(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１対象物を第２対象物に向けて押圧する押圧装置であって、
第１対象物を保持する第１保持部と、
前記第１対象物の第１当接領域を第２対象物の第２当接領域に対向させつつ前記第２対象物を保持する第２保持部と、
前記第１保持部を前記第２保持部に向けて相対的に移動することにより前記第１対象物を前記第２対象物に向けて押圧する押圧機構と、
前記第１保持部の押圧方向に関して前記第１保持部と所定の取付部との間に配置されて前記第１保持部と前記取付部とを接続するとともに、前記第１対象物の前記第２対象物への押圧時に前記第１当接領域を前記第２当接領域に倣わせる板状の平行度調整部と、
を備え、
前記平行度調整部が、
前記第１保持部の前記押圧方向に関して前記第１対象物に重なるとともに前記第１保持部および前記取付部のいずれか一方に接続される中央部と、
前記中央部の外側に位置し、前記第１保持部および前記取付部の他方に接続される外周部と、
前記中央部と前記外周部とを連結するとともに可撓性を有する連結部と、
を備え、
前記平行度調整部と離間した状態で前記押圧機構と前記平行度調整部の間に配置され、前記押圧時に前記平行度調整部の前記中央部に当接する中央部当接部材と、
を備えることを特徴とする押圧装置。
【請求項２】
請求項１に記載の押圧装置であって、
前記平行度調整部の前記連結部が、前記第１対象物の中心を通り前記押圧方向に平行な所定の中心軸を中心とする周方向において前記中央部と前記外周部とを等間隔にて連結することを特徴とする押圧装置。
【請求項３】
請求項２に記載の押圧装置であって、
前記平行度調整部の前記中央部および前記外周部が、前記中心軸を中心として軸対称であることを特徴とする押圧装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の押圧装置であって、
前記中央部、前記連結部および前記外周部の厚さが同じであることを特徴とする押圧装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の押圧装置であって、
前記押圧機構による押圧により前記第１当接領域と前記第２当接領域とが接合されることを特徴とする押圧装置。
【請求項６】
請求項５に記載の押圧装置であって、
前記第１保持部に保持された前記第１対象物および前記第２保持部に保持された前記第２対象物を外気から隔離するチャンバをさらに備え、
前記第１対象物の前記第２対象物に対する押圧が、減圧または不活性ガス環境とされた前記チャンバ内において行われることを特徴とする押圧装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の押圧装置であって、
前記第１対象物および前記第２対象物の少なくとも一方が半導体基板であることを特徴とする押圧装置。
【請求項８】
第１対象物を第２対象物に向けて押圧する押圧方法であって、
ａ）所定の押圧方向に関して取付部に配置された板状の平行度調整部を介して前記取付部に接続される保持部により第１対象物を保持するａ工程と、
ｂ）前記第１対象物の第１当接領域を第２対象物の第２当接領域に対向させつつ前記第２対象物を保持するｂ工程と、
ｃ）前記保持部を前記第２対象物に向けて相対的に移動することにより、前記第１当接領域を前記第２当接領域に倣わせつつ前記第１対象物を前記第２対象物に向けて押圧機構により押圧するｃ工程と、
を備え、
前記平行度調整部が、
前記保持部の前記押圧方向に関して前記第１対象物に重なるとともに前記保持部よび前記取付部のいずれか一方に接続される中央部と、
前記中央部の外側に位置し、前記保持部および前記取付部の他方に接続される外周部と、
前記中央部と前記外周部とを接続するとともに可撓性を有する連結部と、
を備え、
前記ｃ工程の前記押圧前は、前記押圧機構と前記平行度調整部の間に配置された中央部当接部材が、前記平行度調整部の前記中央部と離間しており、
前記ｃ工程の前記押圧時は、前記中央部当接部材が、前記平行度調整部の前記中央部に当接することを特徴とする押圧方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一の対象物を他の対象物に向けて押圧する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、多層デバイス等の製造において、半導体基板等の２枚の基板の主面を接合する技術が知られている。基板の接合を行う装置では通常、両基板の主面を当接させた状態で、一方の基板を他方に向けて押圧することにより２枚の基板が接合される。このような２つの対象物を押圧する装置では、対象物を均等に押圧するために、一方の対象物を支持する支持部と他方の対象物に力を加えて支持部に向けて押圧するツールとの平行度を調整するための様々な技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１の加圧装置では、下プレート上に載置された対象物に向けて押圧されるツールが球面軸受に取り付けられており、対象物が載置されていない状態の下プレートに対してツールを押圧してツールを下プレートに倣わせた後、球面軸受が摺動しないように固定することにより、ツールの下プレートに対する平行度を調整する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２のボンディング装置では、ベアチップを先端に吸着するボンディングツールが、その他端側において球面軸受を介してロッドに取り付けられており、作業者がマイクロメータによりロッドの傾きを調整することにより、ボンディングツールのプリント基板に対する平行度を調整する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献３の陽極化成装置では、ゴム等のような柔軟性を有する接触保証機構を介してプラス電極を基板に向けて押圧することにより、プラス電極の表面を基板の裏面に倣わせる技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２２３２４４号公報
【特許文献２】特開２０００−４９１９９号公報
【特許文献３】特開２００４−１０３８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１および特許文献２では、ツールの傾きを調整するために球面軸受が利用されているため、押圧機構の構造が複雑になってしまう。また、実際に対象物を押圧する工程の前にツールの平行度を厳密に調整する工程が必要となるため、作業効率の向上に限界がある。さらには、特許文献２のボンディング装置における平行度調整では、圧力を色に変換して表示する特殊な紙をボンディングツールとプリント基板との間に配置し、作業者がボンディングツールの押圧による紙の色の変化を目視してボンディングツールの傾きを調整するため、作業者の熟練度等により調整結果が異なってしまう。
【０００７】
また、特許文献３では、接触保証機構により上記のような問題は解決されるものと考えられるが、接触保証機構についてゴムやバネのような部材であることが開示されているのみであり、接触保証機構の具体的な形状や接触保証機構が取り付けられる下部電極との具体的な接続態様については何ら開示されていない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、平行度調整部の構造を簡素化するとともに第１対象物の第１当接領域と第２対象物の第２当接領域との平行度を精度良く調整しつつ第１対象物を第２対象物に対して均等に押圧することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、第１対象物を第２対象物に向けて押圧する押圧装置であって、第１対象物を保持する第１保持部と、前記第１対象物の第１当接領域を第２対象物の第２当接領域に対向させつつ前記第２対象物を保持する第２保持部と、前記第１保持部を前記第２保持部に向けて相対的に移動することにより前記第１対象物を前記第２対象物に向けて押圧する押圧機構と、前記第１保持部の押圧方向に関して前記第１保持部と所定の取付部との間に配置されて前記第１保持部と前記取付部とを接続するとともに、前記第１対象物の前記第２対象物への押圧時に前記第１当接領域を前記第２当接領域に倣わせる板状の平行度調整部とを備え、前記平行度調整部が、前記第１保持部の前記押圧方向に関して前記第１対象物に重なるとともに前記第１保持部および前記取付部のいずれか一方に接続される中央部と、前記中央部の外側に位置し、前記第１保持部および前記取付部の他方に接続される外周部と、前記中央部と前記外周部とを連結するとともに可撓性を有する連結部とを備え、前記平行度調整部と離間した状態で前記押圧機構と前記平行度調整部の間に配置され、前記押圧時に前記平行度調整部の前記中央部に当接する中央部当接部材とを備える。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の押圧装置であって、前記平行度調整部の前記連結部が、前記第１対象物の前記中心を通り前記押圧方向に平行な所定の中心軸を中心とする周方向において前記中央部と前記外周部とを等間隔にて連結する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の押圧装置であって、前記平行度調整部の前記中央部および前記外周部が、前記中心軸を中心として軸対称である。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の押圧装置であって、前記中央部、前記連結部および前記外周部の厚さが同じである。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の押圧装置であって、前記押圧機構による押圧により前記第１当接領域と前記第２当接領域とが接合される。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の押圧装置であって、前記第１保持部に保持された前記第１対象物および前記第２保持部に保持された前記第２対象物を外気から隔離するチャンバをさらに備え、前記第１対象物の前記第２対象物に対する押圧が、減圧または不活性ガス環境とされた前記チャンバ内において行われる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の押圧装置であって、前記第１対象物および前記第２対象物の少なくとも一方が半導体基板である。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、第１対象物を第２対象物に向けて押圧する押圧方法であって、ａ）所定の押圧方向に関して取付部に配置された板状の平行度調整部を介して前記取付部に接続される保持部により第１対象物を保持するａ工程と、ｂ）前記第１対象物の第１当接領域を第２対象物の第２当接領域に対向させつつ前記第２対象物を保持するｂ工程と、ｃ）前記保持部を前記第２対象物に向けて相対的に移動することにより、前記第１当接領域を前記第２当接領域に倣わせつつ前記第１対象物を前記第２対象物に向けて押圧機構により押圧するｃ工程とを備え、前記平行度調整部が、前記保持部の前記押圧方向に関して前記第１対象物に重なるとともに前記保持部よび前記取付部のいずれか一方に接続される中央部と、前記中央部の外側に位置し、前記保持部および前記取付部の他方に接続される外周部と、前記中央部と前記外周部とを接続するとともに可撓性を有する連結部とを備え、前記ｃ工程の前記押圧前は、前記押圧機構と前記平行度調整部の間に配置された中央部当接部材が、前記平行度調整部の前記中央部と離間しており、前記ｃ工程の前記押圧時は、前記中央部当接部材が、前記平行度調整部の前記中央部に当接する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、平行度調整部の構造を簡素化するとともに第１対象物の第１当接領域と第２対象物の第２当接領域との平行度を精度良く調整しつつ第１対象物を第２対象物に対して均等に押圧することができる。請求項６の発明では、チャンバ内の構造を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る押圧装置である基板接合装置１の構成を示す正面図である。基板接合装置１は、第１対象物である略円板状の半導体基板（以下、「第１基板」という。）９１を第２対象物である略円板状の半導体基板（以下、「第２基板」という。）９２に向けて押圧することにより、両基板の当接領域である主面を接合する装置であり、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイス等の製造に利用される。図１中では、図示の都合上、基板接合装置１の構成の一部を断面にて描いている（図４においても同様）。
【００１９】
図１に示すように、基板接合装置１は、第１基板９１および第２基板９２を内部に収容して外気から隔離するチャンバ２、チャンバ２内において第１基板９１を保持するとともに第１基板９１を第２基板９２に向けて押圧する押圧ヘッド３、チャンバ２内において第２基板９２を静電気力により吸着して保持する第２保持部４１、チャンバ２内を減圧環境または不活性ガス環境とする環境調整機構２１、並びに、押圧ヘッド３および第２保持部４１に保持された第１基板９１および第２基板９２を撮像する撮像部５を備える。
【００２０】
押圧ヘッド３は、第１基板９１を静電気力により吸着して保持する第１保持部３１を備え、第１保持部３１に保持された第１基板９１の（−Ｚ）側の主面（以下、「下面」という。）９１１は、第２保持部４１に保持された第２基板９２の（＋Ｚ）側の主面（以下、「上面」という。）９２１に対向する。本実施の形態では、第１基板９１の下面９１１のほぼ全体が第２基板９２に当接する予定の領域（以下、「当接領域」という。）であり、また、第２基板９２の上面９２１のほぼ全体が第１基板９１に当接する当接領域であるため、第１基板９１の上面９２１および第２基板９２の下面９１１を両基板の当接領域と呼ぶ場合がある。
【００２１】
押圧ヘッド３は、第１保持部３１の（＋Ｚ）側にて円板状の部材３１１を介して第１保持部３１に接続されるとともに第１基板９１の第２基板９２への押圧時に第１基板９１の下面９１１を第２基板９２の上面９２１に倣わせる板状の（いわゆる、メンブレン構造である）平行度調整部３２、平行度調整部３２の（＋Ｚ）側に接続される円環状の取付部３３、並びに、円板状の部材３３１および略円柱状のシャフト３３２を介して取付部３３に接続されるとともに第１保持部３１を第２保持部４１に対して相対的に離れる方向および近づく方向に移動する（すなわち、図１中のＺ方向に昇降する）保持部昇降機構３４を備える。部材３１１には、部材３３１に固定された複数のピン状の固定部材３１２が遊嵌され、各固定部材３１２の下端の幅は抜け防止のために広くなっている。また、シャフト３３２は、チャンバ２の（＋Ｚ）側の面に設けられた開口に挿入されており、当該開口はベローズ３３３によりシールされている。
【００２２】
押圧ヘッド３では、Ｚ方向（すなわち、押圧方向）に関して第１保持部３１と取付部３３との間に配置される平行度調整部３２により第１保持部３１と取付部３３とが接続される。また、保持部昇降機構３４により第１保持部３１が平行度調整部３２および取付部３３と共に第２保持部４１に向けて相対的に移動することにより、第１保持部３１に保持された第１基板９１が第２基板９２に向けて押圧される。換言すれば、保持部昇降機構３４は、第１基板９１を第２基板９２に向けて押圧する押圧機構となっている。押圧ヘッド３は、部材３３１の（−Ｚ）側に、平行度調整部３２と離間して設けられるとともに第１基板９１の押圧時に平行度調整部３２の略中央に当接する中央部当接部材３１３をさらに備え、中央部当接部材３１３の（−Ｚ）側の面は略球面状（の一部）とされる。なお、図１では、中央部当接部材３１３と平行度調整部３２との間の距離を実際よりも大きく描いている。
【００２３】
図２は、平行度調整部３２を拡大して示す平面図である。図２に示すように、平行度調整部３２は、所定の中心軸３２０を中心とする円形の（すなわち、中心軸３２０を中心として軸対称である）中央部３２１、中央部３２１の外側に位置するとともに中心軸３２０を中心とする円環状の（すなわち、中心軸３２０を中心として軸対称である）外周部３２２、および、中心軸３２０を中心として放射状に広がって中央部３２１と外周部３２２とを接続するとともに可撓性を有する複数の連結部３２３を備える。中央部３２１、外周部３２２および連結部３２３は、厚さが同じであり、連結部３２３により、中心軸３２０を中心とする周方向において中央部３２１と外周部３２２とが等間隔にて連結される。本実施の形態では、中心軸３２０を中心とする周方向において４５°毎に配置される連結部３２３により、中央部３２１と外周部３２２とが連結される。このような平行度調整部３２は、一定の厚さの金属板を加工することにより製作される。
【００２４】
なお、平行度調整部３２はいわゆる薄板には限定されず、ある程度厚さを有する板状であってもよい。また、厚板の場合は連結部３２３の弾性は極僅かとなるが、本実施の形態のように半導体基板同士を接合する場合は、極めて精度の高い僅かな平行度の調整のみが必要となるため、連結部３２３の弾性は小さくてよい。
【００２５】
図１および図２に示すように、押圧ヘッド３では、中央部３２１が部材３１１を介して第１保持部３１に接続され、外周部３２２が取付部３３に接続されることにより、第１保持部３１と取付部３３とが平行度調整部３２により接続される。平行度調整部３２では、中央部３２１が第１保持部３１の押圧方向（すなわち、Ｚ方向）に関して第１基板９１の中心に重なっており、中心軸３２０は第１基板９１の中心を通り第１保持部３１の押圧方向に平行となっている。
【００２６】
図１に示すように、撮像部５は、（＋Ｚ）側および（−Ｚ）側を撮像するための２つの撮像窓５１を備え、２つの撮像窓５１はチャンバ２内においてＸ方向に一体的に進退可能とされる。また、撮像部５は、チャンバ２の（＋Ｘ）側の面に設けられた開口に挿入されており、当該開口はベローズによりシールされている。
【００２７】
基板接合装置１は、第２保持部４１の（−Ｚ）側に配置されて第２保持部４１をＸ方向およびＹ方向に移動する保持部移動機構４２、並びに、第２保持部４１の中心を通ってＺ方向に伸びる回転軸を中心に第２保持部４１を回動する保持部回動機構４３をさらに備え、撮像部５により撮像された第１基板９１および第２基板９２の画像に基づいて第２基板９２の位置および向きがチャンバ２内において調整されることにより、第１基板９１および第２基板９２の位置合わせが行われる。
【００２８】
基板接合装置１は、第１保持部３１内に設けられた電極に接続される高周波電源２２をさらに備え、第２保持部４１内に設けられた電極は接地されている。基板接合装置１では、第１基板９１および第２基板９２の接合の過程において、所定の減圧環境または不活性ガス環境とされたチャンバ２内において、第１保持部３１および第２保持部４１により第１基板９１および第２基板９２が離間した状態で保持され、この状態で高周波電源２２から第１保持部３１に高周波の電圧が付与されることにより、第１保持部３１と第２保持部４１との間に高周波電圧が印加されてプラズマが発生する。これにより、第１基板９１の下面９１１および第２基板９２の上面９２１（すなわち、両基板の当接領域）にプラズマが照射され、両基板の当接領域上に付着している水や有機物等の不要物質が除去されるとともに当接領域の表面改質が行われる。
【００２９】
換言すれば、基板接合装置１では、高周波電源２２、第１保持部３１内の電極および第２保持部４１内の電極が、第１基板９１および第２基板９２の当接領域にエネルギー波であるプラズマを照射するエネルギー波照射機構となり、エネルギー波照射機構が能動化されることにより、両基板の当接領域にいわゆるプラズマ洗浄処理が行われる。なお、第１保持部３１が金属等の導電体により形成されている場合には、第１保持部３１内に電極が設けられる必要はなく、第１保持部３１全体が、第１基板９１および第２基板９２を挟んで配置される１対の電極の一方となる（第２保持部４１についても同様）。
【００３０】
次に、基板接合装置１による第１基板９１と第２基板９２との接合の流れについて説明する。図３は、基板接合装置１による接合動作の流れを示す図である。基板接合装置１により基板の接合が行われる際には、まず、チャンバ２のゲートが開放され、第１基板９１が当該ゲートからチャンバ２内に搬入され、図１に示すように、チャンバ２内において第１保持部３１により保持される（ステップＳ１１）。続いて、第１基板９１と同様にチャンバ２内に搬入された第２基板９２が第２保持部４１により保持され、第１基板９１と第２基板９２とが離間した状態で、第１基板９１の下面９１１と第２基板９２の上面９２１とがＺ方向において対向する（すなわち、両基板の当接領域が対向する。）（ステップＳ１２）。なお、第１保持部３１および第２保持部４１による第１基板９１および第２基板９２の保持は並行して行われてもよく、第２基板９２の保持が第１基板９１の保持よりも先に行われてもよい。
【００３１】
第１保持部３１および第２保持部４１により第１基板９１および第２基板９２がチャンバ２内にて保持されると、チャンバ２のゲートが閉じられて第１基板９１および第２基板９２が外気から隔離される。そして、環境調整機構２１（例えば、真空ポンプおよびガス供給機構）により、チャンバ２内のエアが排気され、アルゴン（Ａｒ）ガス等の処理ガスが供給されてチャンバ２内が所定の減圧環境（または、不活性ガス環境）とされる（ステップＳ１３）。
【００３２】
チャンバ２内が減圧環境とされると、第１保持部３１および第２保持部４１の（＋Ｘ）側に位置する撮像部５が（−Ｘ）方向に移動し、図１中に二点鎖線にて示す位置に位置する。２つの撮像窓５１は、対向する第１基板９１と第２基板９２との間に位置し、（＋Ｚ）側の撮像窓５１を介して第１基板９１の下面９１１に設けられたパターン（例えば、配線パターンや位置合わせ用の印）が撮像され、これと同時に（−Ｚ）側の撮像窓５１を介して第２基板９２の上面９２１に設けられたパターンが撮像される（ステップＳ１４）。
【００３３】
次に、撮像部５により取得された第１基板９１および第２基板９２の画像に基づいて第１基板９１の第２基板９２に対する相対位置のずれ量が求められる。そして、保持部移動機構４２および保持部回動機構４３により、第２保持部４１に保持された第２基板９２が移動および回動され、第１基板９１の第２基板９２に対する相対的な位置および向きが調整されて第１基板９１および第２基板９２の位置合わせ（いわゆる、アライメント）が行われる（ステップＳ１５）。
【００３４】
押圧ヘッド３では、第１保持部３１に接続される部材３１１の下面が固定部材３１２の先端の幅が広い部位に軽く当接して部材３１１の位置が部材３３１に対して固定されており、これにより、平行度調整部３２が第１基板９１、第１保持部３１および部材３１１の重量により変形することが防止される。その結果、平行度調整部３２の変形による第１基板９１の位置の変化が防止され、第１基板９１および第２基板９２の位置合わせを高い精度にて行うことができる。
【００３５】
第１基板９１および第２基板９２の位置合わせが行われると、撮像部５の２つの撮像窓５１が一体的に（＋Ｘ）方向に移動し、第１基板９１および第２基板９２の間から退避する。そして、高周波電源２２が能動化され、減圧環境下において第１基板９１の下面９１１および第２基板９２の上面９２１にプラズマが照射されて第１基板９１および第２基板９２に対するプラズマ洗浄処理が行われる（ステップＳ１６）。
【００３６】
図４は、第１基板９１および第２基板９２の接合途上の様子を示す基板接合装置１の正面図である。プラズマ洗浄処理が完了すると、保持部昇降機構３４により第１保持部３１が（−Ｚ）方向に移動して第１基板９１が第２基板９２に対して相対的に近づけられ、第１基板９１の下面９１１が第２基板９２の上面９２１に当接する（すなわち、両基板の当接領域が当接する。）（ステップＳ１７）。
【００３７】
続いて、保持部昇降機構３４により平行度調整部３２を介して第１保持部３１に（−Ｚ）方向の力が加えられることにより、減圧環境（または、不活性ガス環境）とされたチャンバ２内において第１基板９１が第２基板９２に向けて押圧されて第１基板９１と第２基板９２とが接合される（ステップＳ１８）。
【００３８】
押圧ヘッド３では、保持部昇降機構３４により取付部３３を介して平行度調整部３２の外周部３２２（図２参照）に加えられた（−Ｚ）方向の力が、可撓性を有する連結部３２３を介して中央部３２１に伝達され、この力により第１基板９１が第１保持部３１と共に第２基板９２に向けて押圧される。したがって、押圧時には連結部３２３が撓んで部材３１１が固定部材３１２に対して僅かに上に移動し、固定部材３１２の先端部と部材３１１の下面との接触が解除されるとともに、平行度調整部３２の中央部３２１が中央部当接部材３１３に当接する。
【００３９】
このように、第１基板９１の押圧時に連結部３２３が撓む（すなわち、弾性変形する）ことにより、基板接合装置１では、第１基板９１の下面９１１が第２基板９２の上面９２１に対して僅かに傾いている場合であっても、平行度調整部３２の中央部３２１が中央部当接部材３１３に当接して滑らかに傾き、第１基板９１の傾斜（例えば、６インチタイプのウエハにおいて、直径の両端における第２保持部４１との間の距離の差が１０μｍ程度となる傾斜）が補正されて第１基板９１の下面９１１が第２基板９２の上面９２１に倣う。なお、図４では、連結部３２３の撓み、第１基板９１および第２基板９２の傾き、並びに、部材３１１の下面と固定部材３１２との間の距離を実際よりも大きく描いている。
【００４０】
なお、基板接合装置１では、第２保持部４１のみ、あるいは、第１保持部３１および第２保持部４１の双方がＺ方向に移動することにより、第１基板９１が第２基板９２に対して相対的に近づけられて第１基板９１と第２基板９２との接合が行われてもよい。
【００４１】
第１基板９１と第２基板９２との接合が完了すると、第１保持部３１による第１基板９１の吸着が解除され、第１保持部３１が（＋Ｚ）側へと上昇して第１基板９１から離れる。このとき、連結部３２３が元の状態に戻って部材３１１の下面と固定部材３１２の先端部とが当接し、第１保持部３１が押圧前の初期位置に戻される。そして、環境調整機構２１によりチャンバ２内にエアが供給された後にチャンバ２のゲートが開放され、第１基板９１および第２基板９２がチャンバ２外に搬出されて第１基板９１および第２基板９２の接合が終了する。
【００４２】
以上に説明したように、基板接合装置１では、第１保持部３１と保持部昇降機構３４との間に設けられる平行度調整部３２において、第１基板９１を保持する第１保持部３１に接続された中央部３２１と、取付部３３を介して保持部昇降機構３４に接続された外周部３２２とが、可撓性を有する連結部３２３により連結されている。これにより、第１基板９１の第２基板９２に対する押圧時に、第１基板９１の下面９１１と第２基板９２の上面９２１との平行度を調整して第１基板９１の下面９１１を第２基板９２の上面９２１に倣わせることができる。
【００４３】
このように、基板接合装置１では、基板の平行度の調整に球面軸受等を利用する場合に比べて、平行度の調整に係る機構（すなわち、平行度調整部３２）の構造を簡素化することができるとともに、第１基板９１の下面９１１と第２基板９２の上面９２１との平行度を精度良く調整しつつ第１基板９１を第２基板９２に対して均等に押圧することができる。その結果、第１基板９１と第２基板９２との接合の質を向上することができる。また、基板の接合に先立って行われる基板接合装置１の調整時に、第１保持部３１の下面と第２保持部４１の上面との平行度を厳密に調整する必要がないため、基板接合装置１の調整に係る作業時間および労力を低減することができる。
【００４４】
基板接合装置１では、平行度調整部３２の中央部３２１と外周部３２２とが、連結部３２３により中心軸３２０を中心とする周方向において等間隔にて連結されるため、保持部昇降機構３４から外周部３２２に加えられた力が、周方向において均等に中央部３２１に伝達される。これにより、第１基板９１を第２基板９２に対してより均等に押圧することができる。また、平行度調整部３２の中央部３２１および外周部３２２が中心軸３２０を中心として軸対称であるため、第１基板９１を第２基板９２に対してさらに均等に押圧することができ、その結果、第１基板９１と第２基板９２との接合の質をさらに向上することができる。
【００４５】
平行度調整部３２では、中央部３２１、外周部３２２および連結部３２３の厚さが同じとされるため、平行度調整部３２の構造をより簡素化することができ、その結果、平行度調整部３２をより容易に製造することができる。
【００４６】
基板接合装置１では、構造が簡素な平行度調整部３２がチャンバ２内に設けられることにより、チャンバ２内の構造を簡素化することができる。その結果、第１基板９１および第２基板９２に対して照射されるプラズマの分布の均一性を向上して第１基板９１および第２基板９２の接合の質を向上することができる。また、チャンバ２内におけるプラズマの異常放電を防止することもできる。さらには、基板接合装置１の調整やメンテナンスを簡素化することもできる。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００４８】
例えば、平行度調整部３２は、金属以外の材料（例えば、樹脂）により形成されてもよく、中央部３２１、外周部３２２および連結部３２３が互いに異なる材料により形成されてもよい。また、中央部３２１、外周部３２２および連結部３２３の厚さは必ずしも同じである必要はなく、例えば、各部が同じ材料により形成されるとともに連結部３２３の厚さが中央部３２１および外周部３２２よりも薄くされることにより、連結部３２３にのみ可撓性が付与されてもよい。
【００４９】
図５ないし図９は、平行度調整部の他の好ましい例を示す平面図である。図５に示す平行度調整部３２ａでは、円形の中央部３２１と円環状の外周部３２２とが、中心軸３２０を中心とする周方向において１２０°毎に設けられた連結部３２３により連結される。このように、隣接する連結部３２３間の角度は適宜変更されてよい。また、平行度調整部の構造を簡素化するとともに第１基板９１を第２基板９２に対してある程度均等に押圧するという観点のみからは、周方向において隣接する連結部３２３間の複数の間隔が互いに異なるように連結部３２３が設けられてもよい。
【００５０】
図６に示す平行度調整部３２ｂでは、連結部３２３ａは、中心軸３２０を中心として放射状に広がるとともに中央部３２１と外周部３２２とを連結する８つの直線部３２３１と、中心軸３２０を中心とする径方向における直線部３２３１の中央部近傍にて８つの直線部３２３１を連結する円環部３２３２とを備える。平行度調整部３２ｂでは、中央部３２１と外周部３２２との間に複数の円環部３２３２が設けられてもよい。
【００５１】
図７に示す平行度調整部３２ｃは、中心軸３２０を中心とする周方向において等間隔にて配列された複数の円形の開口が形成された円板状である。平行度調整部３２ｃでは、複数の開口に中心軸３２０側から接する内接円（図７中に二点鎖線にて示す仮想的な円）３２３３よりも内側の円形の部位が中央部３２１に相当し、複数の開口に外側から接する外接円３２３４よりも外側の円環状の部位が外周部３２２に相当する。また、内接円３２３３と外接円３２３４との間の部位（開口を除く。）が、中央部３２１と外周部３２２とを連結する連結部３２３ｂになる。平行度調整部３２ｃでは、円形以外の他の形状（例えば、矩形状）の複数の開口が形成されてもよい。
【００５２】
図８および図９に示す平行度調整部３２ｄおよび平行度調整部３２ｅでは、中央部３２１が矩形状とされ、中央部３２１と連結部３２３により連結される外周部３２２が、外周および内周が矩形状である環状とされる。このように、中央部３２１および外周部３２２は、必ずしも円形や円環状のように中心軸を中心として軸対称な形状とされる必要はなく、必要に応じて適宜他の形状とされてもよい。例えば、中央部３２１が楕円形や多角形とされてもよい。
【００５３】
上記実施の形態に係る基板接合装置１では、押圧ヘッド３の取付部３３が円環状とされ、平行度調整部３２の外周部３２２と全周において接続されるが、取付部３３は必ずしも円環状とされる必要はなく、例えば、中心軸３２０を中心とする周方向において均等に配列された複数の部材であってもよい。この場合、第１基板９１の第２基板９２に対する押圧時には、外周部３２２の周方向における複数箇所に対して（−Ｚ）方向の力が加えられる。
【００５４】
また、基板接合装置１では、平行度調整部３２の中央部３２１が第１保持部３１に接続され、外周部３２２が取付部３３に接続されているが、逆に、中央部３２１が取付部３３に接続され、外周部３２２が第１保持部３１に接続されてもよい。この場合であっても、平行度調整部３２の構造を簡素化することができるとともに、第１基板９１の下面９１１と第２基板９２の上面９２１との平行度を精度良く調整しつつ第１基板９１を第２基板９２に対して均等に押圧することができる。
【００５５】
基板接合装置１では、取付部３３および平行度調整部３２がチャンバ２外に設けられ、平行度調整部３２と第１保持部３１とがチャンバ２を貫通するシャフト等を介して接続されてもよい。これにより、チャンバ２内の構造をさらに簡素化することができる。
【００５６】
基板接合装置１では、第１基板９１および第２基板９２の位置合わせに係る機構も、チャンバ２の外部に設けられてもよい。例えば、チャンバ２の下面に窓部が設けられ、第１基板９１を撮像する撮像部が当該窓部の下側に設けられてもよい。この場合、チャンバ２外に配置された光源から出射された赤外光が、窓部および第２保持部４１に設けられた貫通孔を介して、さらに、第２基板９２を透過して第１基板９１の下面９１１に照射される。そして、第１基板９１の下面９１１上のパターンからの反射光が、第２基板９２、第２保持部４１の貫通孔および窓部を介してチャンバ２外へと導かれて撮像部により受光されることにより、第１基板９１の撮像が行われる。また、第２保持部４１を移動および回動する保持部移動機構４２および保持部回動機構４３が、チャンバ２の外部において第２保持部４１の下側に設けられてもよい。
【００５７】
第１保持部３１において第１基板９１を保持する機構は、プラズマ洗浄処理が行われる減圧環境下または不活性ガス環境下において第１基板９１を上側から保持することができるのであれば、真空ポンプに連結された吸引路による吸引吸着であってもよく、また、メカニカルチャックにより第１基板９１が保持されてもよい（第２保持部４１における第２基板９２の保持機構についても同様）。
【００５８】
チャンバ２内において第１基板９１の下面９１１および第２基板９２の上面９２１に照射されるエネルギー波は、必ずしもプラズマには限定されず、例えば、高速原子ビーム（ＦＡＢ（Fast Atom Beam））やイオンビーム等により両基板の当接領域に対する洗浄処理が行われてもよい。また、両基板の当接領域に紫外線を照射して洗浄処理を行った後、基板に熱または超音波を付与しつつ当接領域を接触させて押圧することにより、両基板の接合が行われてもよい。洗浄処理に使用されるガスはアルゴンには限定されず、窒素、酸素、フッ素、水素等であってもよい。また、エネルギー波の照射は、第１基板９１および第２基板９２のいずれか一方の当接領域のみに対して行われてもよい。なお、第１基板９１の当接領域は、必ずしも下面９１１全面には限定されない（第２基板９２においても同様）。
【００５９】
基板接合装置１による第１基板９１と第２基板９２との接合は、必ずしもエネルギー波による表面改質後の接触により行われる必要はなく、例えば、第１基板９１および第２基板９２を加熱しつつ第１基板９１を第２基板９２に向けて押圧することにより行われてもよい。この場合、チャンバ２は適宜省略されてもよい。
【００６０】
基板接合装置１は、半導体基板同士の接合に利用される他、半導体基板と他の種類の基板（例えば、セラミック基板）との接合に利用されてもよく、また、半導体基板以外の他の種類の基板（例えば、金属基板）同士の接合に利用されてもよい。また、基板接合装置１により接合される基板は、円板状以外の他の形状（例えば、矩形の薄板状）であってもよい。
【００６１】
基板接合装置１の構成は、比較的大きい外形を有するために接合時の平行度の調整が重要となる基板同士の接合に適しているが、基板の接合以外にも、一の対象物を他の対象物に向けて押圧する他の装置に適用することもできる。例えば、基板に比べて小さい電子部品であってバンプを有するものを回路基板に向けて押圧して実装する電子部品の実装装置に利用されてもよい。この場合、電子部品のバンプの下面、および、回路基板の電極の表面が、実装装置にて扱われる２つの対象物の当接領域となる。また、基板接合装置１の構成は、回路基板に向けてＡＣＦ（異方導電性樹脂フィルム）を押圧して貼付する装置に利用されてもよい。
【００６２】
さらには、基板接合装置１の構成は、電子部品や回路基板上に形成された複数のバンプの頂部をレベリングプレートにより押圧してバンプの高さを揃えるレベリング装置に利用されてもよい。この場合、レベリングプレートのバンプに当接する主面、および、複数のバンプの頂部が、レベリング装置にて扱われる２つの対象物の当接領域となる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、基板を他の基板に向けて押圧して接合する基板接合装置を始め、対象物を他の対象物に向けて押圧する様々な技術に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】基板接合装置を示す正面図
【図２】平行度調整部を示す平面図
【図３】第１基板と第２基板との接合動作の流れを示す図
【図４】基板接合装置を示す正面図
【図５】平行度調整部の他の好ましい例を示す平面図
【図６】平行度調整部の他の好ましい例を示す平面図
【図７】平行度調整部の他の好ましい例を示す平面図
【図８】平行度調整部の他の好ましい例を示す平面図
【図９】平行度調整部の他の好ましい例を示す平面図
【符号の説明】
【００６５】
１    基板接合装置
２    チャンバ
３１    第１保持部
３２，３２ａ〜３２ｅ    平行度調整部
３３    取付部
３４    保持部昇降機構
４１    第２保持部
９１    第１基板
９２    第２基板
３２０    中心軸
３２１    中央部
３２２    外周部
３２３，３２３ａ，３２３ｂ    連結部
９１１    下面
９２１    上面
Ｓ１１〜Ｓ１８    ステップ
【図１】
0004670503.tif 000002
【図２】
0004670503.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004670503.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004670503.tif 000007
【図７】
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【図８】
0004670503.tif 000009
【図９】
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