(57)【要約】【課題】複数の重ね合わされた被接合物が振動エネルギーにより接合される接合装置において、ダメージを軽減するために従来、横振動が使われていたが、均一な接合ができず、また、位置ずれの問題があった。また、ウエハーのような大面積で高荷重を必要するものには有効でない。【解決手段】そこで本発明は、縦振動を使用し、かつ、ダメージを軽減する接合装置を提供する。また、ピエゾアクチュエータを並列に複数配置することでたわみを防止し、高いエネルギーで大面積を高荷重のもと振動させることが可能となる。また、３次元的な動作が可能となり、接合における低荷重化やボイド削減に有効であり、また、主に扱うウエハーなどの大面積で高荷重が必要なものに対して有効な構造である。【選択図】  図１
2005142537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の重ね合わされた被接合物が、接合機構における被接合物保持手段であるヘッドとステージとでそれらの間に加圧保持され、被接合物保持手段に結合された振動子から被接合物保持手段に振動を伝達し、複数の重ね合わされた被接合物に振動印加して接合される接合装置において、縦振動を使用して被接合物を接合する方法。
【請求項２】
前記振動の振幅を１μｍ以下とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも一方の被接合物保持手段またはその支持部材に弾性体を介して保持する請求項１または2に記載の方法。
【請求項４】
縦振動方向と加圧方向が同一な接合機構において、接合時に加圧方向に移動しうる加圧手段を持ち、振動印加中に縦振動方向に移動自在な状態で一定圧力で加圧制御する請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
振動子、被接合物保持手段が、縦振動の比率が１０％以上であるキャピラリー方式である請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
振動子、被接合物保持手段が、縦振動の比率が１０％以上である、複数の振動子が縦型被接合物保持手段の鉛直周辺に配置された複合型振動ヘッドである請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
振動子、被接合物保持手段、被接合物が縦に配列された状態で接合する請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記両被接合物を対向保持する被接合物保持手段となる保持ツールのうち、少なくとも一方の保持ツールの被接合物と対向面に前記振動子となる複数のピエゾアクチュエータが接触または連結された接合機構において、両被接合物を接触加圧した状態で、ピエゾアクチュエータの伸縮動作にて縦振動を印加し接合する請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ピエゾアクチュエータの配置数が３であり、円周上に等間隔で配置されている請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記両被接合物を接触加圧した状態で、複数のピエゾアクチュエータ間の振動位相を制御し、回転方向に順次波がながれるように伸縮動作させ接合する請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも一方の保持ツールの表面を中央が高い凸状として加圧接合する請求項８〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記表面を樹脂コーティングする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記両被接合物を接触加圧した状態で、複数のピエゾアクチュエータ間の振動位相を制御し、回転方向に順次波がながれるように伸縮動作させ、かつ、振幅を変化させ接合する請求項１１または１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記保持ツールの少なくとも一方に圧力検出素子が配置された接合機構において、加圧して保持ツール間の傾きを圧力検出素子で検出し、ピエゾアクチュエータで傾きを補正した後、ピエゾアクチュエータの振動を加えて接合する方法において、ピエゾアクチュエータの出力電圧を平行調整した値をバイアスとして、振動電圧を印加する請求項８〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記縦振動を印加して接合する接合過程において加圧力及び／又は振動エネルギーを上昇するカーブで増大させる請求項８〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記振動を印加して接合する接合過程において、前記圧力検出手段により、振動時の圧力を検出して振動エネルギーを制御する請求項８〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記接合荷重が３００Ｍpa以下である請求項８〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記接合を減圧チャンバー中で行う請求項８〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記接合表面にパーティクルが１つ以上乗っている請求項８〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記接合前に両被接合物の接合表面をエネルギー波により表面活性化した後、固層で接合する請求項１〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記エネルギー波が大気圧プラズマである請求項２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記エネルギー波が減圧プラズマであり、前記エネルギー波による洗浄工程と縦振動による接合工程を同一チャンバーで行う請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記被接合物が複数の微少バンプを備えた半導体ウエハーまたはチップからなる請求項１〜２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記被接合物が面で接合するウエハーからなる請求項８〜２２のいずれかに記載の方法
【請求項２５】
前記請求項１〜２４の方法で作られたウエハーまたはチップからなる半導体デバイスまたはＭＥＭＳデバイス。
【請求項２６】
複数の重ね合わされた被接合物が、接合機構における被接合物保持手段であるヘッドとステージとでそれらの間に加圧保持され、被接合物保持手段に結合された振動子から被接合物保持手段に振動を伝達し、複数の重ね合わされた被接合物に振動印加して接合される接合装置において、縦振動を使用して被接合物を接合する接合装置。
【請求項２７】
前記振動の振幅を１μｍ以下とする発振手段を有する請求項２６に記載の接合装置。
【請求項２８】
少なくとも一方の被接合物保持手段またはその支持部材に弾性体を有し、弾性体を介して保持する請求項２６または２７に記載の接合装置。
【請求項２９】
縦振動方向と加圧方向が同一な接合機構において、接合時に加圧方向に移動しうる加圧手段を持ち、振動印加中に縦振動方向に移動自在な状態で一定圧力で加圧制御する加圧手段を有する請求項２６〜２８のいずれかに記載の接合装置。
【請求項３０】
振動子、被接合物保持手段が、縦振動の比率が１０％以上であるキャピラリー方式である請求項２６〜２９のいずれかに記載の接合装置。
【請求項３１】
振動子、被接合物保持手段が、縦振動の比率が１０％以上である、複数の振動子が縦型被接合物保持手段の鉛直周辺に配置された複合型振動ヘッドである請求項２６〜２９のいずれかに記載の接合装置。
【請求項３２】
振動子、被接合物保持手段、被接合物が縦に配列された請求項２６〜２９のいずれかに記載の接合装置。
【請求項３３】
前記両被接合物を対向保持する被接合物保持手段となる２つの保持ツールと、少なくとも一方の保持ツールを加圧軸方向へ移動および加圧する昇降軸と、複数のピエゾアクチュエータと、複数のピエゾアクチュエータを振動制御する振動印加手段を備え、両被接合物を対向保持する保持ツールのうち、少なくとも一方の保持ツールの被接合物と対向面に前記振動子となる複数のピエゾアクチュエータが接触または連結された接合機構において、両被接合物を接触加圧した状態で、ピエゾアクチュエータの伸縮動作にて縦振動を印加し接合する請求項３２に記載の接合装置。
【請求項３４】
ピエゾアクチュエータの配置数が３であり、円周上に等間隔で配置されている請求項３３に記載の接合装置。
【請求項３５】
複数のピエゾアクチュエータ間の振動位相を制御する手段を備え、前記両被接合物を接触加圧した状態で、複数のピエゾアクチュエータ間の振動位相を制御し、回転方向に順次波がながれるように伸縮動作させ接合する発振手段を有する請求項３３または３４に記載の接合装置。
【請求項３６】
少なくとも前記一方の保持ツールの表面を中央が高い凸状とする請求項３３〜３５のいずれかに記載の接合装置。
【請求項３７】
前記表面を樹脂コーティングする請求項３６に記載の接合装置。
【請求項３８】
複数のピエゾアクチュエータ間の振動振幅を制御する手段を備え、前記両被接合物を接触加圧した状態で、複数のピエゾアクチュエータ間の振動位相を制御し、回転方向に順次波がながれるように伸縮動作させ、かつ、振幅を変化させ接合する請求項３６または３７に記載の接合装置。
【請求項３９】
複数の圧力検出素子を備え、前記保持ツールの少なくとも一方に圧力検出素子が配置された接合機構において、加圧して保持ツール間の傾きを圧力検出素子で検出し、ピエゾアクチュエータで傾きを補正した後、ピエゾアクチュエータの振動を加えて接合する接合装置において、ピエゾアクチュエータの出力電圧を平行調整した値をバイアスとして、振動電圧を印加する振動印加手段を備えた請求項３３〜３８のいずれかに記載の接合装置。
【請求項４０】
前記縦振動を印加して接合する接合過程において加圧力及び／又は振動エネルギーを上昇するカーブで増大させる振動印加手段を備えた請求項３３〜３９のいずれかに記載の接合装置。
【請求項４１】
前記振動を印加して接合する接合過程において、前記圧力検出手段により、振動時の圧力を検出して振動エネルギーを制御する振動印加手段を備えた請求項３３〜４０のいずれかに記載の接合装置。
【請求項４２】
前記接合荷重が３００Ｍpa以下である加圧手段を備えた請求項３３〜４１のいずれかに記載の接合装置。
【請求項４３】
前記接合を減圧チャンバー中で行う請求項３３〜４２のいずれかに記載の接合装置。
【請求項４４】
減圧チャンバーと両保持ツールを支える手段が分離され、摺動できる封止構造からなる請求項４３に記載の接合装置。
【請求項４５】
前記接合表面にパーティクルが１つ以上乗っている請求項３３〜４４のいずれかに記載の接合装置。
【請求項４６】
エネルギー波照射手段を備え、前記接合前に少なくとも一方の被接合物の接合面を事前にエネルギー波により表面活性化した後、固層で接合する請求項２６〜４５のいずれかに記載の接合装置。
【請求項４７】
前記エネルギー波照射手段が大気圧プラズマ照射手段である請求項４６のいずれかに記載の接合装置。
【請求項４８】
減圧チャンバーと減圧手段を備え、前記エネルギー波照射手段が減圧プラズマ照射手段であり、前記エネルギー波による洗浄工程と縦振動による接合工程を同一チャンバーで行う請求項４６に記載の接合装置。
【請求項４９】
被接合物が少なくとも一方の被接合物に金属突起を施し、少なくとも一方の被接合物が半導体ウエハーまたはチップである請求項２６〜４８のいずれかに記載の接合装置。
【請求項５０】
前記被接合物が面で接合するウエハーからなる請求項３３〜４８のいずれかに記載の接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の重ね合わされた被接合物を振動印加して接合する接合方法及び接合装置に関する。特に高精度に半導体チップを実装する分野やウエハー張り合わせ分野。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波振動により複数の重ね合わされた被接合物同士を接合する方法として、特許文献１及び特許文献２に示されるように両端を支持し、振動子を横に付け、横振動を利用する方式を採用している。これは、縦振動は、チップを上から金槌で叩くような動作となるためダメージを与えやすく、横振動においては、摩擦力でゆする形となるのでダメージは帯びにくい。そのため、特に一方の被接合物が半導体チップからなる場合は、半導体の電極となる金属突起部の下層金属部は超音波振動によりマイクロクラックが入りダメージを帯びやすいため、横振動を使用する。上記超音波振動ヘッドの場合、縦振動は５％以内に抑えられている。上記超音波振動は、４０〜６０ｋＨｚで４〜８μｍ振幅程度のものが使われる。縦振動による４〜８μｍの振幅は半導体チップの弾性変形で吸収できるレンジでは無く、被接合物保持手段とチップの間に隙間ができながら衝撃的にチップを上から叩く動作となってしまう。
【０００３】
但し、横振動を使用して超音波接合した場合には、金属突起部の横振動に対する弾性変形により、周辺部に応力が加わり、図５に示すように均一な接合とはならず金属突起部周辺しか接合しないことになる。それに比較して縦振動の場合は均一な接合ができることが図５より分かる。図５においては、金属突起バンプの縦振動と横振動による接合のための界面応力解析を示し、応力の高い部分は界面の伸びにより新生面が出ることにより接合されると考えられる。
【０００４】
また、勿論、横に振幅する分、実装位置ずれの原因になるため数μｍという高精度での実装は難しい。
【０００５】
また、次に特許文献３、特許文献４に示すように、接合表面をエネルギー波により洗浄し、活性化した状態で常温で接合する技術が開示されている。高温が不要なところから熱膨張の問題が起きず１μｍ以内の高精度での実装が可能となり、注目されている。しかし、金の金属突起を接合する場合、表１に示すように常温では３００Ｍpa程度の高加圧力で押しつぶさないと接合できないことになる。このバンプが半導体回路面上にある場合は、一般的に２００Ｍpa以上では回路によってはダメージを与えてしまう。
【０００６】
表１の条件としては、半導体チップに金属突起となる５０μｍ角で高さ２０μｍ、バンプの高さばらつきが１μｍの金バンプを使用した半導体チップを金薄膜基板上へ超音波接合した場合と常温接合した場合のデータである。常温接合の場合は、８０ｇ/bumpで始めて接合可能となったが、超音波を印加した場合においては４０ｇ/bump以上の荷重で接合が可能であった。よってバンプつぶれ代として１μｍ以上のバンプを押しつぶすことが必要であることが分かる。２０μｍ高さのバンプを金メッキで作る場合において、高さばらつきを１μｍに抑えるのが限界であるため、この程度のバンプを押しつぶすことが必要である。
【０００７】
【表１】
2005142537.tif 000003
従来、特許文献１に示すようにホーンに対し１つの振動子でホーンを共振させる振動手段であった。
【０００８】
特許文献２に示す方法では直角方向に２つの振動子をもうける構造であり、２次元的な軌跡を描けるようになっている。
【０００９】
また、特許文献６においては、１０−５Torr以下である高真空中でＡｒイオン銃により金属接合表面をスパッタエッチングし、表面の酸化膜や有機物層を除去し、金属同士を常温のもと直接接合する常温接合と呼ばれる技術が開示されている。通常１０−８〜１０−５Torrという高真空で、イオン銃という量産では使用しにくい研究レベルの装置ではある。
【００１０】
また、特許文献７においてはウエハー表面を酸素プラズマにて接合表面にＯＨ基を吸着させて表面活性化し、加熱接合する方法が記載されている。
【００１１】
【特許文献１】特許第２９１５３０号
【特許文献２】特開平１１−３０７５９７
【特許文献３】特開２００２−５０８６１
【特許文献４】特開２００１−３５１８９２
【特許文献５】特開２０００−１７６６５３
【特許文献６】特開昭５４−１２４８５３
【特許文献７】特開平３−９１２２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の課題として、超音波振動で被接合物同士を接合する場合、縦振動を使用すると均一な接合と実装ずれが起きないことから高精度な実装が可能となるが、ダメージがおきる。横振動を使用するとダメージは軽減できるが、均一な接合ができず、また、位置ずれも起こる。
【００１３】
また、表面活性化による常温接合においては、高精度の実装が可能であるが、高加圧力が必要となり、回路面にバンプがある場合は回路にダメージを与えてしまう。また、特許文献３，特許文献４に示されるように不活性雰囲気でのチャンバー構図が必要となり、大がかりな装置となってしまう。
【００１４】
特に高精度に半導体チップを実装する分野においては、低温での金属接合において好ましくは１μｍ以内の高精度実装が要望されており、上記課題解決が特に望まれる。
【００１５】
従来ダメージを軽減するために横振動を使用していたが、接合均一性や位置ずれの問題から縦振動が有効であることが分かる。しかし、縦振動では、ダメージが起こるため、いかにダメージを軽減して縦振動で接合するかが課題である。また、常温接合においては均一な接合と高精度実装は達成できているが、高加圧力が課題として残る。
特許文献１による方法では、１つの振動子でホーンを共振させるため１方向の振動であり、かつ、３次元的な動きはできない。また、１つであるが故エネルギーは小さい。また、大面積を振動させることはできない。
また、特許文献２に示す方法では、加圧面に対し直角方向の横振動であり、２次元的な軌跡は描けても３次元的な動作はできない。
接合装置を考えた時、大面積で接合するには横振動では摩擦力が大きく振動させることができない。しかし、縦振動であれば、接合面は接触した状態で接合界面に応力を加えることができるため、大面積での接合には有利である。金属突起部を超音波領域の振動により接合した場合の横振動と縦振動による応力分布解析結果を図５に示す。横振動を使用して接合した場合には、金属突起部の横振動に対する弾性変形により、周辺部に応力が加わり、図５に示すように均一な接合とはならず金属突起部周辺しか接合しないことになる。それに比較して縦振動の場合は均一な接合ができることが図５より分かる。図５においては、金属突起部の縦振動と横振動による接合のための界面応力解析を示し、応力の高い部分は界面の伸びにより新生面が出ることにより接合されると考えられる。また、勿論、横に振幅する分、実装位置ずれの原因になるため数μｍという高精度での実装は難しい。但し、応力を時間的に一部に集中させて移動させながらまんべんなく加圧振動させてやれば大面積の接合も小さな振動加圧源で可能となる。そのためには３次元的な動作が必要となる。
【００１６】
また、特許文献６においては、表面活性化接合技術では、気泡や残差は残らないが、イオン銃などを使用した再付着を防止する高真空プロセスが必要で、高価で複雑な装置となる。また、常温であるが故、３００ＭＰａという高荷重が必須となり、量産化への妨げとなっていた。また、金属以外には適用できないという課題があった。
【００１７】
また、特許文献７においては、ＯＨ基が吸着され、ウエハー同士を水素結合により面接合させるが、高温での加熱が必要である。そのため、耐熱の課題がある半導体やＭＥＭＳデバイスには使用できなく、また、線膨張係数の異なる異種材料間の接合ではそりが発生し、最悪割れることになる。
【００１８】
また、お互いに密着し合う面形状をした複数の被接合物の接合表面には小さなゴミとなるパーティクルが存在し、特許文献３，４、６の方法においては、低温で固層のまま接合するとパーティクル周辺に隙間ができ、大きくボイドとなって接合されない。特にウエハー同士の張り合わせにおいて、通常のウエハーには０．２μｍ以上のパーティクルが１０個以上存在する。これは既製品のカタログにもうたわれている値である。そのため、実際にウエハー同士を低温固層で接合すると１０ｍｍ程度の大きさのボイドが数カ所に残ってしまう。これを除去するには、並大抵の洗浄方法では無理があるのと、洗浄後にウエハーをハンドリングする時点でパーティクルが付着してしまうため、実質無理である。
【００１９】
そこで本発明は上記のごとき事情に鑑みてなされたものであって、複数の重ね合わされた被接合物が接合機構に支持された被接合物保持手段であるヘッドとステージとでそれらの間に加圧保持され、被接合物保持手段に結合された振動子から被接合物保持手段に振動を伝達し、複数の重ね合わされた被接合物が振動エネルギーにより接合される接合装置において、縦振動を使用して被接合物を接合し、かつ、ダメージを軽減する方法及び接合装置を提供することにある。また、縦振動を使用して大面積からなる被接合物を接合する方法及び接合装置を提供することを目的とするものである。また、被加圧物同士を加圧する方法であって、両被加圧物を対向保持する保持ツールのうち、少なくとも一方の保持ツールの被加圧物と対向面に複数のピエゾアクチュエータが接触または連結された接合機構において、両被加圧物を接触加圧した状態で、ピエゾアクチュエータの伸縮動作にて縦振動を印加する方法及び加圧装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するための本発明に係る接合方法及び接合装置双方の手段を一括して以降に説明する。特に高精度に半導体チップを実装する分野においては、低温での金属接合において１μｍ程度の高精度実装が要望されており、上記課題解決が特に望まれる。
【００２１】
（項１）上記課題を解決するために本発明に係る接合方法及び接合装置は、複数の重ね合わされた被接合物が、接合機構における被接合物保持手段であるヘッドとステージとでそれらの間に加圧保持され、被接合物保持手段に結合された振動子から被接合物保持手段に振動を伝達し、複数の重ね合わされた被接合物に振動印加して接合される接合装置において、縦振動を使用して被接合物を接合する方法からなる。また、複数の重ね合わされた被接合物が、接合機構における被接合物保持手段であるヘッドとステージとでそれらの間に加圧保持され、被接合物保持手段に結合された振動子から被接合物保持手段に振動を伝達し、複数の重ね合わされた被接合物に振動印加して接合される接合装置において、縦振動を使用して被接合物を接合する接合装置からなる。被接合物保持手段とは、従来の超音波振動装置におけるホーン部分にあたり、振動子からの振動を伝達したり共振して増幅したりし、かつ、被接合物を吸着などにより保持する機能を持った部位である。本接合機構においては、ヘッド側とステージ側に分け上部被接合物保持手段を含む部位をヘッドとし、下部被接合物保持手段を含む部位をステージと呼んでいる。また、被接合物同士を接合する方法において、従来から超音波振動を印加して接合する方法が知られている。ここでいう振動とは低周波から超音波領域を含むものを示し、特に周波数を限定せず本発明に含む。また、接合には良く超音波が利用され好ましい。また、被接合物保持手段と共振させることで大きなエネルギーを出力させることができ好ましい。従来ダメージを軽減するために横振動を使用していたが、前述のように接合均一性や位置ずれの問題から縦振動が有効であることが分かる。また、ウエハーなど大面積の接合においては、横振動では摩擦力から振動を界面に与えることができないが、縦振動であれば伝達できる。この大面積を振動接合する方法については後述する。また、前記縦振動の比率が１０％以上である方法からなる。また、前記縦振動の比率が１０％以上である接合装置からなる。従来横振動を使用していた方法ではダメージ軽減から縦振動を５％以内に抑えていたが、本発明においては１０％以上の縦振動を使用する。また、５０％以上が好ましい。
【００２２】
（項２）また、前記振動の振幅を１μｍ以下とする前記に記載の方法からなる。また、前記振動の振幅を１μｍ以下とする発振手段を有する項１に記載の接合装置からなる。振幅測定箇所は一般的に被接合物保持手段での振幅を言う。縦振動では、ダメージが起こるため、いかにダメージを軽減して縦振動で接合するかがポイントとなる。その解決策として、振幅を１μｍ以下とすることにある。そうすることにより被接合物、例えば２０μｍ高さの金属突起バンプのついた半導体チップであればバンプの弾性変形で１μｍの振幅を吸収することができる。
【００２３】
（項３）また、少なくとも一方の被接合物保持手段またはその支持部材に弾性体を介して保持する項１または項２に記載の方法からなる。また、少なくとも一方の被接合物保持手段またはその支持部材に弾性体を有し、弾性体を介して保持する項１または項２に記載の接合装置からなる。また、被接合物保持手段の先端に弾性材を取り付けることにより、縦振動による衝撃を吸収することができる。縦振動の衝撃が問題となるのは、被接合物保持手段とチップの間に隙間ができながら衝撃的にチップを上から金槌で叩くような動作となってしまうからである。そのため、隙間が開かないように弾性材やバンプで吸収してやればダメージは軽減できる。接合においては、接合界面には応力変化は伝わるので界面での粒子のつぶれ移動により新生面が表れ接合は進むので問題は無い。また、先端部に限らず、被接合物保持手段や被接合物保持手段を支持する支持部材、ヘッドまたはステージを弾性体を介して保持することにより、被接合物が振動方向に逃げることにより余分な振動を吸収することができる。
【００２４】
（項４）縦振動方向と加圧方向が同一な接合機構において、接合時に加圧方向に移動しうる加圧手段を持ち、振動印加中に縦振動方向に移動自在な状態で一定圧力で加圧制御する項１〜項３のいずれかに記載の方法からなる。縦振動方向と加圧方向が同一な接合機構において、接合時に加圧方向に移動しうる加圧手段を持ち、振動印加中に縦振動方向に移動自在な状態で一定圧力で加圧制御する加圧手段を有する項１〜項３のいずれかに記載の接合装置からなる。振動印加中に縦振動方向に移動自在な状態で一定圧力で加圧制御することにより、被接合物が縦振動方向に逃げ、余分な縦振動を吸収することができる。
【００２５】
（項５）振動子、被接合物保持手段が、縦振動の比率が１０％以上であるキャピラリー方式である項１〜項４のいずれかに記載の方法からなる。また、振動子、被接合物保持手段が、縦振動の比率が１０％以上であるキャピラリー方式である項１〜項４のいずれかに記載の接合装置からなる。
【００２６】
（項６）振動子、被接合物保持手段が、縦振動の比率が１０％以上である、複数の振動子が縦型被接合物保持手段の鉛直周辺に配置された複合型振動ヘッドである項１〜項４のいずれかに記載の方法からなる。また、振動子、被接合物保持手段が、縦振動の比率が１０％以上である、複数の振動子が縦型被接合物保持手段の鉛直周辺に配置された複合型振動ヘッドである項１〜項４のいずれかに記載の接合装置からなる。
【００２７】
（項７）振動子、被接合物保持手段、被接合物が縦に配列された状態で接合する項１〜項４のいずれかに記載の方法からなる。また、前記振動子、被接合物保持手段、被接合物が縦に配列された項１〜項４のいずれかに記載の接合装置からなる。これらの縦振動を使用した接合装置におけるヘッド構造としては、図２に示す５０％以上縦振動を含む効率的な、振動子、被接合物保持手段、被接合物が縦に配列された状態で接合するタイプがある。それ以外では、１０％以上の縦振動を含む被接合物保持手段を揺動させるタイプとして次の２つのものがある。まず、図４に示す、振動子、被接合物保持手段がキャピラリー方式である方法からなる。また、図３に示す、複数の振動子が縦型被接合物保持手段の鉛直周辺に配置された複合型振動ヘッドである方法からなる。
【００２８】
（項８）以降に項７における接合方法および接合装置において、ウエハーなどの大面積な接合がが可能となる複数の振動子を並列に配置する方法および装置について記述していく。前記両被接合物を対向保持する被接合物保持手段となる保持ツールのうち、少なくとも一方の保持ツールの被接合物と対向面に前記振動子となる複数のピエゾアクチュエータが接触または連結された接合機構において、両被接合物を接触加圧した状態で、ピエゾアクチュエータの伸縮動作にて縦振動を印加し接合する項７に記載の方法からなる。また、前記両被接合物を対向保持する被接合物保持手段となる保持ツールのうち、少なくとも一方の保持ツールの被接合物と対向面に前記振動子となる複数のピエゾアクチュエータが接触または連結された接合機構において、両被接合物を接触加圧した状態で、ピエゾアクチュエータの伸縮動作にて縦振動を印加し接合する項７に記載の接合装置からなる。被接合物同士を接合する方法において、従来から超音波振動を印加して接合する方法が知られている。ここでいう振動とは低周波から超音波領域を含むものを示し、本発明に含む。また、接合には良く超音波が利用され好ましい。また、保持ツールと共振させることで大きなエネルギーを出力させることができ好ましい。従来ひとつの振動子を直列につなぐ方法が一般的であるが、複数を並列に接続することでエネルギーを増大させることができ大面積の振動が可能となる。また、大面積で高荷重をかけると単独で振動子を中央で受けると周辺のたわみが発生して、前面で均一な振動エネルギーを伝達できない。そこで、振動子となるピエゾアクチュエータを並列に複数配置することでたわみを防止し、高いエネルギーで大面積を高荷重のもと振動させることが可能となる。また、従来２次元的な動きしかできなかったものが、並列に複数個所で受けることで３次元的な動作が可能となる。また、加熱接合する場合や表面活性化による接合の場合においても、振動を印加することで接合界面の応力が増すことから接合荷重は約半分の荷重で接合が行われる。これは、接合するには微小な界面の凹凸が押しつぶされて密着する必要があることから、振動による応力増加が寄与するためである。また、被接合物としてウエハーのような大面積なものの場合には、大面積で高荷重のもと振動を与えられる方式である、少なくとも一方の保持ツールの被接合物と対向面に複数のピエゾアクチュエータが接触または連結された接合機構において、両被接合物を接触加圧した状態で、ピエゾアクチュエータの伸縮動作にて縦振動を印加し接合する前記方法が有効である。
【００２９】
（項９）ピエゾアクチュエータの配置数が３であり、円周上に等間隔で配置されている項８に記載の方法からなる。また、ピエゾアクチュエータの配置数が３であり、円周上に等間隔で配置されている項８に記載の接合装置からなる。振動子となるピエゾアクチュエータの配置位置としては、例えば被接合物であるウエハーの中心から円周上に等間隔で配置されることが荷重を均等に受け、かつ、振動を均等に与え、共振させやすいことから好ましい。最少数としては面で傾かないように受けるには３となる。また、３次元的な動作をさせる上でも３が好ましい。円周上に３箇所配置することが最少数であり、効率的で安定する。
【００３０】
（項１０）前記両被接合物を接触加圧した状態で、複数のピエゾアクチュエータ間の振動位相を制御し、回転方向に順次波がながれるように伸縮動作させ接合する項８または項９に記載の方法からなる。また、複数のピエゾアクチュエータ間の振動位相を制御する手段を備え、前記両被接合物を接触加圧した状態で、複数のピエゾアクチュエータ間の振動位相を制御し、回転方向に順次波がながれるように伸縮動作させ接合する発振手段を有する項８または項９に記載の接合装置からなる。並列に配置されたピエゾアクチュエータの振動位相を制御してやることで３次元的な動作が可能となる。特に円周上等間隔に３箇所に配置されている場合は、振動印加手段によって例えばサインカーブからなる伸縮電圧を印加し、３箇所で位相を１２０°ずつずらしてやれば回転方向に順次波がながれるが如く３次元的な振動動作をさせることができる。前述のように単純に縦振動だけよりもウェーブのような波がながれるが如く動作を加えた方が、接合時に噛み込んだ空気や真空においても発生する界面の隙間から生じるボイドを抜くことが順次押し出すことで可能となる。また、接合においても集中荷重が順次流れていくので前述原理からなる微小凹凸を密着させる接合にも有効である。特に全面が均等に加圧するのと比べ、ある部分に集中荷重がかかりながら移動していくことで、少ない荷重で接合し易い。ここでいう振動とはこのような３次元的な連続動作も含む。
【００３１】
（項１１）少なくとも一方の保持ツールの表面を中央が高い凸状として加圧接合する項８〜項１０のいずれかに記載の方法からなる。また、少なくとも一方の保持ツールの表面を中央が高い凸状とする項８〜項１０のいずれかに記載の接合装置からなる。ボイドを抜くという観点からは、中央から周辺へ広がる中央部凸型でが、押し付け時に空気の噛みこみによるボイドを中央から押しのけていくのでボイドが発生しにくい。また、真空下の隙間においても中央から順次押しつぶされていくのでしわ寄せもなく接合し易い。形状としては中央から周辺へ広がる中央部凸型でなだらかな円周状で示されるＲ状であることが好ましい。
【００３２】
（項１２）前記表面を樹脂コーティングする項１１に記載の方法からなる。また、前記表面を樹脂コーティングする項１１に記載の接合装置からなる。前述において、凸形状を弾性体で作成することが好ましい。その観点から樹脂でコーティングすることが容易で好ましい。
【００３３】
（項１３）前記両被接合物を接触加圧した状態で、複数のピエゾアクチュエータ間の振動位相を制御し、回転方向に順次波がながれるように伸縮動作させ、かつ、振幅を変化させ接合する項１１または項１２に記載の方法からなる。また、複数のピエゾアクチュエータ間の振動振幅を制御する手段を備え、前記両被接合物を接触加圧した状態で、複数のピエゾアクチュエータ間の振動位相を制御し、回転方向に順次波がながれるように伸縮動作させ、かつ、振幅を変化させ接合する項１１または項１２に記載の接合装置からなる。前述の位相をずらすことで波が流れるが如く動作させることができ、これに中央が凸型でなだらかな円周で示されるＲ状の保持ツールで、前記位相制御しながら１回転おきに振幅も段階的に増大してやることで、中央から周辺に対して渦巻状の軌跡を描くことができる。その状態を図９に示す。振幅を増加させてやることで接点は中央から周辺へ移行されることが分かる。そうすることでボイドが抜け、かつ、1点集中荷重となるのでより低荷重のもと、より高荷重が必要な接合が可能となる。また、増大した振幅は序々に減少させたり、イニシャルに戻して再び増加させるなど方法を選択してやることができる。ここでいう振動とはこのような３次元的な連続動作も含む。
【００３４】
（項１４）前記保持ツールの少なくとも一方に圧力検出素子が配置された接合機構において、加圧して保持ツール間の傾きを圧力検出素子で検出し、ピエゾアクチュエータで傾きを補正した後、ピエゾアクチュエータの振動を加えて接合する方法において、ピエゾアクチュエータの出力電圧を平行調整した値をバイアスとして、振動電圧を印加する項８〜項１３のいずれかに記載の方法からなる。また、複数の圧力検出素子を備え、前記保持ツールの少なくとも一方に圧力検出素子が配置された接合機構において、加圧して保持ツール間の傾きを圧力検出素子で検出し、ピエゾアクチュエータで傾きを補正した後、ピエゾアクチュエータの振動を加えて接合する接合装置において、ピエゾアクチュエータの出力電圧を平行調整した値をバイアスとして、振動電圧を印加する振動印加手段を備えた項８〜項１３のいずれかに記載の接合装置からなる。接合においては前述のように面同士を密着させる必要があることから、被接合物間の平行調整もサブミクロン台で必要となる。また、この平行度がずれていると無理やりならわすことで高精度に位置合わせしたものがずれてしまう。また、振動を印加する場合は平行調整した上での振動印加が必要である。本発明においては、複数の並列配置された圧力検出素子により圧力分布が均一になるように平行調整を自動的に行うことで微小なミクロン台の平行調整が可能となる。また、圧力検出素子はピエゾアクチュエータと同配置で対向面またはピエゾ後部に配置することが制御し易く好ましい。振動を印加する場合は、平行調整された状態で振幅を印加してやる必要があり、各ピエゾアクチュエータにおいて、ピエゾアクチュエータの出力電圧を平行調整した値をバイアスとして、振動電圧を印加することで達成できる。また、ピエゾの伸縮量は数μｍと限られているため、効率的に使用する必要がある。
【００３５】
（項１５）前記縦振動を印加して接合する接合過程において加圧力及び／又は振動エネルギーを上昇するカーブで増大させる項８〜項１４のいずれかに記載の方法からなる。また、前記縦振動を印加して接合する接合過程において加圧力及び／又は振動エネルギーを上昇するカーブで増大させる振動印加手段を備えた項８〜項１４のいずれかに記載の接合装置からなる。振動エネルギーは接触面積に比例して増大させてやることが好ましく、余分なエネルギーはダメージを発生させるため避けたい。そのため、前述のように界面の微小な凹凸が接合が進むに連れて密着する面積が増大してくるので振動エネルギーを上昇するカーブで増大させてやることで、ダメージなく、最適なエネルギーを供給してやることができる。また、余分な振動がないため、位置ずれもなくサブミクロン台での高精度な位置決めされた接合が達成できる。
【００３６】
（項１６）前記振動を印加して接合する接合過程において、前記圧力検出手段により、振動時の圧力を検出して振動エネルギーを制御する項８〜項１５のいずれかに記載の方法からなる。また、前記振動を印加して接合する接合過程において、前記圧力検出手段により、振動時の圧力を検出して振動エネルギーを制御する振動印加手段を備えた項８〜項１５のいずれかに記載の接合装置からなる。前期圧力検出素子を複数配置することでピエゾアクチュエータが発する振動を検出することができる。例えば過度な振動が印加された場合は、圧力検出地が設定されたピーク値以上になれば振動エネルギーや振幅を減少させるなどのフィードバック制御を行ってやればよい。また、圧力検出素子はピエゾアクチュエータの配置位置に対し、同位置で対向位置か後部に配置されていることが制御上好ましい。
【００３７】
（項１７）前記接合荷重が３００Ｍpa以下である項８〜項１６のいずれかに記載の方法からなる。また、前記接合荷重が３００Ｍpa以下である加圧手段を備えた項８〜項１６のいずれかに記載の接合装置からなる。特許文献３、４のような常温接合においては、表１に示すように、比較的やわらかい金属である金においても３００ＭＰａ以上の加圧力を必要としていたが、振動を付加することで荷重の減少が可能となる。例えば、１５０ＭＰａでの接合が可能であった。
【００３８】
（項１８）前記接合を減圧チャンバー中で行う項８〜項１７のいずれかに記載の方法からなる。また、前記接合を減圧チャンバー中で行う項８〜項１７のいずれかに記載の接合装置からなる。減圧下で接合することで特に接合時に空気の巻き込みによるボイドの発生や空気を巻き込んだ接合を防止することができる。また、減圧チャンバーと両保持ツールを支える手段が分離され、摺動できる封止構造からなる前記に記載の接合装置からなる。加圧力や振動を印加するにあたり、チャンバーとつながっていると真空引き時のチャンバーのひずみにより影響を受けてしまう。また、アライメント精度においても同様な影響が起こるため、両保持ツールを支持する手段と減圧チャンバーはＯリングまたはベローズで摺動できる封止構造としながら分離することが望ましい。
【００３９】
（項１９）前記接合表面にパーティクルが１つ以上乗っている項８〜項１８のいずれかに記載の方法からなる。また、前記接合表面にパーティクルが１つ以上乗っている項８〜項１８のいずれかに記載の接合装置からなる。お互いに密着し合う面形状をした複数の被接合物の接合表面には小さなゴミとなるパーティクルが存在し、低温で固層のまま接合するとパーティクル周辺に隙間ができ、大きくボイドとなって接合されない。これを除去するには接合時に振動を印加することで、パーティクル部に応力が集中するため砕けるか、基材内に埋没させることができる。また、真空中で接合されたものは、隙間が接触さえすれば接合できるので、振動による膨張収縮により空隙を接触させ、接合させることが可能となる。表面活性化された接合表面であれば特に有効である。
【００４０】
（項２０）前記接合前に両被接合物の接合表面をエネルギー波により表面活性化した後、固層で接合する項１〜項１９のいずれかに記載の方法からなる。また、エネルギー波照射手段を備え、前記接合前に両被接合物の接合表面をエネルギー波により表面活性化した後、固層で接合する項１〜項１９のいずれかに記載の接合装置からなる。エネルギー波による表面活性化処理とは、原子ビーム、イオンビームまたはプラズマで接合界面を活性化状態にして接合しやすくする処理を示す。表面活性化による接合原理は次の考え方ができる。金属のような物質においては表面の有機物や酸化膜など付着物をエッチング除去して、活性な金属原子のダングリングボンドを表面に生成することで、他方のダングリングボンド同士で接合させる。また、Ｓｉまたはガラス、ＳｉＯ２、セラミック系を含む酸化物である場合は、酸素や窒素プラズマによる親水化処理により、接合表面をＯＨ基で活性化し、他方のＯＨ基同士で接合させることである。また、常温接合においては均一な接合と高精度実装は達成できているが、高加圧力が課題として残る。そのため、少なくとも一方の被接合物の接合面を事前にエネルギー波により表面活性化し、縦振動を使用して被接合物を接合する方法からなる。表１に示すように、超音波振動を印加することにより加圧力は３００Ｍpaから１５０Ｍpa以下での接合が可能となる。縦振動であるので位置ずれの問題も無く、常温で低荷重のもと接合が可能となる。また、接合状態も振動を印加するので、特許文献３、特許文献４のように特にチャンバー構造としなくとも大気中で可能となる。表面活性化においても大気圧プラズマを使用すれば全て大気中で可能となる。また、特許文献７に示すように酸素プラズマによりＯＨ基を接合面に吸着させて表面活性化される方法であれば一度大気に暴露してもその後大気中または真空中で接合させることができる。続いて、真空中でその表面活性化された状態を維持して振動により接合させれば、付着物が無く、かつ、表面が活性化されているので従来、超音波や表面活性化方法だけでは接合できなかったものが接合可能となる。また、従来の表面活性化接合に比べ接合荷重も半分以下である１００〜１５０ＭＰａ程度と実用可能なレベルへと低下できる。接合加重を落とせる例として金バンプを特許文献３に示すような常温接合する場合と振動を印加して接合する場合で比較する。金の金属突起を接合する場合、常温では３００Ｍpa程度の高加圧力で押しつぶさないと接合できないことになる。このバンプが半導体回路面上にある場合は、一般的に２００Ｍpa以上では回路によってはダメージを与えてしまう。振動を印加した場合においては１５０Ｍｐａの荷重で接合が可能であった。また、バンプつぶれ代として１μｍ以上のバンプを押しつぶすことが必要であることが分かった。また、前述のようにパーティクルなどにより空隙が開いた界面においても、振動印加による膨張と収縮により空隙を接触させ、表面活性化しているので接触さえすれば接合できる。また、前記エネルギー波が減圧プラズマであり、減圧された真空チャンバー内で洗浄する前記に記載の方法からなる。また、前記エネルギー波が減圧プラズマであり、減圧プラズマ照射手段を備え、減圧され��真空チャンバー内で洗浄する前記に記載の接合装置からなる。従来の常温接合では少しでも再付着があると接合できなくなるのに比べ、振動を併用するため、常温接合のように１０−８〜１０−５Torr程度の高真空である必要が無く、簡易な１０−２Torr程度の低真空でも可能なため、量産性に適さないイオンビームや原子ビームでなく簡易なプラズマが使用できる。簡易な装置で可能となるため、設備のコストダウンと簡易化が可能となり、量産に適する。
【００４１】
（項２１）前記エネルギー波が大気圧プラズマである項２０に記載の方法からなる。また、前記エネルギー波照射手段が大気圧プラズマ照射手段である項２０に記載の接合装置からなる。前記プラズマが大気圧プラズマであれば大気中でも使用でき容易である。また、ＯＨ基の付着や窒素置換など化学処理には好適である。
【００４２】
（項２２）前記エネルギー波が減圧プラズマであり、前記エネルギー波による洗浄工程と縦振動による接合工程を同一チャンバーで行う項２０に記載の方法からなる。また、減圧チャンバーと減圧手段を備え、前記エネルギー波照射手段が減圧プラズマ照射手段であり、前記エネルギー波による洗浄工程と縦振動による接合工程を同一チャンバーで行う項２０に記載の接合装置からなる。前記プラズマが減圧プラズマであれば、エッチング力も強く不純物を効率よく除去できる。また、同一チャンバー内で行うことにより表面活性化処理後、直ちに接合できるため、再付着や活性化が衰える前に接合することができる。また、被接合物のハンドリングが不要となるのでパーティクルの付着などを防ぐことができる。また、前記エネルギー波を照射しながら接触させる項２０に記載の方法からなる。また、前記エネルギー波を照射しながら接触させるエネルギーは照射手段を持つ項２０に記載の接合装置からなる。エネルギー波を照射しながら接合すれば接触直前まで表面は洗浄、活性化された状態であるのでより接合されやすい。特に活性化はダングリングボンドが消滅するまでに接合する必要があり、材料によっては短い時間で消滅してしまうものもある。また、少なくとも前記一方の被接合物が半導体であり、各被接合物の接合面を＋−両電界に切り替わるＲＦプラズマ電源またはパルス波によるプラズマ電源からなるプラズマで洗浄する前記または項２０に記載の方法からなる。また、少なくとも前記一方の被接合物が半導体であり、各被接合物の接合面を＋−両電界に切り替わるＲＦプラズマ電源またはパルス波によるプラズマ電源からなるプラズマ照射手段からなるまたは項２０に記載の接合装置からなる。また、前記ＲＦプラズマのＶｄｃが調整可能である、または、前記パルス波の幅が調整可能である前記に記載の方法からなる。また、前記ＲＦプラズマのＶｄｃが調整可能であるプラズマ電源を備え、または、前記パルス波の幅が調整可能であるプラズマ電源を備えた前記に記載の接合装置からなる。少なくとも一方の被接合物が半導体である場合などでは、＋イオンや−電子が半導体の回路面に衝突すると、回路、特にゲート酸化膜などにチャージアップダメージを与えることになる。これを回避するために＋イオンと−電子を交互に衝突させることにより電荷がチャージする前に中和させてしまうことができる。そうすることによりチャージアップダメージを回避することが可能となる。また、前記交番電源が１：５より均等に切り替わる方法及び接合装置からなる。交互に切り替わる比率としては１：５より均等であればチャージアップダメージを軽減できる。また、１：２より均等であればより好ましい。また、前記交番電源においてＶｄｃが−値であり、＋領域が２０％〜４０％である方法及び接合装置からなる。また、Ａｒや酸素プラズマなどは＋イオンとなるため、加速して洗浄面に衝突させエッチングするためには、被接合物を保持する電極は−電界である必要がある。そのため、Ｖｄｃ値は−であることが好ましい。また、前記Ｖｄｃ値を調整できる交番電源からなるプラズマである方法及び接合装置からなる。＋−を均等にしすぎると＋イオンが衝突する機会が減るため洗浄能力が減少する。また、−電子によるチャージアップダメージが発生する。そのため、アプリケーション毎に最適なＶｄｃ値を調整できるようにすることにより、チャージアップダメージを起こさず最適な洗浄能力を発揮することができ、効果がある。また、前記交番電源がＲＦプラズマである方法及び接合装置からなる。交番電源として交流からなるＲＦプラズマを使用することで交互に電界を＋−切り替えることが容易にできる。また、前記Ｖｄｃ値の調整で容易に＋と−の割合を調整可能である。また、前記交番電源がパルス波からなるプラズマである方法及び接合装置からなる。交番電源としてパルス波を用いることができる。パルス波であれば急峻な立ち上がりと立ち下げが可能であり、洗浄能力もアップする。また、前記パルス波が＋領域時間と−領域時間を調整可能な交番電源からなるプラズマである方法及び接合装置からなる。また、Ｖｄｃ値の調整だけでなく、パルス幅や間隔を調整することで＋−の割合や衝突時間を管理できるので交流であるＲＦよりより細かく設定が可能となり、最適な値を探し出しやすい。また、前記接合時に１８０℃以内に加熱する項２０〜項２２のいずれかに記載の方法からなる。また、前記接合時に１８０℃以内に加熱する加熱手段を備えた項２０〜項２２のいずれかに記載の接合装置からなる。接合時に加熱を併用することで接合マージンがアップする。また、従来常温では接合できなかったものも接合可能となる。特に活性化時間の短いものは再付着も早く、加熱併用することで接合界面での粒界拡散がし易くなり接合し易くなる。従来の低温接合は鉛錫ハンダが１８３℃であるのでそれ以下の温度で接合できることは有効である。また、１５０℃以下、１００℃以下での接合も可能で好ましい。また、室温であればさらに良い。特に金であれば室温で接合し易く好ましい。
【００４３】
（項２３）また、被接合物が少なくとも一方の被接合物に金属突起を施し、少なくとも一方の被接合物が半導体ウエハーまたはチップである項１〜項２２のいずれかに記載の方法からなる。また、被接合物が少なくとも一方の被接合物に金属突起を施し、少なくとも一方の被接合物が半導体ウエハーまたはチップである項１〜項２２のいずれかに記載の接合装置からなる。本発明は、半導体の電極となる金属突起部の下層金属部は超音波振動によりマイクロクラックが入りダメージを帯び易く、高精度実装が望まれる半導体チップ実装の分野に特に好適である。被接合物が電極となるバンプを設けた半導体ウエハーやチップであると、接合部は多数の突起部分となるため、一気に全面積を接合する面接合に比べ、個々の突起バンプにおいて順次超音波接合を進めることができるので振動接合に適する。
【００４４】
（項２４）前記被接合物が面で接合するウエハーからなる項８〜項２２のいずれかに記載の方法からなる。また、前記被接合物が面で接合するウエハーからなる項８〜項２２のいずれかに記載の接合装置からなる。特にウエハー同士の張り合わせにおいて、通常のウエハーには０．２μｍ以上のパーティクルが１０個以上存在し、これは既製品のカタログにもうたわれている値である。そのため、実際にウエハー同士を低温固層で接合すると１０ｍｍ程度の大きさのボイドが数カ所に残ってしまうので本方式は特に有効である。
【００４５】
（項２５）前記項１〜項２４のいずれかに記載の方法で作られたウエハーまたはチップからなる半導体デバイスまたはＭＥＭＳデバイスからなる。ＭＥＭＳデバイスにおいては、接着剤を使用しない構造物としての接合が要望され、また、アクチュエータ部分を封止する構造からガスが発生する接着剤を使用しない面接合する要望が高い。また、高精度な位置決めが要望される。また、半導体デバイスにおいても耐熱の問題と微細ピッチでの電極の接合から、高精度な位置決めされた常態での接合から、低温での接合が要望されている。これらデバイスには本発明が好適である。
【発明の効果】
【００４６】
上記のような本発明に係る接合方法及び装置においては、被接合物同士を振動印加して接合する接合装置において、縦振動を使用することで、均一な接合を得、位置ずれの無い高精度な実装が可能となる。また、振幅を１μｍ以内にすることや、弾性材を被接合物保持手段先端に取り付けることにより、ダメージを軽減できる。また、エネルギー波による表面活性化による常温接合において、縦振動を使用する本発明は、常温接合における高加圧力の課題を解決し、かつ、１μｍ以内の高精度実装も達成できる。また、チャンバー構造を不要とし大気中での接合が可能となる。本発明は、特にダメージを帯び易く、高精度実装が望まれる半導体チップ実装の分野に特に好適である。
【００４７】
また、従来ひとつの振動子を直列につなぐ方法が一般的であるが、複数を並列に接続することでエネルギーを増大させることができ大面積の振動が可能となる。また、振動子となるピエゾアクチュエータを並列に複数配置することでたわみを防止し、高いエネルギーで大面積を高荷重のもと振動させることが可能となる。また、従来２次元的な動きしかできなかったものが、並列に複数個所で受けることで３次元的な動作が可能となる。これは接合における低荷重化やボイド削減に有効である。また、主に扱うウエハーなどの大面積で高荷重が必要なものに対して有効な構造である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下に本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００４９】
図１に本発明の一実施形態に係る超音波振動接合装置を示す。超音波振動の伝達を説明する上で共振器側から振動が伝わる被接合物の順を第１、第２と呼ぶこととする。この実施形態では第１の被接合物であるチップ２０と第２の被接合物である基板２２を接合するための装置を例として上げる。チップ２０の接合面には接続端子である金属突起２１を多数有する。基板２２の接合面には接続端子である金属パッド２３が金属突起２１に対向した位置に配している。チップ側金属突起２１と基板側金属パッド２３が超音波振動により接合されることにより、チップ２０が基板２２に面実装される。
超音波振動接合装置は、大まかには、上下駆動機構２５とヘッド部２６とステージ１０とステージテーブル１２からなる接合機構２７、位置認識部２９、架台フレーム１３，搬送部３０、制御装置２４からなる。上下駆動機構２５は上下駆動モータ１とボルト・ナット機構２により、上下ガイド３でガイドされながらヘッド部２６を上下動させる。ヘッド部２６は、ヘッド逃がしガイド５で上下方向にガイドされ、自重をキャンセルし、加圧力検出手段３２に押しあてるためのヘッド自重カウンター４に牽引された状態で加圧力を検出する加圧力検出手段３２と上下駆動機構に接地されている。ヘッド部２６は、チップ２０を吸着保持する被接合物保持手段７、被接合物保持手段の振動を阻害しないかたちで被接合物保持手段を保持する被接合物保持手段保持部６により構成されている。また、被接合物保持手段内部には被接合物保持手段ヒータ９が埋設されている。実装機構２８は、基板２２を吸着保持するステージ１０、チップと基板の位置をアライメントするための平行移動、回転移動の移動軸を持ったステージテーブル１２により構成される。また、ステージ１０内部にはステージヒータ１１を内蔵する。実装機構と接合機構は架台フレーム１３により連結されている。位置認識部２９は、相対されたチップと基板間に挿入して、上下のチップと基板各々の位置認識用のマークを認識する上下マーク認識手段１４、上下マーク認識手段１４を水平及び／又は上下移動させる認識手段移動テーブル１５から構成される。また、振幅検出手段３３が上下マーク認識手段１４の先端に設けられており、認識手段移動テーブル１５により任意の位置へ移動して振動物の測定が可能である。また、第１、第２の被接合物双方の振幅を測定する場合には、複数の振幅検出手段を設けることもある。また、上下マーク認識手段１４の先端に設置できない場合は、架台フレーム１３から別途設置しても良い。搬送部３０は基板２２を搬送する基板搬送装置１６、基板搬送コンベア１７及びチップ２０を搬送するチップ供給装置１８、チップトレイ１９からなる。制御部３１は、装置全般の制御と操作部を備える。特に加圧力制御においては、加圧力検出手段３２からの信号により上下駆動モータ１のトルクを制御し、接合に関する加圧力をコントロールする。
次に、一連の動作を説明する。チップ２０はチップ供給装置１８によりチップトレイ１９から被接合物保持手段７に供給され、吸着保持される。基板２２は、基板搬送装置１６により基板搬送コンベア１７からステージ１０に供給され、吸着保持される。接合面を対向保持されたチップ２０と基板２２の間に上下マーク認識手段１４が認識手段移動テーブル１５により挿入され、対向するチップ２０と基板２２各々の位置合わせマークを上下マーク認識手段１４により位置認識する。チップ２０を基準として基板２２の位置をステージテーブル１２により平行移動及び／又は回転移動方向へアライメント移動する。両接合位置が整合された状態で、ヘッド部２６は上下駆動機構２５により下降され、チップ２０と基板２２が接地される。ヘッド部２６の高さ方向の位置はヘッド高さ検出手段２４により検出されている。チップ２０と基板２２の接地タイミングは加圧力検出手段３２により検出され、上下駆動モータは位置制御からトルク制御へと切り替えられる。モータのトルクにより一定の加圧力が両被接合物間に加えられた状態で、超音波接合を開始する。トルク制御に切り替えられている接合中においてもヘッド高さはヘッド高さ検出手段２４によりモニタされている。超音波接合完了後、チップ２０の吸着は解除され、基板２２側にチップ２０が実装された状態でステージ上に残る。これを再び基板搬送装置１６により基板搬送コンベア１７へ排出して一連動作は終了する。
また、接合課程において、振幅検出手段３３により振動物の振幅を測定し、目的値となるように超音波振動エネルギーを制御したり、接合面積に比例した加圧力及び／又は超音波振動エネルギーを増大させる。振動物の測定個所として被接合物保持手段、第１の被接合物、第２の被接合物を測定できる。また、接合面積はその時の加圧力と超音波振動エネルギーが分かっているので振動物の振幅から推定できる。
【００５０】
事前にネルギー波により接合面を洗浄し、活性化させて接合する場合には、特許文献３、特許文献４に示されるように図１の装置をチャンバーで覆い、洗浄部を設けることで可能となる。また、接合状態も超音波を印加するので特にチャンバー構造としなくとも大気中で可能となる。洗浄においても大気圧プラズマを使用すれば全て大気中で可能となる。
本方式が特に適する場合は、被接合物が少なくとも一方の被接合物に金属突起を施し、少なくとも一方の被接合物が半導体チップである。半導体の電極となる金属突起部の下層金属部は超音波振動によりマイクロクラックが入りダメージを帯びやすい。また、好ましくは１μｍ以内の高精度な実装精度を要求される。そのため、本方式は特に適する。
これらの縦振動を使用した接合装置におけるヘッド構造としては、図２に示す５０％以上縦振動を含む効率的な、振動子、被接合物保持手段、被接合物が縦に配列されたタイプがある。それ以外では、１０％以上の縦振動を含む被接合物保持手段を揺動させるタイプとして次の２つのものが使用できる。まず、図４に示す、振動子、被接合物保持手段がキャピラリー方式である構造からなる。また、図３に示す、複数の振動子が縦型被接合物保持手段の鉛直周辺に配置された複合型振動ヘッドである構造からなる。
一実施形態としてチップと基板における実施形態を説明したが、被接合物は半導体以外の材料でも良い。また接合部は金、Al、銅、などが適するが、その他の金属や金属以外のものでも超音波振動で接合できるものであれば良い。
エネルギー波とは特許文献３，特許文献４に示すように、プラズマ、イオンビーム、原子ビーム、ラジカルビーム、レーザのいずれかを用いることができる。また、大気中でのプラズマ洗浄も含む。また、接合状態も振動を印加するので特にチャンバー構造としなくとも大気中で可能となる。
また、接合状態も振動を印加するので特にチャンバー構造としなくとも大気中で可能となる。洗浄においても大気圧プラズマを使用すれば全て大気中で可能となる。
弾性材は被接合物保持手段の先端に取り付けたが、取り付け方法は、接着やコーティングなどいかなる方法であっても良い。また、第１の被接合物の表面に取り付ける場合や、被接合物保持手段と第１の被接合物の間にシートなどの形態として供給する場合も本発明に含む。
特許文献５に超音波ホーンとチップ間に干渉部材の挿入例が示されているが、これはあくまで第１、第２被接合物の厚みばらつきや傾きを吸収するものであり、また、ホーンの構造は特許文献１，特許文献２と同様に横振動を主とするものであり、縦振動を吸収するものでは無い。
チップはチップ、ウエハーなどどのような形態であっても良い。また、金属突起は個々に独立した複数の形状であっても良いし、ある領域を閉じ込めたつながった形状であっても良い。また、全面が接合面であっても良い。
接合する被接合物の被接合物保持手段側を第１の被接合物、ステージ側を第２の被接合物と呼ぶが、その配置構成は上下左右どちら向きでも良い。また、２つ以上の被接合物を重ね合わせて接合しても良い。
第１、第２の被接合物間の振幅を求めるためには、複数の振幅検出手段を設けて同時に測定することが好ましいが、１つの振幅検出手段で順番に第１、第２の被接合物を測定した後、同じ時間軸上での振幅差を計算することもできる。また、第１、第２の被接合物が薄く片側から複数の振幅検出手段を設けることが難しい場合は両サイドから個別にセットすることもできる。
【実施例２】
【００５１】
以下に本発明の望ましい第２の実施の形態について、図面を参照して説明する。図６に本発明の一実施形態に係る表面活性化後に減圧中で振動印加して接合する接合装置を示す。この実施形態では第１の被接合物である上ウエハーと第２の被接合物である下ウエハーを接合するための装置として例に上げる。
【００５２】
まず、装置構成について記述する。ヘッド１０７の一部である上ウエハーを保持する保持ツール１２５と下ウエハーを保持するステージ１０８が減圧チャンバー１１１中に配置され、ヘッドはトルク制御式昇降駆動モータ１０１が連結されたＺ軸昇降機構１０２とＺ軸昇降機構１０２を回転させるθ軸機構１０３と、ヘッド部をＸＹ水平方向へアライメント移動させるＸＹアライメントテーブル１０６により、Ｘ、Ｙ、θ方向のアライメント移動手段とＺ方向の昇降手段からなる。保持ツール保持部１２４中に配置された圧力検出手段１０４により検出された接合時の加圧力をトルク制御式昇降駆動モータ１０１にフィ−ドバックすることで位置制御と圧力制御が切り替えながら行えるようになっている。また、図８，１０，１１に示すように、圧力検出手段１０４は圧力検出素子１３１を円周上に等間隔に３箇所配置してあり、保持ツールの平行調整用に使用したり、振動加圧時の振幅測定にも使用する。ヘッド荷重制御に使用する場合は、３つの総和を持ってサーボモータへフィードバックする。また、被接合物同士の接触検出にも利用できる。ＸＹアライメントテーブル１０６は真空中でも使用できる手段を使用するが、Ｚ、θ軸機構は減圧チャンバー外部に設置するため、ベローズ１０５により移動可能にヘッド部と外部を遮断されている。ステージ１０８は接合位置と待機位置間をスライド移動手段１２９によりスライド移動することができる。スライド移動手段には高精度なガイドと位置を認識するリニアスケールが取り付けられており、接合位置と待機位置間の停止位置を高精度に維持することができる。また、移動手段としては、減圧チャンバー内部に組み込んだかたちとしているが、移動手段を外部に配置し、パッキンされた連結棒で連結することで外部にシリンダやリニアサーボモータなどを配置することが可能である。また、真空中にボールネジを配置し、外部にサーボモータを設置することでも対応できる。移動手段はいかなる移動手段であっても良い。ヘッド及びステージの被接合物保持手段としては、メカニカルなチャッキング方式であっても良いが、静電チャックを設けることが好ましい。また、加熱のためのヒータを備え、プラズマ電極ともなっており、保持手段、加熱手段、プラズマ発生手段の３つの機能を備える。
【００５３】
図８，１０，１１に示すように、各保持ツールの少なくとも一方にはピエゾアクチュエータ１３０が円周上に３箇所配置され、平行調整を行う。また、ヘッド部は接合時に超音波領域を含む振動を併用するため、ヘッド１０７は保持ツール保持部１２４、保持ツール１２５、振動子１２６から構成され、振動子による振動が保持ツールに伝達され、振動を保持ツールが保持する被接合物へ伝達する。図８に示すように、振動子となるピエゾアクチュエータ１３０は並列に３箇所円周上に等間隔で配置されており、位相を制御して波が流れるようなウェーブ動作や振幅も増減してうずまき動作など３次元的な動作をさせることができる。保持ツール保持部は保持ツールや振動子の振動を殺さないように保持する手段からなる。また、接合が進むにつれ接合面積に比例して加圧力を制御してやることが好ましい。また、ウエハーのような大面積を接合する場合は、横振動タイプの振動ヘッドでは横振動させるには接合面積が大きくては不可能であるが、縦振動タイプの振動ヘッドであれば、大面積な面接合も可能となる。
【００５４】
減圧手段としては、排気管１１５に真空ポンプ１１７がつながれ、排気弁１１６により開閉と流量調整が行われ、真空度を調整可能な構造となっている。また、吸入側は、吸気管１１８に吸入ガス切り替え弁１２０が連結され吸気弁１１９により開閉と流量調整が行われる。吸入ガスとしてはプラズマの反応ガスを２種類連結でき、例えばＡｒと酸素や酸素と窒素をつなぐことができる。もう一つは大気解放用の大気または窒素がつながれる。真空度や反応ガス濃度は吸気弁１１９と排気弁１１６の開閉含めた流量調整により最適な値に調整可能となっている。また、真空圧力センサーを減圧チャンバー内に設置することで自動フィードバックすることもできる。
【００５５】
アライメント用の光学系からなるアライメントマーク認識手段がステージ待機位置の上方とヘッド下方に減圧チャンバー外部に配置される。認識手段の数は最低ステージ、ヘッド側に１つずつあれば良く、チップのような小さなものを認識するのであれば、アライメントマークがθ方向成分も読みとれる形状や２つのマークを１視野内に配置することで１つの認識手段でも十分読み取ることができるが、本実施例のようにウエハーのような半径方向に大きなものは両端に２つずつ配置した方がθ方向の精度を高く読み取ることができるので好ましい。また、認識手段は水平方向や焦点方向へ移動可能な手段を設けて、任意の位置のアライメントマークを読みとれるようにしても良い。また、認識手段は、例えば可視光やＩＲ（赤外）光からなる光学レンズをともなったカメラからなる。減圧チャンバーには認識手段の光学系が透過できる材質、例えばガラスからなる窓が配置され、そこを透過して減圧チャンバー中の被接合物のアライメントマークを認識する。被接合物上には例えば各上ウエハー、下ウエハーの対向する表面にアライメントマークが施され位置精度良く認識することができる。アライメントマークは特定の形状であることが好ましいが、ウエハー上に施された回路パターンなどの一部を流用しても良い。また、マークとなるものが無い場合はオリフラなどの外形を利用することもできる。ステージ待機位置で上下ウエハー上の両アライメントマークを読み取り、接合位置へステージを移動させ、ヘッド側でＸ、Ｙ、θ方向へアライメント移動を行う。待機位置の読みとり結果を接合位置で反映させるため、ステージの待機位置と接合位置の相対移動距離ベクトルは繰り返し同じ結果となるよう精度が必要である。そのため、ガイドには高精度な繰り返し精度を持つものを使用し、かつ、両サイドでの位置認識を高精度に読み取るリニアスケールを配置している。リニアスケールを移動手段にフィードバックすることで停止位置精度を高める方法と移動手段が簡易なシリンダのようなものやボルトナット機構のようなバックラッシュのあるものである場合は、リニアスケールを両停止位置で読み取り、行き過ぎや行き足りない分をヘッド側アライメント移動手段を移動させる時に考慮して補正することで容易に高精度を達成することができる。また、ナノレベルにより高精度にファインアライメントする場合は、粗位置決めを行った後、上ウエハーと下ウエハーを数μｍ程度に近接させた状態でヘッド側認識手段に可視光、ＩＲ（赤外）兼用認識手段を使用し、ステージのアライメントマーク位置には透過孔や透過材を設けることで、下部からステージを透過して両ウエハー上のアライメントマークを赤外透過して同時認識し、再度Ｘ、Ｙ、θ方向へアライメントすることができる。認識手段が焦点方向に移動手段を持つ場合は上下個別に認識することもできるが、近接させて同時認識した方が精度上より好ましい。ファインアライメントする場合、繰り返してアライメントすることで精度向上が可能となり、また、θ方向は芯ぶれの影響が出るので一定以内に入った後はＸＹ方向のみのアライメントを行うことでナノレベルまで精度を向上できる。画像認識手段としてはサブピクセルアルゴリズムを使用することで赤外線の解像度以上の認識精度を得ることが可能となる。また、近接させてアライメントしておけば接合時に必要なＺ移動量は最低限の数μｍ以内となるため、Ｚ移動に対するガタや傾きを最小限に押さえられ高精度なナノレベルの位置合わせ精度を達成することができる。
【００５６】
次に動作フローを図７を参照しながら解説する。まず、１に示すように、減圧チャンバーの前扉を開いた状態で上ウエハーと下ウエハーをステージとヘッドに保持させる。これは人手でも良いが、カセットから自動でローディングしても良い。次に２に示すように、前扉を閉め、減圧チャンバー内を減圧する。不純物を取り除くために１０−３Torr以下に減圧することが好ましい。続いて３、４に示すように、プラズマ反応ガスである例えばＡｒを供給し、例えば１０−２Torr程度の一定の真空度でプラズマ電極にプラズマ電源を印加し、プラズマを発生させる。発生されたプラズマイオンは電源側に保持されたウエハーの表面に向かって衝突し、表面の酸化膜や有機物層などの付着物がエッチングされることにより表面活性化される。また、酸素や窒素を反応ガスとして使って親水化処理し、ＯＨ基により表面活性化することもできる。同時に両ウエハーを洗浄することも可能であるが、１つのマッチングボックスを切り替えることで交互に洗浄することもできる。続いて５に示すようにステージ待機位置でヘッド側、ステージ側の各々の認識手段で真空中で上下ウエハー上のアライメントマークを読み取り、位置を認識する。続いて６に示すように、ステージは接合位置へスライド移動する。この時の認識された待機位置とスライド移動した接合位置の相対移動はリニアスケールを用いて高精度に行われる。ナノレベルの高精度が要求される場合は７に示す工程を追加する。粗位置決めを行った後、上ウエハーと下ウエハーを数μｍ程度に近接させた状態でヘッド側認識手段に可視光、ＩＲ（赤外）兼用認識手段を使用し、ステージのアライメントマーク位置には透過孔や透過材を設けることで、下部からステージを透過して両ウエハー上のアライメントマークを同時認識して再度Ｘ、Ｙ、θ方向へアライメントすることができる。この場合、繰り返してアライメントすることで精度向上が可能となり、また、θ方向は芯ぶれの影響が出るので一定以内に入った後はＸＹ方向のみのアライメントを行うことでナノレベルまで精度を向上できる。続いて８に示すように、ヘッドを下降させ、両ウエハーを接触させ、位置制御から圧力制御へと切り替え加圧する。圧力検出手段により接触を検出し高さ位置を認識しておいた状態で、圧力検出手段の値をトルク制御式昇降駆動モータにフィードバックし設定圧力になるように圧力コントロールする。初期加圧が加えられた状態でまず、円周上に等間隔で配置された圧力素子の値が均一になるようにピエゾアクチュエータで上下の被接合物間で平行調整を行う。高精度な位置決めが必要な場合は、表面活性化する前に事前に平行調整を行っておき、その値を記憶して平行調整された状態で接触させることもできる。次に前述のような３次元的な動作を含む任意の振動を印加し、接合界面での応力が増加することにより低荷重で接合が進む。加圧力は接合面積の増加に伴い比例して増加させてやることが好ましい。また、ウエハーのようにお互いに密着し合う面形状をした被接合物の接合表面には小さなゴミとなるパーティクルが存在し、低温で固層のまま接合するとパーティクル周辺に隙間ができ、大きくボイドとなって接合されない。これを除去するには接合時に振動を印加することで、パ���ティクル部に応力が集中するため砕けるか、基材内に埋没させることができる。また、界面の隙間からなる空隙においても振動を印加することで膨張収縮させ、空隙を接触させることで、すでに表面活性化された界面は接合されるようになり、ボイドが軽減する。超音波振動では面同士は接合できないが、接合力は表面活性化によって接合されるので振動は、パーティクルを粉砕及び／又は埋没させ、また、空隙を接触させるために使用する。真空中であるのでパーティクルさえ無くなれば隙間なく接合することができる。また、必要に応じて接合時に加熱を加える。また、残留応力を除去したり接合強度をアップするために振動接合後、加熱する場合は、常温で接触させた後、昇温させることで精度をキープさせた状態で加熱することもできる。続いて９に示すように、ヘッド側保持手段を解放し、ヘッドを上昇させる。続いて１０に示すように、ステージを待機位置に戻し、減圧チャンバー内を大気解放する。続いて１１に示すように、前扉を開けて接合された上下ウエハーを取り出す。人手でも良いが自動でカセットにアンローディングすることが好ましい。
【００５７】
前記実施例では被接合物としてウエハーを上げたが、チップと基板であっても良い。ウエハーのような大きな接合面積であれば、被接合物はウエハーやチップ、基板に限らずいかなる形態のものでも良い。
【００５８】
振動ヘッドをヘッドとは別にステージ待機位置とヘッド位置の中間に配置し、アライメントして上部被接合物と下部被接合物をヘッドで装着した後、ステージを移動させ、振動ヘッドにより上部より加圧、振動を印加して接合しても良い。そうすることで保持ツールで被接合物を保持する手段やプラズマ電極機能が不要となり、保持ツールの設計が容易になる。
【００５９】
また、プラズマ洗浄を別装置で行い、本装置では接合だけを行ってもよい。その場合はステージの待機位置への移動手段は不要となる。
【００６０】
被接合物の保持手段としては静電チャック方式が望ましいが、メカニカルにチャッキングする方式でも良い。また、大気中でまず真空吸着保持させておいて密着させた後、メカニカルチャックする方法が密着性が上がり好ましい。
【００６１】
実施例ではヘッド側がアライメント移動手段と昇降軸を持ち、ステージ側がスライド軸を持ったが、アライメント移動手段、昇降軸、スライド軸はヘッド側、ステージ側にどのように組み合わせられても良く、また、重複しても良い。また、ヘッド及びステージを上下に配置しなくとも左右配置や斜めなど特に配置方向に依存しない。
【００６２】
ステージをスライドさせた状態でプラズマ洗浄する場合は、ヘッドとステージの電極形状、周囲の形状が似かよっているため電界環境は似かよっている。そのため、プラズマ電源を自動調整するマッチングボックスは個別のものを使用しなくとも、一つのもので電極を切り替え、順次ヘッド側、ステージ側と洗浄することができる。そうすることでコンパクト、コストダウンを達成できる。
【００６３】
振動周波数は特に超音波の領域でなくとも良い。特に縦振動タイプにおいては、低周波でも十分効力を発揮する。
【００６４】
本実施例ではＡｒプラズマによる表面活性化を上げたが、酸素や窒素を反応ガスとしてプラズマを使用し、親水化により表面をＯＨ基で表面活性化させ、水素結合させ、加熱により強固に共晶結合させる方法も使用できる。本方式は特にＳｉやガラス、ＳＩＯ２、セラミック系を含む酸化物に有効である。
【００６５】
図１１に示すようにピエゾアクチュエータと同側へ持っていって配置したが、図８に示すように圧力検出素子をピエゾアクチュエータと対向するステージ側へ配置した方が、被接合物を介して検出できるので好ましい。また、図１０に示すようにピエゾアクチュエータと圧力検出配置を反対にしてもよい。また、図１０や図１１のように支柱で連結して支柱をOリングで封止し、圧力検出素子を減圧チャンバー外へ配置することで温度変化によるドリフトを受けないので高精度に検出ことができる。
【００６６】
平行調整するタイミングとしては、事前に調整した値を保持しておくこともできる。また、各接触時に平行調整したり、加圧時に修正したりすることでより緻密に行うこともできる。また、高精度に位置あわせする必要がある場合は、アライメント前に平行調整しておくことが好ましい。また、表面活性化して接合する場合は、表面活性化処理前に平行調整しておく必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施態様に係る振動接合装置の概略構成図である。
【図２】振動子、被接合物保持手段、被接合物が縦に配列された状態で接合する超音波ヘッド構造図である。
【図３】複数の振動子が縦型被接合物保持手段の鉛直周辺に配置された複合型振動ヘッドである超音波ヘッド構造図である。
【図４】振動子、被接合物保持手段がキャピラリー方式である超音波ヘッド構造図である。
【図５】金属突起バンプの縦振動と横振動による接合のための界面応力解析図である。
【図６】振動加圧接合装置構成図
【図７】接合動作フロー図
【図８】圧力検出素子とピエゾアクチュエータ配置図
【図９】うずまき型振動動作フロー図
【図１０】圧力検出素子とピエゾアクチュエータ配置図その２
【図１１】圧力検出素子とピエゾアクチュエータ配置図その３
【符号の説明】
【００６８】
１  上下駆動モータ
２  ボルト・ナット機構
３  上下ガイド
４  ヘッド自重カウンター
５  ヘッド逃がしガイド
６  被接合物保持手段保持部
７  被接合物保持手段
８  振動子
９  被接合物保持手段ヒータ
１０  ステージ
１１  ステージヒータ
１２  ステージテーブル
１３  架台フレーム
１４  上下マーク認識手段
１５  認識手段移動テーブル
１６  基板搬送装置
１７  基板搬送コンベア
１８  チップ供給装置
１９  チップトレイ
２０  チップ
２１  金属突起
２２  基板
２３  金属パッド
２４  ヘッド高さ検出手段
２５  上下駆動機構
２６  ヘッド部
２７  接合機構
２８  実装機構
２９  位置認識部
３０  搬送部
３１  制御装置
３２  加圧力検出手段
３３  振幅検出手段
３４  弾性材
１０１  トルク制御式昇降駆動モータ
１０２  Ｚ軸昇降機構
１０３  θ軸回転機構
１０４  圧力検出手段
１０５  ベローズ
１０６  ＸＹアライメントテーブル
１０７  ヘッド
１０８  ステージ（プラズマ電極、ヒータ、保持手段）
１０９  下ウエハー
１１０  上ウエハー
１１１  減圧チャンバー
１１２  ヘッド側ウエハー認識カメラ
１１３  ステージ側ウエハー認識カメラ
１１４  ガラス窓
１１５  排気管
１１６  排気弁
１１７  真空ポンプ
１１８  吸気管
１１９  吸気弁
１２０  吸入ガス切り替え弁
１２１  Ａｒ
１２２  Ｏ２
１２３  大気
１２４  保持ツール保持部
１２５  保持ツール（プラズマ電極、ヒータ、保持手段）
１２６  振動子
１２７  上アライメントマーク
１２８  下アライメントマーク
１２９  スライド移動手段
１３０  ピエゾアクチュエータ
１３１  圧力検出素子
１３７  支柱
【図１】
2005142537.tif 000004
【図２】
2005142537.tif 000005
【図３】
2005142537.tif 000006
【図４】
2005142537.tif 000007
【図５】
2005142537.tif 000008
【図６】
2005142537.tif 000009
【図７】
2005142537.tif 000010
【図８】
2005142537.tif 000011
【図９】
2005142537.tif 000012
【図１０】
2005142537.tif 000013
【図１１】
2005142537.tif 000014