(57)【要約】【課題】接合前に被接合物の接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄するに際し、接合面から除去した汚れの接合面への再付着を効果的に防止し、洗浄効果を高めて信頼性の高い接合を行うことができる実装方法および実装装置を提供する。【解決手段】両被接合物を上下に対向配置し、上側の被接合物の下方に向いている接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により先に洗浄した後、下側の被接合物の上方に向いている接合面を洗浄する、あるいは、両被接合物を左右に対向配置して、対向する接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄する、あるいは、両被接合物間に仕切板を挿入して洗浄することを特徴とする実装方法、および実装装置。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置した両被接合物の接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄した後被接合物同士を接合する実装方法であって、前記両被接合物を上下に対向配置し、上側の被接合物の下方に向いている接合面を先に洗浄した後、下側の被接合物の上方に向いている接合面を洗浄することを特徴とする実装方法。
【請求項２】
洗浄時に被接合物間の一方の側方からガスを供給し反対方向から吸引する、請求項１の実装方法。
【請求項３】
対向配置した両被接合物の接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄した後被接合物同士を接合する実装方法であって、前記両被接合物を左右に対向配置して、対向する接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄することを特徴とする実装方法。
【請求項４】
左右の対向接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により実質的に同時洗浄する、請求項３の実装方法。
【請求項５】
洗浄時に被接合物間の上方からガスを供給し下方から吸引する、請求項３または４の実装方法。
【請求項６】
前記エネルギー波もしくはエネルギー粒子がプラズマである、請求項１〜５のいずれかに記載の実装方法。
【請求項７】
両被接合物を保持する手段にそれぞれプラズマ発生用電極を設け、両電極間にプラズマを発生させて両被接合物の接合面を洗浄するとともに、両電極の極性を切り替えることにより発生するプラズマの照射方向を切り替えて両被接合物の接合面を洗浄する、請求項６の実装方法。
【請求項８】
前記ガスが不活性ガスである、請求項２、５〜７のいずれかに記載の実装方法。
【請求項９】
前記洗浄をチャンバ内で行う、請求項１〜８のいずれかに記載の実装方法。
【請求項１０】
被接合物を保持する手段に設けられたエネルギー波もしくはエネルギー粒子発生用の電極以外の前記チャンバの壁をアースする、請求項９の実装方法。
【請求項１１】
被接合物の対向配置位置の一方にトラップ用ダミーを配置し、両接合物を交互に洗浄した後各接合物を取り出し、両接合物を対向配置して再洗浄した後、被接合物同士を接合する、請求項１〜１０のいずれかに記載の実装方法。
【請求項１２】
トラップ用ダミー側をアースする、請求項１１の実装方法。
【請求項１３】
対向配置した両被接合物の接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄した後被接合物同士を接合する実装方法であって、前記両被接合物間に仕切板を挿入して各被接合物を洗浄し、仕切板を退避させた後被接合物同士を接合することを特徴とする実装方法。
【請求項１４】
両被接合物間に仕切板を挿入して各被接合物を洗浄し、仕切板を退避させた後被接合物同士を接合する、請求項１〜１２のいずれかに記載の実装方法。
【請求項１５】
各被接合物の保持手段側のエネルギー波もしくはエネルギー粒子発生用電極に対し、前記仕切板をアースする、請求項１３または１４の実装方法。
【請求項１６】
真空度１０−１〜１０２　Ｔｏｒｒの雰囲気下で洗浄する、請求項１〜１５のいずれかに記載の実装方法。
【請求項１７】
前記真空度とする前にそれ以下に減圧した後、反応ガスを導入して前記真空度に上げる、請求項１６の実装方法。
【請求項１８】
前記真空度とする前に繰り返し反応ガスで置換する、請求項１６または１７の実装方法。
【請求項１９】
両被接合物間を３０ｍｍ以上開けて洗浄する、請求項１６〜１８のいずれかに記載の実装方法。
【請求項２０】
洗浄にＲＦプラズマを使用する、請求項１〜１９のいずれかに記載の実装方法。
【請求項２１】
対向配置した両被接合物の接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄した後被接合物同士を接合する実装装置であって、前記両被接合物を上下に対向配置する被被接合物保持手段を有するとともに、上側の被接合物の下方に向いている接合面を先に洗浄した後、下側の被接合物の上方に向いている接合面を洗浄する洗浄手段を有することを特徴とする実装装置。
【請求項２２】
洗浄時に被接合物間の一方の側方からガスを供給するガス供給手段およびその反対方向からガスを吸引するガス吸引手段を有する、請求項２１の実装装置。
【請求項２３】
対向配置した両被接合物の接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄した後被接合物同士を接合する実装装置であって、前記両被接合物を左右に対向配置する被被接合物保持手段を有するとともに、対向する接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄する洗浄手段を有することを特徴とする実装装置。
【請求項２４】
前記洗浄手段が、左右の対向接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により実質的に同時洗浄する手段からなる、請求項２３の実装装置。
【請求項２５】
洗浄時に被接合物間の上方からガスを供給するガス供給手段および下方からガスを吸引するガス吸引手段を有する、請求項２３または２４の実装装置。
【請求項２６】
前記エネルギー波もしくはエネルギー粒子がプラズマである、請求項２１〜２５のいずれかに記載の実装装置。
【請求項２７】
両被接合物を保持する手段に、それぞれ、プラズマ発生用電極が設けられており、かつ、両電極の極性を切り替えることにより発生するプラズマの照射方向を切り替える極性切替手段を有する、請求項２６の実装装置。
【請求項２８】
前記ガスが不活性ガスである、請求項２２、２５〜２７のいずれかに記載の実装装置。
【請求項２９】
少なくとも前記両被接合物および洗浄手段を実質的に密閉状態で覆うチャンバを有する、請求項２１〜２８のいずれかに記載の実装装置。
【請求項３０】
被接合物を保持する手段に設けられたエネルギー波もしくはエネルギー粒子発生用の電極以外の前記チャンバの壁がアースされている、請求項２９の実装装置。
【請求項３１】
被接合物の対向配置位置の一方にトラップ用ダミーが配置され、両接合物が交互に洗浄された後各接合物が取り出されて両接合物が対向配置され前記洗浄手段により再洗浄される、請求項２１〜３０のいずれかに記載の実装装置。
【請求項３２】
トラップ用ダミー側がアースされている、請求項３１の実装装置。
【請求項３３】
対向配置した両被接合物の接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄した後被接合物同士を接合する実装装置であって、洗浄時に前記両被接合物間に挿入され、洗浄後に退避される仕切板を備えた洗浄手段を有することを特徴とする実装装置。
【請求項３４】
前記洗浄手段が、洗浄時に前記両被接合物間に挿入され、洗浄後に退避される仕切板を備えた手段からなる、請求項２１〜３２のいずれかに記載の実装装置。
【請求項３５】
各被接合物の保持手段側のエネルギー波もしくはエネルギー粒子発生用電極に対し、前記仕切板がアースされている、請求項３３または３４の実装装置。
【請求項３６】
前記洗浄手段が、真空度１０−１〜１０２　Ｔｏｒｒの雰囲気下で洗浄する手段からなる、請求項２１〜３５のいずれかに記載の実装装置。
【請求項３７】
前記洗浄手段が、前記真空度とする前にそれ以下に減圧した後、反応ガスを導入して前記真空度に上げる手段からなる、請求項３６の実装装置。
【請求項３８】
前記洗浄手段が、前記真空度とする前に繰り返し反応ガスで置換する手段からなる、請求項３６または３７の実装装置。
【請求項３９】
前記洗浄手段が、両被接合物間を３０ｍｍ以上開けて洗浄する手段からなる、請求項３６〜３８のいずれかに記載の実装装置。
【請求項４０】
前記洗浄手段が、ＲＦプラズマを使用する手段からなる、請求項２１〜３９のいずれかに記載の実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄後被接合物同士を接合する実装方法および実装装置に関し、とくに、洗浄により接合面から除去した酸化物、有機物などの汚れの接合面への再付着を効率よく防止し目標とする状態に洗浄された接合面同士を接合できるようにした実装方法および実装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄した後、被接合物同士を接合する技術が知られている。たとえば、特許文献１には、シリコンウエハーの接合面を接合に先立って室温の真空中でイオンビームや原子ビームなどのエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄し、シリコンウエハー同士を常温接合する方法が開示されている。この方法では、シリコンウエハーの接合面における酸化物や有機物等の汚れが上記のビームでエッチングにより飛ばされて除去され、シリコンの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常温で接合できるようになる。
【０００３】
このようなエネルギー波もしくはエネルギー粒子により接合面を洗浄する方法においては、通常、被接合物が上下に対向配置され、各接合面が洗浄されるが、上側に配置されている被接合物の下方に向いている接合面を洗浄すると、その接合面から除去された汚れは下方に落ちやすく、落下した汚れは、下側に配置されている被接合物の上方に向いている接合面に再付着するおそれがある。そのため、とくに下側に配置されている被接合物の接合面の洗浄が不十分となるおそれがある。接合界面における酸化物や有機物等からなる層（いわゆるコンタミ層）の除去が不十分であると、目標とする良好で信頼性の高い接合状態を得ることが困難となる。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２７９１４２９号公報８特許請求の範囲）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、上記のような問題点に着目し、接合前に被接合物の接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄するに際し、接合面から除去した汚れの接合面への再付着を効果的に防止し、洗浄効果を高めて信頼性の高い接合を行うことができる実装方法および実装装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る実装方法は、対向配置した両被接合物の接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄した後被接合物同士を接合する実装方法であって、前記両被接合物を上下に対向配置し、上側の被接合物の下方に向いている接合面を先に洗浄した後、下側の被接合物の上方に向いている接合面を洗浄することを特徴とする方法からなる。
【０００７】
すなわち、この実装方法においては、上側の被接合物の下方に向いている接合面が先に洗浄され、続いて、下側の被接合物の上方に向いている接合面が洗浄されるので、上側の被接合物の接合面から除去された汚れがたとえ下方に落下し、下側の被接合物の接合面に再付着したとしても、その汚れは下側の被接合物の接合面の洗浄の際に確実に除去されることになり、両接合面が確実にきれいに洗浄されることになる。この状態で接合されるので、信頼性の高い接合状態が得られることになる。
【０００８】
また、この実装方法においては、洗浄時に被接合物間の一方の側方からガスを供給し反対方向から吸引することが好ましい。このように一方向からのガス供給、反対側からのガス吸引により、洗浄部には常時一方向ガス流れが形成されることになり、一旦接合面から除去された汚れは、その接合面あるいは他方の接合面に再付着しにくくなり、上記洗浄による汚れ除去効果が一層高められる。
【０００９】
また、本発明に係る実装方法は、対向配置した両被接合物の接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄した後被接合物同士を接合する実装方法であって、前記両被接合物を左右に対向配置して、対向する接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄することを特徴とする方法からなる。
【００１０】
すなわち、この実装方法においては、従来の被接合物の配置形態とはことなり、両被接合物が左右に対向配置され、その状態で、対向する接合面がエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄される。洗浄により接合面から除去された汚れは、下方に落下するので、いずれの接合面にも再付着しにくくなり、両接合面が確実にきれいに洗浄されることになる。この状態で接合されるので、信頼性の高い接合状態が得られることになる。
【００１１】
この実装方法においては、上下配置の場合のように一方の被接合物の接合面から除去された汚れの他方の被接合物の接合面への再付着は、配置形態上起こりにくいので、問題なく、左右の対向接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により実質的に同時洗浄することが可能になる。
【００１２】
また、この実装方法においては、洗浄時に被接合物間の上方からガスを供給し下方から吸引することが好ましい。このような上方から下方への一方向ガス流れを被接合物間に形成することにより、一旦接合面から除去された汚れは、より円滑に下方へと落下されることになり、その接合面あるいは他方の接合面により再付着しにくくなって、上記洗浄による汚れ除去効果が一層高められる。
【００１３】
上記のような各実装方法において洗浄に使用するエネルギー波もしくはエネルギー粒子としては、プラズマ、イオンビーム、原子ビーム、ラジカルビーム、レーザ等を用いることが可能であるが、中でも取り扱い易さや制御の容易性、装置のコストや構造の簡易性の面などから、プラズマを用いることが好ましい。
【００１４】
エネルギー波もしくはエネルギー粒子としてプラズマを用いる場合には、両被接合物を保持する手段にそれぞれプラズマ発生用電極を設け、両電極間にプラズマを発生させて両被接合物の接合面を洗浄するとともに、両電極の極性を切り替えることにより発生するプラズマの照射方向を切り替えて両被接合物の接合面を洗浄するようにすることができる。
【００１５】
また、洗浄の際に用いる前記ガスとしては、不活性ガス（たとえば、アルゴンガス）、非酸化ガス（たとえば、窒素ガス）、還元ガス（たとえば、水素ガス）、置換ガス（たとえば、フッ素基などの置換基を持つガス）などを用いることができる。とくに、プラズマ洗浄の場合にはアルゴンガスを用いることが好ましい。
【００１６】
さらに、上記洗浄をチャンバ内で行う構成とすることもできる。チャンバにより実質的に密閉構造とした空間内で上記洗浄を行うことにより、より清浄な雰囲気下での洗浄が可能となり、かつ、チャンバ内を不活性ガス等の雰囲気にすることにより、エネルギー波もしくはエネルギー粒子の発生効率を高めることができるので、洗浄効果のさらなる向上が可能となる。
【００１７】
洗浄をチャンバ内で行う場合、被接合物を保持する手段に設けられたエネルギー波もしくはエネルギー粒子発生用の電極以外の前記チャンバの壁をアースすることにより、エッチング物がチャンバ壁にトラップされるので好ましい。
【００１８】
また、本発明に係る実装方法においては、被接合物の対向配置位置の一方にトラップ用ダミーを配置し、両接合物を交互に洗浄した後各接合物を取り出し、両接合物を対向配置して所定の順序で、あるいは同時に、再洗浄した後、被接合物同士を接合することもできる。対向配置して洗浄する場合には、洗浄している側と反対側の被接合物に洗浄により飛ばされた異物が再付着しやすくなるので、事前に一方の被接合物の配置位置に飛ばされてきた異物をトラップするトラップ用ダミーを配置して洗浄すれば、再付着させることなく洗浄できるようになる。洗浄した被接合物を大気中に取り出した時点で空気中の分子が吸着されるが、１分子層レベルで薄くかつ微量であるので、一定時間内（例えば、１時間以内）であれば、再度、対向配置して両面洗浄しても、再付着量は微々たるものであるので問題にならない。
【００１９】
このトラップ用ダミー側はアースしておくことが好ましい。前記のチャンバ壁やトラップ用ダミー側をアースすると、エネルギー波もしくはエネルギー粒子によりエッチングされ飛び出してきた分子をトラップすることができるので、洗浄している被接合物への再付着も防止できるようになる。
【００２０】
また、本発明に係る実装方法は、対向配置した両被接合物の接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄した後被接合物同士を接合する実装方法であって、前記両被接合物間に仕切板を挿入して各被接合物を洗浄し、仕切板を退避させた後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。
【００２１】
この方法は、前記所定の順序で、あるいは同時に洗浄を行うようにした方法にも採用でき、前記両被接合物間に仕切板を挿入して各被接合物を洗浄し、仕切板を退避させた後被接合物同士を接合することができる。
【００２２】
このような方法においては、各被接合物の保持手段側のエネルギー波もしくはエネルギー粒子発生用電極に対し、前記仕切板をアースすることが好ましい。両被接合物間に挿入された仕切板をアースすることで、被接合物を洗浄している際にエッチングされ飛び出してきた分子を仕切板でトラップすることができるので、洗浄している被接合物への再付着を防止できるようになる。洗浄後には、この仕切板は退避される。
【００２３】
本発明に係る実装方法においては、真空度１０−１〜１０２　Ｔｏｒｒの雰囲気下で洗浄することが好ましい。真空度を上げすぎると、エッチングされたものが対向被接合物に向かって直進しやすくなり、再付着しやすくなる。また、真空度をそれほど高く設定しないことにより、浮遊する分子の数が適度に多くなるので、エッチングされ飛び出してきた分子が途中で浮遊分子に衝突して拡散されるようになる。拡散された分子は、アースされているチャンバ壁等にトラップされるので、再付着しにくくなる。
【００２４】
また、前記真空度とする前にそれ以下に減圧した後、反応ガスを導入して前記真空度に上げるようにすることが好ましい。すなわち、浮遊分子も上記衝突により再付着するおそれがあるので、これを適切な反応ガスとしておくことが好ましい。とくに、前記真空度とする前に繰り返し反応ガスで置換することが好ましい。
【００２５】
また、このように再付着を防止するに際し、両被接合物間を３０ｍｍ以上開けて洗浄するようにすると、再付着がより効果的に防止される。
【００２６】
また、本発明に係る実装方法においては、洗浄にＲＦプラズマを使用することも好ましい。ＲＦプラズマを使用すると、より容易に所望の洗浄強度に制御できるようになる。また、チャージアップダメージを軽減できたり、非導電体の洗浄も可能となる。
【００２７】
本発明に係る実装装置は、対向配置した両被接合物の接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄した後被接合物同士を接合する実装装置であって、前記両被接合物を上下に対向配置する被被接合物保持手段を有するとともに、上側の被接合物の下方に向いている接合面を先に洗浄した後、下側の被接合物の上方に向いている接合面を洗浄する洗浄手段を有することを特徴とするものからなる。
【００２８】
この実装装置においては、洗浄時に前述したような一方向ガス流れを形成するために、洗浄時に被接合物間の一方の側方からガスを供給するガス供給手段およびその反対方向からガスを吸引するガス吸引手段を有することが好ましい。
【００２９】
また、本発明に係る実装装置は、対向配置した両被接合物の接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄した後被接合物同士を接合する実装装置であって、前記両被接合物を左右に対向配置する被被接合物保持手段を有するとともに、対向する接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄する洗浄手段を有することを特徴とするものからなる。
【００３０】
この実装装置においては、上記洗浄手段を、左右の対向接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により実質的に同時洗浄する手段に構成することが可能である。
【００３１】
また、洗浄時に前述したような上方から下方への一方向ガス流れを形成するために、洗浄時に被接合物間の上方からガスを供給するガス供給手段および下方からガスを吸引するガス吸引手段を有することが好ましい。
【００３２】
上記のような各実装装置において洗浄に使用するエネルギー波もしくはエネルギー粒子としても、プラズマ、イオンビーム、原子ビーム、ラジカルビーム、レーザ等を用いることが可能であるが、前述したように、中でも取り扱い易さや制御の容易性、装置のコストや構造の簡易性の面などから、プラズマを用いることが好ましい。
【００３３】
エネルギー波もしくはエネルギー粒子がプラズマである場合には、両被接合物を保持する手段に、それぞれ、プラズマ発生用電極が設けられており、かつ、両電極の極性を切り替えることにより発生するプラズマの照射方向を切り替える極性切替手段を有する構成を採用できる。
【００３４】
また、本発明に係る実装装置において洗浄の際に用いる上記ガスとして、前記同様、不活性ガス（たとえば、アルゴンガス）、非酸化ガス（たとえば、窒素ガス）、還元ガス（たとえば、水素ガス）、置換ガス（たとえば、フッ素基などの置換基を持つガス）などを用いることができる。とくに、プラズマ洗浄の場合にはアルゴンガスを用いることが好ましい。
【００３５】
さらに、本発明に係る実装装置では、少なくとも前記両被接合物および洗浄手段を実質的に密閉状態で覆うチャンバを有する構成とすることができる。
【００３６】
この実装装置においては、被接合物を保持する手段に設けられたエネルギー波もしくはエネルギー粒子発生用の電極以外の前記チャンバの壁がアースされていることが好ましい。
【００３７】
また、本発明に係る実装装置においては、被接合物の対向配置位置の一方にトラップ用ダミーが配置され、両接合物が交互に洗浄された後各接合物が取り出されて両接合物が対向配置され前記洗浄手段により再洗浄されることが好ましい。トラップ用ダミー側はアースされていることが好ましい。
【００３８】
また、本発明に係る実装装置は、対向配置した両被接合物の接合面をエネルギー波もしくはエネルギー粒子により洗浄した後被接合物同士を接合する実装装置であって、洗浄時に前記両被接合物間に挿入され、洗浄後に退避される仕切板を備えた洗浄手段を有することを特徴とするものからなる。
【００３９】
この装置構成は、前記所定の順序で、あるいは同時に洗浄を行うようにした実装装置にも採用でき、前記洗浄手段が、洗浄時に前記両被接合物間に挿入され、洗浄後に退避される仕切板を備えた手段からなる構成を採用できる。
【００４０】
このように仕切板を備えた装置においては、各被接合物の保持手段側のエネルギー波もしくはエネルギー粒子発生用電極に対し、仕切板がアースされていることが好ましい。
【００４１】
また、本発明に係る実装装置においては、前記洗浄手段が、真空度１０−１〜１０２　Ｔｏｒｒの雰囲気下で洗浄する手段からなることが好ましい。
【００４２】
この場合、前記洗浄手段が、前記真空度とする前にそれ以下に減圧した後、反応ガスを導入して前記真空度に上げる手段からなる構成、および、前記洗浄手段が、前記真空度とする前に繰り返し反応ガスで置換する手段からなる構成を採用することもできる。前記真空度とする装置においては、前記洗浄手段が、両被接合物間を３０ｍｍ以上開けて洗浄する手段からなることが好ましい。
【００４３】
また、本発明に係る実装装置においては、前記洗浄手段が、ＲＦプラズマを使用する手段からなる構成を採用することもできる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施態様に係る実装装置１を示している。本実施態様は、互いに接合される被接合物として、一方は上側に配置されたチップ２で他方は下側に配置された基板３である場合を示しており、両被接合物が上下に対向配置される場合を示している。チップ２上には複数の電極４（図１には２つの電極４を示してある）が設けられており、基板３には対応する電極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。真空中で保持する場合は静電チャックを用いることが好ましい。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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。これら電極ツール８、９は、極性を交互に切替え可能にプラズマ発生用電源１０に接続されており、電極ツール８、９間でチップ２の接合面および基板３の接合面に洗浄用のプラズマ１１を照射することができるようになっている。
【００４８】
また、本実施態様においては、上記洗浄を、少なくとも両被接合物２、３と洗浄手段（電極ツール８、９）とを実質的に密閉状態で覆うチャンバ１２にて外部雰囲気からシールした状態にて行うことができるようになっている。チャンバ１２の壁、つまり前記電極ツール８、９以外の部分としてチャンバ１２を形成している壁は、アースされている。チャンバ１２の一部は伸縮可能な弾性部材１３で構成されており、チャンバ１２による密閉状態を保ったまま、洗浄後に接合工程に移行できるようになっている。この接合工程前には、周知の方法により両被接合物２、３の相対位置を合わせるアライメントを行うことができる。アライメントを行う場合には、たとえば赤外線カメラにより下部から基板を透過させて、チップ、基板側の両アライメントマークを読み取り、保持テーブルでＸ、Ｙ、θ方向の補正を行う。その後、チップ保持手段を下降させて接合する。
【００４９】
本実施態様では、チャンバ１２には、プラズマによる洗浄の際に、チャンバ１２内を不活性ガス雰囲気、とくにアルゴンガス（Ａｒガス）雰囲気にするために、不活性ガス供給手段１４が接続されている。このアルゴンガスは、両被接合物２、３間に、一方の側方から供給される。また、チャンバ１２の反対側には、ガス吸引手段１５としての真空ポンプが接続されており、上記供給アルゴンガスを反対方向から吸引する。このガス供給およびガス吸引により、洗浄時に、両被接合物２、３間には一方向ガス流れが形成される。従来のプラズマ洗浄方法は密閉状態で行うが、本方式は、真空引きは一定の力を維持したまま、ガス供給流量をコントロールすることにより、一定の真空度を保ちながらガス流れを形成する方法である。
【００５０】
このように構成された実装装置１では、アライメント、接合を行う前に、チップ２と基板３の接合面がプラズマ洗浄されるが、この洗浄においては、上側に配置されるチップ２の下方に向いている接合面が先に洗浄され、続いて、下側に配置される基板３の上方に向いている接合面が洗浄される。この洗浄の順序は、電極ツール８、９の極性を交互に切り替えて、発生されるプラズマ１１の照射方向を切り替えることによって確実に達成される。
【００５１】
先に上側に配置されるチップ２の下方に向いている接合面が洗浄され、その後に下側に配置される基板３の上方に向いている接合面が洗浄されるので、チップ２の接合面から洗浄により除去された汚れが、たとえ下方に落下して基板３の接合面に再付着したとしても、続いて行われる基板３の接合面の洗浄によりその汚れは確実に除去されることになり、結局、両接合面への汚れの再付着が防止されて、両接合面ともに望ましい清浄な状態へと洗浄されることになる。このように洗浄された接合面同士が接合されるので、接合の信頼性が大幅に高められる。
【００５２】
また、本実施態様では、ガス供給手段１４とガス吸引手段１５により、洗浄時には両被接合物２、３間に一方向ガス流れが形成されるので、各接合面から洗浄により除去された汚れは一層再付着しにくくなり、洗浄効果がより高められる。その結果、接合の信頼性も一層高められることになる。
【００５３】
図２は、本発明の第２実施態様に係る実装装置２１を示している。本実施態様は、互いに接合される両被接合物であるチップ２と基板３が、左右に対向配置される場合を示している。チップ保持手段２２にはプラズマ発生用の電極ツール２４が設けられており、基板保持手段２３にはプラズマ発生用の電極ツール２５が設けられている。洗浄は、少なくとも両被接合物２、３と洗浄手段（電極ツール２４、２５）とを実質的に密閉状態で覆うチャンバ２６にて外部雰囲気からシールした状態にて行われる。真空中での保持手段としては静電チャックを使うことが好ましい。チャンバ２６の一部は伸縮可能な弾性部材２７で構成されており、チャンバ２６による密閉状態を保ったまま、洗浄後にアライメント、接合工程に移行できるようになっている。アライメントを行う場合には、たとえば赤外線カメラにより側方から基板を透過させて、チップ、基板側の両アライメントマークを読み取り、保持テーブルでＸ、Ｙ、θ方向の補正を行う。その後、チップ保持手段を移動させて接合する。
【００５４】
本実施態様では、チャンバ２６には、プラズマによる洗浄の際に、チャンバ２６内を不活性ガス雰囲気、とくにアルゴンガス（Ａｒガス）雰囲気にするために、不活性ガス供給手段２８が接続されている。このアルゴンガスは、両被接合物２、３間に、上方から下方に向けて供給される。また、チャンバ２６の反対側には、ガス吸引手段２９としての真空ポンプが接続されており、上記供給アルゴンガスを反対方向である下方から吸引する。このガス供給およびガス吸引により、洗浄時に、両被接合物２、３間には上方から下方に向かう一方向ガス流れが形成される。
【００５５】
このように構成された実装装置２１では、アライメント、接合を行う前に、左右に配置されるチップ２と基板３の接合面がプラズマ洗浄されるが、この洗浄においては、チップ２と基板３の接合面はいずれの接合面を先に洗浄してもよく、あるいは、実質的に同時洗浄することも可能である。いずれの洗浄方法においても、チップ２と基板３が左右に対向配置されており、両接合面が上下に延びる面として配置されるので、洗浄により除去された汚れは下方へと落下し、接合面には再付着しにくくなる。したがって、両接合面ともに望ましい清浄な状態へと洗浄されることになり、このように洗浄された接合面同士が接合されるので、接合の信頼性が大幅に高められる。
【００５６】
また、本実施態様では、ガス供給手段２８とガス吸引手段２９により、洗浄時には両被接合物２、３間に上方から下方への一方向ガス流れが形成されるので、各接合面から洗浄により除去された汚れはより下方に落下されやすくなって一層再付着しにくくなり、洗浄効果がより高められる。その結果、接合の信頼性も一層高められることになる。
【００５７】
また、上記第１、第２実施態様においては、洗浄側の電極８または９、２４または２５に電圧が印加され、反対側の電極はアースされずにチャンバ１２または２６がアースされており、洗浄により飛ばされた分子はチャンバ内面にトラップされるので、再付着が効果的に防止される。反対側の電極をアースすると再付着しやすくなるので好ましくない。
【００５８】
また、本発明においては、トラップ用ダミーを用いて事前に洗浄を行うことも可能である。たとえば、図３に第３実施態様を示すように、プラズマ発生用電源３１を洗浄被接合物３２（たとえば、ウエハー）を保持した電極３３に接続し、他方の電極３４にトラップ用ダミー３５（たとえば、トラップ用ダミーウエハー）を保持してチャンバ３６とともにアースする。洗浄被接合物３２からエッチングにより飛び出してきた分子はトラップ用ダミー３５にトラップされ、洗浄被接合物３２へは再付着しにくくなる。また、チャンバ３６をアースしておくことにより、チャンバ３６の内面にもトラップされされるので、一層再付着しにくくなる。
【００５９】
また、本発明においては、仕切板挿入構成を採用することも可能である。たとえば、図４に第４実施態様を示すように、チャンバ４１内で対向保持された両被接合物４２、４３の電極４４、４５に、プラズマ発生用電源４６からの電圧を交互に印加するようにした構成において、両被接合物４２、４３間に仕切板４７を挿入し、一方の被接合物を洗浄する。仕切板４７はチャンバ４１とともにアースされている。この洗浄においては、洗浄被接合物３２からエッチングにより飛び出してきた分子は仕切板４７にトラップされるので、洗浄されている被接合物へは再付着しにくくなり、反対側の被接合物へは、仕切板４７により遮断されているので付着しない。チャンバ４１もアースしておくことで、一層再付着しにくくなる。両被接合物洗浄後には、仕切板４７は退避させればよい。このように仕切板４７を用いた洗浄は、本洗浄として採用してもよく、事前洗浄として採用してもよい。
【００６０】
さらに、本発明においては、前述の如く、洗浄時の雰囲気の真空度を１０−１〜１０２　Ｔｏｒｒの範囲内とすることが好ましい。また、この真空度範囲とする前にそれ以下に減圧した後、反応ガスを導入してこの真空度に上げるようにすることが好ましい。浮遊分子の衝突による再付着するおそれがあるので、これを適切な反応ガスとしておく。上記真空度とする前に繰り返し反応ガスで置換することが好ましい。また、このように再付着を防止するに際し、両被接合物間を３０ｍｍ以上開けて洗浄するようにすると、再付着がより効果的に防止される。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る実装方法および実装装置によれば、エネルギー波もしくはエネルギー粒子による両被接合物の接合面洗浄の際に、接合面から除去した汚れの接合面への再付着を防止できるようにしたので、両接合面ともに望ましい清浄な状態へと洗浄でき、それによって接合の信頼性を大幅に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様に係る実装装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施態様に係る実装装置の概略構成図である。
【図３】本発明の第３実施態様に係る実装装置の概略構成図である。
【図４】本発明の第４実施態様に係る実装装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１、２１　実装装置
２　チップ
３　基板
４　チップの電極
５　基板の電極
６、２２　チップ保持手段
７、２３　基板保持手段
８、９、２４、２５　電極ツール
１０　プラズマ発生用電源
１１　プラズマ
１２、２６　チャンバ
１３、２７　弾性部材
１４、２８　ガス供給手段
１５、２９　ガス吸引手段
３１　プラズマ発生用電源
３２　洗浄被接合物
３３、３４　電極
３５　トラップ用ダミー
３６　チャンバ
４１　チャンバ
４２、４３　被接合物
４４、４５　電極
４６　プラズマ発生用電源
４７　仕切板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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