接合方法および装置
【課題】被接合物同士を圧接させて平行度調整を行う方法の利点をそのまま活かし、その後にアライメント、さらにはエネルギー波による接合面の洗浄を可能とし、高精度の接合を容易に行うことができるようにする。
【解決手段】接合部を有する被接合物同士を接合するに際し、少なくとも一方の被接合物を他方の被接合物に押し付け倣わせた状態でその姿勢に一旦ロックし、両被接合物を離間させ、両被接合物間の相対位置をアライメントした後、または／および被接合物の接合面をエネルギー波により洗浄した後、再度両被接合物を接触させ、加熱、加圧、超音波印加のいずれか少なくとも一つの方法により被接合物同士を接合することを特徴とする接合方法、および接合装置。
【解決手段】接合部を有する被接合物同士を接合するに際し、少なくとも一方の被接合物を他方の被接合物に押し付け倣わせた状態でその姿勢に一旦ロックし、両被接合物を離間させ、両被接合物間の相対位置をアライメントした後、または／および被接合物の接合面をエネルギー波により洗浄した後、再度両被接合物を接触させ、加熱、加圧、超音波印加のいずれか少なくとも一つの方法により被接合物同士を接合することを特徴とする接合方法、および接合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップやウエハー、各種回路基板等の、基材の表面に接合部を有する被接合物同士を接合する接合方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
接合部を有する被接合物同士を接合する方法として、特許文献１には、シリコンウエハーの接合面同士を接合するに際し、接合に先立って室温の真空中で不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス高速原子ビームを照射してスパッタエッチングする、シリコンウエハーの接合法が開示されている。この接合法では、シリコンウエハーの接合面における酸化物や有機物等が上記のビームで飛ばされて活性化された原子で表面が形成され、その表面同士が、原子間の高い結合力によって接合される。したがって、この方法では、基本的に、接合のための加熱を不要化でき、活性化された表面同士を単に接触させるだけで、常温またはそれに近い低温での接合が可能になる。
【０００３】
しかし、この接合法において常温またはそれに近い低温での接合を行うには、上記のようなエネルギー波によるエッチングにより表面活性化された接合面同士を接合するに際し、被接合物間に高い位置決め精度が求められるのは勿論のこと、極めて高精度の平行度の調整が要求され、接合面同士が密接に面接触した状態で接合される必要がある。平行度が微小に合っていないと、確実な接合が困難になる。また、平行度を一旦精密に合わせたとしても、被接合物毎のばらつきにより、平行度が微妙に狂う場合があり、量産する場合に目標とする接合が困難になるおそれがある。
【０００４】
上記のようなエネルギー波による洗浄、表面活性化とは異なる技術であるが、被接合物間の平行度調整技術として、被接合物同士を圧接し、そのとき一方の被接合物の保持手段に円弧面を設け、被接合物同士が圧接される際に一方を他方に倣わせるようにした技術が知られている（たとえば、特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２７９１４２９号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開２００１−２３０２７７号公報（特許請求の範囲）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特許文献２に記載されたような平行度調整方法を、単に特許文献１に記載されたような、エネルギー波で接合面を洗浄した被接合物に適用すると、平行度調整のために被接合物同士を圧接させる際に被接合物同士が接合されてしまい、両者間の相対位置調整が実質的に不可能になってしまう。
【０００７】
そこで本発明の課題は、被接合物同士を圧接させて平行度調整を行う方法の利点をそのまま活かし、その後にアライメント、さらにはエネルギー波による接合面の洗浄を可能とし、高精度の接合を容易に行うことができるとともに、エネルギー波洗浄を併用する場合にも高精度の接合を可能ならしめる接合方法および装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る接合方法は、基材の表面に接合部を有する被接合物同士を接合するに際し、少なくとも一方の被接合物を他方の被接合物に押し付け倣わせた状態でその姿勢に一旦ロックし、両被接合物を離間させ、両被接合物間の相対位置を所定の精度範囲内にアライメントした後再度両被接合物を接触させ、加熱、加圧、超音波印加のいずれか少なくとも一つの方法により被接合物同士を接合することを特徴とする方法からなる。
【０００９】
この方法においては、上記倣い動作後、上記アライメント前または後に、少なくとも一方の被接合物の接合面をエネルギー波により洗浄することもできる。
【００１０】
また、本発明に係る接合方法は、基材の表面に接合部を有する被接合物同士を接合するに際し、少なくとも一方の被接合物を他方の被接合物に押し付け倣わせた状態でその姿勢に一旦ロックし、両被接合物を離間させ、少なくとも一方の被接合物の接合面をエネルギー波により洗浄した後再度両被接合物を接触させ、加熱、加圧、超音波印加のいずれか少なくとも一つの方法により被接合物同士を接合することを特徴とする方法からなる。
【００１１】
これら本発明に係る接合方法においては、上記倣い動作を仮アライメントした後に行うようにすることもできる。先に仮アライメントしておくことにより、倣い動作により両被接合物間の平行度を合わせる際の、相対位置関係のずれ量を小さく抑えることができる。上記各方法において、基材の表面の接合部は、金属からなることが、つまり金属接合部であることが好ましい。
【００１２】
上記接合は、大気圧下で行うことも可能である。ただし、接合面をエネルギー波により洗浄した後接合する場合には、エネルギー波洗浄による表面活性化状態をできる限り維持した状態で接合するために、接合を減圧下で行うことが好ましい。また、不活性ガス雰囲気下で接合を行うこともできる。この場合にも、減圧することが好ましい。
【００１３】
接合面洗浄用のエネルギー波としては、取り扱いやすさや強度制御の行いやすさの点から、プラズマを用いることが好ましい。プラズマとしては、大気圧プラズマ、ＲＦプラズマも含まれる。また、とくに洗浄効果や洗浄後接合までに良好な表面活性化状態に維持するために、Ａｒガス雰囲気中で発生させたＡｒプラズマを用いることが好ましい。
【００１４】
上記エネルギー波による洗浄では、接合部の接合される全表面で１ｎｍ以上の深さにエッチングすることが好ましい。このような深さ以上にエッチング可能なエネルギーのエネルギー波で洗浄することにより、接合部同士を常温接合する場合においても、接合に必要な表面性状を得ることが可能になる。
【００１５】
本発明に係る接合方法は、とくに、表面が金、銅、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎのいずれかにより構成されている金属接合部同士を接合する場合に好適である。たとえば、互いに接合される金属接合部の組み合わせとして、金、銅、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎのいずれかの同種金属同士、あるいは任意の２つの異種金属同士、あるいは、一方を金とし他方を銅、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎのいずれかとする組み合わせとすることができる。中でも、金同士の接合の場合、常温でも確実に接合できるようになる。ただし、金同士の接合以外の場合でも（たとえば、金／銅、金／アルミニウム等の接合等）、常温あるいはそれに近い低温での接合を可能とすることができる。また、少なくとも一方の金属接合部を特定の金属、たとえば金で構成する場合、金属接合部を形成する電極等の全体を金で構成することもできるが、表面だけを金で構成することもできる。表面を金で構成するための形態はとくに限定されず、金めっきの形態や金薄膜をスパッタリングや蒸着等により形成した形態を採用すればよい。
【００１６】
上記接合部同士の接合に際し、表面同士が良好に密着できるように、少なくとも一方の接合部の表面硬度がビッカース硬度Ｈｖで１２０以下、さらに好ましくはアニーリングにより硬度を１００以下に下げたものがよい。たとえば、表面硬度Ｈｖを３０〜７０の範囲内（たとえば、平均Ｈｖを５０）とすることが好ましい。このような低硬度としておくことで、接合面同士が接触された時、とくの接合荷重印加時に接合部の表面が適当に変形し、より密接な接合が可能となる。
【００１７】
本発明に係る接合装置は、基材の表面に接合部を有する被接合物同士を接合する装置であって、少なくとも一方の被接合物を他方の被接合物に押し付け倣わせた状態でその姿勢に一旦ロックする倣い・ロック機構と、ロック状態で離間された両被接合物間の相対位置を所定の精度範囲内に調整するアライメント機構と、アライメント後の両被接合物を再度接触させ、加熱、加圧、超音波印加のいずれか少なくとも一つの手段を備えた接合手段とを有することを特徴とするものからなる。
【００１８】
この接合装置においては、上記倣い・ロック機構による倣い動作後、上記アライメント機構によるアライメント前または後に、少なくとも一方の被接合物の接合面をエネルギー波により洗浄する手段を有することもできる。
【００１９】
また、本発明に係る接合装置は、基材の表面に接合部を有する被接合物同士を接合する装置であって、少なくとも一方の被接合物を他方の被接合物に押し付け倣わせた状態でその姿勢に一旦ロックする倣い・ロック機構と、ロック状態で離間された両被接合物の少なくとも一方の被接合物の接合面をエネルギー波により洗浄する手段と、洗浄後再度両被接合物を接触させ、加熱、加圧、超音波印加のいずれか少なくとも一つの手段を備えた接合手段とを有することを特徴とするものからなる。
【００２０】
これら本発明に係る接合装置においては、上記倣い動作前に仮アライメントを行う仮アライメント機構を有することもできる。また、上記各装置において、基材の表面の接合部は、金属からなることが、つまり金属接合部であることが好ましい。
【００２１】
上記接合手段は減圧手段を備えたもの、不活性ガス供給手段（たとえば、Ａｒガス供給手段）を備えてものに構成することもできる。
【００２２】
また、エネルギー波洗浄手段としてはプラズマ照射手段（大気圧プラズマ、ＲＦプラズマ照射手段を含む）に構成することができる。また、プラズマ照射手段としてＡｒプラズマ照射手段に構成することもできる。
【００２３】
また、前記エネルギー波により洗浄する手段としては、接合部の接合される全表面で１ｎｍ以上の深さのエッチングが可能なエネルギー以上のエネルギー波を発生させる手段からなることが好ましい。
【００２４】
また、接合される両接合部の表面金属種の組み合わせは、前述したように、金、銅、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎのいずれかの同種金属同士、あるいは任意の２つの異種金属同士、あるいは、一方を金とし他方を銅、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎのいずれかとする組み合わせとすることができる。中でも、金同士の組み合わせとする場合、接合が最も容易になる。
【００２５】
また、少なくとも一方の接合部の表面硬度がビッカース硬度Ｈｖで１２０以下、好ましくは１００以下とされていることが好ましい。
【００２６】
上記のような本発明に係る接合方法および装置においては、両被接合物のアライメントまたは／およびエネルギー波による接合面洗浄前に、少なくとも一方の被接合物を他方の被接合物に押し付け倣わせ、両者の平行度がほぼ完全に合わせられ、その状態でその姿勢に一旦ロックし、両被接合物を離間させてから、両被接合物間の相対位置を所定の精度範囲内に納めるアライメント、または／およびエネルギー波による接合面洗浄が行われる。しかる後に、再度両被接合物が接触され、加熱、加圧、超音波印加のいずれか少なくとも一つの方法により被接合物同士が接合される。したがって、倣い動作を行うときには、接合面はエネルギー波による洗浄や加熱は行われておらず、接合面同士がひっつくことはない。倣い動作により平行度が合わされた状態にて、アライメントできるので、両被接合物間の相対位置が容易に高精度に調整され、その状態で接合に供される。また、倣い動作により両被接合物間の平行度がほぼ完全に合わされた状態にて、エネルギー波による接合面洗浄が行われるので、洗浄後に表面活性化された両接合面そのまま接触させることにより、極めて効率よくしかも良好な接合を行うことが可能になる。接合は、単に加圧だけでも可能であり、とくにエネルギー波により接合面洗浄を行う場合には、小さい接合荷重でよい。また、加熱や超音波印加を組み合わせれば、一層確実にかつ容易に接合することが可能になる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る接合装置１を示している。本実施態様においては、互いに接合される被接合物として、一方はチップ２で他方は基板３である場合を例示している。チップ２上には電極を構成する複数の金属接合部４（図１には２つ示してある）が設けられており、基板３には対応する電極を構成する金属接合部５が設けられている。チップ２は一方の被接合物保持手段としてのチップ保持手段６に保持されており、基板３は他方の被接合物保持手段としての基板保持手段７に保持されている。本実施態様では、チップ保持手段６はＺ方向（上下方向）に位置調整できるようになっており、基板保持手段７はＸ、Ｙ方向（水平方向）および／または回転方向（θ方向）に位置調整できるようになっている。
【００２８】
上記のような基板保持手段７は、一般には、平行移動および／または回転可能に装着されるが、必要に応じて、それらと昇降（Ｚ方向移動）とを組み合わせた態様に装着してもよい。また、チップ保持手段６側についても、昇降動作のみならず、平行移動および／または回転動作を行うことができる装置形態であってもよい。
【００２９】
なお、上記において、チップ２とは、たとえば、ＩＣチップ、半導体チップ、光素子、表面実装部品、ウエハーなど、種類や大きさに関係なく、基板３と接合させる側の全てのものをいう。また、基板３とは、たとえば、樹脂基板、ガラス基板、フィルム基板、チップ、ウエハーなど、種類や大きさに関係なく、チップ２と接合される側の全てのものをいう。
【００３０】
本実施態様では、チップ保持手段６において直接チップ２を保持する部分、および、基板保持手段７において直接基板３を保持する部分は、電極ツール８、９に構成されており、それぞれプラズマ発生用電極として機能可能に構成されている。本実施態様では、これら電極ツール８、９の一方にＲＦプラズマ発生用電源（図示略）が接続されており選択切替が可能となっている。また、チャンバ壁１５（可動壁）が接地されている。ＲＦプラズマ発生用電源から、たとえば減圧条件下にて所定の高周波電圧が印加されることにより、電極ツール８、９間でチップ２の金属接合部４の表面および基板３の金属接合部５の表面に電極を切り替えることにより洗浄用のプラズマを照射することができるようになっている。
【００３１】
プラズマ電極の構成は、上下どちらかの電極をアノード・アースとして切り替えることにより両面洗浄する方法と、チャンバ壁をアースとして上下どちらかの電極をアノードとして切り替えて両面洗浄する方法とがある。
【００３２】
チップ保持手段６および基板保持手段７には、ヒーターが内蔵されて少なくとも一方の電極ツールを介して被接合物を加熱可能となっており、かつ、静電チャック手段を備え少なくとも一方の被接合物を静電気的に保持することができるようになっている。ヒーターおよび静電チャック手段については図示を省略してある。図１における１０ａは基板保持手段７側に内蔵された静電チャック用の電極端子、１１ａはプラズマ電極用の端子、１２ａはヒーター用の端子をそれぞれ示しており、電極コネクター１３ａを介して給電されるようになっている。パターンとしては、表層から静電チャック、プラズマ電極、ヒーターとなっていることが好ましい。同様に、１０ｂはチップ保持手段６側に内蔵された静電チャック用の電極端子、１１ｂはプラズマ電極用の端子、１２ｂはヒーター用の端子、１３ｂは給電用の電極コネクターを、それぞれ示している。
【００３３】
本実施態様では、両被接合物２、３の周囲には、一方の被接合物保持手段（本実施態様では基板保持手段７）に当接するまで移動して内部に両被接合物２、３を閉じ込める局部的な密閉空間を持つローカルチャンバ構造（図１に２点鎖線にてローカルチャンバ１４を示す。）を形成することが可能で、かつ、上記当接状態にて、前記被接合物保持手段（本実施態様ではチップ保持手段６）の移動に追従してローカルチャンバ１４の容積を縮小する方向（本実施態様では下降方向への移動）に移動可能な可動壁１５が設けられている。この可動壁１５は、筒状の剛体壁構造に構成されており、可動壁上昇ポート１６、可動壁下降ポート１７および内部シール機構１８を備えたシリンダ手段１９により、図１の上下方向に移動可能となっている。可動壁１５の先端部には、弾性変形可能なシール材２０が設けられており、上記当接状態にて、ローカルチャンバ１４内部を外部に対してより確実にシール、密閉することができるようになっている。
【００３４】
基板保持手段７側には、上記のように形成されるローカルチャンバ１４に対し、該ローカルチャンバ１４内を減圧して所定の真空状態にする真空吸引手段としての真空ポンプ２１が接続されている。ローカルチャンバ１４内の空気あるいはガスは、吸引路２２を通して真空ポンプ２１により吸引される。また、この吸引路２２とは別に、あるいはこの吸引路２２と兼用させて、基板保持手段７側にはアルゴンガス（Ａｒガス）などの特定の不活性ガスをローカルチャンバ１４内に供給するガス供給路２３が設けられている。
【００３５】
基板保持手段７の下部側には、倣い・ロック機構２４が設けられている。倣い・ロック機構２４は、基板保持手段７の下面側に固定された、凸球面２５を有する球面部材２６と、該球面部材２６を受ける凹球面２７を有する受け部材２８を備えている。球面部材２６は、エアフローティング機構２９を介して、その凸球面２５が受け部材２８の凹球面２７に沿って自在に動くことができるようになっており、この動きによって、基板３とチップ２が当接された際に、両者間の平行度が自動的にほぼ完全に合うようになっている。
【００３６】
また、倣い・ロック機構２４におけるロック機構は次のように構成されている。すなわち、球面部材２６と受け部材２８とにわたって、シリンダ３０とその中に収容されたピストン３１が設けられており、このエアシリンダ機構のロックポート３２にエアを供給することによりピストン３１が下方に移動されて、ピストン３１を介し受け部材２８に対して球面部材２６の位置、姿勢がロックされるようになっているとともに、フリーポート３３にエアを供給することによりピストン３１が上方に移動されて、ロックが解除され球面部材２６が受け部材２８に対して自由に倣わされるようになっている。
【００３７】
なお、上記実施態様では、接合に関して、チップ保持手段６を下方に移動させて所定の接合荷重を加える機構、および、チップ保持手段６や基板保持手段７に内蔵された、図示されていないヒータにより加熱する機構について説明したが、これらに加えて、あるいはこれらに代えて、とくにヒータに代えて、超音波印加手段を設けることも可能である。
【００３８】
このように構成された接合装置１を用いて、本発明に係る接合方法は次のように実施することができる。
まず、図２に示すように、倣い・ロック機構２４におけるフリーポート３３にエアを供給して球面部材２６を受け部材２８に対して自由状態とし、この状態にてチップ保持手段６を下降させてチップ２を基板３に、とくにチップ２の金属接合部４を基板３の金属接合部５に押し付け、倣い・ロック機構２４により基板３がチップ２に倣うように、つまり、基板３とチップ２間の平行度がほぼ完全に合うように倣わせられる。このとき、事前にチップ２と基板３との相対位置を仮アライメントしておくと、チップ２の金属接合部４と基板３の金属接合部５とが所定の相対位置関係にて精度よく当接することができる。
【００３９】
上記倣い動作後に、図４に示すように、ロックポート３２にエアが供給され、上記平行度が調整された状態にて、球面部材２６が受け部材２８に対して一旦ロックされる。球面部材２６は基板保持手段７を介して基板３と一定の位置関係に保持されているから、球面部材２６のロックにより、チップ２と基板３間の平行度も調整された状態に維持されることになる。
【００４０】
上記ロック後に、チップ保持手段６が上昇され、チップ２と基板３が、平行度が合った状態にて離間される。離間後に、図４に示すようなアライメント、または、図５に示すようなエネルギー波（プラズマ）による接合面の洗浄、あるいはこれら両方が行われる。これらの両方を行う場合、エネルギー波洗浄は、アライメント前後のいずれでも行うことが可能である。
【００４１】
アライメントは、たとえば図４に示すように、離間されたチップ２と基板３の間に上下２視野を有する認識手段４０（たとえば、２視野カメラ）を挿入し、たとえばチップ２と基板３のそれぞれに付されたアライメントマークを読み取り、その読み取り上方に基づいて両者間の相対位置を微調整することにより行われる。両者間の平行度は上述の倣い動作により既に合わされているので、基板３側をＸ、Ｙ、θ方向に微調整すれば済む。上記２視野の認識手段４０は、たとえば本接合装置全体を真空チャンバにて囲むような場合には、真空領域内で作動させることが困難になるので、そのような場合には、たとえば下方や上方から、赤外線等の透過可能な測定波によりチップ２と基板３のアライメントマークの両方を一方向から読み取り可能な認識手段（たとえば、赤外線カメラ）を用いればよい。
【００４２】
エネルギー波（本実施態様ではプラズマ）による洗浄は、たとえば図５に示すように行われる。可動壁下降ポート１７にエアを供給することにより可動壁１５が下降されてその先端部のシール材２０が基板保持手段７の上面に当接され、良好にシールされ実質的に密閉空間からなるローカルチャンバ１４が形成される。本実施態様では、ガス供給路２３を通してローカルチャンバ１４内にＡｒガスが供給され、吸引路２２を通しての吸引により、ローカルチャンバ１４内が所定の真空度に減圧される。そして、電極ツール８、９間でプラズマが発生され、チップ２の金属接合部４の表面および基板３の金属接合部５の表面、つまり各接合面がプラズマによって洗浄され、表面が接合に適した表面活性化状態とされる。
【００４３】
なお、上記プラズマ洗浄においては、接合表面の表面異物層を除去し十分に表面活性化するために、金属接合部の接合される全表面で１ｎｍ以上エッチングできるようにプラズマ強度、時間を設定することが好ましい。
【００４４】
このエネルギー波（プラズマ）による洗浄と図４に示したアライメントの両方を行う場合には、エネルギー波洗浄はアライメントの前または後のいずれで行ってもよい。
【００４５】
アライメント後、またはエネルギー波洗浄後、あるいはアライメントとエネルギー波洗浄の両方を行った後、図６に示すように、チップ保持手段６を下降させてチップ２の金属接合部４と基板３の金属接合部５が互いに接合される。このとき、接合に必要な接合荷重が加えられる。ただし、エネルギー波洗浄を行っている場合には、極めて小さな接合荷重で良好な接合が可能となり、常温接合まで可能となる。また、接合の際にヒータにより加熱すれば、より接合が容易になる。さらに、ヒータ加熱に代えてあるいはそれとともに、超音波を印加えれば、一層容易に接合できる。
【００４６】
この接合は、大気中で行うことも可能であり、大気圧下で行うことも可能である。また、上記ローカルチャンバ１４の可動壁１５は上下に可動できるので、接合時にも実質的に密閉空間からなるローカルチャンバ１４形態を維持することが可能であるので、減圧下で接合を行うこともでき、さらには不活性ガス雰囲気下で接合を行うこともできる。減圧下や不活性ガス雰囲気下での接合を行うことにより、より不純物の少ない状態での接合が可能になる。
【００４７】
このように、倣い動作により両被接合物間の平行度を合わせた後離間させ、アライメント、または／および、エネルギー波洗浄を行った後に接合することにより、平行度調整を問題を発生させることなく行うことができるとともに、良好に平行度が調整された状態で、接合工程へと至らしめることが可能になり、望ましい条件下での接合が可能になる。
【００４８】
なお、本実施態様ではチップと基板を示したが、電極のないチップ同士やウエハー同士の接合にも本発明は適用でき、上下被接合物が金属以外の半導体やガラス、セラミック等の異種材料である場合もある。また、アライメントマークが無い場合には、外形でアライメントする場合もある。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る接合方法および装置によれば、倣い動作により両被接合物間の平行度を合わせた後一旦ロックし、両被接合物を離間させてアライメント、または／および、エネルギー波洗浄を行い、その後に接合するようにしたので、倣い動作による平行度調整の利点をそのまま活かしつつ、所定のアライメントやエネルギー波による接合面の洗浄を可能とでき、良好な接合を高精度でしかも容易に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る接合装置の概略構成図である。
【図２】図１の装置における倣い動作を示す部分概略構成図である。
【図３】図１の装置におけるロック動作を示す部分概略構成図である。
【図４】図１の装置におけるアライメント工程を示す部分概略構成図である。
【図５】図１の装置におけるエネルギー波洗浄工程を示す部分概略構成図である。
【図６】図１の装置における接合工程を示す部分概略構成図である。
【符号の説明】
１ 接合装置
２ チップ
３ 基板
４ チップの金属接合部
５ 基板の金属接合部
６ チップ保持手段
７ 基板保持手段
８、９ 電極ツール
１０ａ、１０ｂ 静電チャック用の電極端子
１１ａ、１１ｂ プラズマ電極用の端子
１２ａ、１２ｂ ヒーター用の端子
１３ａ、１３ｂ 電極コネクター
１４ ローカルチャンバ
１５ 可動壁
１６ 可動壁上昇ポート
１７ 可動壁下降ポート
１８ 内部シール機構
１９ シリンダ手段
２０ シール材
２１ 真空ポンプ
２２ 吸引路
２３ ガス供給路
２４ 倣い・ロック機構
２５ 凸球面
２６ 球面部材
２７ 凹球面
２８ 受け部材
２９ エアフローティング機構
３０ シリンダ
３１ ピストン
３２ ロックポート
３３ フリーポート
４０ 認識手段
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップやウエハー、各種回路基板等の、基材の表面に接合部を有する被接合物同士を接合する接合方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
接合部を有する被接合物同士を接合する方法として、特許文献１には、シリコンウエハーの接合面同士を接合するに際し、接合に先立って室温の真空中で不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス高速原子ビームを照射してスパッタエッチングする、シリコンウエハーの接合法が開示されている。この接合法では、シリコンウエハーの接合面における酸化物や有機物等が上記のビームで飛ばされて活性化された原子で表面が形成され、その表面同士が、原子間の高い結合力によって接合される。したがって、この方法では、基本的に、接合のための加熱を不要化でき、活性化された表面同士を単に接触させるだけで、常温またはそれに近い低温での接合が可能になる。
【０００３】
しかし、この接合法において常温またはそれに近い低温での接合を行うには、上記のようなエネルギー波によるエッチングにより表面活性化された接合面同士を接合するに際し、被接合物間に高い位置決め精度が求められるのは勿論のこと、極めて高精度の平行度の調整が要求され、接合面同士が密接に面接触した状態で接合される必要がある。平行度が微小に合っていないと、確実な接合が困難になる。また、平行度を一旦精密に合わせたとしても、被接合物毎のばらつきにより、平行度が微妙に狂う場合があり、量産する場合に目標とする接合が困難になるおそれがある。
【０００４】
上記のようなエネルギー波による洗浄、表面活性化とは異なる技術であるが、被接合物間の平行度調整技術として、被接合物同士を圧接し、そのとき一方の被接合物の保持手段に円弧面を設け、被接合物同士が圧接される際に一方を他方に倣わせるようにした技術が知られている（たとえば、特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２７９１４２９号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開２００１−２３０２７７号公報（特許請求の範囲）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特許文献２に記載されたような平行度調整方法を、単に特許文献１に記載されたような、エネルギー波で接合面を洗浄した被接合物に適用すると、平行度調整のために被接合物同士を圧接させる際に被接合物同士が接合されてしまい、両者間の相対位置調整が実質的に不可能になってしまう。
【０００７】
そこで本発明の課題は、被接合物同士を圧接させて平行度調整を行う方法の利点をそのまま活かし、その後にアライメント、さらにはエネルギー波による接合面の洗浄を可能とし、高精度の接合を容易に行うことができるとともに、エネルギー波洗浄を併用する場合にも高精度の接合を可能ならしめる接合方法および装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る接合方法は、基材の表面に接合部を有する被接合物同士を接合するに際し、少なくとも一方の被接合物を他方の被接合物に押し付け倣わせた状態でその姿勢に一旦ロックし、両被接合物を離間させ、両被接合物間の相対位置を所定の精度範囲内にアライメントした後再度両被接合物を接触させ、加熱、加圧、超音波印加のいずれか少なくとも一つの方法により被接合物同士を接合することを特徴とする方法からなる。
【０００９】
この方法においては、上記倣い動作後、上記アライメント前または後に、少なくとも一方の被接合物の接合面をエネルギー波により洗浄することもできる。
【００１０】
また、本発明に係る接合方法は、基材の表面に接合部を有する被接合物同士を接合するに際し、少なくとも一方の被接合物を他方の被接合物に押し付け倣わせた状態でその姿勢に一旦ロックし、両被接合物を離間させ、少なくとも一方の被接合物の接合面をエネルギー波により洗浄した後再度両被接合物を接触させ、加熱、加圧、超音波印加のいずれか少なくとも一つの方法により被接合物同士を接合することを特徴とする方法からなる。
【００１１】
これら本発明に係る接合方法においては、上記倣い動作を仮アライメントした後に行うようにすることもできる。先に仮アライメントしておくことにより、倣い動作により両被接合物間の平行度を合わせる際の、相対位置関係のずれ量を小さく抑えることができる。上記各方法において、基材の表面の接合部は、金属からなることが、つまり金属接合部であることが好ましい。
【００１２】
上記接合は、大気圧下で行うことも可能である。ただし、接合面をエネルギー波により洗浄した後接合する場合には、エネルギー波洗浄による表面活性化状態をできる限り維持した状態で接合するために、接合を減圧下で行うことが好ましい。また、不活性ガス雰囲気下で接合を行うこともできる。この場合にも、減圧することが好ましい。
【００１３】
接合面洗浄用のエネルギー波としては、取り扱いやすさや強度制御の行いやすさの点から、プラズマを用いることが好ましい。プラズマとしては、大気圧プラズマ、ＲＦプラズマも含まれる。また、とくに洗浄効果や洗浄後接合までに良好な表面活性化状態に維持するために、Ａｒガス雰囲気中で発生させたＡｒプラズマを用いることが好ましい。
【００１４】
上記エネルギー波による洗浄では、接合部の接合される全表面で１ｎｍ以上の深さにエッチングすることが好ましい。このような深さ以上にエッチング可能なエネルギーのエネルギー波で洗浄することにより、接合部同士を常温接合する場合においても、接合に必要な表面性状を得ることが可能になる。
【００１５】
本発明に係る接合方法は、とくに、表面が金、銅、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎのいずれかにより構成されている金属接合部同士を接合する場合に好適である。たとえば、互いに接合される金属接合部の組み合わせとして、金、銅、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎのいずれかの同種金属同士、あるいは任意の２つの異種金属同士、あるいは、一方を金とし他方を銅、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎのいずれかとする組み合わせとすることができる。中でも、金同士の接合の場合、常温でも確実に接合できるようになる。ただし、金同士の接合以外の場合でも（たとえば、金／銅、金／アルミニウム等の接合等）、常温あるいはそれに近い低温での接合を可能とすることができる。また、少なくとも一方の金属接合部を特定の金属、たとえば金で構成する場合、金属接合部を形成する電極等の全体を金で構成することもできるが、表面だけを金で構成することもできる。表面を金で構成するための形態はとくに限定されず、金めっきの形態や金薄膜をスパッタリングや蒸着等により形成した形態を採用すればよい。
【００１６】
上記接合部同士の接合に際し、表面同士が良好に密着できるように、少なくとも一方の接合部の表面硬度がビッカース硬度Ｈｖで１２０以下、さらに好ましくはアニーリングにより硬度を１００以下に下げたものがよい。たとえば、表面硬度Ｈｖを３０〜７０の範囲内（たとえば、平均Ｈｖを５０）とすることが好ましい。このような低硬度としておくことで、接合面同士が接触された時、とくの接合荷重印加時に接合部の表面が適当に変形し、より密接な接合が可能となる。
【００１７】
本発明に係る接合装置は、基材の表面に接合部を有する被接合物同士を接合する装置であって、少なくとも一方の被接合物を他方の被接合物に押し付け倣わせた状態でその姿勢に一旦ロックする倣い・ロック機構と、ロック状態で離間された両被接合物間の相対位置を所定の精度範囲内に調整するアライメント機構と、アライメント後の両被接合物を再度接触させ、加熱、加圧、超音波印加のいずれか少なくとも一つの手段を備えた接合手段とを有することを特徴とするものからなる。
【００１８】
この接合装置においては、上記倣い・ロック機構による倣い動作後、上記アライメント機構によるアライメント前または後に、少なくとも一方の被接合物の接合面をエネルギー波により洗浄する手段を有することもできる。
【００１９】
また、本発明に係る接合装置は、基材の表面に接合部を有する被接合物同士を接合する装置であって、少なくとも一方の被接合物を他方の被接合物に押し付け倣わせた状態でその姿勢に一旦ロックする倣い・ロック機構と、ロック状態で離間された両被接合物の少なくとも一方の被接合物の接合面をエネルギー波により洗浄する手段と、洗浄後再度両被接合物を接触させ、加熱、加圧、超音波印加のいずれか少なくとも一つの手段を備えた接合手段とを有することを特徴とするものからなる。
【００２０】
これら本発明に係る接合装置においては、上記倣い動作前に仮アライメントを行う仮アライメント機構を有することもできる。また、上記各装置において、基材の表面の接合部は、金属からなることが、つまり金属接合部であることが好ましい。
【００２１】
上記接合手段は減圧手段を備えたもの、不活性ガス供給手段（たとえば、Ａｒガス供給手段）を備えてものに構成することもできる。
【００２２】
また、エネルギー波洗浄手段としてはプラズマ照射手段（大気圧プラズマ、ＲＦプラズマ照射手段を含む）に構成することができる。また、プラズマ照射手段としてＡｒプラズマ照射手段に構成することもできる。
【００２３】
また、前記エネルギー波により洗浄する手段としては、接合部の接合される全表面で１ｎｍ以上の深さのエッチングが可能なエネルギー以上のエネルギー波を発生させる手段からなることが好ましい。
【００２４】
また、接合される両接合部の表面金属種の組み合わせは、前述したように、金、銅、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎのいずれかの同種金属同士、あるいは任意の２つの異種金属同士、あるいは、一方を金とし他方を銅、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎのいずれかとする組み合わせとすることができる。中でも、金同士の組み合わせとする場合、接合が最も容易になる。
【００２５】
また、少なくとも一方の接合部の表面硬度がビッカース硬度Ｈｖで１２０以下、好ましくは１００以下とされていることが好ましい。
【００２６】
上記のような本発明に係る接合方法および装置においては、両被接合物のアライメントまたは／およびエネルギー波による接合面洗浄前に、少なくとも一方の被接合物を他方の被接合物に押し付け倣わせ、両者の平行度がほぼ完全に合わせられ、その状態でその姿勢に一旦ロックし、両被接合物を離間させてから、両被接合物間の相対位置を所定の精度範囲内に納めるアライメント、または／およびエネルギー波による接合面洗浄が行われる。しかる後に、再度両被接合物が接触され、加熱、加圧、超音波印加のいずれか少なくとも一つの方法により被接合物同士が接合される。したがって、倣い動作を行うときには、接合面はエネルギー波による洗浄や加熱は行われておらず、接合面同士がひっつくことはない。倣い動作により平行度が合わされた状態にて、アライメントできるので、両被接合物間の相対位置が容易に高精度に調整され、その状態で接合に供される。また、倣い動作により両被接合物間の平行度がほぼ完全に合わされた状態にて、エネルギー波による接合面洗浄が行われるので、洗浄後に表面活性化された両接合面そのまま接触させることにより、極めて効率よくしかも良好な接合を行うことが可能になる。接合は、単に加圧だけでも可能であり、とくにエネルギー波により接合面洗浄を行う場合には、小さい接合荷重でよい。また、加熱や超音波印加を組み合わせれば、一層確実にかつ容易に接合することが可能になる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る接合装置１を示している。本実施態様においては、互いに接合される被接合物として、一方はチップ２で他方は基板３である場合を例示している。チップ２上には電極を構成する複数の金属接合部４（図１には２つ示してある）が設けられており、基板３には対応する電極を構成する金属接合部５が設けられている。チップ２は一方の被接合物保持手段としてのチップ保持手段６に保持されており、基板３は他方の被接合物保持手段としての基板保持手段７に保持されている。本実施態様では、チップ保持手段６はＺ方向（上下方向）に位置調整できるようになっており、基板保持手段７はＸ、Ｙ方向（水平方向）および／または回転方向（θ方向）に位置調整できるようになっている。
【００２８】
上記のような基板保持手段７は、一般には、平行移動および／または回転可能に装着されるが、必要に応じて、それらと昇降（Ｚ方向移動）とを組み合わせた態様に装着してもよい。また、チップ保持手段６側についても、昇降動作のみならず、平行移動および／または回転動作を行うことができる装置形態であってもよい。
【００２９】
なお、上記において、チップ２とは、たとえば、ＩＣチップ、半導体チップ、光素子、表面実装部品、ウエハーなど、種類や大きさに関係なく、基板３と接合させる側の全てのものをいう。また、基板３とは、たとえば、樹脂基板、ガラス基板、フィルム基板、チップ、ウエハーなど、種類や大きさに関係なく、チップ２と接合される側の全てのものをいう。
【００３０】
本実施態様では、チップ保持手段６において直接チップ２を保持する部分、および、基板保持手段７において直接基板３を保持する部分は、電極ツール８、９に構成されており、それぞれプラズマ発生用電極として機能可能に構成されている。本実施態様では、これら電極ツール８、９の一方にＲＦプラズマ発生用電源（図示略）が接続されており選択切替が可能となっている。また、チャンバ壁１５（可動壁）が接地されている。ＲＦプラズマ発生用電源から、たとえば減圧条件下にて所定の高周波電圧が印加されることにより、電極ツール８、９間でチップ２の金属接合部４の表面および基板３の金属接合部５の表面に電極を切り替えることにより洗浄用のプラズマを照射することができるようになっている。
【００３１】
プラズマ電極の構成は、上下どちらかの電極をアノード・アースとして切り替えることにより両面洗浄する方法と、チャンバ壁をアースとして上下どちらかの電極をアノードとして切り替えて両面洗浄する方法とがある。
【００３２】
チップ保持手段６および基板保持手段７には、ヒーターが内蔵されて少なくとも一方の電極ツールを介して被接合物を加熱可能となっており、かつ、静電チャック手段を備え少なくとも一方の被接合物を静電気的に保持することができるようになっている。ヒーターおよび静電チャック手段については図示を省略してある。図１における１０ａは基板保持手段７側に内蔵された静電チャック用の電極端子、１１ａはプラズマ電極用の端子、１２ａはヒーター用の端子をそれぞれ示しており、電極コネクター１３ａを介して給電されるようになっている。パターンとしては、表層から静電チャック、プラズマ電極、ヒーターとなっていることが好ましい。同様に、１０ｂはチップ保持手段６側に内蔵された静電チャック用の電極端子、１１ｂはプラズマ電極用の端子、１２ｂはヒーター用の端子、１３ｂは給電用の電極コネクターを、それぞれ示している。
【００３３】
本実施態様では、両被接合物２、３の周囲には、一方の被接合物保持手段（本実施態様では基板保持手段７）に当接するまで移動して内部に両被接合物２、３を閉じ込める局部的な密閉空間を持つローカルチャンバ構造（図１に２点鎖線にてローカルチャンバ１４を示す。）を形成することが可能で、かつ、上記当接状態にて、前記被接合物保持手段（本実施態様ではチップ保持手段６）の移動に追従してローカルチャンバ１４の容積を縮小する方向（本実施態様では下降方向への移動）に移動可能な可動壁１５が設けられている。この可動壁１５は、筒状の剛体壁構造に構成されており、可動壁上昇ポート１６、可動壁下降ポート１７および内部シール機構１８を備えたシリンダ手段１９により、図１の上下方向に移動可能となっている。可動壁１５の先端部には、弾性変形可能なシール材２０が設けられており、上記当接状態にて、ローカルチャンバ１４内部を外部に対してより確実にシール、密閉することができるようになっている。
【００３４】
基板保持手段７側には、上記のように形成されるローカルチャンバ１４に対し、該ローカルチャンバ１４内を減圧して所定の真空状態にする真空吸引手段としての真空ポンプ２１が接続されている。ローカルチャンバ１４内の空気あるいはガスは、吸引路２２を通して真空ポンプ２１により吸引される。また、この吸引路２２とは別に、あるいはこの吸引路２２と兼用させて、基板保持手段７側にはアルゴンガス（Ａｒガス）などの特定の不活性ガスをローカルチャンバ１４内に供給するガス供給路２３が設けられている。
【００３５】
基板保持手段７の下部側には、倣い・ロック機構２４が設けられている。倣い・ロック機構２４は、基板保持手段７の下面側に固定された、凸球面２５を有する球面部材２６と、該球面部材２６を受ける凹球面２７を有する受け部材２８を備えている。球面部材２６は、エアフローティング機構２９を介して、その凸球面２５が受け部材２８の凹球面２７に沿って自在に動くことができるようになっており、この動きによって、基板３とチップ２が当接された際に、両者間の平行度が自動的にほぼ完全に合うようになっている。
【００３６】
また、倣い・ロック機構２４におけるロック機構は次のように構成されている。すなわち、球面部材２６と受け部材２８とにわたって、シリンダ３０とその中に収容されたピストン３１が設けられており、このエアシリンダ機構のロックポート３２にエアを供給することによりピストン３１が下方に移動されて、ピストン３１を介し受け部材２８に対して球面部材２６の位置、姿勢がロックされるようになっているとともに、フリーポート３３にエアを供給することによりピストン３１が上方に移動されて、ロックが解除され球面部材２６が受け部材２８に対して自由に倣わされるようになっている。
【００３７】
なお、上記実施態様では、接合に関して、チップ保持手段６を下方に移動させて所定の接合荷重を加える機構、および、チップ保持手段６や基板保持手段７に内蔵された、図示されていないヒータにより加熱する機構について説明したが、これらに加えて、あるいはこれらに代えて、とくにヒータに代えて、超音波印加手段を設けることも可能である。
【００３８】
このように構成された接合装置１を用いて、本発明に係る接合方法は次のように実施することができる。
まず、図２に示すように、倣い・ロック機構２４におけるフリーポート３３にエアを供給して球面部材２６を受け部材２８に対して自由状態とし、この状態にてチップ保持手段６を下降させてチップ２を基板３に、とくにチップ２の金属接合部４を基板３の金属接合部５に押し付け、倣い・ロック機構２４により基板３がチップ２に倣うように、つまり、基板３とチップ２間の平行度がほぼ完全に合うように倣わせられる。このとき、事前にチップ２と基板３との相対位置を仮アライメントしておくと、チップ２の金属接合部４と基板３の金属接合部５とが所定の相対位置関係にて精度よく当接することができる。
【００３９】
上記倣い動作後に、図４に示すように、ロックポート３２にエアが供給され、上記平行度が調整された状態にて、球面部材２６が受け部材２８に対して一旦ロックされる。球面部材２６は基板保持手段７を介して基板３と一定の位置関係に保持されているから、球面部材２６のロックにより、チップ２と基板３間の平行度も調整された状態に維持されることになる。
【００４０】
上記ロック後に、チップ保持手段６が上昇され、チップ２と基板３が、平行度が合った状態にて離間される。離間後に、図４に示すようなアライメント、または、図５に示すようなエネルギー波（プラズマ）による接合面の洗浄、あるいはこれら両方が行われる。これらの両方を行う場合、エネルギー波洗浄は、アライメント前後のいずれでも行うことが可能である。
【００４１】
アライメントは、たとえば図４に示すように、離間されたチップ２と基板３の間に上下２視野を有する認識手段４０（たとえば、２視野カメラ）を挿入し、たとえばチップ２と基板３のそれぞれに付されたアライメントマークを読み取り、その読み取り上方に基づいて両者間の相対位置を微調整することにより行われる。両者間の平行度は上述の倣い動作により既に合わされているので、基板３側をＸ、Ｙ、θ方向に微調整すれば済む。上記２視野の認識手段４０は、たとえば本接合装置全体を真空チャンバにて囲むような場合には、真空領域内で作動させることが困難になるので、そのような場合には、たとえば下方や上方から、赤外線等の透過可能な測定波によりチップ２と基板３のアライメントマークの両方を一方向から読み取り可能な認識手段（たとえば、赤外線カメラ）を用いればよい。
【００４２】
エネルギー波（本実施態様ではプラズマ）による洗浄は、たとえば図５に示すように行われる。可動壁下降ポート１７にエアを供給することにより可動壁１５が下降されてその先端部のシール材２０が基板保持手段７の上面に当接され、良好にシールされ実質的に密閉空間からなるローカルチャンバ１４が形成される。本実施態様では、ガス供給路２３を通してローカルチャンバ１４内にＡｒガスが供給され、吸引路２２を通しての吸引により、ローカルチャンバ１４内が所定の真空度に減圧される。そして、電極ツール８、９間でプラズマが発生され、チップ２の金属接合部４の表面および基板３の金属接合部５の表面、つまり各接合面がプラズマによって洗浄され、表面が接合に適した表面活性化状態とされる。
【００４３】
なお、上記プラズマ洗浄においては、接合表面の表面異物層を除去し十分に表面活性化するために、金属接合部の接合される全表面で１ｎｍ以上エッチングできるようにプラズマ強度、時間を設定することが好ましい。
【００４４】
このエネルギー波（プラズマ）による洗浄と図４に示したアライメントの両方を行う場合には、エネルギー波洗浄はアライメントの前または後のいずれで行ってもよい。
【００４５】
アライメント後、またはエネルギー波洗浄後、あるいはアライメントとエネルギー波洗浄の両方を行った後、図６に示すように、チップ保持手段６を下降させてチップ２の金属接合部４と基板３の金属接合部５が互いに接合される。このとき、接合に必要な接合荷重が加えられる。ただし、エネルギー波洗浄を行っている場合には、極めて小さな接合荷重で良好な接合が可能となり、常温接合まで可能となる。また、接合の際にヒータにより加熱すれば、より接合が容易になる。さらに、ヒータ加熱に代えてあるいはそれとともに、超音波を印加えれば、一層容易に接合できる。
【００４６】
この接合は、大気中で行うことも可能であり、大気圧下で行うことも可能である。また、上記ローカルチャンバ１４の可動壁１５は上下に可動できるので、接合時にも実質的に密閉空間からなるローカルチャンバ１４形態を維持することが可能であるので、減圧下で接合を行うこともでき、さらには不活性ガス雰囲気下で接合を行うこともできる。減圧下や不活性ガス雰囲気下での接合を行うことにより、より不純物の少ない状態での接合が可能になる。
【００４７】
このように、倣い動作により両被接合物間の平行度を合わせた後離間させ、アライメント、または／および、エネルギー波洗浄を行った後に接合することにより、平行度調整を問題を発生させることなく行うことができるとともに、良好に平行度が調整された状態で、接合工程へと至らしめることが可能になり、望ましい条件下での接合が可能になる。
【００４８】
なお、本実施態様ではチップと基板を示したが、電極のないチップ同士やウエハー同士の接合にも本発明は適用でき、上下被接合物が金属以外の半導体やガラス、セラミック等の異種材料である場合もある。また、アライメントマークが無い場合には、外形でアライメントする場合もある。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る接合方法および装置によれば、倣い動作により両被接合物間の平行度を合わせた後一旦ロックし、両被接合物を離間させてアライメント、または／および、エネルギー波洗浄を行い、その後に接合するようにしたので、倣い動作による平行度調整の利点をそのまま活かしつつ、所定のアライメントやエネルギー波による接合面の洗浄を可能とでき、良好な接合を高精度でしかも容易に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る接合装置の概略構成図である。
【図２】図１の装置における倣い動作を示す部分概略構成図である。
【図３】図１の装置におけるロック動作を示す部分概略構成図である。
【図４】図１の装置におけるアライメント工程を示す部分概略構成図である。
【図５】図１の装置におけるエネルギー波洗浄工程を示す部分概略構成図である。
【図６】図１の装置における接合工程を示す部分概略構成図である。
【符号の説明】
１ 接合装置
２ チップ
３ 基板
４ チップの金属接合部
５ 基板の金属接合部
６ チップ保持手段
７ 基板保持手段
８、９ 電極ツール
１０ａ、１０ｂ 静電チャック用の電極端子
１１ａ、１１ｂ プラズマ電極用の端子
１２ａ、１２ｂ ヒーター用の端子
１３ａ、１３ｂ 電極コネクター
１４ ローカルチャンバ
１５ 可動壁
１６ 可動壁上昇ポート
１７ 可動壁下降ポート
１８ 内部シール機構
１９ シリンダ手段
２０ シール材
２１ 真空ポンプ
２２ 吸引路
２３ ガス供給路
２４ 倣い・ロック機構
２５ 凸球面
２６ 球面部材
２７ 凹球面
２８ 受け部材
２９ エアフローティング機構
３０ シリンダ
３１ ピストン
３２ ロックポート
３３ フリーポート
４０ 認識手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面に接合部を有する被接合物同士を接合するに際し、少なくとも一方の被接合物を他方の被接合物に押し付け倣わせた状態でその姿勢に一旦ロックし、両被接合物を離間させ、両被接合物間の相対位置を所定の精度範囲内にアライメントした後再度両被接合物を接触させ、加熱、加圧、超音波印加のいずれか少なくとも一つの方法により被接合物同士を接合することを特徴とする接合方法。
【請求項２】
前記倣い動作後、前記アライメント前または後に、少なくとも一方の被接合物の接合面をエネルギー波により洗浄する、請求項１の接合方法。
【請求項３】
基材の表面に接合部を有する被接合物同士を接合するに際し、少なくとも一方の被接合物を他方の被接合物に押し付け倣わせた状態でその姿勢に一旦ロックし、両被接合物を離間させ、少なくとも一方の被接合物の接合面をエネルギー波により洗浄した後再度両被接合物を接触させ、加熱、加圧、超音波印加のいずれか少なくとも一つの方法により被接合物同士を接合することを特徴とする接合方法。
【請求項４】
前記倣い動作を仮アライメントした後に行う、請求項１〜３のいずれかに記載の接合方法。
【請求項５】
前記接合部が金属である、請求項１〜４のいずれかに記載の接合方法。
【請求項６】
前記接合を減圧下で行う、請求項１〜５のいずれかに記載の接合方法。
【請求項７】
前記接合を不活性ガス雰囲気下で行う、請求項１〜６のいずれかに記載の接合方法。
【請求項８】
前記エネルギー波としてプラズマを用いる、請求項２〜７のいずれかに記載の接合方法。
【請求項９】
前記エネルギー波としてＡｒプラズマを用いる、請求項８の接合方法。
【請求項１０】
前記エネルギー波による洗浄により、前記接合部の接合される全表面で１ｎｍ以上の深さにエッチングする、請求項２〜９のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１１】
接合面が金、銅、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎのいずれかにより構成されている接合部同士を接合する、請求項１〜１０のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１２】
少なくとも一方の接合部の表面硬度をビッカース硬度Ｈｖで１２０以下にする、請求項１〜１１のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１３】
基材の表面に接合部を有する被接合物同士を接合する装置であって、少なくとも一方の被接合物を他方の被接合物に押し付け倣わせた状態でその姿勢に一旦ロックする倣い・ロック機構と、ロック状態で離間された両被接合物間の相対位置を所定の精度範囲内に調整するアライメント機構と、アライメント後の両被接合物を再度接触させ、加熱、加圧、超音波印加のいずれか少なくとも一つの手段を備えた接合手段とを有することを特徴とする接合装置。
【請求項１４】
前記倣い・ロック機構による倣い動作後、前記アライメント機構によるアライメント前または後に、少なくとも一方の被接合物の接合面をエネルギー波により洗浄する手段を有する、請求項１３の接合装置。
【請求項１５】
基材の表面に接合部を有する被接合物同士を接合する装置であって、少なくとも一方の被接合物を他方の被接合物に押し付け倣わせた状態でその姿勢に一旦ロックする倣い・ロック機構と、ロック状態で離間された両被接合物の少なくとも一方の被接合物の接合面をエネルギー波により洗浄する手段と、洗浄後再度両被接合物を接触させ、加熱、加圧、超音波印加のいずれか少なくとも一つの手段を備えた接合手段とを有することを特徴とする接合装置。
【請求項１６】
前記倣い動作前に仮アライメントを行う仮アライメント機構を有する、請求項１３〜１５のいずれかに記載の接合装置。
【請求項１７】
前記接合部が金属である、請求項１３〜１６のいずれかに記載の接合装置。
【請求項１８】
前記接合手段が減圧手段を備えている、請求項１３〜１７のいずれかに記載の接合装置。
【請求項１９】
前記接合手段が不活性ガス供給手段を備えている、請求項１３〜１８のいずれかに記載の接合装置。
【請求項２０】
前記エネルギー波洗浄手段がプラズマ照射手段からなる、請求項１４〜１９のいずれかに記載の接合装置。
【請求項２１】
前記プラズマ照射手段がＡｒプラズマ照射手段からなる、請求項２０の接合装置。
【請求項２２】
前記エネルギー波洗浄手段が、前記接合部の接合される全表面で１ｎｍ以上の深さのエッチングが可能な手段からなる、請求項１４〜２１のいずれかに記載の接合装置。
【請求項２３】
接合される接合部の接合面が金、銅、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎのいずれかにより構成されている、請求項１３〜２２のいずれかに記載の接合装置。
【請求項２４】
少なくとも一方の接合部の表面硬度をビッカース硬度Ｈｖで１２０以下とされている、請求項１３〜２３のいずれかに記載の接合装置。
【請求項１】
基材の表面に接合部を有する被接合物同士を接合するに際し、少なくとも一方の被接合物を他方の被接合物に押し付け倣わせた状態でその姿勢に一旦ロックし、両被接合物を離間させ、両被接合物間の相対位置を所定の精度範囲内にアライメントした後再度両被接合物を接触させ、加熱、加圧、超音波印加のいずれか少なくとも一つの方法により被接合物同士を接合することを特徴とする接合方法。
【請求項２】
前記倣い動作後、前記アライメント前または後に、少なくとも一方の被接合物の接合面をエネルギー波により洗浄する、請求項１の接合方法。
【請求項３】
基材の表面に接合部を有する被接合物同士を接合するに際し、少なくとも一方の被接合物を他方の被接合物に押し付け倣わせた状態でその姿勢に一旦ロックし、両被接合物を離間させ、少なくとも一方の被接合物の接合面をエネルギー波により洗浄した後再度両被接合物を接触させ、加熱、加圧、超音波印加のいずれか少なくとも一つの方法により被接合物同士を接合することを特徴とする接合方法。
【請求項４】
前記倣い動作を仮アライメントした後に行う、請求項１〜３のいずれかに記載の接合方法。
【請求項５】
前記接合部が金属である、請求項１〜４のいずれかに記載の接合方法。
【請求項６】
前記接合を減圧下で行う、請求項１〜５のいずれかに記載の接合方法。
【請求項７】
前記接合を不活性ガス雰囲気下で行う、請求項１〜６のいずれかに記載の接合方法。
【請求項８】
前記エネルギー波としてプラズマを用いる、請求項２〜７のいずれかに記載の接合方法。
【請求項９】
前記エネルギー波としてＡｒプラズマを用いる、請求項８の接合方法。
【請求項１０】
前記エネルギー波による洗浄により、前記接合部の接合される全表面で１ｎｍ以上の深さにエッチングする、請求項２〜９のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１１】
接合面が金、銅、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎのいずれかにより構成されている接合部同士を接合する、請求項１〜１０のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１２】
少なくとも一方の接合部の表面硬度をビッカース硬度Ｈｖで１２０以下にする、請求項１〜１１のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１３】
基材の表面に接合部を有する被接合物同士を接合する装置であって、少なくとも一方の被接合物を他方の被接合物に押し付け倣わせた状態でその姿勢に一旦ロックする倣い・ロック機構と、ロック状態で離間された両被接合物間の相対位置を所定の精度範囲内に調整するアライメント機構と、アライメント後の両被接合物を再度接触させ、加熱、加圧、超音波印加のいずれか少なくとも一つの手段を備えた接合手段とを有することを特徴とする接合装置。
【請求項１４】
前記倣い・ロック機構による倣い動作後、前記アライメント機構によるアライメント前または後に、少なくとも一方の被接合物の接合面をエネルギー波により洗浄する手段を有する、請求項１３の接合装置。
【請求項１５】
基材の表面に接合部を有する被接合物同士を接合する装置であって、少なくとも一方の被接合物を他方の被接合物に押し付け倣わせた状態でその姿勢に一旦ロックする倣い・ロック機構と、ロック状態で離間された両被接合物の少なくとも一方の被接合物の接合面をエネルギー波により洗浄する手段と、洗浄後再度両被接合物を接触させ、加熱、加圧、超音波印加のいずれか少なくとも一つの手段を備えた接合手段とを有することを特徴とする接合装置。
【請求項１６】
前記倣い動作前に仮アライメントを行う仮アライメント機構を有する、請求項１３〜１５のいずれかに記載の接合装置。
【請求項１７】
前記接合部が金属である、請求項１３〜１６のいずれかに記載の接合装置。
【請求項１８】
前記接合手段が減圧手段を備えている、請求項１３〜１７のいずれかに記載の接合装置。
【請求項１９】
前記接合手段が不活性ガス供給手段を備えている、請求項１３〜１８のいずれかに記載の接合装置。
【請求項２０】
前記エネルギー波洗浄手段がプラズマ照射手段からなる、請求項１４〜１９のいずれかに記載の接合装置。
【請求項２１】
前記プラズマ照射手段がＡｒプラズマ照射手段からなる、請求項２０の接合装置。
【請求項２２】
前記エネルギー波洗浄手段が、前記接合部の接合される全表面で１ｎｍ以上の深さのエッチングが可能な手段からなる、請求項１４〜２１のいずれかに記載の接合装置。
【請求項２３】
接合される接合部の接合面が金、銅、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎのいずれかにより構成されている、請求項１３〜２２のいずれかに記載の接合装置。
【請求項２４】
少なくとも一方の接合部の表面硬度をビッカース硬度Ｈｖで１２０以下とされている、請求項１３〜２３のいずれかに記載の接合装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１３４８９９（Ｐ２００６−１３４８９９Ａ）
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００２−３４５３０６（Ｐ２００２−３４５３０６）
【出願日】平成１４年１１月２８日（２００２．１１．２８）
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１４年１１月２８日（２００２．１１．２８）
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【Ｆターム（参考）】
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