い。さらに、排気手段としては、通常の真空ポンプ等が使用可能である。
【００２８】
図２は、本発明に係る組基板５０の模式的な斜視図である。組基板５０は、基本構成としては、成長用基板５１と支持基板５２とからなる被接合基板５５を上部加重分散板５３および下部加重分散板５４で挟んだ加重分散板付きのものである。成長用基板５１、支持基板５２および上部・下部加重分散板５３・５４は、全て直径ｒ（但し、Ｒ＞ｒ）を有し、上述した基板収納部３４内に収納可能である。
ここで、成長用基板５１と、支持基板５２との直径が同値であることが最も好ましい。尤も、成長用基板５１と支持基板５２との直径の差が５ｍｍ以内であれば、支持基板５２の直径が成長用基板５１の直径より大きくても、小さくても良い。例えば、直径２インチ（５．０８ｃｍ）の成長用基板５１に対して、直径５ｃｍの支持基板５２を用いる場合、等が考えられる。つまり、一般に流通するサイズの公差や、インチ規格にメートル規格を合わせる場合などの誤差範囲（誤差５ｍｍ以内）の直径差のものも、同径として含めるものとする。尚、本発明において組基板５０の直径ｒというときは、当該成長用基板５１と支持基板５２との直径のうち、最も大きな直径を有するものの直径を指す。
また、所望により、上部・下部加重分散板５３・５４を用いず、成長用基板５１と支持基板５２とからなる被接合基板５５をもって、組基板５０とすることも好ましい構成である。
【００２９】
例えば、ＬＥＤ等の発光デバイス製造の場合、上述したように、成長用基板５１は、例えば、サファイア基板等の絶縁基板上に成長した発光素子を有する基板である。
支持基板５２は、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属基板、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ等の半導体基板、アルミナ、ＡｌＮ、ＳｉＣ等のセラミックス基板である。さらに、成長用基板５１との接合界面には、Ａｕ層、金合金層および半田層等が設けられていることもある。
上部・下部加重分散板５３・５４は、アルミナシート、ジルコニアシート等のセラミックスシート、または、グラファイトシートである。ここで当該セラミックスシートやグラファイトシートは、板状、薄板の積層体状、または布形状を有し、さらに柔軟性を有するものである。当該上部・下部加重分散板５３・５４が柔軟性を有することで組基板５０の反り形状に追従出来、好ましい構成である。なかでもグラファイトシートは柔軟性に優れ好適である。
【００３０】
次に、組基板５０の、基板収納部３４への装填について説明する。
まず、基板収容部３４に装填される組基板５０において、互いの直径Ｒとｒとの差は、０．３ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であることが好ましい。Ｒとｒとの差が０．３ｍｍ以上あれば、組基板５０の基板収容部３４への直列的な装填が容易である。一方、Ｒとｒとの差が１．５ｍｍ以下あれば、組基板５０へ加重が加わった際にも、組基板５０を構成する成長用基板５１、支持基板５２、上部加重分散板５３、下部加重分散板５４のズレが凹壁部３５により抑制されるからである。
【００３１】
ここで、上述したように、下部治具３３と一体形成されていることにより、上部治具２３の押圧に起因する下部治具３３の変形が抑制されるので、上部治具２３の押圧力は、均等に組基板５０へ加重される。
当該一体形成の効果と、凹壁部３５の効果とにより、組基板５０を複数組、直列的に重ねて装填したとしても、各組基板５０が安定し、押圧の分布がばらつくことなく、接合を行うことが可能となった。具体的には、本発明者等は基板収納部３４への組基板５０の装填が、１組から、少なくとも２４組までの範囲で可能なことを確認している。
【００３２】
基板の均一な接合という観点からは、上部・下部加重分散板を設けることが好ましい。一方、多数の組基板を基板収容部へ直列的に装填する観点からは、上部・下部加重分散板の一部を省略することにより、組基板の装填数を増加させることが出来、好ましい。
具体的には、加重分散板付の組基板５０を複数組装填する際、後述する実施例２に係る組基板の模式的な斜視図である図１２に示すように、隣接する上部・下部加重分散板５３・５４の一方を省略し、１枚の加重分散板を上下端と各被接合基板の間に配置することが出来る。
【００３３】
さらに、組基板５０を基板収納部３４へ装填する際は、当該１組またはそれ以上の組基板５０の厚みｔの合計が、凹壁部３５の高さＴ以下であることが肝要である。（ｔの合計）≦Ｔであれば、最上部の組基板５０においても加圧の際のズレが凹壁部３５により抑制されるからである。
【００３４】
他方、（ｔの合計）＜Ｔの場合、そのまま接合処理を行うことも可能であるが、ヒーター１５の位置等の要請により、基板収納部３４の中段等で接合処理を行う場合もある。
そのような場合は、図３に示すスペーサー６０を、予め、基板収納部３４内に装填しておけばよい。
スペーサー６０は、直径ｒ’（但し、Ｒ＞ｒ’≧ｒ）の円筒形状を有し、適宜な高さｔ’を有するアルミナ板、ジルコニア板等のセラミック板、または、グラファイト板である。当該板は、柔軟性を求められる訳ではない。
尚、スペーサーを用いる場合、１組またはそれ以上の組基板５０の厚みｔの合計にスペーサーの厚みｔ’を加えた厚みが、凹壁部３５の高さＴ以下であることが肝要である。これは、上述したように（ｔの合計＋ｔ’）≦Ｔであれば、最上部の組基板５０においても、加圧の際に生じる各基板間のズレが凹壁部３５により抑制されるからである。
【００３５】
基板収容部３４に設けられた切り溝３６は、組基板５０を基板収納部３４へ装填する際、および、取り出す際にピンセット等を挿入する際に用いるものである。従って、組基板５０を、他の方法（例えば、吸着法等）で基板収容部３４へ装填したり、取り出したりする場合は不要である。
【００３６】
以下、成長用基板５１として、絶縁基板であるサファイア基板上に成長した発光素子を有する基板を用い、支持基板５２としてＭｏ金属基板を用い、さらに、当該成長用基板５１と支持基板５２との接合界面にＡｕ層を設け、上部・下部加重分散板５３・５４としてグラファイトシートを用いた、発光デバイス製造の場合を例として、組基板５０の接合工程について説明する。
【００３７】
初めに、上部治具２３および組基板５０が装填された下部治具３３を接合装置に装填し、密封容器内を真空ポンプにて排気して、例えば、１０−３Ｐａ以下の真空雰囲気とする。
次に、上部昇降機構２１および／または下部昇降機構３１を作動させ、ヒーター１５に通電して、下部治具３３に装填された組基板５０の組数に拘わらず、組基板５０をホットプレスするのに求められる圧力、温度を付与し、所定時間保持する（例えば、圧力２ＭＰａ、温度３５０℃、時間６０分間）ことでホットプレスを行う。
勿論、所望により、密封容器内を真空ポンプにて排気した後、当該密封容器内を不活性ガス雰囲気としても良い。
【００３８】
当該ホットプレスが完了したら、上部治具２３、組基板５０が装填された下部治具３３の周囲の温度を室温に戻した後、密封容器内の雰囲気を大気下に戻す。そして、下部治具３３より装填された組基板５０を取り出す。
このようにして得られた、本発明に係る被接合基板は、組基板５０として１〜２４組を装填した場合であっても、中心部から周辺部に至るまで均一な接合が出来た。この結果、１組の被接合基板から製造できる電子デバイスの歩留まりが高まったと同時に、単位時間あたりの生産性も大きく向上した。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例を用いて、本発明をより具体的に説明する。
（実施例１）
図４は、実施例１に係る上部治具２３、下部治具３３における組基板５０の設置状況を示す模式的な断面図である。
実施例１に係る上部治具２３は、径ｒ’が５１．９ｍｍ、下部治具３３は、径Ｒが２インチ＋１．２ｍｍ（計５２ｍｍ）、凹壁部の高さＴが１０ｍｍである。
実施例１に係る組基板５０は、厚みが０．４ｍｍで径ｒが２インチの窒化物半導体エピ基板（サファイア基板）であって反り量４０ｕｍの成長用基板５１と、厚みが０．２ｍｍで径２インチのＭｏ基板ある支持基板５２と、径ｒが２インチ、厚み１．０ｍｍのグラファイトシートである上部加重分散板５３・下部加重分散板５４で構成されている。また、成長用基板５１および支持基板５２の最表面は接合層としてＡｕ層を形成している。
【００４０】
組基板５０を下部治具３３に装填し、当該組基板５０が装填された下部治具３３を基板接合装置１０に装填する。次に、下部治具３３、上部治具２３および密封容器１６内を真空ポンプにて排気して１０−３Ｐａ以下の減圧下とし、ヒーター１５に通電して温度を３５０℃とした。そして、下部治具３３および上部治具２３を作動させて、上記径２インチの組基板５０に対し２ＭＰａの圧力を懸け、６０分間保持して当該組基板５０に対し真空ホットプレスを行った。
当該真空ホットプレスが完了したら、上部治具２３、組基板５０が装填された下部治具３３の周囲の温度を１００℃以下まで冷却した後、密封容器内の雰囲気を大気下に戻した。そして、下部治具３３より装填された組基板５０を取り出した。
取り出された組基板５０を調べたところ、成長用基板５１と支持基板５２とを有する被接合基板５５は、中心部から周辺部に至るまで接合が出来ていることが確認出来た。
【００４１】
当該接合状態を、さらに別方法にて確認するため、感圧紙（富士フィルム製、超低圧用：測定圧力範囲０．５〜２．５ＭＰａ）を、成長用基板５１と支持基板５２との間に挟み込んで組基板５０を構成し、常温、大気圧下で２ＭＰａの圧力をかけて２分間保持した。当該加圧後に感圧紙を観察した。当該感圧紙の状態を図８に示す。
【００４２】
さらに比較のため、成長用基板５１と支持基板５２との間に、上記感圧紙を挟み込み、上部加重分散板５３・下部加重分散板５４を除いて組基板５０を構成し、常温、大気圧下で２ＭＰａの圧力をかけて２分間保持した。当該加圧後に感圧紙を観察した。当該感圧紙の状態を図９に示す。
【００４３】
図８より、感圧紙全面が着色していることが観察された。つまり、成長用基板５１と支持基板５２とは、全面に亘って均等に加圧されたことが解る。
図９より、上部加重分散板５３・下部加重分散板５４を使用した場合に較べ、一部に着色の薄い部分があるものの、感圧紙全面が着色していることが観察された。つまり、成長用基板５１と支持基板５２とは、全面に亘って十分に加圧されたことが解る。
当該、図８、９より、実施例１に係る上部治具２３、下部治具３３の効果が確認された。そして当該効果は、加重分散板の併用によりさらに高まることも確認出来た。
【００４４】
（実施例２）
図５は、実施例２に係る上部治具２３、下部治具３３における組基板５０およびスペーサー６０の設置状況を示す模式的な断面図である。
実施例２に係る上部治具２３は、径ｒ’が５１．９ｍｍ、下部治具３３は、径Ｒが２インチ＋１．２ｍｍ（計５２ｍｍ）、凹壁部の高さＴが５６ｍｍである。
実施例２においては、まず、下部治具３３へ、直径５１．９ｍｍ、厚さｔ’が２４ｍｍのスペーサー６０を設置し、その上へ、加重分散板付きの組基板５０を直列的に６組装填した例である。なお、実施例２においては、図１２に示すように各被接合基板５５の間の下部加重分散板５４は１枚とした。
ホットプレスの際の温度条件、圧力条件、雰囲気条件、時間条件は、実施例１と同様とした。
この結果、成長用基板５１と支持基板５２とを有する被接合基板５５は、６組とも中心部から周辺部に至るまで接合が出来た。
【００４５】
（実施例３）
実施例３に係る上部治具２３は、径ｒ’が５１．９ｍｍ、下部治具３３は、径Ｒが２インチ＋１．２ｍｍ（計５２ｍｍ）、凹壁部の高さＴが５６ｍｍである。
実施例３においては、まず、下部治具３３へ、直径５１．９ｍｍ、厚さｔ’が２４ｍｍのスペーサー６０を設置し、その上へ、加重分散板付きの組基板５０を直列的に１２組装填した例である。なお、図１２に示すように各被接合基板５５の間の下部加重分散板５４は１枚とした。
ホットプレスの際の温度条件、圧力条件、雰囲気条件、時間条件は、実施例１と同様とした。
この結果、成長用基板５１と支持基板５２とを有する被接合基板５５は、１２組とも中心部から周辺部に至るまで接合が出来た。
【００４６】
（実施例４）
図６は、実施例４に係る上部治具２３、下部治具３３における組基板５０の設置状況を示す模式的な断面図である。
実施例４に係る上部治具２３は、径ｒ’が５１．９ｍｍ、下部治具３３は、径Ｒが２インチ＋１．２ｍｍ（計５２ｍｍ）、凹壁部の高さＴが５６ｍｍである。
実施例４においては、下部治具３３へスペーサー６０を設置することなく、加重分散板付きの組基板５０を直列的に２４組装填した例である。なお、図１２に示すように各被接合基板５５の間の下部加重分散板５４は１枚とした。
ホットプレスの際の温度条件、圧力条件、雰囲気条件、時間条件は、実施例１と同様とした。
この結果、２４組の成長用基板５１と支持基板５２とを有する被接合基板５５は、中心部から周辺部に至るまで接合が出来た。
【００４７】
（比較例１）
図７は、比較例１に係る上部治具２３、下部治具３９における組基板５０の設置状況を示す模式的な断面図である。当該比較例１に係る下部治具３９は、従来の技術に係る円筒形状の凹部を有しない下部治具である。
比較例１においては、上述した実施例１と同様の加重分散板付きの組基板５０を下部治具３９上へ設置した以外は、実施例１と同様に、組基板５０に対し真空ホットプレスを行った。
ホットプレス後の組基板５０を調べたところ、成長用基板５１と支持基板５２とを有する被接合基板５５は、中心部の接合は出来ていたものの、周辺部は接合が不十分であることが判明した。
【００４８】
当該接合状態を確認するため、実施例１と同様に感圧紙を挟み込んだ組基板５０を作製し、常温、大気圧下で２ＭＰａの圧力をかけて２分間保持した。当該加圧後に感圧紙を観察した。当該感圧紙の状態を図１０に示す。
【００４９】
さらに比較のため、成長用基板５１と支持基板５２との間に、上記感圧紙を挟み込み、上部加重分散板５３・下部加重分散板５４を除いて組基板５０を構成して、常温、大気圧下で２ＭＰａの圧力をかけて２分間保持した。当該加圧後に感圧紙を観察した。当該感圧紙の状態を図１１に示す。
【００５０】
図１０より、感圧紙の外周部において着色が薄いことが観察された。つまり、成長用基板５１と支持基板５２とが、均等に加圧されていないことが解った。
図１１より、感圧紙の外周部全体が着色していないことが観察された。つまり、成長用基板５１と支持基板５２とにおいて、中央部は加圧されたが、外周部はほとんど加圧されていないことが解った。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 基板接合装置
１５ ヒーター
１６ 密封容器
１７ 上部シール部
１８ 下部シール部
２０ 上部機構
２１ 上部昇降機構
２２ 上部ロッド
２３ 上部治具
３０ 下部機構
３１ 下部昇降機構
３２ 下部ロッド
３３ 下部治具
３４ 基板収納部
３５ 凹壁部
３６ 切り溝
５０ 組基板
５１ 成長用基板
５２ 支持基板
５３ 上部加重分散板
５４ 下部加重分散板
５５ 被接合基板
６０ スペーサー
Ｒ 基板収納部の径
Ｔ 基板収納部の高さ
ｒ’ 上部治具の径
ｒ 組基板、スペーサーの径
ｔ 組基板の高さ
ｔ’ スペーサーの高さ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種の電子デバイスに用いられる基板の接合方法、および、当該基板の接合工程で用いられる接合装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等の電子デバイスの製造過程において、基板と基板とを接合させる場合がある。
具体例としては、発光素子の製造工程において、成長基板上に発光素子を形成後、当該発光素子上へ接合部を介して、別の支持基板を接合させる工程がある。
当該工程に用いる基板の接合方法および基板接合装置として、例えば特許文献１に記載された基板の接合方法および基板接合装置がある。
【０００３】
当該特許文献１には、２枚の導電性板状体の一方の板状体上に少なくとも２枚の基板を載置し、この２枚の基板上に他方の板状体を接触させて、上記２枚の基板を２枚の板状体で挟んだのち、両板状体に加重を加えつつ、両板状体への通電によって上記２枚の基板全面を均一に加熱接合する基板の接合方法と、
複数枚の基板を挟着する上下２枚の導電性板状体が所要の間隔を有して配置され、基板を載置する下側の導電性板状体、および、複数枚の基板を押圧する上側の導電性板状体は両端を電極に接続するとともに、絶縁体を介して加重受けに連接され、当該加重受けには昇降機構が連接した基板接合装置とが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２２２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、電子機器の普及と当該機器価格の下落には、目を瞠るものがある。当該機器価格の下落に伴い、各種電子デバイスに対するコストダウン要請も非常に強いものがある。当該コストダウン要請に応える対策として、製造時間の短縮と、１枚の基板から製造できる電子デバイスの歩留まりの向上とが、考えられる。
【０００６】
本発明者等は、上述の観点から特許文献１に記載の基板の接合方法および基板接合装置を検討した。
上記特許文献１には、被接合基板の加熱・冷却時間を短くすることが出来、短時間で基板接合ができる旨が記載されている。しかしながら、必要な加熱時間は従来技術と変わらないため、製造工程での生産性を上げるには、１回当たりにおける被接合基板の処理枚数を増やすことの方が、好ましい対処方法であると考えた。
【０００７】
ところが、例えばＬＥＤ等の発光デバイスの製造を考えた場合、基板上に発光素子であるエピ層が形成された成長用基板には、反りや、厚みの不均一がある。この為、当該成長用基板と支持基板とを１組の被接合基板とし、複数組の当該被接合基板を一度に接合することは困難であった。具体的には、各被接合基板における成長用基板と支持基板との接合において不均一が発生し、１組の被接合基板から製造できる電子デバイスの歩留まりが低下してしまったのである。
【０００８】
本発明は、上述の状況のもとで成されたものであり、その解決しようとする課題は、１組の被接合基板から製造できる電子デバイスの歩留まりが高い、基板の接合方法および基板接合装置を提供することであり、さらには、複数組の被接合基板を１回で接合処理しても、各被接合基板から製造できる電子デバイスの歩留まりを高く保てる、成長用基板と支持基板との接合方法、および、当該接合工程で用いられる基板接合装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するため、本発明者等は試行錯誤を重ね、成長用基板と支持基板との組基板を接合して接合基板を製造する際、当該１組以上の組基板の全てを、過不足なく直列的に収納可能な円筒形状の凹部を有する下部治具を準備し、当該下部治具の凹部に、当該１組以上の組基板を直列的に収容し、上部治具および／または下部治具により押圧するという構成に想到した。さらに、本発明者等は、上記組基板の間および上下に加重分散板を設置した１組以上の加重分散板付き組基板を、前記下部治具の凹部に直列的に収容し、上部治具および／または下部治具により押圧するという構成にも想到した。当該方法によれば、例えば、基板厚の異なる成長用基板および支持基板を同一バッチにおいて、複数枚処理することも可能になり、多品種の製造においてさらに効果を発揮する。
そして当該構成を用いることで、例えば、サファイア基板上にＬＥＤのエピ層が形成された成長用基板と支持基板とを接合して、接合基板を製造した場合であっても、当該接合基板の中心部から周辺部に亘って接合の均一性を保つことが出来ることを知見し、本発明を完成したものである。
【００１０】
即ち、上述の課題を解決するための第１の発明は、
電子デバイスを備える成長用基板と、支持基板との組基板を、上部治具および下部治具を用いて押圧し、接合基板を得る接合方法であって、
同径を有する前記成長用基板と支持基板との１組以上の前記組基板を、前記下部治具に設けられた、前記組基板の全てを内部に直列的に収納可能な円筒形状の凹部に装填する工程と、
前記上部治具および下部治具を用いて、前記直列的に収納された組基板を押圧し、前記成長用基板と支持基板とを接合させて接合基板を得る工程とを、有することを特徴とする基板の接合方法である。
【００１１】
第２の発明は、
前記下部治具に設けられた円筒形状の凹部の直径を、前記組基板との直径より、０．３〜１．５ｍｍ大きくすることを特徴とする第１の発明に記載の基板の接合方法である。
【００１２】
第３の発明は、
第１または第２の発明に記載の基板の接合方法であって、
前記組基板を、前記組基板の上下を前記組基板と同径を有する加重分散板で挟んだ組基板とすることを特徴とする基板の接合方法である。
【００１３】
第４の発明は、
前記加重分散板として、グラファイトシートを用いることを特徴とする第３の発明に記載の基板の接合方法である。
【００１４】
第５の発明は、
前記組基板が装填された下部治具と、上部治具とを、加熱することを特徴とする第１から第４のいずれかの発明に記載の基板の接合方法である。
【００１５】
第６の発明は、
前記接合基板を得る工程を、真空雰囲気中もしくは不活性雰囲気中で行うことを特徴とする第１から第５のいずれかの発明に記載の基板の接合方法である。
【００１６】
第７の発明は、
上部治具と、下部治具と、当該上部治具または／および下部治具を昇降する昇降機構とを有し、
当該下部治具には、同径を有する電子デバイスを備える成長用基板と支持基板との１組以上の組基板と、加重分散板との全てを、内部に直列的に収納可能な円筒形状の凹部が設けられており、
当該凹部内に収納された１組以上の組基板を、前記上部治具または／および下部治具の昇降により押圧し、前記成長用基板と支持基板とが接合した接合基板を製造することを特徴とする基板接合装置である。
【００１７】
第８の発明は、
前記下部治具に設けられた円筒形状の凹部の直径が、前記組基板の直径より、０．３〜１．５ｍｍ大きいことを特徴とする第７の発明に記載の基板接合装置である。
【００１８】
第９の発明は、
前記上部治具と下部治具とを加熱するヒーターを有することを特徴とする第７または第８の発明に記載の基板接合装置である。
【００１９】
第１０の発明は、
前記下部治具および上部治具を囲む密封容器と、当該密封容器内を排気する排気手段とを有することを特徴とする第７から第９のいずれかの発明に記載の基板接合装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る基板接合方法、基板接合装置によれば、成長用基板と支持基板とは、中心部から周辺部に至るまで均一に接合が出来た。この結果、１組の被接合基板から製造できる電子デバイスの歩留まりが高まった。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る基板接合装置における主要部の模式的な斜視図である。
【図２】本発明に係る組基板の模式的な斜視図である。
【図３】本発明に係るスペーサーの模式的な斜視図である。
【図４】実施例１に係る上部・下部治具における組基板の設置状況を示す模式的な断面図である。
【図５】実施例２に係る上部・下部治具における組基板の設置状況を示す模式的な断面図である。
【図６】実施例４に係る上部・下部治具における組基板の設置状況を示す模式的な断面図である。
【図７】比較例１に係る上部・下部治具における組基板の設置状況を示す模式的な断面図である。
【図８】実施例１であって上部・下部加重分散板を用いた場合のホットプレス後の感圧紙の外観を示す図である。
【図９】実施例１であって上部・下部加重分散板を用いない場合のホットプレス後の感圧紙の外観を示す図である。
【図１０】比較例１であって上部・下部加重分散板を用いた場合のホットプレス後の感圧紙の外観を示す図である。
【図１１】比較例１であって上部・下部加重分散板を用いない場合のホットプレス後の感圧紙の外観を示す図である。
【図１２】実施例２に係る組基板の模式的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る基板の接合方法および基板接合装置について説明する。
図１は、本発明に係る基板接合装置１０における主要部の模式的な斜視図である。基板接合装置１０は、上部機構２０および下部機構３０を有し、当該上部機構２０および下部機構３０は、その周囲をヒーター１５で囲まれている。
【００２３】
上部機構２０は、上部昇降機構２１、上部ロッド２２、上部治具２３を有している。上部治具２３は上部ロッド２２を介して上部昇降機構２１に連結されており、上部昇降機構２１の作動により、所望幅の昇降動作を行う。上部治具２３は、直径ｒ’（但し、Ｒ＞ｒ’≧ｒ）の円筒形状を有し、上記昇降動作により、後述する基板収納部３４の内部へ滑らかに挿入可能である。つまり、上部治具２３の直径ｒ’は、後述する下部治具３３の内側にある基板収納部３４の直径Ｒより小さく、後述する組基板５０の直径ｒと同径、または、より大きいものである。
【００２４】
下部機構３０は、下部昇降機構３１、下部ロッド３２および下部治具３３を有している。下部治具３３は下部ロッド３２を介して下部昇降機構３１に連結されており、下部昇降機構３１の作動により、所望幅の昇降動作を行う。
下部治具３３は、その内側に、直径Ｒ、深さＴの円筒形状の凹部である基板収納部３４と、当該基板収納部３４の壁にあたる凹壁部３５を有している。凹壁部３５には、適宜、切り溝３６が設けられる。但し、凹壁部３５は後述するように下部治具３３の変形を抑制する役割を有しているため、切り溝３６の大きさは必要最小限に留めることが好ましい。
【００２５】
基板収納部３４は、下部治具３３を円筒形状の凹部に掘削することで、下部治具３３と一体形成されている。基板収納部３４が、下部治具３３と一体形成されていることにより、上部治具２３の押圧に起因する下部治具３３の変形が抑制される。
【００２６】
また、基板収容部３４内を所望の雰囲気に制御出来るように、上部治具２３および下部治具３３を取り囲み、且つ、昇降駆動する上部ロッド２２とは上部シール部１７、下部ロッド３２とは、下部シール部１８を介して密封する密封容器１６を設置することが好ましい。当該密封容器１６には、当該密封容器１６内を排気する排気手段と、各種のガス配管とを設けておくことで、基板収容部３４を真空、または、窒素やアルゴンなどの不活性ガスを用いた不活性雰囲気等に制御することが出来る。当該構成により、基板加熱時において、基板の表面酸化等による接合不良を防止することが出来る。
【００２７】
図１に当該密封容器１６の一例を示す。当該例においては、図１手前から奥に向かって円筒形の密封容器が設けられている。図１は、当該円筒形の密封容器１６の断面図を示しており、当該円筒形の密封容器１６には、上述したヒーター１５が設けられている例である。
勿論、当該密封容器１６は円筒容器に限られず、様々な形状をとることが可能である。ヒーター１５の種類、設置方法も、上部機構２０および下部機構３０を適宜加熱出来るものであれば良い。さらに、排気手段としては、通常の真空ポンプ等が使用可能である。
【００２８】
図２は、本発明に係る組基板５０の模式的な斜視図である。組基板５０は、基本構成としては、成長用基板５１と支持基板５２とからなる被接合基板５５を上部加重分散板５３および下部加重分散板５４で挟んだ加重分散板付きのものである。成長用基板５１、支持基板５２および上部・下部加重分散板５３・５４は、全て直径ｒ（但し、Ｒ＞ｒ）を有し、上述した基板収納部３４内に収納可能である。
ここで、成長用基板５１と、支持基板５２との直径が同値であることが最も好ましい。尤も、成長用基板５１と支持基板５２との直径の差が５ｍｍ以内であれば、支持基板５２の直径が成長用基板５１の直径より大きくても、小さくても良い。例えば、直径２インチ（５．０８ｃｍ）の成長用基板５１に対して、直径５ｃｍの支持基板５２を用いる場合、等が考えられる。つまり、一般に流通するサイズの公差や、インチ規格にメートル規格を合わせる場合などの誤差範囲（誤差５ｍｍ以内）の直径差のものも、同径として含めるものとする。尚、本発明において組基板５０の直径ｒというときは、当該成長用基板５１と支持基板５２との直径のうち、最も大きな直径を有するものの直径を指す。
また、所望により、上部・下部加重分散板５３・５４を用いず、成長用基板５１と支持基板５２とからなる被接合基板５５をもって、組基板５０とすることも好ましい構成である。
【００２９】
例えば、ＬＥＤ等の発光デバイス製造の場合、上述したように、成長用基板５１は、例えば、サファイア基板等の絶縁基板上に成長した発光素子を有する基板である。
支持基板５２は、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属基板、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ等の半導体基板、アルミナ、ＡｌＮ、ＳｉＣ等のセラミックス基板である。さらに、成長用基板５１との接合界面には、Ａｕ層、金合金層および半田層等が設けられていることもある。
上部・下部加重分散板５３・５４は、アルミナシート、ジルコニアシート等のセラミックスシート、または、グラファイトシートである。ここで当該セラミックスシートやグラファイトシートは、板状、薄板の積層体状、または布形状を有し、さらに柔軟性を有するものである。当該上部・下部加重分散板５３・５４が柔軟性を有することで組基板５０の反り形状に追従出来、好ましい構成である。なかでもグラファイトシートは柔軟性に優れ好適である。
【００３０】
次に、組基板５０の、基板収納部３４への装填について説明する。
まず、基板収容部３４に装填される組基板５０において、互いの直径Ｒとｒとの差は、０．３ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であることが好ましい。Ｒとｒとの差が０．３ｍｍ以上あれば、組基板５０の基板収容部３４への直列的な装填が容易である。一方、Ｒとｒとの差が１．５ｍｍ以下あれば、組基板５０へ加重が加わった際にも、組基板５０を構成する成長用基板５１、支持基板５２、上部加重分散板５３、下部加重分散板５４のズレが凹壁部３５により抑制されるからである。
【００３１】
ここで、上述したように、下部治具３３と一体形成されていることにより、上部治具２３の押圧に起因する下部治具３３の変形が抑制されるので、上部治具２３の押圧力は、均等に組基板５０へ加重される。
当該一体形成の効果と、凹壁部３５の効果とにより、組基板５０を複数組、直列的に重ねて装填したとしても、各組基板５０が安定し、押圧の分布がばらつくことなく、接合を行うことが可能となった。具体的には、本発明者等は基板収納部３４への組基板５０の装填が、１組から、少なくとも２４組までの範囲で可能なことを確認している。
【００３２】
基板の均一な接合という観点からは、上部・下部加重分散板を設けることが好ましい。一方、多数の組基板を基板収容部へ直列的に装填する観点からは、上部・下部加重分散板の一部を省略することにより、組基板の装填数を増加させることが出来、好ましい。
具体的には、加重分散板付の組基板５０を複数組装填する際、後述する実施例２に係る組基板の模式的な斜視図である図１２に示すように、隣接する上部・下部加重分散板５３・５４の一方を省略し、１枚の加重分散板を上下端と各被接合基板の間に配置することが出来る。
【００３３】
さらに、組基板５０を基板収納部３４へ装填する際は、当該１組またはそれ以上の組基板５０の厚みｔの合計が、凹壁部３５の高さＴ以下であることが肝要である。（ｔの合計）≦Ｔであれば、最上部の組基板５０においても加圧の際のズレが凹壁部３５により抑制されるからである。
【００３４】
他方、（ｔの合計）＜Ｔの場合、そのまま接合処理を行うことも可能であるが、ヒーター１５の位置等の要請により、基板収納部３４の中段等で接合処理を行う場合もある。
そのような場合は、図３に示すスペーサー６０を、予め、基板収納部３４内に装填しておけばよい。
スペーサー６０は、直径ｒ’（但し、Ｒ＞ｒ’≧ｒ）の円筒形状を有し、適宜な高さｔ’を有するアルミナ板、ジルコニア板等のセラミック板、または、グラファイト板である。当該板は、柔軟性を求められる訳ではない。
尚、スペーサーを用いる場合、１組またはそれ以上の組基板５０の厚みｔの合計にスペーサーの厚みｔ’を加えた厚みが、凹壁部３５の高さＴ以下であることが肝要である。これは、上述したように（ｔの合計＋ｔ’）≦Ｔであれば、最上部の組基板５０においても、加圧の際に生じる各基板間のズレが凹壁部３５により抑制されるからである。
【００３５】
基板収容部３４に設けられた切り溝３６は、組基板５０を基板収納部３４へ装填する際、および、取り出す際にピンセット等を挿入する際に用いるものである。従って、組基板５０を、他の方法（例えば、吸着法等）で基板収容部３４へ装填したり、取り出したりする場合は不要である。
【００３６】
以下、成長用基板５１として、絶縁基板であるサファイア基板上に成長した発光素子を有する基板を用い、支持基板５２としてＭｏ金属基板を用い、さらに、当該成長用基板５１と支持基板５２との接合界面にＡｕ層を設け、上部・下部加重分散板５３・５４としてグラファイトシートを用いた、発光デバイス製造の場合を例として、組基板５０の接合工程について説明する。
【００３７】
初めに、上部治具２３および組基板５０が装填された下部治具３３を接合装置に装填し、密封容器内を真空ポンプにて排気して、例えば、１０−３Ｐａ以下の真空雰囲気とする。
次に、上部昇降機構２１および／または下部昇降機構３１を作動させ、ヒーター１５に通電して、下部治具３３に装填された組基板５０の組数に拘わらず、組基板５０をホットプレスするのに求められる圧力、温度を付与し、所定時間保持する（例えば、圧力２ＭＰａ、温度３５０℃、時間６０分間）ことでホットプレスを行う。
勿論、所望により、密封容器内を真空ポンプにて排気した後、当該密封容器内を不活性ガス雰囲気としても良い。
【００３８】
当該ホットプレスが完了したら、上部治具２３、組基板５０が装填された下部治具３３の周囲の温度を室温に戻した後、密封容器内の雰囲気を大気下に戻す。そして、下部治具３３より装填された組基板５０を取り出す。
このようにして得られた、本発明に係る被接合基板は、組基板５０として１〜２４組を装填した場合であっても、中心部から周辺部に至るまで均一な接合が出来た。この結果、１組の被接合基板から製造できる電子デバイスの歩留まりが高まったと同時に、単位時間あたりの生産性も大きく向上した。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例を用いて、本発明をより具体的に説明する。
（実施例１）
図４は、実施例１に係る上部治具２３、下部治具３３における組基板５０の設置状況を示す模式的な断面図である。
実施例１に係る上部治具２３は、径ｒ’が５１．９ｍｍ、下部治具３３は、径Ｒが２インチ＋１．２ｍｍ（計５２ｍｍ）、凹壁部の高さＴが１０ｍｍである。
実施例１に係る組基板５０は、厚みが０．４ｍｍで径ｒが２インチの窒化物半導体エピ基板（サファイア基板）であって反り量４０ｕｍの成長用基板５１と、厚みが０．２ｍｍで径２インチのＭｏ基板ある支持基板５２と、径ｒが２インチ、厚み１．０ｍｍのグラファイトシートである上部加重分散板５３・下部加重分散板５４で構成されている。また、成長用基板５１および支持基板５２の最表面は接合層としてＡｕ層を形成している。
【００４０】
組基板５０を下部治具３３に装填し、当該組基板５０が装填された下部治具３３を基板接合装置１０に装填する。次に、下部治具３３、上部治具２３および密封容器１６内を真空ポンプにて排気して１０−３Ｐａ以下の減圧下とし、ヒーター１５に通電して温度を３５０℃とした。そして、下部治具３３および上部治具２３を作動させて、上記径２インチの組基板５０に対し２ＭＰａの圧力を懸け、６０分間保持して当該組基板５０に対し真空ホットプレスを行った。
当該真空ホットプレスが完了したら、上部治具２３、組基板５０が装填された下部治具３３の周囲の温度を１００℃以下まで冷却した後、密封容器内の雰囲気を大気下に戻した。そして、下部治具３３より装填された組基板５０を取り出した。
取り出された組基板５０を調べたところ、成長用基板５１と支持基板５２とを有する被接合基板５５は、中心部から周辺部に至るまで接合が出来ていることが確認出来た。
【００４１】
当該接合状態を、さらに別方法にて確認するため、感圧紙（富士フィルム製、超低圧用：測定圧力範囲０．５〜２．５ＭＰａ）を、成長用基板５１と支持基板５２との間に挟み込んで組基板５０を構成し、常温、大気圧下で２ＭＰａの圧力をかけて２分間保持した。当該加圧後に感圧紙を観察した。当該感圧紙の状態を図８に示す。
【００４２】
さらに比較のため、成長用基板５１と支持基板５２との間に、上記感圧紙を挟み込み、上部加重分散板５３・下部加重分散板５４を除いて組基板５０を構成し、常温、大気圧下で２ＭＰａの圧力をかけて２分間保持した。当該加圧後に感圧紙を観察した。当該感圧紙の状態を図９に示す。
【００４３】
図８より、感圧紙全面が着色していることが観察された。つまり、成長用基板５１と支持基板５２とは、全面に亘って均等に加圧されたことが解る。
図９より、上部加重分散板５３・下部加重分散板５４を使用した場合に較べ、一部に着色の薄い部分があるものの、感圧紙全面が着色していることが観察された。つまり、成長用基板５１と支持基板５２とは、全面に亘って十分に加圧されたことが解る。
当該、図８、９より、実施例１に係る上部治具２３、下部治具３３の効果が確認された。そして当該効果は、加重分散板の併用によりさらに高まることも確認出来た。
【００４４】
（実施例２）
図５は、実施例２に係る上部治具２３、下部治具３３における組基板５０およびスペーサー６０の設置状況を示す模式的な断面図である。
実施例２に係る上部治具２３は、径ｒ’が５１．９ｍｍ、下部治具３３は、径Ｒが２インチ＋１．２ｍｍ（計５２ｍｍ）、凹壁部の高さＴが５６ｍｍである。
実施例２においては、まず、下部治具３３へ、直径５１．９ｍｍ、厚さｔ’が２４ｍｍのスペーサー６０を設置し、その上へ、加重分散板付きの組基板５０を直列的に６組装填した例である。なお、実施例２においては、図１２に示すように各被接合基板５５の間の下部加重分散板５４は１枚とした。
ホットプレスの際の温度条件、圧力条件、雰囲気条件、時間条件は、実施例１と同様とした。
この結果、成長用基板５１と支持基板５２とを有する被接合基板５５は、６組とも中心部から周辺部に至るまで接合が出来た。
【００４５】
（実施例３）
実施例３に係る上部治具２３は、径ｒ’が５１．９ｍｍ、下部治具３３は、径Ｒが２インチ＋１．２ｍｍ（計５２ｍｍ）、凹壁部の高さＴが５６ｍｍである。
実施例３においては、まず、下部治具３３へ、直径５１．９ｍｍ、厚さｔ’が２４ｍｍのスペーサー６０を設置し、その上へ、加重分散板付きの組基板５０を直列的に１２組装填した例である。なお、図１２に示すように各被接合基板５５の間の下部加重分散板５４は１枚とした。
ホットプレスの際の温度条件、圧力条件、雰囲気条件、時間条件は、実施例１と同様とした。
この結果、成長用基板５１と支持基板５２とを有する被接合基板５５は、１２組とも中心部から周辺部に至るまで接合が出来た。
【００４６】
（実施例４）
図６は、実施例４に係る上部治具２３、下部治具３３における組基板５０の設置状況を示す模式的な断面図である。
実施例４に係る上部治具２３は、径ｒ’が５１．９ｍｍ、下部治具３３は、径Ｒが２インチ＋１．２ｍｍ（計５２ｍｍ）、凹壁部の高さＴが５６ｍｍである。
実施例４においては、下部治具３３へスペーサー６０を設置することなく、加重分散板付きの組基板５０を直列的に２４組装填した例である。なお、図１２に示すように各被接合基板５５の間の下部加重分散板５４は１枚とした。
ホットプレスの際の温度条件、圧力条件、雰囲気条件、時間条件は、実施例１と同様とした。
この結果、２４組の成長用基板５１と支持基板５２とを有する被接合基板５５は、中心部から周辺部に至るまで接合が出来た。
【００４７】
（比較例１）
図７は、比較例１に係る上部治具２３、下部治具３９における組基板５０の設置状況を示す模式的な断面図である。当該比較例１に係る下部治具３９は、従来の技術に係る円筒形状の凹部を有しない下部治具である。
比較例１においては、上述した実施例１と同様の加重分散板付きの組基板５０を下部治具３９上へ設置した以外は、実施例１と同様に、組基板５０に対し真空ホットプレスを行った。
ホットプレス後の組基板５０を調べたところ、成長用基板５１と支持基板５２とを有する被接合基板５５は、中心部の接合は出来ていたものの、周辺部は接合が不十分であることが判明した。
【００４８】
当該接合状態を確認するため、実施例１と同様に感圧紙を挟み込んだ組基板５０を作製し、常温、大気圧下で２ＭＰａの圧力をかけて２分間保持した。当該加圧後に感圧紙を観察した。当該感圧紙の状態を図１０に示す。
【００４９】
さらに比較のため、成長用基板５１と支持基板５２との間に、上記感圧紙を挟み込み、上部加重分散板５３・下部加重分散板５４を除いて組基板５０を構成して、常温、大気圧下で２ＭＰａの圧力をかけて２分間保持した。当該加圧後に感圧紙を観察した。当該感圧紙の状態を図１１に示す。
【００５０】
図１０より、感圧紙の外周部において着色が薄いことが観察された。つまり、成長用基板５１と支持基板５２とが、均等に加圧されていないことが解った。
図１１より、感圧紙の外周部全体が着色していないことが観察された。つまり、成長用基板５１と支持基板５２とにおいて、中央部は加圧されたが、外周部はほとんど加圧されていないことが解った。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 基板接合装置
１５ ヒーター
１６ 密封容器
１７ 上部シール部
１８ 下部シール部
２０ 上部機構
２１ 上部昇降機構
２２ 上部ロッド
２３ 上部治具
３０ 下部機構
３１ 下部昇降機構
３２ 下部ロッド
３３ 下部治具
３４ 基板収納部
３５ 凹壁部
３６ 切り溝
５０ 組基板
５１ 成長用基板
５２ 支持基板
５３ 上部加重分散板
５４ 下部加重分散板
５５ 被接合基板
６０ スペーサー
Ｒ 基板収納部の径
Ｔ 基板収納部の高さ
ｒ’ 上部治具の径
ｒ 組基板、スペーサーの径
ｔ 組基板の高さ
ｔ’ スペーサーの高さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子デバイスを備える成長用基板と、支持基板との組基板を、上部治具および下部治具を用いて押圧し、接合基板を得る接合方法であって、
同径を有する前記成長用基板と支持基板との１組以上の前記組基板を、前記下部治具に設けられた、前記組基板の全てを内部に直列的に収納可能な円筒形状の凹部に装填する工程と、
前記上部治具および下部治具を用いて、前記直列的に収納された組基板を押圧し、前記成長用基板と支持基板とを接合させて接合基板を得る工程とを、有することを特徴とする基板の接合方法。
【請求項２】
前記下部治具に設けられた円筒形状の凹部の直径を、前記組基板の直径より、０．３〜１．５ｍｍ大きくすることを特徴とする請求項１に記載の基板の接合方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の基板の接合方法であって、
前記組基板を、前記組基板の上下を前記組基板と同径を有する加重分散板で挟んだ組基板とすることを特徴とする基板の接合方法。
【請求項４】
前記加重分散板として、グラファイトシートを用いることを特徴とする請求項３に記載の基板の接合方法。
【請求項５】
前記組基板が装填された下部治具と、上部治具とを、加熱することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の基板の接合方法。
【請求項６】
前記接合基板を得る工程を、真空雰囲気中もしくは不活性雰囲気中で行うことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の基板の接合方法。
【請求項７】
上部治具と、下部治具と、当該上部治具または／および下部治具を昇降する昇降機構とを有し、
当該下部治具には、同径を有する電子デバイスを備える成長用基板と支持基板との１組以上の組基板と、加重分散板との全てを、内部に直列的に収納可能な円筒形状の凹部が設けられており、
当該凹部内に収納された１組以上の組基板を、前記上部治具または／および下部治具の昇降により押圧し、前記成長用基板と支持基板とが接合した接合基板を製造することを特徴とする基板接合装置。
【請求項８】
前記下部治具に設けられた円筒形状の凹部の直径が、前記組基板の直径より、０．３〜１．５ｍｍ大きいことを特徴とする請求項７に記載の基板接合装置。
【請求項９】
前記上部治具と下部治具とを加熱するヒーターを有することを特徴とする請求項７または８に記載の基板接合装置。
【請求項１０】
前記下部治具および上部治具を囲む密封容器と、当該密封容器内を排気する排気手段とを有することを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の基板接合装置。
【請求項１】
電子デバイスを備える成長用基板と、支持基板との組基板を、上部治具および下部治具を用いて押圧し、接合基板を得る接合方法であって、
同径を有する前記成長用基板と支持基板との１組以上の前記組基板を、前記下部治具に設けられた、前記組基板の全てを内部に直列的に収納可能な円筒形状の凹部に装填する工程と、
前記上部治具および下部治具を用いて、前記直列的に収納された組基板を押圧し、前記成長用基板と支持基板とを接合させて接合基板を得る工程とを、有することを特徴とする基板の接合方法。
【請求項２】
前記下部治具に設けられた円筒形状の凹部の直径を、前記組基板の直径より、０．３〜１．５ｍｍ大きくすることを特徴とする請求項１に記載の基板の接合方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の基板の接合方法であって、
前記組基板を、前記組基板の上下を前記組基板と同径を有する加重分散板で挟んだ組基板とすることを特徴とする基板の接合方法。
【請求項４】
前記加重分散板として、グラファイトシートを用いることを特徴とする請求項３に記載の基板の接合方法。
【請求項５】
前記組基板が装填された下部治具と、上部治具とを、加熱することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の基板の接合方法。
【請求項６】
前記接合基板を得る工程を、真空雰囲気中もしくは不活性雰囲気中で行うことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の基板の接合方法。
【請求項７】
上部治具と、下部治具と、当該上部治具または／および下部治具を昇降する昇降機構とを有し、
当該下部治具には、同径を有する電子デバイスを備える成長用基板と支持基板との１組以上の組基板と、加重分散板との全てを、内部に直列的に収納可能な円筒形状の凹部が設けられており、
当該凹部内に収納された１組以上の組基板を、前記上部治具または／および下部治具の昇降により押圧し、前記成長用基板と支持基板とが接合した接合基板を製造することを特徴とする基板接合装置。
【請求項８】
前記下部治具に設けられた円筒形状の凹部の直径が、前記組基板の直径より、０．３〜１．５ｍｍ大きいことを特徴とする請求項７に記載の基板接合装置。
【請求項９】
前記上部治具と下部治具とを加熱するヒーターを有することを特徴とする請求項７または８に記載の基板接合装置。
【請求項１０】
前記下部治具および上部治具を囲む密封容器と、当該密封容器内を排気する排気手段とを有することを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の基板接合装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１２】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１２】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１７１７２５（Ｐ２０１１−１７１７２５Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８９０５（Ｐ２０１１−８９０５）
【出願日】平成２３年１月１９日（２０１１．１．１９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度 経済産業省 地域イノベーション創出研究開発事業（継続事業）「ケミカルリフトオフ法を用いた縦型構造高出力紫外ＬＥＤの開発」（平成２１・０３・２７東北第１６号２０Ｒ２００４）産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５９１１０８１７８）秋田県 (126)
【出願人】（５０６３３４１８２）ＤＯＷＡエレクトロニクス株式会社 (336)
【出願人】（５９３１１５９９８）日本精機株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１９日（２０１１．１．１９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度 経済産業省 地域イノベーション創出研究開発事業（継続事業）「ケミカルリフトオフ法を用いた縦型構造高出力紫外ＬＥＤの開発」（平成２１・０３・２７東北第１６号２０Ｒ２００４）産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５９１１０８１７８）秋田県 (126)
【出願人】（５０６３３４１８２）ＤＯＷＡエレクトロニクス株式会社 (336)
【出願人】（５９３１１５９９８）日本精機株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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