(57)【要約】【課題】半導体チップの良好なダイボンディングを実現すること。【解決手段】半導体チップＴと基板Ｓとを加熱加圧して、それらに介在するロウ材により接合するダイボンディング装置２０であって、基板Ｓを載置すると共に加熱する加熱手段６と、その先端部で半導体チップＴを保持する保持部材１２と、この保持部材１２を介して半導体チップＴを加熱手段６に載置された基板Ｔ側に加圧する加圧手段と、を有し、保持部材１２の少なくとも先端部を熱伝導率がルビーよりも低い素材から形成する。【選択図】　　　図１
2004087704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと基板とを加熱加圧して、それらに介在するロウ材により接合するダイボンディング装置であって、
前記基板を載置すると共に加熱する加熱手段と、その先端部で半導体チップを保持する保持部材と、この保持部材を介して前記半導体チップを前記加熱手段に載置された基板側に加圧する加圧手段と、を有し、
前記保持部材の少なくとも先端部を熱伝導率がルビーよりも低い素材から形成したことを特徴とするダイボンディング装置。
【請求項２】
前記保持部材の先端部の端面に凹部と凸部とを設け、前記凸部のみで前記半導体チップと接触して保持することを特徴とする請求項１記載のダイボンディング装置。
【請求項３】
前記保持部材を管状に形成し、
前記保持部材を介してその先端部から外気を吸引する空気吸引手段と、
前記保持部材の先端部での吸引状態と非吸引状態との切り替えを行う動作制御手段と、
前記保持部材による加圧状態を検出する加圧検出手段と、を備え、
前記動作制御手段は、前記加圧検出手段により加圧状態を認識すると，前記保持部材の先端部での吸引状態を非吸引状態へ切り替える吸引停止機能を有することを特徴とする請求項１又は２記載のダイボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップを基板に接合するダイボンディング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体の需要の増大化に伴い、その製造については自動化が進んでいる。半導体の製造工程の中には、半導体チップをロウ材により基板に接合するダイボンディング工程というものがあるが、かかる工程についても自動化が行われている。
【０００３】
半導体としての半導体レーザ素子の製造工程におけるダイボンディング工程を行う場合を例に従来のダイボンディング装置５０を図４により説明する。この半導体レーザ素子は、例えばＧａＡｌＡｓ系の半導体レーザチップＴと、外部への接続リードを備えるリード基板（図示略）と、これらの間に介挿される銅やシリコンからなるサブマウントＳとを備えている。そして、ダイボンディング装置５０は、サブマウントＳに対する半導体レーザチップＴのダイボンディングを行うものである。サブマウントＳには半導体レーザチップＴのボンディング位置に予めロウ材のとしてのＡｕ−Ｓｎ系又はＡｕ−Ｓｉ系の共晶ハンダ膜Ｈが形成されており、ダイボンディング装置５０は、かかるボンディング位置において半導体レーザチップＴを加圧して加熱することでこれらを接合する。
【０００４】
具体的には、ダイボンディング装置５０は、載置されたサブマウントＳを吸着保持すると共に下方から加熱するヒータステージ５１と、半導体レーザチップＴを保持して搬送すると共にヒータステージ５１上のサブマウントＳに半導体レーザチップＴを加圧するチップノズル５２とを備えている。
かかるチップノズル５２は、図５に示すように、その中心線に沿って貫通穴５３を有する管状に形成されており、図における下端部の端面の外形は直径３００［μｍ］，内径は１００［μｍ］に設定されている。また、チップノズル５２の上端部は貫通穴５３の内部を負圧とする図示しない吸引手段と接続されている。従って、下端部側から外気を吸引することになり、当該下端部端面に半導体レーザチップＴを保持することを可能とする。
【０００５】
そして、このように、チップノズル５２の下端部で半導体レーザチップＴを保持した状態でヒータステージ５１上のサブマウントＳまで搬送し、チップノズル５１を押し下げて半導体レーザチップＴをサブマウントＳ側に加圧すると共に下方から２８０〜３８０［℃］で１［ｓｅｃ］間加熱し、共晶ハンダ膜Ｈの溶融によりこれらを接合する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のダイボンディング装置５０は、半導体レーザチップＴをサブマウントＳ側に加圧しながらサブマウントＳの下方から加熱して接合を行う。従って、サブマウントＳが加熱されて半導体レーザチップＴに熱が伝わり、さらに、半導体レーザチップＴの熱はチップノズル５２にも伝達される。かかるチップノズル５２は、その熱伝導率が７５［Ｗ／ｍ・Ｋ］程度の超硬金属や３０［Ｗ／ｍ・Ｋ］程度のルビー或いは３０［Ｗ／ｍ・Ｋ］程度のアルミナを素材としているため、半導体チップＴはチップノズルＴが接触する部分とそうではない部分とで１０［℃］程度の温度差が生じてしまう、という問題があった。
かかる場合、半導体レーザチップＴとサブマウントＳとの間に介在する共晶ハンダ層Ｈには溶融が十分に行われる部分とそうではない部分とが生じ、接合不良を生じてしまう可能性があった。また、半導体チップＴの内部で上述のような温度差が生じると、図４に示すように、バイメタル効果により半導体チップＴにソリを生じ、さらに接合不良を生じる可能性があった。
【０００７】
また、半導体チップＴはチップノズル５２の吸引により保持されているので、加熱時において、半導体レーザチップＴとチップノズル５２の先端面との隙間から外気空気の流入を生じ、この流動する空気もまた温度差の発生の原因となっていた。
【０００８】
本発明は、半導体チップと基板とを良好に接合することを、その目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、半導体チップとその基板とを加熱加圧して、それらに介在するロウ材により接合するダイボンディング装置であって、基板を載置すると共に加熱する加熱手段と、その先端部で半導体チップを保持する保持部材と、この保持部材を介して半導体チップを加熱手段に載置された基板側に加圧する加圧手段とを有し、保持部材の少なくとも先端部を熱伝導率がルビーよりも低い素材から形成する、という構成を採っている。
【００１０】
ここで、上記「半導体チップ」には、半導体レーザチップ，ＩＣチップ，ＬＳＩチップ等のように半導体に該当する素子の電子回路が形成されるチップ全般を示すものとする。
また「基板」とは、アルミナ基板やセラミック基板を含む上述の半導体チップがダイボンディングされる基板全般をいうものとする。従って、アルミナ基板，セラミック基板，半導体レーザチップに対するサブマウント等も「基板」の概念に含むものとする。
【００１１】
上記構成では、加熱手段において基板を加熱し、これと前後して保持部材の先端に保持された半導体チップを基板上面に載置すると共に加圧する。このとき、基板と半導体チップとの間には加熱によって溶融するロウ材が介挿されている。かかるロウ材は、ダイボンディング工程の前に予め基板又は半導体チップのいずれかにその接合面に層状に形成しても良く、また、基板側に半導体チップを加圧する際に介挿せしめても良い。
【００１２】
そして、加熱手段からの加熱により、基板を介して熱が伝導されてロウ材が溶融し、半導体チップ側からの加圧によりロウ材は基板とチップの隙間に広がり、加熱手段からの熱は半導体チップにも伝導する。このとき、保持部材が熱伝導率の高い素材であると、半導体チップに伝導した熱はさらに保持部材側に逃げて、半導体チップの加熱状態が保持部材の接触している部分としていない部分とで不均一となるが、上記構成では、保持部材の先端部は熱伝導率が低い素材により形成されているので、保持部材側への熱量の損失が少なく、上述のような不均一状態の発生が抑制される。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、保持部材の先端部の端面に凹部と凸部とを設け、凸部のみで半導体チップと接触して保持する、という構成を採っている。
上記凹部と凸部には、保持部材の先端面に溝部を設けた場合をも含むものとする。その場合、溝部が凹部であり、溝部以外の部分が凸部となる。
上記構成では、請求項１記載の発明と同様の動作が行われると共に、保持部材がその先端部の端面全体ではなく凸部のみで半導体チップと接触するので、接触面積が低減され、半導体チップから保持部材側へ伝導される熱量をさらに低減することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明と同様の構成を備えると共に、保持部材が半導体チップを保持する際には、空気吸引手段を作動させて、その先端部からの外気の吸引を行う。これにより、管状の保持部材はその内部が大気圧よりも低圧となり、保持部材の先端部に半導体チップが吸着する。そして、かかる状態で、加熱手段上の基板に対して保持部材は加圧を行う。すると、加圧検出手段により加圧状態が検出され、吸引停止機能により、保持部材における吸引状態が非吸引状態に切り替えられる。その結果、保持部材の先端部では半導体チップを吸着することができなくなるが、既に、半導体チップは基板と保持部材との間に挟まれているので、加熱及び加圧が有効に行われ、半導体チップは基板に接合される。
【００１５】
ここで、加圧検出手段は、保持部材の加圧状態を直接的に検出するセンサや、加圧手段への加圧開始を指示する制御信号を検出する手段をも含まれるものとする。
また、保持部材の吸引状態と非吸引状態との切り替えは、空気吸引手段に対する作動と非作動を制御信号により指示する場合や、保持部材と空気吸引手段との間でその接続状態と非接続状態とを制御信号により切り替える場合を含むものとする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態の全体構成）
本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。本実施形態たるダイボンディング装置２０は、半導体チップとしての半導体レーザチップＴを基板としてのサブマウントＳに対してダイボンディングするための装置である。かかるダイボンディング装置２０は、ダイボンディング前のサブマウントＳを複数載置可能なサブマウントトレー２をその上部に備えるサブマウントトレーステージ１と、ダイボンディング前の半導体レーザチップＴを複数載置可能な半導体レーザチップトレー４をその上部に備えるチップトレーステージ３と、上方からの加圧によりサブマウントＳに蒸着されたハンダ層の酸化膜を破壊するための作業をその上面で行うサブステージ９と、サブステージ９の上面に載置されたサブマウントＳに対して上方から加圧を行うマウント加圧機構１１と、熱源であるヒータ６ａを内蔵する加熱手段としてのヒータステージ６と、このヒータステージ６をＸ方向及びＹ方向に移動して位置決めするＸ−Ｙテーブル５と、サブマウントＳを保持して所定位置まで搬送するサブマウント搬送手段としてのサブマウントヘッド１５と、半導体レーザチップＴを保持すると共に所定位置に搬送するチップヘッド１３と、ヒータステージ６上のサブマウントＳの位置認識を行うためのカメラ１６と、上記各構成の動作制御を行う動作制御手段７とを備えている。
【００１７】
（各ステージ）
上記各ステージ１，９，６，３は、サブマウントトレーステージ１，サブステージ９，ヒータステージ６，チップトレーステージ３の順番でＸ方向に沿って一列に並んで配設されている。そして、各ステージ１，９，６，３はいずれもその用途に応じてサブマウントＳ又は半導体レーザチップＴを載置できるようにその上面部が水平且つ平坦に形成されている。
【００１８】
また、ステージ１，９，３はその位置が固定されているが、ヒータステージ６のみはＸ−Ｙテーブル５によってＸ方向及びＹ方向に沿って位置調節可能に支持されている。さらに、ヒータステージ６は、前述したようにヒータ６ａを内蔵しているので、その上面に載置されたサブマウントＳ及び半導体レーザチップＴを加熱することが可能となっている。
また、ヒータステージ６とサブステージ９とは、いずれも、その上面にバキュームエアを通すことにより空気吸入を行う吸引孔が設けられている。これは、各ステージ６，９上での作業時において、サブマウントＳを所定位置で吸着し、位置ズレを防ぐためのものである。
【００１９】
また、ヒータステージ６の近傍には図示しない不活性ガス供給手段と冷却手段とが設けられている。不活性ガス供給手段は、不活性ガスである窒素ガスの供給源とヒータステージ６上に向けられた吹き出しノズルとを有しており、サブマウントＳに半導体レーザチップＴをボンディングする際にこれらに窒素ガスの吹きつけを行う。また、冷却手段は、冷却エアの供給源とヒータステージ６上に向けられた吹き出しノズルとを有しており、サブマウントＳに半導体レーザチップＴをボンディングした後にその加熱された状態を冷却エアの吹きつけにより冷却する。
【００２０】
（マウント加圧機構）
マウント加圧機構１１は、サブステージ９の上方に配設されている。そして、後述する図示しないＸＹＺガントリ及びこれにより移動するマウントヘッド１５との衝突を回避し，またそれらの可動を妨げないように、マウント加圧機構１１は、Ｚ軸昇降機構（図示略）によりＺ方向に沿って移動可能に支持され、上方に退避することが可能である。
【００２１】
また、このマウント加圧機構１１自体も当該加圧機構１１からＺ方向に沿って突出移動と退避移動とが可能な加圧治具１０を有している。この加圧治具１０は、その突出移動（下方への移動）により、その下端部の端面がサブステージ９上のサブマウントＳに当接し、加圧することが可能となっている。かかるマウント加圧機構１１による上方からの加圧は、サブステージ９上に載置されたサブマウントＳの上面に蒸着形成されたハンダ層の酸化膜を破壊するために行われるものである。従って、加圧治具１０は、酸化膜の破壊に好適であるように、その下端部の端面に凹凸が形成されるような素材，具体的には他孔質セラミック等により形成されている。また、この加圧治具１０は、サブマウントＳを全体的に加圧できるように、その下端部の端面がサブマウントＳの上面よりも大きく設定されている。
【００２２】
（サブマウントヘッド）
サブマウントヘッド１５は、図示を省略したＸＹＺガントリにより、Ｘ方向，Ｙ方向，Ｚ方向に沿って移動し位置決め可能に支持されている。このサブマウントヘッド１５は、下方に突出した状態でサブマウントノズル１４を有している。かかるサブマウントノズル１４は、超硬である金属素材により形成されており、その下端部の端面から上端部にかけて貫通穴が形成されている。そして、サブマウントノズル１４の上端部は図示しない電磁弁を介して図示しないエジェクター等の空気吸引手段と接続されており、その貫通穴にバキュームエアを通すことにより、その下端部の端面にサブマウントＳを吸着保持することを可能としている。また、電磁弁は動作制御手段７によりサブマウントノズル１４を空気吸引手段と大気開放側とに切り替え可能であり、空気吸引手段側に接続したときにバキュームエアを貫通穴に通してサブマウントＳを吸着可能状態とし、大気開放側に接続したときにサブマウントノズル１４内を大気圧状態とし、吸着可能状態を解除する。
【００２３】
（チップヘッド）
チップヘッド１３は、図示を省略したＸＹＺガントリにより、Ｘ方向，Ｙ方向，Ｚ方向に沿って移動し位置決め可能に支持されている。なお、このＸＹＺガントリは、前述したマウントヘッド１５を支持するＸＹＺガントリと共用化が図られている。つまり、ＸＹＺガントリは、Ｘ方向とＹ方向の移動についてはチップヘッド１３もマウントヘッド１５も共通する構成により実行し、Ｚ方向への移動についてはチップヘッド１３とマウントヘッド１５とについてそれぞれ個別に実行する構成を備えている。
【００２４】
上記チップヘッド１３は、下方に突出した状態で保持部材としてのチップノズル１２を有している。図２は、かかるチップノズル１２の斜視図である。
このチップノズル１２は、熱伝導率が３［Ｗ／ｍ・Ｋ］程度のジルコニアや０．２３［Ｗ／ｍ・Ｋ］程度のポリイミド樹脂のような低熱伝導率で適度に硬度を備える素材により形成されており、その下端部の端面から上端部にかけて貫通穴１７が形成されている。そして、チップノズル１２の上端部は図示しない電磁弁を介して図示しないエジェクター等の空気吸引手段と接続されており、その貫通穴にバキュームエアを通すことにより、その下端部の端面に半導体レーザチップＴを吸着保持することを可能としている。また、電磁弁は動作制御手段７によりチップノズル１２を空気吸引手段と大気開放側とに切り替え可能であり、空気吸引手段側に接続したときにバキュームエアを貫通穴に通して半導体レーザチップＴを吸着可能状態とし、大気開放側に接続したときにチップノズル１２内を大気圧状態とし、吸着可能状態を解除する。
【００２５】
さらに、チップノズル１２の下端部にはその端面の外縁部から貫通穴１７を通過する凹部としての溝部１８を有している。かかる溝部１８を設けることで、チップノズル１２が半導体レーザチップＴを吸着する際に、溝部１８以外の下端部端面（凸部）で半導体レーザチップＴと接触するために端面との接触面積が低減され、チップノズル１２側への伝達される熱量が低減されることにより、半導体レーザチップＴ及びサブマウントＳの温度変化を抑制する効果を発揮する。また、チップノズル１２の吸着時において、外気がかかる溝部１８を通って吸引されるのでこれがない場合と比較して吸引外気の整流効果を発揮する。
【００２６】
また、チップヘッド１３は、チップノズル１２をＺ方向に沿って駆動させる図示しない加圧手段としてのチップ加圧機構を備えている。これにより、半導体レーザチップＴをサブマウントＳにダイボンディングする際に加圧することを可能としている。さらに、チップノズル１２における半導体レーザチップＴの加圧状態及び加圧力を検出する図示しない加圧検出手段が加圧手段には併設されている。かかる加圧検出手段は、例えば、チップヘッド１３がチップノズル１２を弾性体を介して支持すると共に当該チップノズル１２をサブマウントＳ側に押し付けたときの反力による弾性体の変形量から測定できる。
【００２７】
（動作制御手段及びこれに基づくダイボンディング装置の動作）
図３は、ダイボンディング装置２０の制御系を示すブロック図である。動作制御手段７は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を含む演算装置で構成され、これらに所定のプログラムが入力されることにより、ヒータ６ａ，Ｘ−Ｙテーブル５，マウント加圧機構１１，チップ加圧機構，Ｚ軸昇降機構，不活性ガス供給手段，ＸＹＺガントリ，サブマウントヘッド用の吸気吸引手段，チップヘッド用の空気吸引手段，冷却手段に対して下記に示す動作に従って動作制御を実行する。
【００２８】
また、この動作制御手段７は、吸引停止機能１９を有している。かかる吸引停止機能１９により、チップヘッド１３のチップ加圧機構により半導体レーザチップＴの加圧を行う際に、チップノズル１２の電磁弁を大気開放側へ切り替えて当該チップノズル１２内への大気吸引を中断させる動作制御が行われる。例えば、チップヘッド１３にチップノズル１２の加圧時における反力を検出するセンサを設け、その反力が規定値を上回る際に電磁弁を大気開放側へ切り替えるように制御することで実現する。
【００２９】
以下、ダイボンディング装置２０の動作を説明する。前述したように、このダイボンディング装置２０は、サブマウントＳ上に半導体レーザチップＴをダイボンディングさせることを目的とする装置である。そして、サブマウントＳは窒化アルミニウム又はシリコンから形成されており、半導体レーザチップＴを接合する面（図１における上面）の表面にはＡｕ−Ｓｎからなる共晶ハンダ膜が３［μｍ］程度蒸着されている。また、半導体レーザチップＴは、例えば、ＧａＡｌＡｓ系であり、大きさは縦３００［μｍ］，横５００［μｍ］，厚さ８０〜１３０［μｍ］程度のものを対象とする（無論、これに限定されるものではない）。そして、ダイボンディング装置２０は、サブマウントＳの共晶ハンダ膜を加熱し溶融させることにより半導体レーザチップＴを固着させるものである。
【００３０】
まず、サブマウントヘッド１５のサブマウントノズル１４が吸引状態となるように電磁弁が切り替えられ、ＸＹＺガントリによりサブマウントヘッド１５をサブマウントトレーステージ１上のいずれかのサブマウントＳに位置決めする。そして、サブマウントヘッド１５をＺ方向に沿って下降させ、サブマウントノズル１４先端にサブマウントＳを吸着させる。
【００３１】
そして、サブマウントヘッド１５をサブステージ９に搬送し、ステージ９上の所定位置にサブマウントＳを載置し、電磁弁を大気開放側に切り替えて、サブマウントＳを吸着状態から開放する。その後、サブマウントヘッド１５はマウント加圧機構１１の邪魔とならないようにサブステージ９上から退避させる。一方、サブステージ９の吸引孔を吸引状態としてサブマウントＳをステージ上の所定位置に吸着保持させる。
【００３２】
次に、マウント加圧機構１１がＺ軸昇降機構により加圧作業を行うための所定高さまで下降され、その高さが決まると、加圧治具１０を下降させて、その端面によりサブステージ９上のサブマウントＳを１〜２［Ｎ］の加圧力にて加圧する。かかる加圧力の設定は、例えば、マウント加圧機構１１が加圧治具１０を弾性体を介して支持すると共に当該治具１０をサブマウントＳに押し付けたときの反力による弾性体の変形量から測定できる。
そして、かかる加圧によりサブマウントＳのハンダ膜の表面に形成されていた酸化膜が破壊される。
【００３３】
加圧が済むと、マウント加圧機構１１はＺ軸昇降機構により退避位置まで退避させられる。そして、再びマウントヘッド１５がＸＹＺガントリによりサブステージ９上のサブマウントＳに位置決めされ、電磁弁を吸引状態に切り替えてサブマウントノズル１４によりサブマウントＳを吸着する。また、このときサブステージ９の吸引孔は吸引状態を解除する。
【００３４】
一方、ヒータステージ６のヒータ６ａは、予めプリヒート温度である１００［℃］に加熱されている。なお、ヒータステージ６は図示しない温度検出手段を備えており、その出力から動作制御手段７は温度制御を行っている。そして、温度維持されたヒータステージ６上にサブマウントヘッド１５が位置決めされ、電磁弁を大気開放側に切り替えて、サブマウントＳを吸着状態から開放する。その後、サブマウントヘッド１５はチップヘッド１４の邪魔とならないようにヒータステージ６上から退避させる。一方、ヒータステージ６の吸引孔を吸引状態としてサブマウントＳをステージ上の所定位置に吸着保持させる。
【００３５】
その後、図示しないゆらぎ対策手段によりゆらぎ対策を行いながら、カメラ１６によりヒータステージ６上のサブマウントＳを撮像し、取得された撮像データからヒータステージ６又はサブマウントＳ又は双方に付されたマーク（図示略）を利用して、或いはヒータステージ６の上面及びサブマウントＳの外形（エッジ）を利用してサブマウントＳがヒータステージ６の上面において所定位置にあるか否かを認識する。もし、位置ズレが許容範囲外の時にはＸ−Ｙテーブル５を作動させてサブマウントＳの位置修正を行う。
なお、プリヒート温度である１００［℃］は、カメラ１６による撮像において、ゆらぎ対策を実行しつつ位置認識を実行する場合の認識精度に影響が出ない範囲内であってその上限値に近い温度である。
また、ゆらぎ対策手段としては、独立した構成としても設けても良いが、前述した冷却手段により実現することができる。即ち、冷却手段により低圧力でエアを吹き付けることで、ヒータステージ６上における揺らぎの原因となる加熱空気を除去することで実現される。
【００３６】
上記認識作業が完了すると、チップヘッド１３がそのＸＹＺガントリによりチップトレーステージ３上に搬送される。そして、チップノズル１２はその電磁弁が吸引状態に切り替えられ、その下端部の端面に半導体レーザチップＴを吸着する。さらに、チップヘッド１３はヒータステージ６上に搬送され、サブマウントＳ上に半導体レーザチップＴを載置する。
【００３７】
なお、ヒータ６ａは前述したサブマウントＳ位置認識作業完了から上述の半導体レーザチップＴをサブマウントＳ上に載置するまでにその加熱温度を１００［℃］から２５０［℃］まで昇温する。この２５０［℃］という温度は、サブマウントＳの共晶ハンダ膜が溶融を生じる直前の温度である。
【００３８】
さらにチップヘッド１３は、チップ加圧機構によりチップノズル１２を介して半導体レーザチップＴを０．３〜０．５［Ｎ］程度の荷重で加圧する。また、かかる加圧時において、吸引停止機能１９により電磁弁が大気開放側に切り替えられ、チップノズル１２内への大気の流動が停止され、大気流動による熱損失が抑えられるので、ボンディング時における半導体レーザチップＴの局所的な温度格差が抑制される。
【００３９】
上記半導体レーザチップＴの加圧と同時に、不活性ガス供給手段が作動し、ヒータステージ６上に窒素ガスが吹き付けられる。また、これと同時に、ヒータ６ａがサブマウントＳのＡｕ−Ｓｎハンダ膜の溶融温度である２８０［℃］を考慮した設定温度である３６０［℃］まで加熱される。そして、ヒータ６ａは、かかる設定温度状態を１［ｓｅｃ］維持してサブマウントＳの共晶ハンド膜を溶融させ、その後加熱を停止する。
【００４０】
その後、冷却工程に移行する。即ち、冷却手段が作動し、ヒータステージ６上に０．５［ＭＰａ］のエア圧で冷却エアの吹きつけが行われ、半導体レーザチップＴと及びサブマウントＳとが２５０［℃］まで冷却される。これにより共晶ハンダは溶融状態から凝固状態となり、半導体レーザチップＴがサブマウントＳ上に接合される。
【００４１】
そして、チップヘッド１３は電磁弁を吸引状態に切り替えてチップノズル１２により半導体レーザチップＴをサブマウントＳごと吸着する。このときヒータステージ６の吸引孔は吸引状態を解除する。また、冷却手段は、チップノズル１２に保持された半導体レーザチップＴ及びサブマウントＳが位置ズレや脱落を生じないよう範囲までエア圧が低減される（例えば０．２［ＭＰａ］）。
さらに、ＸＹＺガントリにより図示しないダイボンディング済みの格納トレーに搬送されて吸着を解除し、当該トレーに半導体レーザチップＴがダイボンディングされたサブマウントＳが格納される。
また、冷却手段は、ヒータステージ６の近傍からサブマウントＳ及び半導体レーザチップＴが離れると、再びエア圧を０．５［ＭＰａ］に戻し、ヒータステージ６がプリヒート温度である１００［℃］となるまで継続して冷却する。
【００４２】
（ダイボンディング装置の効果）
上位ダイボンディング装置２０では、チップノズル１２を熱伝導率の低い素材であるジルコニアから形成したので、加圧時において、半導体チップまで伝導された熱がさらにチップノズル１２に伝導されることによる熱量の損失が低減される。従って、半導体チップＴにチップノズル１２が接触する部分と接触しない部分との温度差が約２［℃］にまで低減することができ、半導体レーザチップ全体における加熱ムラを抑制することが可能となる。従って、加熱不均一を原因とする接合不良を効果的に抑制することが可能となる。また、加熱不均一による半導体チップのたわみの発生も効果的に抑制することが可能となる。
【００４３】
また、チップノズル１２をポリイミド樹脂により形成した場合にも、その熱伝導率の低さから半導体チップＴにチップノズル１２が接触する部分と接触しない部分との温度差が約０．２［℃］にまで低減することができ、半導体レーザチップ全体における加熱ムラを抑制することが可能となる。従って、加熱不均一を原因とする接合不良を効果的に抑制し、半導体チップのたわみの発生も効果的に抑制することが可能となる。
【００４４】
なお、チップノズルはその全体だけではなく半導体レーザチップＴと接触する先端部のみを低熱伝導率の素材としても良い。また、チップノズルの素材については上述のものに限定されるものではなく、ルビー（熱伝導率３０［Ｗ／ｍ・Ｋ］）よりも低い素材であれば良いが、熱伝導率１０［Ｗ／ｍ・Ｋ］以下程度のものであって広範な種類の半導体チップについてソリを生じない程度に加熱ムラを低減し得ることを可能とすることが望ましい。例えば、熱伝導率１０〜５［Ｗ／ｍ・Ｋ］の低熱伝導率アルミナ等がこれに該当する。さらに、半導体チップの保持を可能な程度の硬度を有する樹脂や低熱伝導率のセラミック等であっても良い。好ましくは、熱伝導率５〜１　［Ｗ／ｍ・Ｋ］、さらに好ましくは熱伝導率１〜０．１［Ｗ／ｍ・Ｋ］の素材である。
【００４５】
また、上記実施形態では、チップノズル１２の先端部に溝部１８を設けることで凹部と凸部を形成する構成を例示したが、凹部と凸部の形成によりチップノズルの先端面の半導体チップに対する接触面積の低減が図れればいかなる形状又は構造であっても良い。例えば、チップノズルの先端部により多くの溝を設けても良いし、多孔質としてもよく、また逆に複数の突起を有する構造としても良い。なお、より望ましくは、溝や穴を設ける構造として、放熱効果を生じにくいものとする方が、半導体レーザチップの温度差を低減する観点からは有利である。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明は、保持部材の先端部を熱伝導率の低い素材から形成したので、加圧時において、半導体チップまで伝導された熱がさらに保持部材に伝導されることによる熱量の損失が低減される。従って、半導体チップの保持部材が接触する部分と接触しない部分とでの加熱不均一状態が抑制される。従って、半導体チップ全体における加熱ムラを原因とする接合不良を効果的に抑制することが可能となる。また、加熱ムラによる半導体チップのソリの発生も効果的に抑制することが可能となる。
【００４７】
請求項２記載の発明は、保持部材がその先端部の端面全体ではなく凸部のみで半導体チップと接触するので、接触面積の低減により、半導体チップから保持部材側へ伝導される熱量がさらに低減され、より半導体チップの接合部全体が均一に加圧され、接合不良や半導体チップのたわみがより効果的に抑制される。
【００４８】
請求項３記載の発明は、吸引停止機能により、半導体チップが基板側に加圧されると、それまで外気吸引により半導体チップを吸着保持していた保持部材の吸引状態が解除されるので、保持部材の先端部と半導体チップとの隙間から流入する外気により奪われる半導体チップの熱量の損失が有効に回避され、より半導体チップの接合部全体が均一に加圧され、接合不良や半導体チップのたわみがより効果的に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の全体構成を示す概略構成図である。
【図２】図１に開示したチップノズルの斜視図である。
【図３】実施形態の制御系を示すブロック図である。
【図４】従来例の要部を示す部分説明図である。
【図５】図４に開示したチップノズルの斜視図である。
【符号の説明】
６　ヒータステージ（加熱手段）
７　動作制御手段
１２　チップノズル（保持部材）
１８　溝部（凹部）
１９　吸引停止機能
２０　ダイボンディング装置
Ｓ　サブマウント（基板）
Ｔ　半導体レーザチップ（半導体チップ）
【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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