(57)【要約】【課題】移載対象のチップに対する選択的な光照射が可能なチップ移載部材、チップ移載装置、およびチップ移載方法を提供すること。【解決手段】チップ移載部材は、光入射面と、光出射面と、側面とを含む光透過部と、前記側面に設けられた金属部と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面と、光出射面と、側面とを含む光透過部と、
前記側面に設けられた金属部と、
を備えたチップ移載部材。
【請求項２】
前記光出射面は、
平坦面と、
前記平坦面と前記側面との間に設けられた、曲面または傾斜面と、
を有する請求項１記載のチップ移載部材。
【請求項３】
光入射面と光出射面とを含み、前記光入射面から前記光出射面に向かう方向が第１方向に沿う光透過部を備え、
前記光透過部は、前記第１方向と交差した第２方向に沿って分布する異なる屈折率の複数の領域を含むチップ移載部材。
【請求項４】
前記光出射面の形状は、４つのコーナーをもつ略四角形である請求項１〜３のいずれか１つに記載のチップ移載部材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のチップ移載部材と、
前記光入射面に通じる導光部を有し、前記チップ移載部材を保持する保持部材と、
を備え、
前記光出射面は、前記保持部材の先端よりも突出しているチップ移載装置。
【請求項６】
前記保持部材の先端は、前記光出射面に対して傾斜した傾斜面を含み、
前記傾斜面と、前記光透過部の側面とがなす角度は、９０°より大きく１８０°より小さい請求項５記載のチップ移載装置。
【請求項７】
シートに貼り付けられたチップの活性化された表面と、基板の活性化された表面とを対向させることと、
前記シートを介してチップ移載部材で前記チップを押圧して、前記チップの活性化された表面を、前記基板の活性化された表面に密着させることと、
前記チップの活性化された表面が前記基板の活性化された表面に密着した状態を維持しながら、前記チップ移載部材を通じて光を前記シートに照射して前記シートを前記チップから剥離することと、
を備え、
前記チップ移載部材は、
光入射面と、光出射面と、側面とを含む光透過部と、
前記側面に設けられた金属部と、
を備えたチップ移載方法。
【請求項８】
前記チップ移載部材を通じて前記シートにＵＶ光を照射する請求項７記載のチップ移載方法。
【請求項９】
前記シートにおける前記チップ移載部材で押圧された部分の周辺の領域を吸着保持する請求項７または８に記載のチップ移載方法。
【請求項１０】
前記シートを前記チップから剥離した後、前記チップの活性化された表面と、前記基板の活性化された表面との密着部を加熱することをさらに備えた請求項７〜９のいずれか１つに記載のチップ移載方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、チップ移載部材、チップ移載装置、およびチップ移載方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
チップおよび基板のそれぞれのプラズマ活性化された表面同士を直接接合する技術が提案されている。基板に移載される前、チップはシートに接着されている。そのシートの接着層にＵＶ（ultraviolet）光を照射することによって接着層が硬化して、チップとシートとの接着力が低下し、チップはシートから基板に移載される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０４０４７号公報
【特許文献２】特開２０１６−９２０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、移載対象のチップに対する選択的な光照射が可能なチップ移載部材、チップ移載装置、およびチップ移載方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、チップ移載部材は、光入射面と、光出射面と、側面とを含む光透過部と、前記側面に設けられた金属部と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態のチップ移載装置の模式断面図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、実施形態のチップ移載部材の光出射面の平面図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、実施形態のチップ移載方法を示す模式断面図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、実施形態のチップ移載方法を示す模式断面図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、実施形態のチップ移載方法を示す模式断面図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、実施形態のチップ移載方法を示す模式断面図。
【図７】実施形態のチップ移載方法を示す模式断面図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、実施形態のチップ移載装置の模式断面図。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、実施形態のチップ移載部材の模式断面図。
【図１０】（ａ）は、実施形態のチップ移載部材を用いてＵＶ光が照射された紫外線光量分布測定フィルム（ＵＶスケール）の写真図であり、（ｂ）は、側面に金属部を設けない光透過部のみのチップ移載部材を用いてＵＶ光が照射されたＵＶスケールの写真図である。
【図１１】比較例におけるチップ移載方法を示す模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
【０００８】
図１は、実施形態のチップ移載装置の模式断面図である。
【０００９】
実施形態のチップ移載装置は、チップ移載部材１０と、チップ移載部材１０を保持する保持部材２０とを有する。さらに、チップ移載装置は、図５（ａ）及び（ｂ）に示す基板ステージ９１と、シートステージ９２と、吸着機構９３とを有する。吸着機構９３は、例えば真空吸着機構である。
【００１０】
チップ移載部材１０は、例えばガラス材料からなる光透過部１１を有する。光透過部１１は、光入射面１２と、光出射面１３と、側面１４とを含む。
【００１１】
光入射面１２から光出射面１３に向かう方向は、第１方向に沿う。光透過部１１の光軸を１点鎖線で表す。光軸は、光入射面１２の中心と光出射面１３の中心とを結ぶ。第１方向は、光軸に平行である。
【００１２】
光透過部１１の側面１４は、第１側面部１４ａと第２側面部１４ｂとを含む。第１側面部１４ａは、光入射面１２と直角を形成し、光軸に平行に延びている。第２側面部１４ｂは、光出射面１３と鈍角を形成し、光軸および光出射面１３に対して傾斜している。
【００１３】
光透過部１１の側面１４に金属部１５が設けられている。金属部１５は、側面１４にコーティングされた金属膜である。金属膜は、例えばアルミニウム膜を含む。
【００１４】
金属部１５は、光透過部１１のすべての側面１４を覆っている。光入射面１２と光出射面１３には、金属部１５は設けられていない。例えば、光透過部１１の全表面（光入射面１２、光出射面１３、および側面１４）に金属膜をコーティングした後、光入射面１２および光出射面１３に形成された金属膜を研磨により除去する。
【００１５】
図２（ａ）は、チップ移載部材１０の光出射面１３の平面図である。
【００１６】
光出射面１３は、後述するようにチップを押圧する面である。光出射面１３の形状は、チップの四角い平面形状に合わせた４つのコーナーをもつ略四角形である。光出射面１３のコーナーは、直角であっても、丸みをもっていてもよい。または、図２（ｂ）に示すように、光出射面１３の形状は、円形であってもよい。
【００１７】
光出射面１３の形状はチップ形状に近い略四角形の方が、後述するキャリアシートとチップとの接着面に対して未照射領域を生じさせずに光を照射することができる。且つ、対象チップ以外の不要な領域への光照射を抑えることができる。
【００１８】
図１に示すように、保持部材２０は、光透過部１１の光入射面１２に通じる導光部２２を有する。導光部２２は、空洞、または空洞内に挿入される導光部材である。導光部２２と光入射面１２との間に開口部２３が形成されている。
【００１９】
保持部材２０は、チップ移載部材１０を保持するとともに、光源側とのアダプタ機能も担う。チップ移載部材１０は、保持部材２０ごと、昇降（光軸方向に沿った移動）、および水平移動（光軸に直交する方向の移動）が可能となっている。
【００２０】
図示しない光源から出射した光は、導光部２２および開口部２３を通って、光透過部１１の光入射面１２に入射する。光入射面１２に入射した光は、光透過部１１内を光出射面１３に向かって進み、光出射面１３から出射する。
【００２１】
チップ移載部材１０の光出射面１３は、保持部材２０の先端２１よりも突出している。光透過部１１の第２側面部１４ｂの一部も保持部材２０の先端よりも突出し、その第２側面部１４ｂの一部（突出部）は金属部１５で覆われている。金属部１５は光の透過を遮る。したがって、光の出射領域（範囲）を、実質的に光出射面１３に限定することができる。
【００２２】
また、図７に示すように、光入射面１３は、平坦面１３ａと、この平坦面１３ａと側面１４との間に設けられた曲面（または傾斜面）１３ｂとを含む。曲面（または傾斜面）１３ｂは、平坦面１３ａおよび側面１４に連続している。金属部１５は、曲面（または傾斜面）１３ｂには設けられていない。
【００２３】
次に、図３（ａ）〜図７を参照して、実施形態のチップ移載方法について説明する。
【００２４】
図３（ａ）に示すように、ウェーハ４０をダイシングシート６１に貼り付ける。ダイシングシート６１は、環状のリングフレーム６２に固定され、リングフレーム６２の内側に張られている。
【００２５】
ウェーハ４０は、例えば、半導体基板４２と半導体層４３とを有する。半導体層４３の表面が、ダイシングシート６１に貼り付けられる。半導体層４３は、例えば、化合物半導体層を含む。半導体層４３は、例えば、半導体基板４２にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族半導体層を含む。
【００２６】
ウェーハ４０は、ダイシングシート６１上でダイシング加工され、図３（ｂ）に示すように、複数のチップ４１に個片化される。
【００２７】
次に、ダイシングシート６１をリングフレーム６２から外し、図３（ｃ）に示すように、ダイシングシート６１をエキスパンド装置７１にセットしてダイシングシート６１を引っ張って広げる。ダイシングシート６１に貼り付けられた複数のチップ４１の間隔が広がる。
【００２８】
この後、図３（ｄ）に示すように、複数のチップ４１を一括してキャリアシート８１に移す。キャリアシート８１は、環状のリングフレーム８２に固定され、リングフレーム８２の内側に張られている。
【００２９】
キャリアシート８１は、光透過性を有する透明樹脂で形成され、その表面には例えばＵＶ硬化性をもつ接着層が形成されている。チップ４１の半導体基板４２が、キャリアシート８１の接着層に貼り付けられる。
【００３０】
次に、図４（ａ）に示すように、キャリアシート８１に貼り付けられた複数のチップ４１の半導体層４３の表面を、プラズマ（例えばＯ２プラズマ）にさらす。半導体層４３の表面に付着していた有機物等の汚染物が除去されるとともに、半導体層４３の表面を例えば水酸基で終端させることができる。
【００３１】
本実施形態によれば、例えば、III-Ｖ族半導体を含むチップ４１の半導体層４３を、シリコン基板に接合させる。図４（ｂ）に示すように、チップ４１が移載される基板５０の表面もプラズマ（例えばＯ２プラズマ）にさらす。その基板５０の表面に付着していた有機物等の汚染物が除去されるとともに、基板５０の表面を例えば水酸基で終端させることができる。基板５０は、シリコン以外の半導体基板、またはガラス基板であってもよい。また、チップ４１は、シリコンチップやガラスチップであってもよい。
【００３２】
図５（ａ）に示すように、キャリアシート８１に貼り付けられたチップ４１のプラズマ活性化された表面と、基板５０のプラズマ活性化された表面とを対向配置させる。基板５０は、基板ステージ９１上に保持され、キャリアシート８１を固定したリングフレーム８２は、環状のシートステージ９２上に保持される。
【００３３】
そして、図５（ｂ）に示すように、図示しない昇降機構（または押圧機構）がチップ移載部材１０を、移載対象のチップ４１に向けて移動させる。チップ移載部材１０は、キャリアシート８１越しに移載対象のチップ４１を押圧し、チップ４１の活性化された表面を基板５０の活性化された表面に密着させる。これは、室温で行われる。
【００３４】
このとき、シートステージ９２が基板５０から離れる方向に上昇し、キャリアシート８１の端部が持ち上げられ、キャリアシート８１が引っ張られる。さらに、リング状の吸着機構９３が、キャリアシート８１における移載対象チップの周辺の領域を吸着保持する。これにより、キャリアシート８１における押圧されるべき領域の撓みが制御されつつ、移載対象ではない他のチップ４１は基板５０から離間する。
【００３５】
チップ移載部材１０の光出射面１３（押圧面）を含む先端部を、保持部材２０の先端２１から突出させることで、保持部材２０の先端２１とキャリアシート８１との間に、キャリアシート８１の傾斜を許容するクリアランスを確保しやすくなる。
【００３６】
図６（ａ）は、チップ移載部材１０によるチップ押圧部分の拡大図である。なお、保持部材２０および吸着機構９３の図示は省略している。
【００３７】
チップ移載部材１０の光出射面１３がキャリアシート８１越しに移載対象のチップ４１を基板５０に押圧し、チップ４１は基板５０に接合される。その状態で、図６（ｂ）に示すように、チップ移載部材１０の光透過部１１を通じて、キャリアシート８１に例えばＵＶ光Ｌを照射する。
【００３８】
キャリアシート８１の接着層がＵＶ光Ｌの照射を受けて硬化し、移載対象のチップ４１とキャリアシート８１との接着力が低下する。キャリアシート８１との接着力が低下したチップ４１は、図７に示すように、キャリアシート８１から剥離し、基板５０に移載される。チップ４１の表面と基板５０の表面とをそれぞれプラズマにより活性化して、チップ４１を基板５０に密着させることで、チップ４１を基板５０に常温で仮接合させる。
【００３９】
他のチップ４１に対しても、チップ移載部材１０による押圧およびＵＶ光照射が繰り返され、複数のチップ４１が基板５０に移載される。
【００４０】
複数のチップ４１をキャリアシート８１から基板５０に移載した後、図５（ｃ）に示すように、複数のチップ４１および基板５０を、ホットプレート１０１、１０２の間で加圧して加熱する。チップ４１の活性化された表面と、基板５０の活性化された表面との密着部を加熱する。複数のチップ４１は、基板５０に本接合される。基板５０上における各チップ４１の接合位置は、上記チップ移載部材１０を用いた仮接合でほぼ固定され、本接合では複数のチップ４１の接合位置合わせ精度を容易に向上させることができる。
【００４１】
図１１は、比較例におけるチップ移載方法を示す模式断面図である。
【００４２】
この比較例では、前述した図３（ｄ）の工程で複数のチップ４１をキャリアシート８１に転写した後、キャリアシート８１にＵＶ光を照射して、複数のチップ４１について一括してキャリアシート８１との接着力を低下させておく。その後、実施形態と同様の図４（ａ）以降の工程が行われ、図１１に示すチップ４１の基板５０への移載時にはキャリアシート８１に対するＵＶ光照射は行われない。
【００４３】
移載対象のチップ４１が、チップ移載部材２００によって基板５０に向けて押圧される。このプロセスの前にすでにチップ４１とキャリアシート８１との接着力が低下されているので、チップ移載部材２００に押されたチップ４１が基板５０に接触する前に、チップ４１がキャリアシート８１から剥がれ始めることが起こり得る。これは、チップ４１の傾きを生じさせ、チップ４１の基板５０上での搭載位置精度の低下をまねき得る。
【００４４】
また、キャリアシート８１がチップ移載部材２００による押圧箇所を頂点にして湾曲するように変形することで、移載対象チップの近くの他のチップが剥がれ始めることも起こり得る。これは、後の工程において、チップ４１のキャリアシート８１からの不所望の脱落の可能性を高める。
【００４５】
また、図３（ｄ）の工程で、キャリアシート８１における複数のチップ４１を含む広い範囲にＵＶ光が照射されて硬化したキャリアシート８１が、図１１に示すような変形で塑性変形してしまい、後のチップの移載位置精度に影響を与えることも懸念される。
【００４６】
これに対して実施形態によれば、図６（ａ）に示すように、移載対象のチップ４１は、基板５０に接触するまでキャリアシート８１から剥がれないため、チップ４１の平行度が維持され、基板５０上での搭載位置精度を高くできる。
【００４７】
そして、チップ移載部材１０でチップ４１を基板５０に押圧した状態で、図６（ｂ）に示すように、チップ移載部材１０の光透過部１１を通じてＵＶ光Ｌを局所的に照射する。
【００４８】
光透過部１１の側面１４からのＵＶ光の漏れは金属部１５によって抑制される。移載対象のチップ４１に対してのみキャリアシート８１との接着力を低下させることができる。光透過部１１の先端側の曲面（または傾斜面）１３ｂからも光が出射されることで、その部分からもチップ４１はキャリアシート８１から剥がれ始める。キャリアシート８１において、移載対象ではない他のチップ４１の貼り付け領域にはＵＶ光が当たらず、他のチップ４１のキャリアシート８１に対する接着力は保持され、後の工程でのチップ４１の脱落を防ぐことができる。
【００４９】
また、キャリアシート８１におけるＵＶ硬化領域を最小限にできる。これは、キャリアシート８１の大きな塑性変形を抑制し、複数のチップ４１を連続して基板１０に移載するプロセスを安定にする。
【００５０】
図１０（ａ）は、実施形態のチップ移載部材１０を用いてＵＶ光が照射された紫外線光量分布測定フィルム（ＵＶスケール）の写真図である。ＵＶスケールは、フィルムの発色濃度によってＵＶ光の光量分布を可視化するものであり、ＵＶ光が当たった領域が濃く変色している。
【００５１】
光透過部１１の側面１４からのＵＶ光の漏れを金属部１５で抑制することで、図１０（ａ）に示すように、ＵＶ光がチップの四角い形状で望む照射範囲に収まっている。ＵＶ光照射領域内における積算光量分布のばらつきも抑制でき、チップの全面を均等のタイミングでキャリアシートから剥離させることが可能となる。
【００５２】
図１０（ｂ）は、金属部１５を設けない光透過部１１を用いてＵＶ光が照射されたＵＶスケールの写真図である。
【００５３】
光透過部材１１の側面を遮光しない場合、図１０（ｂ）に示すように、ＵＶ光の照射領域の形状および範囲が不安定になる。この場合、チップが、不特定箇所から剥離され始めやすく、これは基板上におけるチップ搭載位置精度に影響を与えうる。また、ＵＶ光が局所的に過剰に照射されることでキャリアシートが破損してしまうことが懸念される。
【００５４】
チップ移載部材１０におけるチップ４１に対する押圧面を平坦面１３ａにすることで、押圧時にチップ４１が傾かずに、基板５０と平行な状態を保てる。
【００５５】
図８（ａ）は、実施形態のチップ移載装置の他の例を示す模式断面図である。
【００５６】
この図８（ａ）に示す例では、保持部材２０の先端は、光透過部１１の光出射面１３に対して傾斜した傾斜面２５を含む。その傾斜面２５と、光透過部１１の側面１４とがなす角度θは、９０°より大きく１８０°より小さい。
【００５７】
すなわち、保持部材２０の先端の傾斜面２５は、対象チップ４１が基板５０に押圧された状態で傾斜しつつ基板５０から離間されるキャリアシート８１の傾斜に沿って傾斜している。このため、移載対象チップ４１の近くのチップ４１を基板１０から離間させるためのキャリアシート８１の上方への移動量を確保しやすく、移載対象ではないチップ４１を確実に基板５０から離間させることができる。
【００５８】
図８（ｂ）は、実施形態のチップ移載装置のさらに他の例を示す模式断面図である。
【００５９】
図８（ｂ）に示す例では、キャリアシート８１におけるチップ４１が貼り付けられた面の反対の面に対向するように金属板１５０が配置される。金属板１５０の一部には開口部１５０ａが形成され、その開口部１５０ａを通じてチップ移載部材１０がキャリアシート８１越しに移載対象のチップ４１を押圧できる。
【００６０】
金属板１５０は、移載対象ではない他のチップ４１、およびキャリアシート８１におけるそれら他のチップ４１が貼り付けられた領域に対する光の照射を遮蔽する。金属板１５０によって、望まない領域への光照射を確実に抑制できる。
【００６１】
図９（ａ）は、実施形態のチップ移載部材の他の例の模式断面図である。
【００６２】
図９（ａ）に示すチップ移載部材は、前述したチップ移載部材１０と同様、例えばガラス材料からなる光透過部１１１を有する。光透過部１１１は、光入射面１１２と光出射面１１３とを含む。
【００６３】
光入射面１１２から光出射面１１３に向かう方向は、第１方向（Ｚ軸方向）に沿う。第１方向は、光入射面１１２の中心と光出射面１１３の中心とを結ぶ光透過部１１１の光軸に平行である。
【００６４】
さらに、光透過部１１１は、第１方向（Ｚ軸方向）と交差した第２方向に沿って分布する異なる屈折率の複数の領域ａ１、ａ２を含む。この例では、第２方向は、Ｚ軸方向に直交するＸ軸方向に沿う。
【００６５】
領域ａ１は、第２方向に沿って、領域ａ２の間に設けられている。例えば、領域ａ１は光透過部１１１の光軸を含む領域に柱状に設けられ、その領域ａ１の囲むように領域ａ２が設けられている。
【００６６】
領域ａ１の屈折率は、領域ａ２の屈折率よりも高い。したがって、光入射面１１２に入射した光は、全反射により領域ａ１に閉じ込められた状態で光透過部１１１内を導光され、光出射面１１３から出射する。側面１１４に金属部を設けなくても、側面１１４からの光の漏れを抑制することができる。
【００６７】
また、光出射面１１３を曲率をもつレンズ形状にすることで、光の拡散を抑えて、光を望む領域に集光させやすくなる。
【００６８】
図９（ｂ）は、実施形態のチップ移載部材のさらに他の例の模式断面図である。
【００６９】
図９（ｂ）に示すチップ移載部材は、前述したチップ移載部材１０と同様、例えばガラス材料からなる光透過部１２１を有する。光透過部１２１は、光入射面１２２と光出射面１２３とを含む。
【００７０】
この例でも、金属部１２５が、光透過部１２１の側面１２４を覆っている。金属部１２５は金属キャピラリであり、その金属キャピラリ内に光透過部１２１が保持されている。
【００７１】
また、吸着機構９３によってキャリアシート８１における移載対象チップの周辺の領域を吸着保持することで、吸着しない場合に比べて、押圧部周辺のシート面内のテンションを均一化し、またキャリアシート８１の引き上げ量を少なくかつ安定化させる。
【００７２】
キャリアシート８１の引き上げ量が少なくなると、移載対象ではない他のチップ４１がチップ移載部材１０の光透過部１１の近くに位置しやすく、他のチップ４１に対する光照射の可能性が高くなりうる。そのような状況でも、本実施形態によれば、前述した金属部１５、金属部１２５、金属板１５０、または屈折率分布が制御された光透過部１１１によってチップ移載部材の側面からの光漏れを抑制できるので、他のチップ４１に対する光の照射を抑制できる。
【００７３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７４】
１０…チップ移載部材、１１…光透過部、１２…光入射面、１３…光出射面、１４…側面、１５…金属部、２０…保持部材、４１…チップ、５０…基板、８１…キャリアシート、１２５…金属部、１１１…光透過部、１２１…光透過部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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