(57)【要約】【課題】接合不良の発生が抑制される部品実装システム、基板接合システム、部品実装方法および基板接合方法を提供する。【解決手段】チップ実装システム１は、基板ＷＴを保持するステージ３１と、チップＣＰを保持するヘッド３３Ｈと、ヘッド３３Ｈに設けられチップＣＰを冷却することによりチップＣＰの接合面ＣＰｆの湿度を調節するチップ湿度調節部と、チップ湿度調節部によりチップＣＰの接合面ＣＰｆの湿度を予め設定された基準湿度範囲内の湿度に維持された状態で、ヘッド３３Ｈをステージ３１に近づけて基板ＷＴの実装面ＷＴｆにチップＣＰの接合面ＣＰｆを接触させて基板ＷＴの実装面ＷＴｆにチップＣＰを実装するヘッド駆動部３６と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の実装面と部品の接合面との少なくとも一方に親水化処理を施した後、前記接合面を前記実装面に接触させることにより前記基板に前記部品を実装する部品実装システムであって、
前記基板を保持する基板保持部と、
前記部品を保持するヘッドと、
前記ヘッドに設けられ前記部品を冷却することにより前記部品の前記接合面の湿度を調節する部品湿度調節部と、
前記部品湿度調節部により前記部品の前記接合面の湿度を予め設定された基準湿度範囲内の湿度に維持された状態で、前記ヘッドを前記基板保持部に近づけて前記基板の前記実装面に前記部品の接合面を接触させて前記実装面に前記部品を実装するヘッド駆動部と、を備える、
部品実装システム。
【請求項２】
前記基板の前記実装面に水を供給する水供給部と、
前記水供給部により水が供給された前記実装面を乾燥させる乾燥部と、を更に備え、
前記基板保持部は、前記乾燥部による乾燥後の前記基板を保持する、
請求項１に記載の部品実装システム。
【請求項３】
前記基板保持部に設けられ前記基板を冷却することにより前記基板の前記実装面の湿度を調節する基板湿度調節部を更に備える、
請求項１に記載の部品実装システム。
【請求項４】
前記部品湿度調節部により冷却された前記部品の温度と前記基板湿度調節部により冷却された前記基板の温度とが、等しい、
請求項３に記載の部品実装システム。
【請求項５】
前記部品の前記接合面および前記基板の前記実装面の少なくとも一方にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置を更に備える、
請求項１から４のいずれか１項に記載の部品実装システム。
【請求項６】
前記部品、前記基板、前記ヘッドまたは前記基板保持部の温度を計測する温度計測部と、
前記部品および前記基板の周囲の湿度を計測する湿度計測部と、を更に備える、
請求項１から５のいずれか１項に記載の部品実装システム。
【請求項７】
前記基準湿度範囲は、５０％以上１００％未満である、
請求項１から６のいずれか１項に記載の部品実装システム。
【請求項８】
前記基板保持部は、前記基板における前記部品が実装される実装面が鉛直下方を向く姿勢で前記基板を保持し、
前記ヘッドは、鉛直下方から前記部品の前記接合面が鉛直上方を向く姿勢で前記部品を保持し、
前記ヘッド駆動部は、前記部品を保持する前記ヘッドを鉛直上方へ移動させることにより前記ヘッドを前記基板保持部に近づける、
請求項１から７のいずれか１項に記載の部品実装システム。
【請求項９】
前記ヘッドは、前記部品の中央部を押圧することにより、前記部品の前記接合面の中央部が前記接合面の周部に比べて前記実装面側に突出するように前記部品を撓ませる押圧機構を更に備える、
請求項１から８のいずれか１項に記載の部品実装システム。
【請求項１０】
第１基板の第１接合面と第２基板の第２接合面とに親水化処理を施した後、前記第１接合面と前記第２接合面とを接触させることにより前記第１基板と前記第２基板とを接合する基板接合システムであって、
前記第１基板を保持する第１基板保持部と、
前記第２基板を保持する第２基板保持部と、
前記第１基板保持部に設けられ前記第１基板を冷却することにより前記第１接合面の湿度を調節する第１基板湿度調節部と、
前記第２基板保持部に設けられ前記第２基板を冷却することにより前記第２接合面の湿度を調節する第２基板湿度調節部と、
前記第１基板湿度調節部により前記第１接合面の湿度を予め設定された基準湿度範囲内の湿度に維持され且つ前記第２基板湿度調節部により前記第２接合面の湿度を前記基準湿度範囲内の湿度に維持された状態で、前記第１基板保持部を前記第２基板保持部に近づけて前記第１基板の前記第１接合面に前記第２基板の前記第２接合面を接触させて前記第１基板と前記第２基板とを接合する基板保持部駆動部と、を備える、
基板接合システム。
【請求項１１】
前記第１基板湿度調節部により冷却された前記第１基板の温度と前記第２基板湿度調節部により冷却された前記第２基板の温度とが、等しい、
請求項１０に記載の基板接合システム。
【請求項１２】
前記第１基板の前記第１接合面と前記第２基板の前記第２接合面との少なくとも一方にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置を更に備える、
請求項１０に記載の基板接合システム。
【請求項１３】
前記第１基板、前記第２基板、前記第１基板保持部または前記第２基板保持部の温度を計測する温度計測部と、
前記第１基板および前記第２基板の周囲の湿度を計測する湿度計測部と、を更に備える、
請求項１０から１２のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項１４】
前記第１基板湿度調節部は、
前記第１基板保持部の周部における第１部位において冷媒が導入される導入口に連通し前記第１部位から前記第１基板保持部の周部における前記第１基板保持部の中央部を挟んで対向する第２部位まで延在する往路と、前記第２部位において前記往路に連続し前記第２部位から前記第１部位まで延在し前記第１部位において前記冷媒が排出される排出口に連通する復路と、を有し、前記往路における前記導入口からの前記往路の延伸方向に沿った距離と前記復路における前記排出口からの前記復路の延伸方向に沿った距離とが等しい前記冷媒が流れる流路を有する、
請求項１０から１３のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項１５】
前記基準湿度範囲は、５０％以上１００％未満である、
請求項１０から１４のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項１６】
前記第１基板保持部は、前記第１基板の中央部を押圧することにより、前記第１基板の前記接合面の中央部が前記接合面の周部に比べて前記第２基板側に突出するように前記第１基板を撓ませる押圧機構を更に備える、
請求項１０から１５のいずれか１項に記載の基板接合システム。
【請求項１７】
基板の実装面と部品の接合面との少なくとも一方に親水化処理を施した後、前記接合面を前記実装面に接触させることにより前記基板に前記部品を実装する部品実装方法であって、
基板保持部が、前記基板を保持するステップと、
ヘッドが、前記部品を保持するステップと、
部品湿度調節部が、前記ヘッドに設けられ前記部品を冷却することにより前記部品の前記接合面の湿度を調節するステップと、
ヘッド駆動部が、前記部品の前記接合面の湿度を予め設定された基準湿度範囲内の湿度に維持された状態で、前記ヘッドを前記基板保持部に近づけて前記基板の前記実装面に前記部品の接合面を接触させて前記実装面に前記部品を実装するステップと、を含む、
部品実装方法。
【請求項１８】
前記部品が実装された前記基板を加熱する、
請求項１７に記載の部品実装方法。
【請求項１９】
第１基板の第１接合面と第２基板の第２接合面との少なくとも一方に親水化処理を施した後、前記第１接合面と前記第２接合面とを接触させることにより前記第１基板と前記第２基板とを接合する基板接合方法であって、
第１基板保持部が、前記第１基板を保持するステップと、
第２基板保持部が、前記第２基板を保持するステップと、
第１基板湿度調節部が、前記第１基板保持部に設けられ前記第１基板を冷却することにより前記第１接合面の湿度を調節するステップと、
第２基板湿度調節部が、前記第２基板保持部に設けられ前記第２基板を冷却することにより前記第２接合面の湿度を調節するステップと、
基板保持部駆動部が、前記第１基板湿度調節部により前記第１接合面の湿度を予め設定された基準湿度範囲内の湿度に維持され且つ前記第２基板湿度調節部により前記第２接合面の湿度を前記基準湿度範囲内の湿度に維持された状態で、前記第１基板保持部を前記第２基板保持部に近づけて前記第１基板の前記第１接合面に前記第２基板の前記第２接合面を接触させるステップと、を含む、
基板接合方法。
【請求項２０】
互いに接合された前記第１基板と前記第２基板とを加熱する、
請求項１９に記載の基板接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品実装システム、基板接合システム、部品実装方法および基板接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの被接合物の接合面に対してプラズマ処理を施した後、２つの被接合物の接合面同士を接触させて接合する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。この種の方法では、被接合部の接合面に対してプラズマ処理後に水洗浄を加え、その後乾燥（スピンドライ）させて供給する方法が提供されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５２３６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の方法では、必ず水洗浄による水の付加とその後乾燥させる工程が必要となる。これは、張り合わせ後に余分な水分が多いと水分子が完全に除去できなく強度が低下したり、後のアニール工程で水分子が気化してマイクロボイドが発生したりして接合不良が生じる虞がある。
【０００５】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、接合不良の発生が抑制される部品実装システム、基板接合システム、部品実装方法および基板接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る部品実装システムは、
基板の実装面と部品の接合面との少なくとも一方に親水化処理を施した後、前記接合面を前記実装面に接触させることにより前記基板に前記部品を実装する部品実装システムであって、
前記基板を保持する基板保持部と、
前記部品を保持するヘッドと、
前記ヘッドに設けられ前記部品を冷却することにより前記部品の前記接合面の湿度を調節する部品湿度調節部と、
前記部品湿度調節部により前記部品の前記接合面の湿度を予め設定された基準湿度範囲内の湿度に維持された状態で、前記ヘッドを前記基板保持部に近づけて前記基板の前記実装面に前記部品の接合面を接触させて前記実装面に前記部品を実装するヘッド駆動部と、を備える。
【０００７】
他の観点から見た本発明に係る基板接合システムは、
第１基板の第１接合面と第２基板の第２接合面とに親水化処理を施した後、前記第１接合面と前記第２接合面とを接触させることにより前記第１基板と前記第２基板とを接合する基板接合システムであって、
前記第１基板を保持する第１基板保持部と、
前記第２基板を保持する第２基板保持部と、
前記第１基板保持部に設けられ前記第１基板を冷却することにより前記第１接合面の湿度を調節する第１基板湿度調節部と、
前記第２基板保持部に設けられ前記第２基板を冷却することにより前記第２接合面の湿度を調節する第２基板湿度調節部と、
前記第１基板湿度調節部により前記第１接合面の湿度を予め設定された基準湿度範囲内の湿度に維持され且つ前記第２基板湿度調節部により前記第２接合面の湿度を前記基準湿度範囲内の湿度に維持された状態で、前記第１基板保持部を前記第２基板保持部に近づけて前記第１基板の前記第１接合面に前記第２基板の前記第２接合面を接触させて前記第１基板と前記第２基板とを接合する基板保持部駆動部と、を備える。
【０００８】
他の観点から見た本発明に係る部品実装方法は、
基板の実装面と部品の接合面との少なくとも一方に親水化処理を施した後、前記接合面を前記実装面に接触させることにより前記基板に前記部品を実装する部品実装方法であって、
基板保持部が、前記基板を保持するステップと、
ヘッドが、前記部品を保持するステップと、
部品湿度調節部が、前記ヘッドに設けられ前記部品を冷却することにより前記部品の前記接合面の湿度を調節するステップと、
ヘッド駆動部が、前記部品の前記接合面の湿度を予め設定された基準湿度範囲内の湿度に維持された状態で、前記ヘッドを前記基板保持部に近づけて前記基板の前記実装面に前記部品の接合面を接触させて前記実装面に前記部品を実装するステップと、を含む。
【０００９】
他の観点から見た本発明に係る基板接合方法は、
第１基板の第１接合面と第２基板の第２接合面との少なくとも一方に親水化処理を施した後、前記第１接合面と前記第２接合面とを接触させることにより前記第１基板と前記第２基板とを接合する基板接合方法であって、
第１基板保持部が、前記第１基板を保持するステップと、
第２基板保持部が、前記第２基板を保持するステップと、
第１基板湿度調節部が、前記第１基板保持部に設けられ前記第１基板を冷却することにより前記第１接合面の湿度を調節するステップと、
第２基板湿度調節部が、前記第２基板保持部に設けられ前記第２基板を冷却することにより前記第２接合面の湿度を調節するステップと、
基板保持部駆動部が、前記第１基板湿度調節部により前記第１接合面の湿度を予め設定された基準湿度範囲内の湿度に維持され且つ前記第２基板湿度調節部により前記第２接合面の湿度を前記基準湿度範囲内の湿度に維持された状態で、前記第１基板保持部を前記第２基板保持部に近づけて前記第１基板の前記第１接合面に前記第２基板の前記第２接合面を接触させるステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る部品実装システムおよび部品実装方法によれば、部品の接合面の湿度が基準湿度範囲内の湿度に維持された状態で、基板の実装面に部品の接合面を接触させて基板の実装面に部品が実装される。また、本発明に係る基板接合システムおよび基板接合方法によれば、第１基板の第１接合面の湿度が基準湿度範囲内の湿度に維持され且つ第２基板の第２接合面の湿度が基準湿度範囲内の湿度に維持された状態で、第１基板の第１接合面に第２基板の第２接合面を接触させて第１基板と第２基板とを接合する。これにより、水を実装面または接合面に塗布した後、実装面または接合面を乾燥させる工程を不要とし、適切な水分子を接合界面に付着させることが可能となる。また、基板に部品を実装した後または第１基板と第２基板とを接合した後において、部品が実装された基板または互いに接合された第１基板と第２基板とに対して熱処理を行った際に、水分子が多すぎることによる基板と部品との間の接合界面または第１基板と第２基板との間の接合界面におけるマイクロボイドの発生が抑制され、かつ、接合強度の低下も防ぐことができる。従って、基板と部品との接合不良または第１基板と第２基板との接合不良の発生が抑制される。特にダイシング後のチップに対して水洗浄と乾燥を施すことは難しく、本発明による方法を採用することが好ましい。また、両被接合物を同じ温度に冷却することで熱膨張差による位置ずれを防ぎ高精度に接合することが可能である。特にプラズマ処理を施した場合は真空化であるため気化熱で基板の温度は低下しているため、常温に戻すには時間がかかり冷却して均熱することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る部品実装システムの概略構成図である。
【図２】実施の形態１に係るプラズマ処理装置の概略正面図である。
【図３】実施の形態１に係るボンディング装置およびチップ供給装置の概略構成図である。
【図４】（Ａ）は実施の形態１に係るボンディング装置およびチップ供給装置の概略平面図であり、（Ｂ）は実施の形態１に係るボンディング装置およびチップ供給装置の概略構成図である。
【図５】実施の形態１に係るボンディング装置のヘッドの概略図である。
【図６】実施の形態１に係る制御部を示すブロック図である。
【図７】実施の形態１に係る部品実装システムが実行するチップ準備処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図８】（Ａ）は実施の形態１に係るダイシング装置におけるダイシング処理の様子を示す図であり、（Ｂ）は実施の形態１に係るテープマウント装置におけるテープ貼り付け処理の様子を示す図であり、（Ｃ）は実施の形態１に係るエキスパンド装置におけるテープ伸張処理の様子を示す図である。
【図９】実施の形態１に係る部品実装システムが実行する部品実装処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態１に係るボンディング装置におけるチップ実装処理の様子を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る基板接合システムの概略構成図である。
【図１２】実施の形態２に係るボンディング装置の概略構成図である。
【図１３】（Ａ）は実施の形態２に係るステージおよびヘッドの概略平面図であり、（Ｂ）は実施の形態２に係るステージおよびヘッドの構成を示す概略断面図である。
【図１４】実施の形態２に係る制御部を示すブロック図である。
【図１５】実施の形態２に係る基板接合システムが実行する基板接合処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１６】実施の形態２に係るボンディング装置が２つの基板の中央部同士を接触させた状態を示す図である。
【図１７】（Ａ）は変形例に係るボンディング装置のヘッドの概略図であり、（Ｂ）は変形例に係るステージおよびヘッドの構成を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態に係る部品実装システムであるチップ実装システムについて、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
本実施の形態に係るチップ実装システムは、大気圧下において基板上に部品を実装するシステムである。部品は、例えばダイシングされた基板から供給される半導体チップ（以下、単に「チップ」と称する。）である。このチップ実装システムは、基板におけるチップが実装される実装面とチップの接合面をプラズマに曝すことにより実装面および接合面に親水化処理を施した後、チップの接合面を基板の実装面に接触させることにより、チップを基板に実装する。その後、チップが実装された基板に対して熱処理を行う。
【００１４】
図１に示すように、本実施の形態に係るチップ実装システム１は、プラズマ処理装置６０と、ダイシング装置２１と、テープマウント装置２２と、エキスパンド装置２３と、チップ供給装置１０と、ボンディング装置３０と、水洗浄装置６５と、熱処理装置７５と、搬送装置７０と、搬出入ユニット８０と、制御部９０と、を備える。なお、以下の説明において、適宜図１の±Ｚ方向を上下方向、ＸＹ方向を水平方向として説明する。搬送装置７０は、搬送ロボット７１を用いて、搬出入ユニット８０とプラズマ処理装置６０と洗浄装置６５とボンディング装置３０との相互間で基板を搬送する。なお、搬送ロボット７１は、水洗浄装置６５から受け取った基板について適宜その上下を反転させてからボンディング装置３０へ搬送する。
【００１５】
プラズマ処理装置６０は、例えば図２に示すように、基板ＷＴの実装面ＷＴｆ、基板ＷＣの接合面ＷＣｆをプラズマに曝すプラズマ処理を行うことにより基板ＷＴの実装面ＷＴｆ、基板ＷＣの接合面ＷＣｆを親水化する。ここで、基板ＷＣは、例えば複数の電子部品が作り込まれた基板である。プラズマ処理装置６０は、ステージ６１０と、チャンバ６０２と、トラップ板６０４と、導波管６０５と、マグネトロン６０６と、高周波電源６０７と、を有する。また、プラズマ処理装置６０は、Ｎ２ガス供給部６２０ＡとＯ２ガス供給部６２０Ｂとを有する。Ｎ２ガス供給部６２０Ａは、Ｎ２ガス貯留部６２１Ａと供給弁６２２Ａと供給管６２３Ａとを有する。Ｏ２ガス供給部６２０Ｂは、Ｏ２ガス貯留部６２１Ｂと供給弁６２２Ｂと供給管６２３Ｂとを有する。ステージ６１０には、基板ＷＴまたは基板ＷＣが載置される。チャンバ６０２は、ガラス窓６０３を介して導波管６０５に接続されている。チャンバ６０２は、排気管６３２と排気弁６３３とを介して真空ポンプ６３１に接続されている。排気弁６３３を開状態にして真空ポンプ６３１を作動させると、チャンバ６０２内の気体が、排気管６３２を通してチャンバ６０２外へ排出され、チャンバ６０２内の気圧が低減（減圧）される。
【００１６】
マグネトロン６０６で生成されるマイクロ波は、導波管６１５を通じてチャンバ６０２内へ導入される。マグネトロン６０６としては、例えば周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を生成するものを採用することができる。そして、チャンバ６０２内にＮ２ガスが導入された状態で、導波管６０５からマイクロ波を導入すると、マイクロ波によりチャンバ６０２内のガラス窓６０３近傍にプラズマＰＬＭを形成する。トラップ板６０４は、プラズマＰＬＭ中に含まれるイオンをトラップし、Ｏ２ラジカルまたはＮ２ラジカルのみをステージ６１０へダウンフローさせる（図２中の矢印ＡＲ２参照）。高周波電源（バイアス印加部）６０７は、ステージ６１０に支持された基板ＷＴ、ＷＣに高周波バイアスを印加する。この高周波電源６０７としては、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波バイアスを発生させるものを採用することができる。このように、高周波電源６１７により基板ＷＴ、ＷＣに高周波バイアスを印加することにより、基板ＷＴ、ＷＣの接合面近傍に運動エネルギを有するイオンが繰り返し基板ＷＴ、ＷＣに衝突するシース領域が発生する。そして、このシース領域に存在する運動エネルギを有するイオンにより基板ＷＴの実装面ＷＴｆ、基板ＷＣの接合面ＷＣｆがエッチングされる。プラズマ処理装置６０においてプラズマ処理が施された基板ＷＣは、搬送装置７０により、プラズマ処理装置６０からダイシング装置２１へ搬送される。
【００１７】
図１に戻って、水洗浄装置６５は、いわゆるスピンコータと同様の構成である。水洗浄装置６５は、基板ＷＴを保持した状態で基板ＷＴをその中心において基板ＷＴの厚さ方向に延伸する回転軸周りに回転される回転保持機構（図示せず）と、回転保持機構により基板ＷＴが回転されている状態で基板ＷＴの実装面ＷＴｆへ水を供給する水供給部（図示せず）と、を有する。水洗浄装置６５は、基板ＷＴを回転させつつ基板ＷＴの実装面ＷＴｆへ水を供給することにより基板ＷＴの実装面ＷＴｆを洗浄する。その後、水洗浄装置６５は、基板ＷＴを継続して回転させ続けることにより基板ＷＴの実装面ＷＴｆに付着した水を、遠心力を利用して除去しつつ実装面ＷＴｆを自然乾燥させる。即ち、水洗浄装置６５の回転保持機構は、基板ＷＴを回転させることにより、水が供給された基板ＷＴの実装面ＷＴｆを乾燥させる乾燥部として機能する。
【００１８】
ダイシング装置２１は、例えばピークパワー密度が高いパルスレーザ光を利用したレーザダイシング装置である。ダイシング装置２１は、プラズマ処理装置６０から搬送された基板ＷＣに対して各チップに対応する領域の間の境界部分に沿って縦方向および横方向にダイシングする。ダイシング装置２１においてダイシングされた基板ＷＣは、ダイシング装置２１からテープマウント装置２２へ搬送される（図１の矢印ＡＲ１１参照）。
【００１９】
テープマウント装置２２は、いわゆるインラインテープマウンタであり、ダイシング装置２１から搬送されてきた基板ＷＣに対してテープを貼り付ける。ここで、テープマウント装置２２は、基板ＷＣにおけるプラズマ処理装置６０においてプラズマ処理が施された接合面ＷＣｆとは反対側の面にテープを貼り付ける。
【００２０】
エキスパンド装置２３は、いわゆるインラインテープエキスパンダであり、搬送装置７０により搬送されてきた、テープ保持枠に保持されたテープを伸張することにより、テープに貼り付けられた基板ＷＣを複数のチップに分離する。そして、エキスパンド装置２３は、テープ保持枠に保持されたテープおよび複数のチップをチップ供給装置１０へ搬送する（図１中の矢印ＡＲ１３参照）。
【００２１】
チップ供給装置１０は、図３に示すように、テープ保持枠１１２に保持されたテープＴＥに貼着された複数のチップＣＰの中から１つのチップＣＰを取得してボンディング装置３０へ供給する。チップ供給装置１０は、チップ供給部１１と、チップ反転部１３１と、チップ受け渡し部１３２と、を有する。チップ供給部１１は、テープ保持枠１１２を保持する枠保持部（図示せず）と、複数のチップＣＰの中から１つのチップＣＰを鉛直下方へ切り出す切出機構１１１と、を有する。また、チップ供給部１１は、テープ保持枠１１２をＸＹ方向またはＺ軸周りに回転する方向へ駆動する保持枠駆動部１１３を有する。枠保持部は、テープＴＥにおける複数のチップＣＰが貼着された面が鉛直下方（−Ｚ方向）側となる姿勢でテープ保持枠１１２を保持する。切出機構１１１は、ニードル１１１ａを有し、図３の矢印ＡＲ３４に示すように、テープＴＥにおける鉛直上方（＋Ｚ方向）からニードル１１１ａを鉛直下方（−Ｚ方向）へ突き出してチップＣＰを鉛直下方（−Ｚ方向）へ押し出すことによりチップＣＰを供給する。そして、テープＴＥに貼着された各チップＣＰは、ニードル１１１ａにより１個ずつ下方へ突き出され、チップ反転部１３１に受け渡される。保持枠駆動部１１３は、テープ保持枠１１２をＸＹ方向またはＺ軸周りに回転する方向へ駆動することにより、ニードル１１１ａの鉛直下方に位置するチップＣＰの位置を変化させる。
【００２２】
チップ反転部１３１は、チップ供給部１１から受け渡されるチップＣＰを上下反転させる。チップ反転部１３１は、先端部に吸着部１３１１ａが設けられたＬ字状のアーム１３１１と、アーム１３１１を旋回させるアーム駆動部１３１２と、を有する。アーム１３１１の先端部は、吸着部１３１１ａの周囲に突設された突出部（図示せず）を有する。アーム１３１１の先端部は、チップＣＰにおける基板ＷＴに接合される接合面ＣＰｆ側を鉛直下方（−Ｚ方向）に向けた状態でチップＣＰを保持する。そして、アーム１３１１の先端部では、突出部の先端部がチップＣＰの周部に当接した状態で、吸着部１３１１ａによりチップＣＰが吸着保持される。チップ受け渡し部１３２は、チップ反転部１３１から受け取ったチップＣＰをチップ搬送部５１へ受け渡す。チップ受け渡し部１３２は、上端部に吸着部１３１１ａを有し、図３の矢印ＡＲ３５に示すように上下方向に移動する。このチップ受け渡し部１３２は、その上端部がチップ反転部１３１のアーム１３１１の先端部が下向きの状態でアーム１３１１の先端部よりも下側となる待機位置で待機している。
【００２３】
チップ反転部１３１は、アーム１３１１の先端部をチップ供給部１１側（上側）へ向けて、チップ供給部１１のニードル１１１ａが突き出したチップＣＰを吸着部１３１１ａにより吸着して受け取る。そして、チップ反転部１３１は、アーム１３１１の先端部にチップＣＰを吸着させた状態で、図４（Ａ）の矢印ＡＲ３７に示すように、アーム駆動部１３１２によりアーム１３１１を旋回させてアーム１３１１の先端部を下側へ向ける。一方、チップ受け渡し部１３２は、図４（Ａ）の矢印ＡＲ３８に示すように、待機位置から上方へ移動してアーム１３１１の先端部に吸着されているチップＣＰを受け取る。なお、チップ反転部１３１は、チップＣＰをチップ受け渡し部１３２に受け渡した後、アーム１３１１を旋回させてアーム１３１１の先端部が上方を向いた状態にする。
【００２４】
図３に戻って、ボンディング装置３０は、ステージ３１と、ヘッド３３Ｈを有するボンディング部３３と、ヘッド３３Ｈを駆動するヘッド駆動部３６と、湿度計３５と、表面温度計４１と、を有する。また、ボンディング装置３０は、チップ供給装置１０から供給されるチップＣＰをヘッド３３Ｈまで搬送するチップ搬送部５１を有する。チップ搬送部５１は、チップ供給部１１から供給されるチップＣＰを、ヘッド３３ＨにチップＣＰを受け渡す受け渡し位置まで搬送する。チップ搬送部５１は、図４（Ｂ）に示すように、複数のプレート５１１と、複数のプレート５１１を一斉に回転駆動するプレート駆動部５１２と、を有する。複数のプレート５１１は、図３に示すように、それぞれ一端部にチップＣＰを吸着保持するチップ保持部５１１ａが設けられ、チップ供給部１１とヘッド３３Ｈとの間に位置する他端部（中心軸ＡＸ）を基点として一端部が旋回する。チップ受け渡し部１３２とボンディング部３３のヘッド３３Ｈとは、Ｚ軸方向において、プレート５１１が回転したときにチップ保持部５１１ａが描く軌跡ＯＢ１と重なる位置に配置されている。チップ搬送部５１は、チップ受け渡し部１３２からチップＣＰを受け取ると、図４（Ｂ）の矢印ＡＲ３６に示すように、中心軸ＡＸ周りの回転動作によってチップＣＰをボンディング装置３０内のヘッド３３Ｈと重なる受け渡し位置まで搬送する。
【００２５】
ヘッド３３Ｈは、図５に示すようにチップツール４１１と、ヘッド本体部４１３とを有している。チップツール４１１は、例えばシリコン（Ｓｉ）から形成されている。ヘッド本体部４１３は、チップＣＰをチップツール４１１に吸着保持させるための吸着部を有する保持機構４４０と、チップＣＰの中央部を押圧する押圧機構４３１と、を有する。押圧機構４３１は、ヘッド本体部４１３の先端面の中央部において鉛直方向に移動可能な押圧部４３１ａと、押圧部４３１ａを駆動する押圧駆動部（図示せず）と、を有する。また、ヘッド本体部４１３は、チップツール４１１を真空吸着によりヘッド本体部４１３に固定するための吸着部（図示せず）も有する。押圧駆動部が、チップツール４１１にチップＣＰの周部が保持された状態で、押圧部４１３ｂを鉛直上方へ移動させると、チップＣＰの中央部が鉛直上方（＋Ｚ方向）へ押圧され、チップＣＰの中央部がその周部に比べて鉛直上方へ撓んだ状態となる。チップツール４１１は、ヘッド本体部４１３の保持機構４４０に対応する位置に形成された貫通孔４１１ａと、押圧部４３１ａが内側に挿入される貫通孔４１１ｂと、を有する。
【００２６】
また、ヘッド本体部４１３には、チップツール４１１に保持されたチップＣＰを冷却することによりチップＣＰの接合面ＣＰｆの湿度を調節するチップ湿度調節部４１５が設けられている。チップ湿度調節部４１５は、ペルチェ素子４１５ａと、ペルチェ素子４１５ａへ電流を供給する電流供給部４１５ｂと、を有する部品湿度調節部である。ここで、電流供給部４１５ｂは、ヘッド３３ＨにチップＣＰが保持された状態でのチップＣＰの周囲の温度と湿度とに基づいて決定される電流をペルチェ素子４１５ａへ供給する。
【００２７】
図３に戻って、ヘッド駆動部３６は、ボンディング部３３をＺ軸方向（図３の矢印ＡＲ３１参照）へ駆動するとともに、ボンディング部３３をＺ軸方向に沿った回転軸回りに回転駆動させる（図３の矢印ＡＲ３２参照）。ヘッド駆動部３６は、図４（Ａ）の矢印ＡＲ３９に示すように、チップ搬送部５１から受け取ったチップＣＰを保持するヘッド３３Ｈを鉛直上方（＋Ｚ方向）へ移動させることによりヘッド３３Ｈをステージ３１に近づけて基板ＷＴの実装面ＷＴｆにチップＣＰを実装する。ヘッド駆動部３６は、チップＣＰを保持するヘッド３３Ｈを鉛直上方（＋Ｚ方向）へ移動させることによりヘッド３３Ｈをステージ３１に近づけて基板ＷＴの実装面ＷＴｆにチップＣＰを接触させる。ここで、基板ＷＴの実装面ＷＴｆとチップＣＰの接合面ＣＰｆとは、前述のように、プラズマ処理装置６０によりプラズマ処理が施されている。これにより、基板ＷＴの実装面ＷＴｆにチップＣＰの接合面ＣＰｆを接触させることで、基板ＷＴにチップＣＰがいわゆる親水化接合される。
【００２８】
ステージ３１は、基板ＷＴにおけるチップＣＰが実装される実装面ＷＴｆが鉛直下方（−Ｚ方向）を向く姿勢で基板ＷＴを保持する。ステージ３１は、ステージ駆動部３２によりＸ方向およびＹ方向へ駆動される。これにより、ボンディング部３３とステージ３１との相対位置関係を変更することができ、基板ＷＴ上における各チップＣＰの実装位置を調整することができる。
【００２９】
表面温度計４１は、チップＣＰの接合面ＣＰｆの温度を計測する温度計測部である。表面温度計４１は、非接触型温度計であり例えばサーモグラフィのような放射温度計である。表面温度計４１は、計測して得られたチップＣＰの接合面ＣＰｆの温度の計測値を示す計測信号を制御部９０へ出力する。表面温度計４１は、ステージ３１の上方に配置され、図５の矢印ＡＲ４１に示すように、ステージ３１を移動させることにより基板ＷＴをヘッド３３Ｈを遮らない位置へ退避させた状態で、ヘッド３３Ｈの保持されたチップＣＰの接合面ＣＰｆの温度を計測する。
【００３０】
図３に戻って、湿度計３５は、ヘッド３３ＨにチップＣＰが保持された状態でのチップＣＰの周囲の湿度を計測する湿度計測部である。湿度計３５は、計測して得られたチップＣＰの周囲の湿度の計測値を示す計測信号を制御部９０へ出力する。
【００３１】
カバー５２は、チップ供給装置１０およびボンディング装置３０内において、ヘッド駆動部３６およびチップ搬送部５１が配置される空間と、チップ供給部１１およびステージ３１が配置される空間と、を仕切るように配置されている。これにより、チップ供給部１１またはステージ３１で発生したパーティクルのヘッド駆動部３６またはチップ搬送部５１への堆積が抑制される。
【００３２】
図１に戻って、ボンディング装置３０とは別の装置であって、アニール処理を行う熱処理装置７５は、チップＣＰが実装された基板ＷＴを加熱する。熱処理装置７５は、基板ＷＴを例えば１００℃乃至８００℃の温度範囲の温度まで加熱する機能を有する。
【００３３】
制御部９０は、図６に示すように、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）９０１と、主記憶部９０２と、補助記憶部９０３と、インタフェース９０４と、各部を接続するバス９０５と、を有する。主記憶部９０２は、揮発性メモリから構成され、ＭＰＵ９０１の作業領域として使用される。補助記憶部９０３は、不揮発性メモリから構成され、ＭＰＵ９０１が実行するプログラムを記憶する。インタフェース９０４は、湿度計３５、表面温度計４１から入力される計測信号を湿度情報または温度情報に変換してバス９０５へ出力する。また、ＭＰＵ９０１は、補助記憶部９０３が記憶するプログラムを主記憶部９０２に読み込んで実行することにより、インタフェース９０４を介して、ボンディング装置３０のヘッド駆動部３６、ステージ駆動部３２、電流供給部４１５ｂ、保持機構４４０、チップ搬送部５１、チップ反転部１３１、チップ受け渡し部１３２それぞれへ制御信号を出力する。また、ＭＰＵ９０１は、更に、インタフェース９０４を介して、プラズマ処理装置６０、水洗浄装置６５、チップ供給装置１０、ダイシング装置２１、テープマウント装置２２、エキスパンド装置２３、熱処理装置７５および搬送ロボット７１それぞれへ制御信号を出力する。
【００３４】
次に、本実施の形態に係るチップ実装システムが実行するチップ準備処理について図７および図８を参照しながら説明する。このチップ準備処理は、制御部９０によりチップ準備処理を実行するためのプログラムを起動されたことを契機として開始される。まず、チップ実装システム１は、図７に示すように、搬送装置７０によりチップＣＰの基となる基板ＷＣをプラズマ処理装置６０へ搬送する（ステップＳ１０１）。次に、チップ実装システム１は、プラズマ処理装置６０において、基板ＷＣの厚さ方向における一面側にプラズマ処理を施す（ステップＳ１０２）。
【００３５】
このプラズマ処理では、例えば図２に示すプラズマ処理装置６０において、まず、Ｏ２ガス供給部６２０Ｂの供給弁６２２Ｂを開くことによりＯ２ガス貯留部６２１Ｂから供給管６２３Ｂを通じてチャンバ６０２内にＯ２ガスを導入する。次に、マグネトロン６０６からチャンバ６０２へのマイクロ波の供給を停止させた状態で、高周波電源６０７によりステージ６１０に保持された基板ＷＣに高周波バイアスを印加して、基板ＷＣに対して、Ｏ２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行う。続いて、Ｏ２ガス供給部６２０Ｂの供給弁６２２Ｂを閉じてＯ２ガス貯留部６２１Ｂからチャンバ６０２内へのＯ２ガスの供給を停止し、チャンバ６０２内のＯ２ガスを排気する。その後、Ｎ２ガス供給部６２０Ａの供給弁６２２Ａを開くことによりＮ２ガス貯留部６２１Ａから供給管６２３Ａを通じてチャンバ６０２にＮ２ガスを導入する。その後、マグネトロン６０６からチャンバ６０２へのマイクロ波の供給を停止させた状態で、高周波電源６０７により基板ＷＣに高周波バイアスを印加して、基板ＷＣに対して、Ｎ２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行う。次に、マグネトロン６０６からチャンバ６０２へのマイクロ波の供給を開始して、Ｎ２ガスでプラズマを発生させる。このとき、高周波電源６０７による基板ＷＣへの高周波バイアスの印加を停止する。このようにして、基板ＷＣに対してＮ２ラジカルを照射する。
【００３６】
このプラズマ処理において、Ｏ２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）またはＮ２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を、高周波バイアスを５０Ｗ乃至５００Ｗにして１５ｓｅｃ乃至９０ｓｅｃの期間行うようにしてもよい。基板ＷＴの実装面ＷＴｆに酸化膜または窒化膜のような絶縁膜が形成されている場合、Ｎ２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行うことにより基板ＷＴとチップＣＰとの接合強度が向上する。また、基板ＷＴがＳｉ基板の場合、前述のように、Ｏ２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行うことにより基板ＷＴの実装面ＷＴｆに酸化膜を形成し、その後、Ｎ２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行うようにすればよい。また、前述のように、Ｎ２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）の後のＮ２ラジカルを照射の際、出力が３００Ｗ乃至３０００Ｗであり周波数が２７．５ＭＨｚ乃至３ＧＨｚであるマイクロ波を使用すれば、より多くのOH基を生成することができるので好ましい。
【００３７】
図７に戻って、続いて、プラズマ処理が施された基板ＷＣがテープマウント装置２２へ搬送されると（ステップＳ１０３）、テープマウント装置２２が、搬送されてきた基板ＷＣをテープ保持枠１１２に保持されたテープＴＥに貼り付ける（ステップＳ１０４）。ここで、テープマウント装置２２は、例えば図８（Ａ）の矢印ＡＲ５１に示すように、ステージ２２２上に載置されたテープ保持枠１１２に保持されたテープＴＥに、テープＴＥ側が接合面ＷＣｆとは反対側の面が対向する姿勢で、基板ＷＣを貼着する。また、テープ保持枠１１２は環状であり、テープマウント装置２２は、テープＴＥにおける基板ＷＣを囲繞する領域にテープ保持枠１１２を取り付ける。
【００３８】
図７に戻って、その後、基板ＷＣが貼着されたテープＴＥを保持するテープ保持枠１１２が、テープマウント装置２２からダイシング装置２１へ搬送する（ステップＳ１０５）。その後、チップ実装システム１は、ダイシング装置２１において、基板ＷＣに対して各チップＣＰに対応する領域の間の境界部分に沿って縦方向および横方向にダイシングする（ステップＳ１０６）。ここで、ダイシング装置２１は、例えば図８（Ｂ）に示すように、基板ＷＣが載置されるステージ２１１と、レーザ出射部２１２と、を備える。そして、ステージ２１１に載置された基板ＷＣへパルスレーザ光を出射することによりダイシングを行う。
【００３９】
図７に戻って、次に、ダイシング装置２１によりダイシングされた基板ＷＣが、エキスパンド装置２３へ搬送されると（ステップＳ１０７）、チップ実装システム１は、エキスパンド装置２３において、テープマウント装置２２から搬送されてきた基板ＷＣが貼り付けられたテープを伸張する（ステップＳ１０８）。ここで、エキスパンド装置２３は、例えば図８（Ｃ）に示すように、テープ保持枠１１２を支持する枠支持部２３１と、テープＴＥにおけるテープ保持枠１１２の内側を支持するテープ支持部２３２と、を備える。そして、テープマウント装置２２は、テープ保持枠１１２を支持する枠保持部２３１を移動させることにより（図８（Ｃ）中の矢印ＡＲ５２参照）、テープ支持部２３２の間の張架されたテープＴＥを伸張させる（図８（Ｃ）中の矢印ＡＲ５３参照）。
【００４０】
図７に戻って、次に、チップ実装システム１は、テープ保持枠１１２がテープＴＥが伸張された状態で枠保持部２３１、テープ支持部２３２に支持された状態で、エキスパンド装置２３からチップ供給装置１０へ搬送する（ステップＳ１０９）。これにより、図２に示すように、複数のチップＣＰが貼着されたテープＴＥを保持するテープ保持枠１１２が、チップ供給装置１０のチップ供給部１１に配置される。
【００４１】
次に、本実施の形態に係るチップ実装システムが実行する部品実装処理について図９および図１０を参照しながら説明する。この部品実装処理は、制御部９０により部品実装処理を実行するためのプログラムを起動されたことを契機として開始される。また、この部品実装処理は、前述のチップ準備処理と並行して実行されてもよい。
【００４２】
まず、チップ実装システム１は、図９に示すように、搬送装置７０により、チップＣＰが実装される基板ＷＴをプラズマ処理装置６０へ搬送する（ステップＳ２０１）。次に、チップ実装システム１は、プラズマ処理装置６０において、基板ＷＴにおけるチップＣＰが実装される実装面ＷＴｆにプラズマ処理を施す（ステップＳ２０２）。このプラズマ処理は、例えば前述の図７のステップＳ１０２で説明したプラズマ処理と同様の処理である。
【００４３】
続いて、チップ実装システム１は、搬送装置７０により、プラズマ処理が施された基板ＷＴをプラズマ処理装置６０から水洗浄装置６５へ搬送する（ステップＳ２０３）。その後、チップ実装システム１は、水洗浄装置６５において、基板ＷＴの実装面ＷＴｆの水洗浄と実装面ＷＴｆの乾燥とを実行する（ステップＳ２０４）。ここで、水洗浄装置６５は、基板ＷＴを回転させつつ基板ＷＴの実装面ＷＴｆへ水を供給することにより基板ＷＴの実装面ＷＴｆを洗浄する。その後、水洗浄装置６５は、基板ＷＴを継続して回転させ続けることにより基板ＷＴの実装面ＷＴｆに付着した水を除去しつつ実装面ＷＴｆを自然乾燥させる。これにより、基板ＷＴの実装面ＷＴｆには、適度な量の水分子が付着した状態となる。
【００４４】
次に、チップ実装システム１は、搬送装置７０により、実装面ＷＴｆの水洗浄および乾燥後の基板ＷＴを水洗浄装置６５からボンディング装置３０へ搬送する（ステップＳ２０５）。続いて、チップ実装システム１は、ボンディング装置３０のステージ３１に基板ＷＴを保持させる（ステップＳ２０６）。
【００４５】
その後、チップ実装システム１は、チップ供給装置１０から基板ＷＴへ実装する１つのチップＣＰをボンディング装置３０へ供給する（ステップＳ２０７）。ここで、ボンディング装置３０は、チップ供給装置１０から供給される１つのチップを、チップ搬送部５１を介して取得し、取得したチップＣＰをヘッド３３Ｈに保持させる。
【００４６】
次に、チップ実装システム１は、ヘッド３３Ｈに設けられたチップ湿度調節部４１５により、ヘッド３３Ｈに保持されたチップＣＰを冷却する（ステップＳ２０８）。ここで、チップ湿度調節部４１５は、電流供給部４１５ｂからチップＣＰの目標温度に応じた電流値の電流をペルチェ素子４１５ａへ流すことにより、チップＣＰを目標温度にまで冷却する。これにより、チップＣＰの接合面ＣＰｆの湿度が上昇し、それに伴い、接合面ＣＰｆに適度な水分子を付着させることができる。
【００４７】
ここで、例えばチップＣＰの接合面ＣＰｆの湿度とチップＣＰの接合面ＣＰｆの温度とチップＣＰの周囲の湿度とチップＣＰの周囲の温度との間には、下記式（１）に示すような関係式が成立する。
【数１】
2019204832.tif 000003
・・・式（１）
ここで、ＨＭ１は、接合面ＣＰｆの湿度であり、ＴＭ０は、チップＣＰの周囲の温度であり、ＴＭ１は、チップＣＰの接合面ＣＰｆの温度であり、ＨＭ０は、チップＣＰの周囲の湿度である。
【００４８】
そして、制御部９０は、前述の式（１）で表される関係式に基づいて、チップＣＰの接合面ＣＰｆの湿度が予め設定された基準湿度範囲内の湿度に維持されるように、チップ湿度調節部４１５によりチップＣＰを冷却する。ここで、基準湿度範囲は、５０％以上１００％未満である。但し、基板ＷＴとチップＣＰとの接合強度の観点から、基準温度範囲は、７５以上１００％未満が好ましい。また、基板ＷＴとチップＣＰとの接合強度の観点から、基準温度範囲は、９０以上１００％未満がより好ましい。例えば基板ＷＴおよびチップＣＰの周囲の環境が、２３℃、３５％%の場合、チップＣＰを９℃まで冷却すれば接合面ＣＰｆの湿度を８５％にすることができる。また、チップＣＰの接合面ＣＰｆの湿度のコントロールを簡易的に行う方法としては、チップＣＰを一旦結露する温度まで低下させ、その後、その温度から２℃程度高い温度にまでチップＣＰの温度を上昇させる方法を採用してもよい。そして、結果的に湿度８０％乃至９０％を狙うようにしてもよい。
【００４９】
ところで、チップＣＰの基となる基板ＷＣに関しては、ダイシング装置２１によるダイシング後に水洗浄を行うことは難しい。これは、ダイシングされた基板ＷＣのチップＣＰに対応する部分の間の隙間に水が残ったり、テープＴＥに水が付着したり、テープＴＥで発生した不純物がチップＣＰの接合面に付着したりするため、チップＣＰが実装された基板ＷＴの品質を維持する上で好ましくないからである。一方、本実施の形態に係るチップ実装システム１のように、ダイシング装置２１によるダイシングを行う前に、基板ＷＣに対してプラズマ処理を施すことが好ましい。これにより、基板ＷＣのダイシング後に水洗浄を行うことができなくても、チップＣＰを基板ＷＴに実装する際にチップＣＰを冷却することによりチップＣＰの接合面ＣＰｆに水分子を付着させて接合面ＣＰｆにより多くのＯＨ基を生成することが可能となるからである。
【００５０】
続いて、チップ実装システム１は、ステージ３１を駆動するとともにボンディング部３３を回転させることにより、チップＣＰと基板ＷＴとの相対的な位置ずれを補正するアライメントを実行する（ステップＳ２０９）。ここで、ボンディング装置３０、赤外透過方式の撮像部（図示せず）を備える場合、撮像部は、基板ＷＴにおける実装面ＷＴｆ側とは反対側からチップＣＰと基板ＷＴとを認識できる。従って、撮像部をチップＣＰと基板ＷＴとの間に介在させる必要がなくなるので、撮像部から基板ＷＴの実装面、チップＣＰの接合面ＣＰｆへのパーティクル混入を防止できる。
【００５１】
その後、チップ実装システム１は、チップ湿度調節部４１５によりチップＣＰの接合面ＣＰｆの湿度を前述の基準湿度範囲内の湿度に維持した状態で、ヘッド３３Ｈを上昇させることにより、チップＣＰを基板ＷＴに実装する（ステップＳ２１０）。ここで、ボンディング装置は、図１０に示すように、保持機構４４０によりチップＣＰの周部をチップツール４１１に吸着させた状態で（図１０中の矢印ＡＲ８１参照）、押圧部４３１ａを鉛直方向へ駆動する（図１０中の矢印ＡＲ８２参照）。これにより、チップＣＰは、その中央部がその周部よりも基板ＷＴの実装面ＷＴｆ側に突出するように撓んだ状態となる（図１０中の矢印ＡＲ８３参照）。そして、ヘッド駆動部３６は、チップＣＰを撓ませた状態でヘッド３３Ｈを基板ＷＴに近づけることにより、チップＣＰの中央部を基板ＷＴの実装面ＷＴｆに接触させる。その後、ボンディング装置３０は、押圧部４３１ａを鉛直下方へ没入させつつ、ヘッド３３Ｈを更に基板ＷＴへ近づけることにより、チップＣＰを基板ＷＴに実装する。なお、ボンディング装置３０は、ヘッド３３Ｈを鉛直方向へ移動させて基板ＷＴに予め設定された距離まで近づけた後、チップＣＰを撓ませることによりチップＣＰの中央部を基板ＷＴの実装面ＷＴｆに接触させてもよい。これにより、チップＣＰの接合面ＣＰｆの中央部から接合を進めることで、大気中での基板ＷＴとチップＣＰとの間への空気の巻き込みに起因したボイドの発生を抑制することができる。
【００５２】
図９に戻って、次に、チップ実装システム１は、ヘッド３３Ｈを下降させてヘッド３３Ｈを待機位置へ戻す（ステップＳ２１１）。続いて、チップ実装システム１は、基板ＷＴに実装すべき全てのチップＣＰの基板ＷＴへの実装が完了したか否かを判定する（ステップＳ２１２）。チップ実装システム１が、基板ＷＴに実装すべきチップＣＰのうち未だ基板ＷＴへ実装していないチップＣＰが存在すると判定したとする（ステップＳ２１２：Ｙｅｓ）。この場合、チップ実装システム１は、ステージ３１をそのチップＣＰに対応する位置へ移動させてから（ステップＳ２１３）、再びステップＳ２０７の処理を実行する。
【００５３】
一方、チップ実装システム１は、基板ＷＴに実装すべき全てのチップＣＰの基板ＷＴへの実装が完了したと判定したとする（ステップＳ２１２：Ｙｅｓ）。この場合、チップＣＰが実装された基板ＷＴをボンディング装置３０から熱処理装置７５へ搬送されると（ステップＳ２１４）、チップ実装システム１は、熱処理装置７５において、チップＣＰが実装された基板ＷＴを加熱する熱処理を実行する（ステップＳ２１５）。ここで、熱処理装置７５は、チップＣＰが実装された基板ＷＴを例えば１００℃乃至８００℃の温度範囲の温度まで加熱する。その後、チップ実装システム１は、搬送装置７０により、熱処理完了後の基板ＷＴを搬出入ユニット８０へ搬送して部品実装処理を終了する。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態に係るチップ実装システム１によれば、チップＣＰの接合面ＣＰｆの湿度が基準湿度範囲内の湿度に維持された状態で、基板ＷＴの実装面ＷＴｆにチップＣＰの接合面ＣＰｆを接触させて基板ＷＴの実装面ＷＴｆにチップＣＰが実装される。これにより、基板ＷＴにチップＣＰを実装した後において、チップＣＰが実装された基板ＷＴに対して熱処理を行った際に、水分子が多すぎることによる強度の低下或いは基板ＷＴとチップＣＰとの間の接合界面におけるマイクロボイドの発生が抑制される。従って、基板ＷＴとチップＣＰとの接合不良の発生が抑制される。
【００５５】
また、本実施の形態に係るチップ実装システム１では、プラズマ処理装置６０において、基板ＷＴの実装面ＷＴｆ、基板ＷＣの接合面ＷＣｆに対してＯ２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）と、Ｎ２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）と、Ｎ２ラジカルを照射する処理とを行う。つまり、Ｎ２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、Ｎイオンを比較的強い衝突力で基板ＷＴの実装面ＷＴｆ、基板ＷＣの接合面ＷＣｆに衝突させてＯＨ基の付着するサイトを多く形成する。そして、Ｎ２ラジカルを照射する処理において、サイトに付着したＯＨ基の離脱を抑制しつつＯＨ基を付着するサイトを形成する。これにより、基板ＷＴの実装面ＷＴｆ、基板ＷＣの接合面ＷＣｆへのＯＨ基の付着が効率良く増進されるので、基板ＷＴの実装面ＷＴｆ、基板ＷＣの接合面ＷＣｆに多数のＯＨ基を生成することができる。従って、基板ＷＴの実装面ＷＴｆに基板ＷＣから作製されるチップＣＰを実装した場合、ＯＨ基が多数生成される分、実装面ＷＴｆとチップＣＰの接合面ＣＰｆ間に多数の水素結合を形成することができる。
【００５６】
また、本実施の形態に係るチップ実装システム１によれば、ステージ３１が、基板ＷＴにおけるチップＣＰが実装される実装面が鉛直下方を向く姿勢で基板ＷＴを保持する。また、ヘッド駆動部３６が、チップＣＰを保持するヘッド３３Ｈを鉛直上方へ移動させることによりヘッド３３Ｈをステージ３１に近づけて基板ＷＴの実装面にチップＣＰを実装する。これにより、基板ＷＴの実装面へのパーティクルの付着を低減することができるので、チップＣＰと基板ＷＴとの接合不良の発生を抑制できる。従って、チップＣＰを基板ＷＴに実装してなる製品について、チップＣＰと基板ＷＴとの接合不良に起因した性能不良の製品の発生が抑制される。
【００５７】
（実施の形態２）
本実施の形態に係る基板接合システム２００１は、大気圧下において２つの基板同士を接合するシステムである。ここで、基板としては、Ｓｉ基板、ガラス基板、酸化膜が形成された基板、窒化膜が形成された基板、炭化物基板、セラミック基板等が挙げられる。この基板接合システムは、２つの基板それぞれの接合面をプラズマに曝すことにより２つの基板それぞれの接合面に親水化処理を施した後、２つの基板それぞれの接合面同士を接触させて２つの基板同士を接合する。その後、互いに接合された２つの基板に対して熱処理を行う。
【００５８】
図１１に示すように、本実施の形態に係る基板接合システム２００１は、プラズマ処理装置６０と、ボンディング装置２０３０と、熱処理装置７５と、搬送装置７０と、搬出入ユニット８０と、制御部２０９０と、を備える。なお、図１１において、実施の形態１と同様の構成については図１と同一の符号を付している。
【００５９】
ボンディング装置２０３０は、図１２に示すように、ステージ２４０１と、ヘッド２４０２と、ステージ駆動部２４０３と、ヘッド駆動部２４０４と、第１基板湿度調節部２４２１と、第２基板湿度調節部２４２２と、表面温度計２０４１と、湿度計２０３５とを備える。なお、以下の説明において、適宜図１２の±Ｚ方向を上下方向、ＸＹ方向を水平方向として説明する。
【００６０】
ステージ２４０１とヘッド２４０２とは、Ｚ方向において互いに対向するように配置されている。ステージ２４０１は、その上面で第１基板である基板ＷＴ２１を支持する第１基板保持部であり、ヘッド２４０２は、その下面で第２基板である基板ＷＴ２２を支持する第２基板保持部である。ステージ２４０１およびヘッド２４０２は、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２を保持する保持機構２４４０と、基板ＷＴ２１の中央部を押圧する押圧機構２４３１と、基板ＷＴ２２の中央部を押圧する押圧機構２４３２と、を有する。保持機構４４０は、複数の吸着部２４４０ａ、２４４０ｂ、２４４０ｃ、２４４０ｄを有する真空チャックから構成されている。吸着部２４４０ａ、２４４０ｂ、２４４０ｃ、２４４０ｄは、ステージ２４０１、ヘッド２４０２における基板ＷＴ２１、ＷＴ２２が載置される領域に設けられている。吸着部２４４０ａ、２４４０ｂ、２４４０ｃ、２４４０ｄは、図１３（Ａ）に示すように、互いに径が異なる円環状であり、同心円状に配置されている。基板ＷＴ２１、ＷＴ２２は、ステージ２４０１、ヘッド２４０２に設けられた吸着部２４４０ａ、２４４０ｂ、２４４０ｃ、２４４０ｄにより吸着された状態で、ステージ２４０１、ヘッド２４０２に保持される。吸着部２４４０ａ、２４４０ｂ、２４４０ｃ、２４４０ｄは、各別に基板ＷＴ２１、ＷＴ２２を吸着している状態と、吸着しない状態と、をとりうる。例えばステージ２４０１、ヘッド２４０２の比較的中心Ｃ１側に配置された吸着部２４４０ａ、２４４０ｂを真空吸着しない状態にして、ステージ２４０１、ヘッド２４０２の比較的外側に配置された吸着部２４４０ｃ、２４４０ｄを真空吸着している状態にすることができる。
【００６１】
押圧機構２４３１は、図１３（Ｂ）に示すように、ステージ２４０１の中央部に設けられ、押圧機構２４３２は、ヘッド２４０２の中央部に設けられている。押圧機構２４３１は、ヘッド２４０２側へ出没可能な押圧部２４３１ａと、押圧部２４３１ａを駆動する押圧駆動部２４３１ｂと、を有する。押圧機構２４３２は、ステージ２４０１側へ出没可能な押圧部２４３２ａと、押圧部２４３２ａを駆動する押圧駆動部２４３２ｂと、を有する。押圧駆動部２４３１ｂ、２４３２ｂとしては、例えばボイスコイルモータを採用してもよい。
【００６２】
図１２に戻って、第１基板湿度調節部２４２１は、ステージ２４０１に設けられ、ステージ２４０１に保持された基板ＷＴ２１を冷却することにより、基板ＷＴ２１の第１接合面である接合面ＷＴｆ２１の湿度を調節する。また、第２基板湿度調節部２４２２は、ヘッド２４０２に設けられ、ヘッド２４０２に保持された基板ＷＴ２２を冷却することにより、基板ＷＴ２２の第２接合面である接合面ＷＴｆ２２の湿度を調節する。第１基板湿度調節部２４２１は、ペルチェ素子２４２１ａと、ペルチェ素子２４２１ａへ電流を供給する電流供給部２４２１ｂと、を有する。第１基板湿度調節部２４２１は、図１３（Ｂ）に示すように、ペルチェ素子２４２１ａと、ペルチェ素子２４２１ａへ電流を供給する電流供給部２４２１ｂと、を有する。また、第２基板湿度調節部２４２２は、ペルチェ素子２４２２ａと、ペルチェ素子２４２２ａへ電流を供給する電流供給部２４２２ｂと、を有する。電流供給部２４２１ｂは、ステージ２４０１に基板ＷＴ２１が保持された状態での基板ＷＴ２１の周囲の温度と湿度とに基づいて決定される電流をペルチェ素子２４２１ａへ供給する。電流供給部２４２２ｂは、ヘッド２４０２に基板ＷＴ２２が保持された状態での基板ＷＴ２２の周囲の温度と湿度とに基づいて決定される電流をペルチェ素子２４２２ａへ供給する。
【００６３】
図１２に戻って、ステージ駆動部２４０３は、ステージ２４０１をＸＹ方向へ移動させたり、Ｚ軸周りに回転させたりする。ヘッド駆動部２４０４は、ヘッド２４０２を上方向（図１２の矢印ＡＲ６１参照）に昇降させる昇降駆動部２４０６と、ヘッド２４０２をＸＹ方向へ移動させるＸＹ方向駆動部２４０５と、ヘッド２４０２をＺ軸周りの回転方向（図３の矢印ＡＲ６２参照）に回転させる回転駆動部２４０７と、を有する基板保持部駆動部である。また、ヘッド駆動部２４０４は、ヘッド２４０２のステージ２４０１に対する傾きを調整するためのピエゾアクチュエータ２４１１を有する。ＸＹ方向駆動部２４０５および回転駆動部２４０７が、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ軸周りの回転方向において、ヘッド２４０２をステージ２４０１に対して相対的に移動させることにより、ステージ２４０１に保持された基板ＷＴ２１とヘッド２４０２に保持された基板ＷＴ２２とのアライメントが可能となる。昇降駆動部２４０６は、ヘッド４０２を上下方向へ移動させることにより、ステージ２４０１とヘッド２４０２とを互いに近づけたり、ステージ４０１からヘッド４０２を離したりする。
【００６４】
表面温度計２０４１は、実施の形態１で説明した表面温度計４１と同様に、非接触型温度計であり、例えばステージ２４０１とヘッド２４０２との側方に配置されている。表面温度計２０４１は、ステージ２４０１に基板ＷＴ２１が保持され、ヘッド２４０２に基板ＷＴ２２が保持された状態で、基板ＷＴ２１の接合面ＷＴｆ２１と基板ＷＴ２２の接合面ＷＴｆ２２の温度を計測する。
【００６５】
湿度計２０３５は、ステージ２４０１およびヘッド２４０２の近傍に配置され、ステージ２４０１に保持された基板ＷＴ２１およびヘッド２４０２に保持された基板ＷＴ２２の周囲の湿度を計測する。
【００６６】
制御部２０９０は、図１４に示すように、ＭＰＵ９０１と、主記憶部９０２と、補助記憶部９０３と、インタフェース９０４と、各部を接続するバス９０５と、を有する。なお、図１４において、実施の形態１と同様の構成については図６と同一の符号を付している。インタフェース２９０４は、湿度計２０３５、表面温度計２０４１から入力される計測信号を湿度情報または温度情報に変換してバス９０５へ出力する。また、ＭＰＵ９０１は、補助記憶部９０３が記憶するプログラムを主記憶部９０２に読み込んで実行することにより、インタフェース２９０４を介して、ボンディング装置３０のヘッド駆動部２４０４、ステージ駆動部２４０３、電流供給部２４２１ｂ、２４２２ｂ、保持機構２４４０それぞれへ制御信号を出力する。また、ＭＰＵ９０１は、更に、インタフェース９０４を介して、プラズマ処理装置６０、熱処理装置７５および搬送ロボット７１それぞれへ制御信号を出力する。
【００６７】
次に、本実施の形態に係る基板接合システムが実行する部品実装処理について図１５および図１６を参照しながら説明する。この基板接合処理は、制御部２０９０により基板接合処理を実行するためのプログラムを起動されたことを契機として開始される。
【００６８】
まず、基板接合システム２００１は、図１５に示すように、搬送装置７０により、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２をプラズマ処理装置６０へ搬送する（ステップＳ３０１）。次に、基板接合システム２００１は、プラズマ処理装置６０において、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２の接合面ＷＴｆ２１、ＷＴｆ２２にプラズマ処理を施す（ステップＳ３０２）。このプラズマ処理は、例えば実施の形態１における図７のステップＳ１０２で説明したプラズマ処理と同様の処理である。なお、プラズマ処理装置６０は、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２に対して同時にプラズマ処理を施してもよいし、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２のいずれか一方に対してプラズマ処理を施した後に他方に対してプラズマ処理を施すようにしてもよい。
【００６９】
続いて、基板接合システム２００１は、搬送装置７０により、プラズマ処理が施された基板ＷＴ２１、ＷＴ２２をプラズマ処理装置６０からボンディング装置３０へ搬送する（ステップＳ３０３）。その後、基板接合システム１は、ボンディング装置３０のステージ２４０１に基板ＷＴ２１を保持させるとともにヘッド２４０２に基板ＷＴ２２を保持させる（ステップＳ３０４）。
【００７０】
次に、基板接合システム２００１は、ステージ２４０１に設けられた第１基板湿度調節部２４２１およびヘッド２４０２に設けられた第２基板湿度調節部２４２２により、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２を冷却する（ステップＳ２０８）。ここで、第１基板湿度調節部２４２１は、電流供給部２４２１ｂから基板ＷＴ２１の目標温度に応じた電流値の電流をペルチェ素子２４２１ａへ流すことにより、基板ＷＴ２１を目標温度にまで冷却する。また、第２基板湿度調節部２４２２も、電流供給部２４２２ｂから基板ＷＴ２２の目標温度に応じた電流値の電流をペルチェ素子２４２２ａへ流すことにより、基板ＷＴ２２を目標温度にまで冷却する。これにより、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２の接合面ＷＴｆ２１、ＷＴｆ２２の湿度が上昇し、それに伴い、接合面ＷＴｆ２１、ＷＴｆ２２に適度な水分子を付着させることができる。ここで、制御部２０９０は、実施の形態１で説明した式（１）で表される関係式に基づいて、基板ＷＴ２１の接合面ＷＴｆ２１の湿度が予め設定された基準湿度範囲内の湿度に維持されるように、第１基板湿度調節部２４２１により基板ＷＴ２１を冷却する。また、制御部２０９０は、前述の式（１）で表される関係式に基づいて、基板ＷＴ２２の接合面ＷＴｆ２２の湿度が前述の基準湿度範囲内の湿度に維持されるように、第２基板湿度調節部２４２２により基板ＷＴ２２を冷却する。ここで、基準湿度範囲は、実施の形態１と同様に、５０％以上１００％未満である。但し、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２同士の接合強度の観点から、基準温度範囲は、７５以上１００％未満が好ましい。また、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２同士の接合強度の観点から、基準温度範囲は、９０以上１００％未満がより好ましい。更に、第１基板湿度調節部２４２１および第２基板湿度調節部２４２２は、ステージ２４０１の温度とヘッド２４０２の温度とが同じになるようにステージ２４０１、ヘッド２４０２を冷却する。
【００７１】
ここで、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２の接合面ＷＴｆ２１、ＷＴｆ２２の湿度を変化させながら、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２との接合強度の評価を行った結果を表１に示す。ここで、接合面ＷＴｆ２１、ＷＴｆ２２の湿度が３５％乃至９０％の場合と接合面ＷＴｆ２１、ＷＴｆ２２が結露した状態の場合について接合強度の評価を行った。なお、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２を接合した後、２００℃、７時間の条件で熱処理を行った。また、基板ＷＴ２１、ＴＷ２２としては、ＳｉＯ２基板を用いた。また、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２の接合面ＷＴｆ２１、ＷＴｆ２２に対して、Ｎ２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）とＮ２ラジカルの照射を行った。ここでは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を、高周波バイアスを３００Ｗに設定して３０ｓｅｃ間行った後、出力が５００Ｗであり周波数が２７．５ＭＨｚである高周波を用いてＮ２ラジカルを１５ｓｅｃ間照射した。
【００７２】
【表１】
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【００７３】
表１に示すように、湿度が５０％乃至８５％では、湿度が高くなるにつれて接合強度が増加し、湿度が９０％では、接合強度が２．５Ｊ／ｍ２、即ち、バルク破壊強度に到達した。一方、接合面ＷＴｆ２１、ＷＴｆ２２が結露している場合、接合強度が０．５Ｊ／ｍ２まで低下した。また、湿度３５％場合は濡れ性が悪く、接合面ＷＴｆ２１，ＷＴｆ２２全面に濡れ広がらなかった。このことから、基準温度範囲は、９０以上１００％未満がより好ましいことが判る。この結果は以下のように考察される。互いに接合された基板ＷＴ２１、ＷＴ２２を加熱することにより接合面ＷＴｆ２１，ＷＴｆ２２間に存在する水分子がＯＨ基へと変化し、最終的には水分子が脱離してＳｉ−Ｏ−Ｓｉの共有結合へと変わり強固な接合となる。一方、接合面ＷＴｆ２１，ＷＴｆ２２が結露してそこに水滴が付着すると水分子の量が多くなりすぎて互いに接合された基板ＷＴ２１、ＷＴ２２を加熱時に接合面ＷＴｆ２１，ＷＴｆ２間に残ってしまうため接合強度が上がらない。
【００７４】
続いて、基板接合システム２００１は、ヘッド駆動部２４０４およびステージ駆動部２４０３により、ヘッド２４０２をステージ２４０１に対して相対的に移動させることにより、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２の相対的な位置ずれを補正するアライメントを実行する（ステップＳ３０６）。
【００７５】
その後、基板接合システム２００１は、第１基板湿度調節部２４２１、第２基板湿度調節部２４２２により基板ＷＴ２１、ＷＴ２２の接合面ＷＴｆ２１、ＷＴｆ２２の湿度を前述の基準湿度範囲内の湿度に維持した状態で、ヘッド駆動部２４０４によりヘッド２４０２を下降させる。そして、基板接合システム２００１は、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２の接合面ＷＴｆ２１、ＷＴｆ２２同士を接触させることにより基板ＷＴ２１、ＷＴ２２同士を接合する（ステップＳ３０７）。ここで、ボンディング装置２０３０は、図１６に示すように、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２の周部ＷＴｓ２１、ＷＴｓ２２を吸着部２４４０ｃ、２４４０ｄに吸着させた状態で（図１６中の矢印ＡＲ７２参照）、押圧部２４３１ａ、２４３２ａにより基板ＷＴ２１、ＷＴ２２の中央部ＷＴｃ２１、ＷＴｃ２２を押圧する。これにより、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２は、その中央部ＷＴｃ２１、ＷＴｃ２２がその周部ＷＴｓ２１、ＷＴｓ２２よりも互いに近づく方向へ突出するように撓んだ状態となる。そして、ヘッド駆動部２４０４は、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２を撓ませた状態でヘッド２４０２をステージ２４０１へ近づけることにより、基板ＷＴ２１の中央部ＷＴｃ２１を基板ＷＴ２２の中央部ＷＴｃ２２に接触させる。そして、ボンディング装置３０は、押圧部２４３１ａ、２４３２ａを没入させつつ、ヘッド２４０２更にステージ２４０１へ近づけることにより、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２同士を接合する。なお、ボンディング装置２０３０は、ヘッド２４０２をステージ２４０１に予め設定された距離まで近づけた後、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２を撓ませることにより基板ＷＴ２１の中央部ＷＴｃ２１を基板ＷＴ２２の中央部ＷＴｃ２２に接触させてもよい。或いは、ボンディング装置２０３０は、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２のいずれか一方のみを撓ませた状態で、基板ＷＴ２１の中央部ＷＴｃ２１を基板ＷＴ２２の中央部ＷＴｃ２２に接触させてもよい。
【００７６】
図１５に戻って、次に、互いに接合された基板ＷＴ２１、ＷＴ２２をボンディング装置３０から熱処理装置７５へ搬送されると（ステップＳ３０８）、基板接合システム２００１は、熱処理装置７５において、互いに接合された基板ＷＴ２１、ＷＴ２２を加熱する熱処理を実行する（ステップＳ３０９）。ここで、熱処理装置７５は、実施の形態１の図９のステップＳ２１５で説明した熱処理と同様に、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２を例えば１００℃乃至８００℃の温度範囲の温度まで加熱する。その後、基板接合システム２００１は、搬送装置７０により、熱処理完了後の基板ＷＴ２１、ＷＴ２２を搬出入ユニット８０へ搬送して基板接合処理を終了する。
【００７７】
以上説明したように、本実施の形態に係る基板接合システム２００１によれば、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２の接合面ＷＴｆ２１、ＷＴｆ２２の湿度が基準湿度範囲内の湿度に維持された状態で、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２の接合面ＷＴｆ２１、ＷＴｆ２２同士を接触させて基板ＷＴ２１、ＷＴ２２同士を接合する。これにより、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２同士を接合した後において、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２に対して熱処理を行った際に、水分子が多すぎるために接合強度の低下或いは基板ＷＴ２１、ＷＴ２２の間の接合界面におけるマイクロボイドの発生が抑制される。従って、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２の接合不良の発生が抑制される。
【００７８】
また、本実施の形態に係るボンディング装置２０３０では、第１基板湿度調節部２４２１および第２基板湿度調節部２４２２は、ステージ２４０１の温度とヘッド２４０２の温度とが同じになるようにステージ２４０１、ヘッド２４０２を冷却する。これにより、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２を形成する材料の種類が同じである場合、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２の熱膨張率を等しくすることができるので、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２同士を高精度に接合することができる。
【００７９】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明は前述の実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、実施の形態１に係るチップ実装システム１において、チップ湿度調節部が、例えば図１７（Ａ）に示すような、冷媒が流れる冷媒管３４１５ａを有しヘッド本体部４１３の側壁に取り付けられた熱交換器３４１５と、熱交換器３４１５へ冷媒を供給する冷媒供給部（図示せず）と、を有するものであってもよい。ここで、ヘッド本体部４１３は、チップＣＰから熱交換器３４１５への熱伝達効率を高めるために、金属、ＡＬＮまたはＳiのような熱伝導率の高い材料から形成されていることが好ましい。本構成によっても、チップ実装システムにおいて。チップＣＰの接合面ＣＰｆの湿度を基準湿度範囲内の湿度に維持することができる。
【００８０】
或いは、実施の形態２に係る基板接合システム２００１において、第１基板湿度調節部、第２基板湿度調節部が、例えば図１７（Ｂ）に示すような、ステージ２４０１、ヘッド２４０２に埋設された冷媒が流れる流路４４１５を有するものであってもよい。流路４４１５へ冷媒が導入される導入口４４１５ａと流路４４１５から冷媒が排出される排出口４４１５ｂとは、ステージ２４０１、ヘッド２４０２の周部における第１部位Ｐ９１に隣接して設けられている。流路４４１５は、第１部位Ｐ９１において導入口４４１５ａに連通し第１部位Ｐ９１からステージ２４０１、ヘッド２４０２の平面視方向と直交する方向へ蛇行しながらステージ２４０１、ヘッド２４０２の中央部を挟んだ第１部位Ｐ９１とは反対側の第２部位Ｐ９２まで延在している往路４４１５ｃを有する。また、流路４４１５は、第２部位Ｐ９２からステージ２４０１、ヘッド２４０２の平面視方向と直交する方向へ蛇行しながら第１部位Ｐ９１まで延在し第１部位Ｐ９１において排出口４４１５ｂに連通している往路４４１５ｄを有する。ここで、流路４４１５の往路４４１５ｃと復路４４１５ｄとは、ステージ２４０１、ヘッド２４０２内において第１部位Ｐ９１から第２部位Ｐ９２へ向かう方向において交互に並列している。そして、流路４４１５の往路４４１５ｃにおける任意の第３部位から導入口４４１５ａまでの長さと、復路４４１５ｄにおける往路４４１５ｃと復路４４１５ｄの並び方向において第３部位に対向する第４部位から導入口４４１５ａまでの長さの和が互いに略等しくなっている。即ち、往路４４１５ｃにおける導入口４４１５ａからの往路４４１５ｃの延伸方向に沿った距離と復路４４１５ｄにおける排出口４４１５ｂからの復路４４１５ｄの延伸方向に沿った距離とが等しい。そして、冷媒が流路４４１５を流れる間に熱を吸収して導入口４４１５ａから遠いところの方が温度が上昇するが、往路４４１５ｃ、復路４４１５ｄを２本並列させることで、導入口４４１５ａからの距離と排出口４４１５ｂからの距離とが略等しくなる。これにより、ステージ２４０１、ヘッド２４０２全体を均熱化することができる。冷媒は、導入口４４１５ａから冷媒管４４１５内へ導入され（図１７（Ｂ）の矢印ＡＲ９１参照）、冷媒管４４１５内を通って排出口４４１５ｂから排出される（図１７（Ｂ）の矢印ＡＲ９２参照）。なお、冷媒としては、例えば水を採用することができる。
【００８１】
本構成によれば、ステージ２４０１、ヘッド２４０２内における均熱性を向上させることができるので、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２の熱膨張の影響を低減し、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２同士を高精度に接合することができる。特に、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２の直径が３００ｍｍ程度ある場合、基板ＷＴ２１、ＷＴ２２の熱膨張差による位置ずれ量が大きくなるため、本構成を採用することが有効である。
【００８２】
各実施の形態では、プラズマ処理後にチップＣＰまたは基板ＷＴ２１、ＷＴ２２を冷却する例について説明したが、チップＣＰまたは基板ＷＴ２１、ＷＴ２２を冷却する処理は、プラズマ処理後に限定されるものではない。例えば、プラズマ処理を行わずに、基板ＷＴへのチップＣＰの実装または基板ＷＴ２１、ＷＴ２２同士の接合を行うようにしてもよい。但し、各実施の形態で説明したように、プラズマ処理を行ったほうが、チップＣＰと基板ＷＴとの接合強度または基板ＷＴ２１、ＷＴ２２同士の接合強度を高めることができ好ましい。
【００８３】
各本実施の形態では、大気中でチップＣＰを基板ＷＴに実装する例或いは基板ＷＴ２１、ＷＴ２２同士を接合する例について説明したか、大気中での接合に限定されるものではない。例えば、減圧雰囲気のチャンバ（図示せず）内において、チャンバ内へ水ガスを供給しつつ、チップＣＰまたは基板ＷＴ２１、ＷＴ２２を冷却するにより、チップＣＰの接合面ＣＰｆまたは基板ＷＴ２１、ＷＴ２２の接合面ＷＴｆ２１、ＷＴｆ２２へ必要量の水分子を供給することもできる。水ガスとしては、例えば気化した水５０％とＮ２ガス５０％との混合気体を供給してもよい。
【００８４】
実施の形態１では、プラズマ処理において、Ｏ２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）と、Ｎ２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）と、Ｎ２ラジカルを照射する処理と、を行う例について説明した。但し、プラズマ処理の内容は、これに限定されるものではなく、例えばＯ２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、Ｎ２ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）およびＮ２ラジカルを照射する処理の中から任意に選択した１つまたは２つの処理のみを行うものであってもよい。
【００８５】
実施の形態１に係るボンディング装置３０において、ステージ３１に、ステージ３１に保持された基板ＷＴを冷却することにより基板ＷＴの実装面ＷＴｆの湿度を調節する基板湿度調節部が設けられたものであってもよい。ここで、基板湿度調節部は、例えばステージ３１に埋設されたペルチェ素子（図示せす）と、ペルチェ素子へ電流を供給する電流供給部と、を有するものとしてもよい。この場合、チップ湿度調節部４１５および基板湿度調節部は、ステージ３１の温度とヘッド３３Ｈの温度とが同じになるようにステージ３１、ヘッド３３Ｈを冷却するのが好ましい。本構成によれば、水洗浄装置６５を省略することができるので、チップ実装システムの簡素化が図られるという利点がある。
【００８６】
実施の形態１に係るボンディング装置３０では、押圧機構４３１がヘッド３３Ｈに設けられている例について説明した。但し、これに限らず、ボンディング装置が、押圧機構が設けられていないヘッドを有するものであってもよい。
【００８７】
実施の形態１に係るチップ供給部１１は、ダイシングテープＴＥに貼り付けられた複数のチップＣＰの中から１つのチップＣＰをニードル１１１ａにより下方へ突き出すことにより、チップＣＰをチップ移載部１３へ受け渡される例について説明した。但し、これに限らず、例えば複数のチップＣＰが、それらの基板ＷＴに実装される面側がダイシングテープに貼り付けられている場合、複数のチップＣＰの中の１つの基板ＷＴに実装される面とは反対の面を真空チャックしてチップ反転部１３１へ受け渡す機構を備えるものであってもよい。
【００８８】
実施の形態１では、ヘッド駆動部３６が、ボンディング部３３を、Ｚ軸方向へ移動させること並びにＺ軸に沿った回転軸周りに回転させることのみが可能である例について説明した。但し、これに限らず、ヘッド駆動部３６が、ボンディング部３３を、Ｘ軸方向またはＹ軸方向へ移動させることができる構成であってもよい。この場合、ヘッド駆動部３６は、例えばチップ搬送部５１からチップＣＰを受け取った後、ヘッド３３Ｈと基板ＷＴにおけるチップＣＰが実装される部位とが対向する位置に、ボンディング部３３をＸ軸方向またはＹ軸方向へ移動させるようにしてもよい。
【００８９】
実施の形態１では、切出機構１１１がダイシングテープＴＥにおける鉛直上方（＋Ｚ方向）からニードル１１１ａを鉛直下方（−Ｚ方向）へ突き出してチップＣＰを鉛直下方（−Ｚ方向）へ押し出すことによりチップを供給するチップ供給部１１の例について説明した。但し、チップ供給部１１の構成は、これに限定されない。例えばチップ供給部が、ダイシングテープＴＥを上方へ吸引することによりチップＣＰをダイシングテープＴＥから剥がしてチップＣＰを供給する構成であってもよい。或いは、チップ供給部が、チップＣＰが貼着されたダイシングテープＴＥに紫外線を照射することによりダイシングテープＴＥの粘着力を低下させることによりチップＣＰをダイシングテープＴＥから剥がしてチップＣＰを供給する構成であってもよい。
【００９０】
実施の形態２に係るボンディング装置２０３０では、押圧機構２４３１がステージ２４０１の中央部に設けられ、押圧機構２４３２がヘッド２４０２の中央部に設けられている例について説明した。但し、これに限らず、ボンディング装置が、ステージ２４０１とヘッド２４０２とのいずれか一方のみに押圧機構を有するものであってもよい。或いは、ボンディング装置が、ステージ２４０１とヘッド２４０２との両方に押圧機構を有しないものであってもよい。
【００９１】
各実施の形態に係るボンディング装置３０、２０３０では、チップＣＰ、基板ＷＴ、ＷＴ２１、ＴＷ２２の温度を計測する表面温度計４１、２０４１を備える例について説明したが、これに限らず、ヘッド３３Ｈ、２４０２、ステージ３１、２４０１の温度を直接計測する温度計を備えるものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、例えばＣＭＯＳイメージセンサやメモリ、演算素子、ＭＥＭＳの製造に好適である。
【符号の説明】
【００９３】
１：チップ実装システム、１０：チップ供給装置、１１：チップ供給部、２１：ダイシング装置、２２：テープマウント装置、２３：エキスパンド装置、３０，２０３０：ボンディング装置、３１，２１１，２２１，６１０，２４０１：ステージ、３２，２４０３：ステージ駆動部、３３：ボンディング部、３３Ｈ，２４０２：ヘッド、３５，２０３５：湿度計、３６，２４０４：ヘッド駆動部、４１，２０４１：表面温度計、５１：チップ搬送部、５２：カバー、６０：プラズマ処理装置、６５：水洗浄部、７０：搬送装置、７１：搬送ロボット、７５：熱処理装置、８０：搬出入ユニット、９０，２０９０：制御部、１１１：切出機構、１１１ａ：ニードル、１１２：テープ保持枠、１１３：保持枠駆動部、１３１：チップ反転部、１３２：チップ受け渡し部、２１２：レーザ光源、２３１：枠支持部、２３２：テープ支持部、５１１：プレート、５１１ａ：チップ保持部、５１２：プレート駆動部、４１１：チップツール、４１１ａ，４１１ｂ：貫通孔、４１３：ヘッド本体部、４１５：チップ湿度調節部、４１５ａ，２４２１ａ，２４２２ａ：ペルチェ素子、４１５ｂ，２４２１ｂ，２４２２ｂ：電流供給部、４３１：押圧機構、４３１ａ，２４３１ａ，２４３２ａ：押圧部、４４０，２４４０：保持機構、６０２：チャンバ、６０３：ガラス窓、６０４：トラップ板、６０５：導波管、６０６：マグネトロン、６０７：高周波電源、６２０Ａ：Ｎ２ガス供給部、６２０Ｂ：Ｏ２ガス供給部、６２１Ａ：Ｎ２ガス貯留部、６２１Ｂ：Ｏ２ガス貯留部、６２２Ａ，６２２Ｂ：供給弁、６２３Ａ，６２３Ｂ：供給管、６３１：真空ポンプ、６３２：排気管、６３３：排気弁、９０１：ＭＰＵ、９０２：主記憶部、９０３：補助記憶部、９０４，２９０４：インタフェース、９０５：バス、１３１１：アーム、１３１１ａ：吸着部、１３１２：アーム駆動部、２４０５：ＸＹ方向駆動部、２４０６：昇降駆動部、２４０７：回転駆動部、２４１１：ピエゾアクチュエータ、２４３１ｂ、２４３２ｂ：押圧駆動部、２４４０ａ、２４４０ｂ、２４４０ｃ、２４４０ｄ：吸着部、３４１５：熱交換器、３４１５ａ，４４１５：流路、４４１５ａ：導入口、４４１５ｂ：排出口、４４１５ｃ：往路、４４１５ｄ：復路、ＡＸ：中心軸、ＣＰ：チップ、ＣＰｆ，ＷＴｆ２１，ＷＴｆ２２：接合面、ＷＴｃ２１，ＷＴｃ２２：中央部、ＷＴｓ２１，ＷＴｓ２２：周部、ＬＡ：レーザ光、ＴＥ：テープ、ＯＢ１：軌跡、Ｐ９１：第１部位、Ｐ９２：第２部位、ＰＬＭ：プラズマ、ＷＣ，ＷＴ，ＷＴ２１，ＷＴ２２：基板、ＷＴｆ：実装面
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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