JP2005158894A - 半導体接合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップと基板の間隔を正確に所望の値に制御することが可能な半導体接合装置を提供すること。
【解決手段】チップ１１と基板１４との間に接合材１２を介在させて接合する半導体接合装置であって、チップ１１を保持するためのチップ保持部材（ツール８）と、基板１４を保持するための基板保持部材（基板保持ステージ１５）と、チップ保持部材（ツール８）のチップ保持面もしくは基板保持部材（基板保持ステージ１５）の基板保持面のいずれか一方に配置され、チップ保持面と基板保持面の間隔を測定するセンサ１６ａとを具備し、センサ１６ａの出力に基づいてチップ１１と基板１４間の間隔を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体接合装置に関し、特に半導体チップ（以下、単にチップと呼ぶ）と基板の間に接合材を介在させて接合する半導体接合装置に関する。

近年、光通信装置や顕微鏡などの光学製品に搭載されるチップもしくは基板に、例えばレンズやミラー等の光学的機能を付加する事により、使用される部品点数の削減や製品の小型化もしくは高機能化を目論んだ開発が盛んに行われている。これらのデバイスには、その光学的機能を有効に発揮する為に、チップと基板の間隔を、積極的に所定の距離を保って接合しなければならないものも多く、要求されるチップと基板の間隔精度も、従来のチップと基板との接合と比較して、より高いものが求められている。

従来のチップと基板の接合に対する要求としては、機械的な接合強度が確保され、なお且つ電気的な導通が得られるといったことが主たるものであり、チップと基板の間隔精度を高めることに対する要求は小さかった。従ってこれらのデバイスの接合に関して、チップと基板の間隔を決定付ける要因であるチップもしくは基板の高さ位置を、高精度に制御する機能を有する接合機もあまり見受けられない状況にある。

チップの高さ位置を積極的に制御する接合装置として、特開２０００−３５３７２５号公報に示される半導体製造装置がある。以下に図９を用いてこの従来技術について説明する。この従来技術では、チップ１０１を保持可能なツール１０２を具備するツールホルダー１１７の高さを、ホルダー保持手段１１５に設置した高さ検出手段１２３によって検出する事により、チップ１０１の高さ位置を求める。さらに基板保持ステージ１０４により保持される基板１０５と、チップ１０１とを接地し、接地点から所望の量だけツールホルダー１１７の高さを上昇させる事により、チップ１０１と基板１０５が所望の間隔になるように、チップ１０１の高さの位置決めを行う。チップ１０１の高さ方向の位置決めは、ツールホルダー１１７の高さを反映させて行う為、Ｚ軸送り機構の熱膨張の影響を排除して位置決めが可能になり、チップ１０１の位置決めを正確に数μｍの精度で行う事が可能になる。
特開２０００−３５３７２５号公報

上記した特開２０００−３５３７２５号公報において装置が測長しているのは、高さ検出手段１２３が設置されているホルダー保持手段１１５とツールホルダー１１７間の距離である。これによりツールホルダー１１７に具備されたツールが保持しているチップ１０１の高さを求める事は可能であるが、チップ１０１と基板１０５の相対間隔を直接求めているわけではない。

そこで特開２０００−３５３７２５号公報においては、チップ１０１と基板１０５の相対間隔を求める為に、チップ１０１と基板１０５を接合する前に、チップ１０１と基板１０５を接地せしめ、そこから所望の量だけツールホルダー１１７を上昇させ、チップ１０１と基板１０５が所望の間隔になるようにチップ１０１の高さを位置決めしている。しかし、ツール１０２に具備されるヒータによりチップ１０１を加熱すると、基板保持ステージ１０４にも熱が伝わる為、基板保持ステージ１０４の高さが熱膨張により変化してしまう。

加熱時においては、チップ１０１と基板１０５間に介在するバンプ１０１ａは溶融状態にあり固体ではない為、基板保持ステージ１０４の高さが変化すれば、チップ１０１と基板１０５の間隔も変化してしまう問題が生じる。また、バンプ１０１ａが溶融状態であるときには、基板保持ステージ１０４の高さの変化はツールホルダー１１７には伝わらない為、ツールホルダー１１７の高さを検出している高さ検出手段１２３では、基板保持ステージ１０４の高さの変化を検出することができない。このため、チップ１０１と基板１０５間の相対距離を正確に位置決めして、チップ１０１と基板１０５を接合することは困難になる。

また、上記した特開２０００−３５３７２５号公報のように、チップ１０１に予めバンプ１０１ａを設置しておくと、チップ１０１と基板１０５を接地せしめた際に、ツールホルダー１１７の高さはバンプ１０１ａの高さの影響を受ける事になる。このため、チップ１０１と基板１０５の間隔を正確に制御する為には、バンプ１０１ａの高さを正確に形成する必要があるが、バンプ１０１ａの高さを正確に一定に保つ為には、バンプ１０１ａの高さをそろえる為のレベリング工程が別途必要となる。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、チップと基板の間隔を正確に所望の値に制御することが可能な半導体接合装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、チップと基板との間に介在される接合材の高さを一定に揃えるためのレベリング工程が不要となる半導体接合装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、チップと基板との間に接合材を介在させて接合する半導体接合装置であって、チップを保持するためのチップ保持部材と、基板を保持するための基板保持部材と、前記チップ保持部材のチップ保持面もしくは前記基板保持部材の基板保持面のいずれか一方に配置され、前記チップ保持面と前記基板保持面の間隔を測定するセンサと、を具備し、前記センサの出力に基づいて前記チップと前記基板間の間隔を制御する。

また、第２の発明は、チップと基板との間に接合材を介在させて接合する半導体接合装置であって、チップを保持するためのチップ保持部材と、基板を保持するための基板保持部材と、前記チップ保持部材に隣接して配置された測長部材と、前記測長部材もしくは前記基板保持部材の基板保持面のいずれか一方に配置され、前記測長部材と前記基板保持部材の基板保持面の間隔を測定するセンサと、を具備し、前記センサの出力に基づいて前記チップと前記基板間の間隔を制御する。

また、第３の発明は、チップと基板との間に接合材を介在させて接合する半導体接合装置であって、チップを保持するためのチップ保持部材と、基板を保持するための基板保持部材と、前記基板保持部材上に配置され、所定の方向に傾斜可能な傾斜部材と、各々が前記傾斜部材の基板保持面に配置され、前記チップ保持部材のチップ保持面までの距離を測定する複数のセンサと、を具備し、前記複数のセンサからの出力に基づいて前記傾斜部材の傾斜角を調整することで前記チップと前記基板間の間隔を制御する。

また、第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明に係る半導体接合装置において、前記チップおよび上記基板を整列保持する供給パレットを具備し、前記チップ保持部材を用いて前記チップおよび前記基板を前記供給パレットから取り置きする。

また、第５の発明は、第４の発明に係る半導体接合装置において、前記供給パレットのチップ保持面に、前記チップが具備する接合材に対応した凹部が設けられている。

また、第６の発明は、チップと基板との間に接合材を介在させて接合する半導体接合装置であって、チップを保持するためのチップ保持部材と、基板を保持するための基板保持部材と、前記チップ保持部材及び前記基板保持部材が、少なくとも一組の可動センサおよび変位基準部材を有し、前記少なくとも一組の可動センサ及び変位基準部材は、上記チップもしくは上記基板の厚み方向に移動または固定可能であり、前記可動センサと測長基準板までの距離に基づいて、上記チップと上記基板の間隔を制御する。

また、第７の発明は、チップと基板との間に接合材を介在させて接合する半導体接合装置であって、チップを保持する側に配置された部材と、基板を保持するための基板保持部材と、前記部材もしくは前記基板保持部材の基板保持面のいずれか一方に配置され、前記部材と前記基板保持部材の基板保持面の間隔を測定するセンサと、を具備し、前記センサの出力に基づいて前記チップと前記基板間の間隔を制御する。

本発明によれば、チップと基板の間隔を正確に所望の値に制御することが可能な半導体接合装置が提供される。

また、チップと基板との間に介在される接合材の高さを一定に揃えるためのレベリング工程が不要となる半導体接合装置が提供される。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

（第１実施形態）
以下に、本発明の第１実施形態を図１及び図２を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体接合装置を側面から見た全体構成図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る半導体接合装置を正面から見た全体構成図である。

図において、ベース１上にはイケール２が設置されており、該イケール２上にはＺ方向（上下方向）に移動可能なＺステージ３が設置されている。該Ｚステージ３はガイド４、ボールネジ５およびモータ６で構成されており、該モータ６の回転運動は該ボールネジ５により直線運動に変換され、さらに該ガイド４によってＺ方向に直線移動が可能になっている。また、該モータ６にはコントローラ７が電気的に接続されており、該Ｚステージ３を任意の速度で任意の位置に駆動可能となっている。該Ｚステージ３上には、チップ１１を保持可能なツール８がＺ方向に摺動可能にツールガイド９により支持されており、さらに任意の推力を上下いずれの方向にも発生可能な押圧機構１０により押圧可能になっている。また、ツール８を固定する為のロック機構１９がＺステージ３上に設けられている。

該ベース１には、該コントローラ７と電気的に接続されたステージ１３が設置され、該コントローラ７により任意の位置に任意の速度でＸＹ方向に位置決め可能となっている。

また該ステージ１３上には、基板１４をチップ１１と対向するように、例えば吸着により保持可能で、該コントローラ７と電気的に接続されており任意のθ回転の位置決めが可能な基板保持ステージ１５が設けられている。さらに該基板保持ステージ１５の基板保持面には、センサ１６ａが設置され、該ツール８のチップ保持面までの距離を測長可能になっており、さらにセンサ１６ａとコントローラ７は電気的に接続され、センサ１６ａの出力をコントローラ７に取り込む事が可能となっている。また、ステージ１３上には、図２に示すように、所望の個数の基板１４を整列保持する事が可能な基板供給パレット１７と、チップ１１を整列保持する事が可能なチップ供給パレット１８が設置されている。チップ供給パレット１８のチップ保持面には、基板保持ステージ１５と同様にセンサ１６ｂが設置され、ツール８のチップ保持面までの距離を測長可能になっている。

なお、必要であればチップ１１もしくは基板１４には、例えばはんだバンプのような接合材１２が予め具備されていても良い。この場合、図２に示すように、チップ１１に具備される接合材１２に対応する凹部１９がチップ供給パレット１８に設けられていることが望ましい。また、Ｚ軸がＸ方向に移動可能な構成であれば、ステージ１３はＹ軸のみ移動可能な構造であればよい。

次に、上記した構成の形態の作用について説明する。

１．ステージ１３をＸおよびＹ方向に駆動して、基板供給パレット１７上に配列保持されている複数の基板１４のうち、所望の基板１４をツール８の直下に位置決めする。

２．押圧機構１０は、ツール８の自重より僅かに小さく、ツール８を引上げる方向の推力を発生させ、ツールの自重を軽減させる。

３．モータ６を駆動して、ツール８と基板１４が接触する所定の位置まで、Ｚステージ３を降下させる。

４．ツール８を用いて基板１４を保持した後、モータ６を駆動して、Ｚステージ３を所定の高さに退避させる。

５．ステージ１３をＸおよびＹ方向に駆動して、基板保持ステージ１５の中心をツール８の真下に位置決めする。

６．モータ６を駆動して、基板１４と基板保持ステージ１５が接触する所定の位置まで、Ｚステージ３を降下させる。この際のツール８までの距離をセンサ１６ａによって測長し、その出力値を基板１４の厚み値としてコントローラ７により記憶する。なお、センサ１６ａの出力は、基板保持ステージ１５の基板保持面がゼロ点になるように予め補正されているものとする。また、このセンサ１６のゼロ点補正は、必要に応じて、基板１４を基板保持ステージ１５に供給する度に実施してもかまわない。

７．基板保持ステージ１５により基板１４の保持を開始後、ツール８による基板１４の保持を解除する。

８．モータ６を駆動させ、Ｚステージ３を所定の高さに退避させる。

９．ステージ１３をＸおよびＹ方向に駆動して、チップ供給パレット１８上に配列保持されたチップ１１の中の、所望するチップ１１をツール８の直下に位置決めする。

１０．モータ６を駆動して、ツール８とチップ１１が接触する所定の位置まで、Ｚステージ３を降下させる。この際のツール８までの距離をセンサ１６ｂによって測長し、その出力値をチップ１１の厚み値としてコントローラ７により記憶する。なお、センサ１６ｂの出力は、チップ供給パレット１８のチップ保持面がゼロ点になるように予め補正されているものとする。

１１．ツール８を用いてチップ１１を保持した後、モータ６を駆動して、Ｚステージ３を所定の高さに位置決めする。

１２．ステージ１３をＸおよびＹ方向に駆動して、基板保持ステージ１５に保持されている基板１４と、ツール８に保持されているチップ１１のＸおよびＹ方向に関して、所望する相対位置が得られる様にステージ１３を位置決めする。

１３．押圧機構１０による推力の発生を停止し、ロック機構１９によりツール８を固定する。

１４．モータ６を駆動して、チップ１１と基板１４の間隔が所望の値になる様に、コントローラ７に記憶されているチップ１１の厚み値および基板１４の厚み値を参照して、Ｚステージ３の高さを位置決めする。

１５．ツール８もしくは基板保持ステージ１５の少なくても一方に具備される図示しないヒータにより、チップ１１および基板１４を加熱する。ヒータ加熱により基板保持ステージ１５が膨張する為、基板保持面が上昇もしくは傾く場合があるが、センサ１６ａも基板保持面と同様に移動する為、基板保持面の移動および傾きに伴なう変位を、センサ１６ａによって正確に測長することが可能となる。同様に、ツール８においても、チップ保持面がヒータ加熱による膨張により移動もしくは傾く場合があるが、チップ保持面の移動および傾きに伴う変位を、センサ１６ａによって正確に測長することが可能となる。

１６．上記ヒータによる加熱後のセンサ１６ａの出力を参照して、再度、チップ１１と基板１４の間隔が所望の値になるように、モータ６を駆動してＺステージ３の高さを位置決めする。なお、上記工程１４．を実施する前にヒータ加熱を開始し、その後、Ｚステージ３の位置決めを行ってもよい。その場合は、加熱後の位置決め補正は必要ない。

１７．所定の加熱時間経過後に上記ヒータによる加熱を停止して、チップ１１、接合材１２および基板１４を冷却する。必要に応じて、エアーブロー等の強制冷却を施しても良い。

１８．ツール８および基板保持ステージ１５による保持を終了し、モータ６を駆動してＺステージ３を所定の高さに退避させる。

図３は、第１実施形態に係る方法により製造された完成状態の半導体装置の概略構成を示しており、接合材１２によりチップ１１と基板１４とが接合されている。

第１実施形態においては、ヒータの加熱によりツール８および基板保持ステージ１５が膨張もしくは傾いたとしても、センサ１６ａも基板保持ステージ１５と共に移動する為、正確にツール８のチップ保持面と基板保持ステージ１５の基板保持面間の距離を測長することが可能になる。また、センサ１６ａを用いてチップ１１および基板１４の厚さを測定する事により、上記「ツール８のチップ保持面と基板保持ステージ１５の基板保持面間の距離」から、「チップ１１の厚さ」および「基板１４の厚さ」を減算することにより正確にチップ１１と基板１４の距離を求める事が可能になる。これらセンサ１６ａの出力値を参照してＺステージ３を駆動する事で、チップ１１と基板１４の距離が正確に所望の値になるようにツール８の高さを位置決めする事が可能になる為、チップ１１と基板１４の間隔が正確に所望の値である製品を製造する事が可能になる。

なお、センサ１６ａはツール８に設置されていても良い。この場合、チップ供給パレット１８に具備されるセンサ１６ｂは必要ない。必ずしもチップ１１および基板１４の厚みを本装置において測定する必要はなく、予め別の測定機を用いてチップ１１および基板１４の厚みを求め、コントローラ７に入力する事により、コントローラ７がチップ１１および基板１４の厚みを参照できるようにしても良い。ボールネジ５は、台形ネジ等に代表される他種の送りネジであっても良く、ボールネジ５に限定するものではない。カイド４は、クロスローラやボールガイド等の転がり案内機構、もしくはアリ溝による摺動機構等であってもかまわない。

モータ６は、パルスモータやサーボモータ、もしくは超音波モータ等が考えられる。

Ｚステージ３は、リニアモータ駆動であってもかまわない。この場合にはモータ６及びボールネジ５は不要になる。

チップ１１の保持方法は、把持、静電吸着、粘着、表面張力、レーザートラップの何れであってもかまわなく、真空吸着に限定するものではない。

図示しないヒータは、例えば嫌気性の接合材や紫外線硬化性の接合材を使用するのであれば必ずしも必要ではない。

（第２実施形態）
以下に、本発明の第２実施形態を図４を参照して詳細に説明する。ここでは、第１の実施形態と異なる部分の構成についてのみ記載する。図４に示すように、ステージ１３上には、該コントローラ７と電気的に接続されており、任意のθ回転の位置決めが可能な基板保持ステージ１５ａが設置されている。さらに該基板保持ステージ１５ａ上には基板１４をチップ１１と対向するように例えば吸着により保持が可能で、α軸（Ｘ軸を回転中心とする軸）およびβ軸（Ｙ軸を回転中心とする軸）に傾斜可能な傾斜ステージ３２が設置されている。該傾斜ステージ３２の基板保持面には、センサ１６ａが複数（ここではセンサ１６ａ１〜３）設置され、該ツール８のチップ保持面までの距離を測長可能になっている。

次に、上記した構成の作用について説明する。

１．ステージ１３をＸおよびＹ方向に駆動して、傾斜ステージ３２をツール８の直下に位置決めする。

２．押圧機構１０により所望の推力を、ツール８に与える。

３．モータ６を駆動させ、ツール８と傾斜ステージ３２が接触する所定の位置までＺステージ３を降下させる。

４．センサ１６ａ１、センサ１６ａ２およびセンサ１６ａ３の出力をコントローラ７に取り込み、それぞれの値を比較する。センサ１６ａ１、センサ１６ａ２およびセンサ１６ａ３の出力に差があった場合は、差が無くなるように傾斜ステージ３２を駆動させる。

５．モータ６を駆動して、Ｚステージ３を所定の高さに退避させる。

６．以降の作用は、第１実施形態に記載する作用１．〜作用１３．と同様である。

７．モータ６を駆動して、チップ１１と基板１４の間隔が所望の値になる様に、コントローラ７に記憶されているチップ１１の厚み値および基板１４の厚み値を参照して、Ｚステージ３の高さを位置決めする。センサ１６ａ１〜３の出力値が異なる場合は、それらの平均値を用いて位置決めすればよいが、それに限定するものではなく、特定のセンサ（例えば１６ａ１）の出力や、最大値もしくは最小値を用いて位置決めしても良い。

８．ツール８もしくは傾斜ステージ３２の少なくても一方に具備される図示しないヒータにより、チップ１１および基板１４を加熱する。ヒータ加熱による熱膨張により、傾斜ステージ３２の基板保持面が変形して傾く場合があるが、センサ１６ａ１〜３も基板保持面と同様に移動する為、基板保持面の傾きに伴なう変位を、センサ１６ａ１〜３によって正確に測長することが可能となる。同様に、ツール８においても、チップ保持面がヒータ加熱による膨張により傾く場合があるが、チップ保持面の移動および傾きに伴う変位を、センサ１６ａ１〜３によって正確に測長することが可能となる。

９．上記ヒータによる加熱後のセンサ１６ａ１〜３の出力を参照して差がある場合は、センサ１６ａ１〜３の出力差が無くなるように傾斜ステージ３２を駆動させ、基板保持面を傾けると同時に、チップ１１と基板１４の間隔が所望の値になるように、モータ６を駆動してＺステージ３の高さを位置決めする。なお、上記工程８．を実施する前にヒータ加熱を開始し、その後、Ｚステージ３の位置決めを行ってもよい。

１０．以下の作用は、第１実施形態に記載する作用１７．〜と同様である。

第２実施形態においては、ヒータ加熱による変形によりツール８および傾斜ステージ３２が傾いたとしても、センサ１６ａ１〜３も同様に移動する為、正確にツール８のチップ保持面と基板保持ステージ１５の基板保持面間の距離を測長することが可能になる。傾斜ステージ３２を駆動する事により、センサ１６ａ１〜３の出力差がない様に傾斜ステージ３２の傾きを調整すれば、ツール８のチップ保持面と傾斜ステージ３２の基板保持面を平行にする事が可能になる。従って、チップ１１もしくは基板１４が傾いた状態で接合される事がなくなり、第１実施形態と比較して、チップ１１と基板１４の間隔がより正確な製品を提供する事が可能になる。

なお、第２実施形態においては、センサ１６ａの設置個数を３個としたが、センサ１６ａの設置個数はそれに限定するものではなく、複数個であれば良い。

（第３実施形態）
以下に、本発明の第３実施形態を図５を参照して詳細に説明する。ここでは、第１の実施形態と異なる部分の構成についてのみ記載する。

ツール８の上側に、ツール８と一体に測長板４１が設けられている。該ツール８は例えばセラミックヒータで構成され、また測長板４１は例えば機械構造鋼、アルミ合金もしくはステンレス鋼等の磁性体金属により構成されている。さらに、センサ１６ａは渦電流方式等の、非測定物が磁性体に限定される測長センサにより構成される。

次に、上記した構成の作用について説明する。

１．センサ１６ａは、測長板４１までの距離を測定し、その出力値を基板１４およびチップ１１の厚み値としてコントローラ７により記憶する。

２．モータ６を駆動して、チップ１１と基板１４の間隔が所望の値になる様に、コントローラ７に記憶されているチップ１１の厚み値および基板１４の厚み値を参照して、Ｚステージ３の高さを位置決めする。

３．ツール８もしくは基板保持ステージ１５の少なくても一方に具備される図示しないヒータにより、チップ１１および基板１４を加熱する事で基板保持ステージ１５も過熱され膨張する為、基板保持面が上昇もしくは傾く場合があるが、センサ１６ａも基板保持面と同様に移動する為、当該基板保持面の移動および傾きにともなう変位を、センサ１６ａによって正確に測長することが可能となる。

第３実施形態においては、ツール８に具備される図示しないヒータにセラミックヒータ等の非磁性体を用い、なおかつセンサ１６ａに、例えば渦電流センサ等の非測定物が磁性体に限定されるような測長センサを用いた場合においても、正確にチップ１１と基板１４の距離を求める事が可能になる。セラミックヒータを用いることにより、より高温になおかつ急速にチップ１１を加熱する事が可能になる為、チップ１１と基板１４間に介在させる接合材１２の種類や接合工法の自由度が高まり、第１実施形態と比較して、より多種のチップ１１および基板１４に本接合方法を適応可能になる。

（第４実施形態）
以下に、本発明の第４実施形態を図６（ａ）〜図８（ｂ）を参照して詳細に説明する。ここでは、第１の実施形態と異なる部分の構成についてのみ記載する。図６（ａ）において、基板保持ステージ１５ｂには、上下方向の任意の位置に移動および固定可能な変位基準部材５２が、少なくとも１つ設けられている。またツール８ａには、上下方向の任意の位置に移動および固定可能な可動センサ５５が、該変位基準部材５２と対向する位置に設けられている。

次に、上記した構成の作用について説明する。

１．図６（ａ）に示す様に、第１の実施形態と同様にして、ツール８ａは図示しない基板供給パレット１７に整列されている基板１４を、例えば吸着により保持して、基板保持ステージ１５ｂ上の所定の位置に搬送する。

２．図６（ａ）に示す矢印方向（下方向）に、図示しないＺステージ３を駆動する事によりツール８ａを移動させ、基板１４と基板保持ステージ１５ｂを接地せしめる。必要があれば、押圧機構１０（図１）によりツール８ａの自重をキャンセルさせ、基板１４に押圧力がかからない様にしても良い。

３．図６（ｂ）に示す様に、変位基準部材５２を矢印（上）方向に移動させ、変位基準部材５２の先端がツール８ａの基板保持面に突き当たるように位置決めして固定する。必要があれば、ロック機構１９（図１）を用いてツール８を固定した状態で、変位基準部材５２の突き当ておよび固定を行っても良い。変位基準部材５２の固定が終了した状態を図６（ｃ）に示す。

４．ツール８ａによる基板１４の保持を終了させた後、図６（ｄ）に示す様に、Ｚステージ３（図１）を駆動してツール８ａを矢印（上）方向に退避させる。これにより基板１４と変位基準部材５２の上面が同一面に揃う。

５．図７（ａ）に示す様に、ステージ１３（図１）を駆動する事により、ツール８ａの真下にチップ供給パレット２０ａを移動させた後、Ｚステージ３（図１）を駆動する事によりツール８ａを降下させる。

６．ツール８ａを所定の位置まで降下させ、ツール８ａとチップ１１を接地せしめる。必要があれば、押圧機構１０（図１）によりツール８ａの自重をキャンセルさせ、基板１４に押圧力がかからない様にしても良い。

７．図７（ｂ）に示す様に、可動センサ５５を矢印（下）方向に移動させ、可動センサ５５の先端がチップ供給パレット２０ａのチップ保持面に突き当たるように位置決めして固定する。必要があれば、ロック機構１９（図１）を用いてツール８を固定した状態で、可動センサ５５の突き当ておよび固定を行っても良い。可動センサ５５の固定が終了した状態を図７（ｃ）に示す。

８．ツール８ａによるチップ１１の保持を終了させた後、図８（ａ）に示す様に、Ｚステージ３（図１）を駆動してツール８ａを上方向に退避させる。これによりチップ１１と可動センサ５５の先端が同一面に揃う。

９．ステージ１３（図１）を移動する事により、基板１４とツール８ａに保持されたチップ１１の位置決めを行う（図８（ｂ））。

１０．第１実施形態と同様にして、可動センサ５５の出力値をもとにＺステージ３（図１）を駆動する事により、ツール８ａの高さ方向の位置決めを行う。本実施形態において、可動センサ５５の出力とは、可動センサ５５と変位基準部材５２間の距離を測定したものである。可動センサ５５とチップ１１の下面は同一面になるように調整されており、また、変位基準部材５２と基板１４の上面も同一面になるように調整されている為、可動センサ５５の出力値は、そのままチップ１１と基板１４間の距離となり得る。従って、可動センサ５５の出力値をもとに、ツール８ａの位置決めを行う事により、チップ１１と基板１４間の距離を正確に位置決めする事が可能になる。

本実施形態においては、第１実施形態と比較して、チップ１１および基板１４の厚みデータをコントローラ７によって記憶および演算する必要なく、チップ１１と基板１４間の距離を正確に位置決めする事が可能になる。従って、コントローラ７の負担を軽減させた装置を提供する事が可能になる。

なお、変位基準部材５２と可動センサ５５はお互いに１組で構成されていればよく、ツール８ａに変位基準部材５２が具備され、基板保持ステージ１５ｂに可動センサ５５が具備されていても良い。また、設置個数も１組に限定するものではなく、複数設置されていても良い。

また、上記した各実施形態において用いられるセンサは例えば、うず電流センサ、静電容量型センサ、レーザセンサセンサ等の非接触型センサが望ましいが、接触型センサで実現することも可能である。

（付記）
上記した具体的な実施形態から以下のような構成の発明を抽出することができる。

１．チップと基板との間に接合材を介在させて接合する半導体接合装置であって、
チップを保持するためのチップ保持部材と、
基板を保持するための基板保持部材と、
前記チップ保持部材のチップ保持面もしくは前記基板保持部材の基板保持面のいずれか一方に配置され、前記チップ保持面と前記基板保持面の間隔を測定するセンサと、
を具備し、
前記センサの出力に基づいて前記チップと前記基板間の間隔を制御するようにしたことを特徴とする半導体接合装置。

２．前記チップおよび上記基板を整列保持する供給パレットを具備し、
前記チップ保持部材を用いて前記チップおよび前記基板を前記供給パレットから取り置きする事を特徴とする１に記載の半導体接合装置。

３．前記供給パレットのチップ保持面に、前記チップが具備する接合材に対応した凹部が設けられている事を特徴とする２に記載の半導体接合装置。

（対応する発明の実施の形態）
この発明に関する実施の形態は、少なくとも第１の実施形態に対応する。

上記構成中の文言「チップ」は、チップ１１が該当する。「基板」は、基板１４が該当する。「接合材」は、接合材１２が該当する。「チップ保持部材」は、ツール８が該当する。「基板保持部材」は、基板保持ステージ１５が該当する。「センサ」はセンサ１６ａ、センサ１６ｂが該当する。「供給パレット」は基板供給パレット１７およびチップ供給パレット１８が該当する。「凹部」は、凹部１９が該当する。

（作用効果）
上記１〜３の構成によれば、チップ保持部材もしくは基板保持部材にセンサを設ける事により、チップ保持部材のチップ保持面と基板保持部材の基板保持面間の距離を求める事が可能になる。また、チップ保持部材によってチップもしくは基板を保持する事により、センサによってチップおよび基板の厚さを求める事が可能になる。これらの値をもとに、チップ保持部材を高さ方向に駆動する事で、チップと基板の間隔が正確に所望の値になるようにチップ保持部材を位置決めする事が可能になる。熱変位等でチップ保持部材もしくは基板保持部材が変位しても、センサは、チップ保持部材もしくは基板保持部材と共に移動する為、センサにより正確にチップ保持部材のチップ保持面と基板保持部材の基板保持面間の距離を測長することが可能である。従って、チップと基板の距離を正確に所望の値に制御して、チップと基板を接合する事が可能な半導体接合装置を提供する事ができる。

なお、２の構成では、特に基板厚さを正確に測長することができるという効果を奏する。また、３の構成では、特に干渉を防止することが可能になるという効果を奏する。

４．チップと基板との間に接合材を介在させて接合する半導体接合装置であって、
チップを保持するためのチップ保持部材と、
基板を保持するための基板保持部材と、
前記基板保持部材上に配置され、所定の方向に傾斜可能な傾斜部材と、
各々が前記傾斜部材の基板保持面に配置され、前記チップ保持部材のチップ保持面までの距離を測定する複数のセンサと、
を具備し、
前記複数のセンサからの出力に基づいて前記傾斜部材の傾斜角を調整することで前記チップと前記基板間の間隔を制御するようにしたことを特徴とする半導体接合装置。

（対応する発明の実施の形態）
この発明に関する実施の形態は、少なくとも第２実施形態に対応する。

上記構成中の文言「センサ」は、センサ１６ａ１、センサ１６ａ２およびセンサ１６ａ３が該当する。「基板保持部材」は、基板保持ステージ１５ａが該当する。「傾斜部材」は、傾斜ステージ３２が該当する。

（作用効果）
上記４の構成によれば、傾斜部材に複数のセンサを設けることにより、複数の測定ポイントにおいてチップ保持部材のチップ保持面までの距離を測定し、各センサの出力を比較演算する事により、チップ保持部材のチップ保持面に対する傾斜部材の傾きを検出する事が可能になる。熱変位等の影響で傾斜部材が傾いたとしても、各センサの出力を演算して傾斜部材の傾斜角を調整する事により、チップ保持部材のチップ保持面と傾斜部材の基板保持面を平行に調整する事が可能になる。従って、チップもしくは基板が傾いた状態で接合される事がなくなり、第１実施形態と比較して、チップと基板の間隔がより正確に接合可能な半導体接合装置を提供する事が可能になる。

５．チップと基板との間に接合材を介在させて接合する半導体接合装置であって、
チップを保持するためのチップ保持部材と、
基板を保持するための基板保持部材と、
前記チップ保持部材に隣接して配置された測長部材と、
前記測長部材もしくは前記基板保持部材の基板保持面のいずれか一方に配置され、前記測長部材と前記基板保持部材の基板保持面の間隔を測定するセンサと、
を具備し、
前記センサの出力に基づいて前記チップと前記基板間の間隔を制御するようにしたことを特徴とする半導体接合装置。

（対応する発明の実施の形態）
この発明に関する実施の形態は、少なくとも第３実施形態に対応する。

上記構成中の文言「チップ」は、チップ１１が該当する。「基板」は、基板１４が該当する。「接合材」は、接合材１２が該当する。「ツール」は、ツール８が該当する。「基板保持部材」は、基板保持ステージ１５ａが該当する。「測長部材」は、測長板４１が該当する。「センサ」はセンサ１６ａが該当する。

（作用効果）
測長部材をチップ保持部材に隣接して設ける事により、センサは測長部材までの距離を測定するので、チップ保持部材のチップ保持面と基板保持ステージの基板保持面間の距離を求める事が可能になる。また、チップおよび基板の厚さを求める事も可能である。測長部材を設けることにより、チップ保持部材に具備される図示しないヒータに非磁性体を用い、なおかつセンサに被測定物が磁性体に限定される測長センサを用いた場合においても、チップと基板の距離を求める事が可能になる。従って、図示しないヒータに、例えばセラミックヒータを用いる事が可能になる為、より高温になおかつ急速にチップを加熱する事が可能になり、第１実施形態と比較して、チップと基板間に介在させる接合材の種類や接合工法の自由度が高い半導体接合装置を提供する事が可能になる。

６．チップと基板との間に接合材を介在させて接合する半導体接合装置であって、
チップを保持するためのチップ保持部材と、
基板を保持するための基板保持部材と、
前記チップ保持部材及び前記基板保持部材が、少なくとも一組の可動センサおよび変位基準部材を有し、
前記少なくとも一組の可動センサ及び変位基準部材は、上記チップもしくは上記基板の厚み方向に移動または固定可能であり、
前記可動センサと測長基準板までの距離に基づいて、上記チップと上記基板の間隔を制御することを特徴とする半導体接合装置。

（対応する発明の実施の形態）
この発明に関する実施の形態は、少なくとも第４実施形態に対応する。上記構成中の文言「チップ保持部材」は、ツール８ａが該当する。「基板保持部材」は、基板保持ステージ１５ｂが該当する。「可動センサ」は、可動センサ５５が該当する。「変位基準部材」は、変位基準部材５２が該当する。

（作用効果）
変位基準部材をチップ保持部材のチップ保持面に当て付けて固定し、また可動センサを基板保持部材の基板保持面に当て付けて固定する。基板と変位基準部材の先端およびチップと可動センサの先端は、それぞれ同一面上に揃えられている為、可動センサの出力値は、そのままチップと基板間の距離となり得る。従って、可動センサの出力値をもとに、チップ保持部材の位置決めを行う事により、チップと基板間の距離を位置決めする事が可能となり、第１実施形態と比較して、チップおよび基板の厚みデータをコントローラによって記憶および演算する必要なく、コントローラの負担を軽減させた半導体接合装置を提供する事が可能になる。

７．チップと基板との間に接合材を介在させて接合する半導体接合装置であって、
チップを保持する側に配置された部材と、
基板を保持するための基板保持部材と、
前記部材もしくは前記基板保持部材の基板保持面のいずれか一方に配置され、前記部材と前記基板保持部材の基板保持面の間隔を測定するセンサと、
を具備し、
前記センサの出力に基づいて前記チップと前記基板間の間隔を制御するようにしたことを特徴とする半導体接合装置。

（対応する発明の実施の形態）
この発明に関する実施の形態は、少なくとも第１〜第４の実施形態のいずれかに対応する。

上記構成中の文言「チップ」は、チップ１１が該当する。「基板」は、基板１４が該当する。「接合材」は、接合材１２が該当する。「チップを保持する側に配置された部材」は、ツール８あるいは測長板４１が該当する。「基板保持部材」は、基板保持ステージ１５が該当する。「センサ」はセンサ１６ａ、センサ１６ｂが該当する。

（作用効果）
ツール８を用いた場合は１の作用効果、測長板４１を用いた場合は５の作用効果と同様である。

本発明の第１実施形態に係る半導体接合装置を側面から見た全体構成図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体接合装置を正面から見た全体構成図である。 第１実施形態に係る方法により製造された完成状態の半導体装置の概略構成を示している。 本発明の第２実施形態を説明するための図である。 本発明の第３実施形態を説明するための図である。 本発明の第４実施形態を説明するための図（その１）である。 本発明の第４実施形態を説明するための図（その２）である。 本発明の第４実施形態を説明するための図（その３）である。 従来技術を説明するための図である。

符号の説明

１…ベース、２…イケール、３…Ｚステージ、４…ガイド、５…ボールネジ、６…モータ、７…コントローラ、８…ツール、９…ツールガイド、１０…押圧機構、１１…チップ、１２…接合材、１３…ステージ、１４…基板、１５…基板保持ステージ、１６ａ、１６ａ１〜３、１６ｂ…センサ、１９…ロック機構。

Claims (7)

1. チップと基板との間に接合材を介在させて接合する半導体接合装置であって、
   チップを保持するためのチップ保持部材と、
   基板を保持するための基板保持部材と、
   前記チップ保持部材のチップ保持面もしくは前記基板保持部材の基板保持面のいずれか一方に配置され、前記チップ保持面と前記基板保持面の間隔を測定するセンサと、
   を具備し、
   前記センサの出力に基づいて前記チップと前記基板間の間隔を制御するようにしたことを特徴とする半導体接合装置。
2. チップと基板との間に接合材を介在させて接合する半導体接合装置であって、
   チップを保持するためのチップ保持部材と、
   基板を保持するための基板保持部材と、
   前記チップ保持部材に隣接して配置された測長部材と、
   前記測長部材もしくは前記基板保持部材の基板保持面のいずれか一方に配置され、前記測長部材と前記基板保持部材の基板保持面の間隔を測定するセンサと、
   を具備し、
   前記センサの出力に基づいて前記チップと前記基板間の間隔を制御するようにしたことを特徴とする半導体接合装置。
3. チップと基板との間に接合材を介在させて接合する半導体接合装置であって、
   チップを保持するためのチップ保持部材と、
   基板を保持するための基板保持部材と、
   前記基板保持部材上に配置され、所定の方向に傾斜可能な傾斜部材と、
   各々が前記傾斜部材の基板保持面に配置され、前記チップ保持部材のチップ保持面までの距離を測定する複数のセンサと、
   を具備し、
   前記複数のセンサからの出力に基づいて前記傾斜部材の傾斜角を調整することで前記チップと前記基板間の間隔を制御するようにしたことを特徴とする半導体接合装置。
4. 前記チップおよび上記基板を整列保持する供給パレットを具備し、
   前記チップ保持部材を用いて前記チップおよび前記基板を前記供給パレットから取り置きする事を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体接合装置。
5. 前記供給パレットのチップ保持面に、前記チップが具備する接合材に対応した凹部が設けられている事を特徴とする請求項４に記載の半導体接合装置。
6. チップと基板との間に接合材を介在させて接合する半導体接合装置であって、
   チップを保持するためのチップ保持部材と、
   基板を保持するための基板保持部材と、
   前記チップ保持部材及び前記基板保持部材が、少なくとも一組の可動センサおよび変位基準部材を有し、
   前記少なくとも一組の可動センサ及び変位基準部材は、上記チップもしくは上記基板の厚み方向に移動または固定可能であり、
   前記可動センサと測長基準板までの距離に基づいて、上記チップと上記基板の間隔を制御することを特徴とする半導体接合装置。
7. チップと基板との間に接合材を介在させて接合する半導体接合装置であって、
   チップを保持する側に配置された部材と、
   基板を保持するための基板保持部材と、
   前記部材もしくは前記基板保持部材の基板保持面のいずれか一方に配置され、前記部材と前記基板保持部材の基板保持面の間隔を測定するセンサと、
   を具備し、
   前記センサの出力に基づいて前記チップと前記基板間の間隔を制御するようにしたことを特徴とする半導体接合装置。

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