JP2007067350A - 半導体部品接合装置および半導体部品接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 接合基板の貼り合わせ所定位置に対して半導体部品を高精度で一括して貼り合わせることができる半導体部品接合装置および半導体部品接合方法を実現する。
【解決手段】 接合前の半導体部品７の位置と半導体部品接合位置とのズレ量を測長し、定盤１１上で定盤１１上の半導体部品７の位置を固定する固定ピン３を、上記ズレ量が所定値以下になるような半導体部品支持位置に配置し、上記固定ピン３で半導体部品７の位置が固定された状態で半導体部品７を半導体部品接合位置に接合させる。
【選択図】 図９

Description

本発明は、本発明は、例えば、コンピュータやテレビジョン受像機などの液晶表示装置において、接合基板上に、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thim Film Transistor）等の半導体部品を接合する半導体部品接合装置および半導体部品接合方法に関するものである。

特開２００４−１８６４４４号公報（従来技術１と称する）で開示されているように、ステージ上に粗い精度で置かれた半導体部品をキャリアテープ（貼り合せる相手）の所定位置に精度よく貼るために、一方向に動く位置補正アームを１個の半導体部品に押し当てて位置を補正（位置決め）し、その後、１個づつキャリアテープに貼り合わされる。位置補正アームはＸ方向だけでなく、Ｘ、Ｙ方向に設けられていてもよい。またこの機構を複数並べて複数の半導体部品を同時に位置決めし、位置決めの待ち時間を減らすことも言及されている。しかし、貼り合わせについては１個づつ行われる。

特開２００１−３１３３１０号公報（従来技術２と称する）で開示されているように、複数の凸形状の半導体部品が、凹形状の吸引治具により一括して位置決めされており、その状態で一括して接合基板に貼り合わされる。
特開２００４−１８６４４４号公報（公開日平成１６年７月２日） 特開２００１−３１３３１０号公報（公開日平成１３年１１月９日）

従来技術１は、複数の半導体部品を一括して貼り合わせる方法ではなく、１個づつキャリアテープに貼り合わせていく方式のため、スループットが非常に悪い。

従来技術２は、吸着治具により一括して位置決めされた複数の半導体部品を一括してガラス基板等からなる接合基板上の所定位置に貼り合わせる方式のため、接合基板がシュリンクや温度変化によって伸び縮みしている場合、所定位置のピッチがズレてしまい、全ての半導体部品を接合基板上の所定位置に精度よく貼り合わせることが出来ない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、接合基板の貼り合わせ所定位置に対して半導体部品を高精度で一括して貼り合わせることができる半導体部品接合装置および半導体部品接合方法を実現することにある。

上記の課題を解決するため、本発明に係る半導体部品接合装置は、定盤上に半導体部品を置いて、その半導体部品を接合基板上の半導体部品接合位置に接合させる半導体部品接合装置において、定盤上で半導体部品を位置決めする位置決め素子が、接合前の半導体部品の位置と上記半導体部品接合位置とのズレ量が所定値以下になるような半導体部品接合対応位置に配置されており、上記位置決め素子によって上記半導体部品が定盤上の半導体部品接合対応位置に位置決めされた状態で半導体部品を接合基板上の半導体部品接合位置に接合させることを特徴としている。

上記の構成により、接合前の半導体部品の位置と、上記半導体部品接合位置とのズレ量を測長し、定盤上で半導体部品を位置決めする位置決め素子を、上記ズレ量が所定値以下になるような半導体部品接合対応位置に配置し、上記位置決め素子によって上記半導体部品が定盤上の半導体接合対応位置に位置決めされた状態で半導体部品を接合基板上の半導体部品接合位置に接合させる。したがって、接合基板が高温プロセスを通ることでシュリンクしていたり、周囲の温度変化によって伸び縮みしたりすることで、接合基板の貼り合わせ所定位置（半導体部品接合位置）のピッチがズレてしまっても、そのズレを減らすことができる。それゆえ、接合基板の貼り合わせ所定位置に対して半導体部品を高精度で一括して貼り合わせることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る半導体部品接合装置は、上記の構成に加えて、上記位置決め素子が、上記ズレ量を測長するときには、最初に配置された初期位置にあり、上記半導体部品がこの初期位置で一旦保持された状態でズレ量が測長され、上記測長後の接合時には、上記初期位置から上記半導体部品接合対応位置に移動することを特徴としている。

上記の構成により、上記ズレ量を測長するときに、上記位置決め素子により上記半導体部品は初期位置で一旦保持された状態でズレ量が測長され、上記測長後の接合時に、上記位置決め素子を上記初期位置から上記半導体部品接合対応位置に移動させる。したがって、測長用の定盤、位置決め素子、半導体部品、接合基板を用意する必要がなく、本番用の定盤、位置決め素子、半導体部品、接合基板ですべての行程を行うことができる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、その分、製造コストの上昇を抑えることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る半導体部品接合装置は、上記の構成に加えて、上記位置決め素子が、上記ズレ量を測長するときには、最初に配置された初期位置にあり、上記半導体部品がこの初期位置で一旦保持された後、測長用の半導体部品が測長用の接合基板に接合した状態でズレ量が測長され、上記測長後の接合時には、上記初期位置から上記半導体部品支持位置に移動することを特徴としている。

上記の構成により、上記ズレ量を測長するときに、測長用の半導体部品、接合基板を用意し、上記位置決め素子により上記半導体部品は初期位置で一旦保持された後、測長用の半導体部品が測長用の接合基板に接合した状態でズレ量を測長し、上記測長後の接合時に、上記位置決め素子を上記初期位置から上記半導体部品支持位置に移動させる。したがって、測長用の定盤、固定素子を用意する必要がなく、本番用の定盤、位置決め素子ですべての行程を行うことができる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、その分、製造コストの上昇を抑えることができるという効果を奏する。

また、上記の構成により、実際に接合させた状態で測長する。したがって、半導体部品と接合基板とが近接しているので、顕微鏡の焦点深度が深くなくてもピントが合いやすく、両者のズレ量をより正確に測長することができる。それゆえ、より容易に、正確な測長を行うことができるという効果を奏する。

また、本発明に係る半導体部品接合装置は、上記の構成に加えて、上記ズレ量を測長するときには、測長用の位置決め素子が、測長用の定盤上の最初に配置された初期位置にあり、上記半導体部品がこの初期位置で一旦保持された後、測長用の半導体部品が測長用の接合基板に接合した状態でズレ量が測長され、上記測長後の接合時には、本番用の定盤上の半導体部品接合対応位置に本番用の位置決め素子が配置され、本番用の半導体部品が本番用の接合基板に接合することを特徴としている。

上記の構成により、上記ズレ量を測長するときには、測長用の位置決め素子が、測長用の定盤上の最初に配置された初期位置にあり、上記半導体部品がこの初期位置で一旦保持された後、測長用の半導体部品が測長用の接合基板に接合した状態でズレ量を測長する。上記測長後の接合時には、本番用の定盤上の半導体部品接合対応位置に本番用の位置決め素子を配置し、本番用の半導体部品を本番用の接合基板に接合させる。したがって、測長後に位置決め素子を移動させる駆動機構が不要となる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、その分、製造コストの上昇を抑えることができるという効果を奏する。

また、上記の構成により、実際に接合させた状態で測長する。したがって、半導体部品と接合基板とが近接しているので、顕微鏡の焦点深度が深くなくてもピントが合いやすく、両者のズレ量をより正確に測長することができる。それゆえ、より容易に、正確な測長を行うことができるという効果を奏する。

また、本発明に係る半導体部品接合装置は、上記の構成に加えて、上記位置決め素子が、上記半導体部品の側面に当接することによって、定盤上で半導体部品の位置を位置決めすることを特徴としている。

上記の構成により、上記位置決め素子が、上記半導体部品の側面に当接することによって、定盤上で半導体部品を位置決めする。したがって、上記の構成による効果に加えて、半導体部品を簡単に位置決めすることができるという効果を奏する。

また、本発明に係る半導体部品接合装置は、上記の構成に加えて、上記半導体部品について、位置決め素子のある側とは逆の側から半導体部品を付勢する押し当て素子を備えたことを特徴としている。

上記の構成により、押し当て素子が、半導体部品について、位置決め素子のある側とは逆の側から半導体部品を付勢する。したがって、上記の構成による効果に加えて、半導体部品を簡単に位置決めして固定することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る半導体部品接合装置は、上記の構成に加えて、上記位置決め素子および押し当て素子の上面が上記半導体部品の上面より低いことを特徴としている。

上記の構成により、上記位置決め素子および押し当て素子の上面が上記半導体部品の上面より低い。すなわち、上記位置決め素子、押し当て素子の突出量が上記半導体部品の厚みより低い。したがって、位置決め素子と押し当て素子で半導体部品を位置決めして固定した状態のまま、接合することができる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、接合行程を簡略化することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る半導体部品接合装置は、上記の構成に加えて、上記ズレ量を検出するズレ量検出部と、ズレ量が上記所定値以下になるような位置まで上記位置決め素子を移動させる位置決め素子駆動部とを備えたことを特徴としている。

上記の構成により、上記ズレ量を、ズレ量検出部で検出し、ズレ量が上記所定値以下になるような位置まで、位置決め素子駆動部にて、上記位置決め素子を移動させる。したがって、上記の構成による効果に加えて、迅速に大量の半導体部品の位置を調整できるという効果を奏する。

また、本発明に係る半導体部品接合装置は、上記の構成に加えて、上記接合基板の長さＬ＝４００ｍｍ、温度変化ΔＴ＝±２℃の条件で、上記接合基板の伸縮量に対し、上記定盤および固定素子の伸縮量が、それぞれ±２μｍ以内であることを特徴としている。

上記の構成により、上記接合基板の長さＬ＝４００ｍｍ、温度変化ΔＴ＝±２℃の条件で、上記接合基板の伸縮量に対し、上記定盤および位置決め素子の伸縮量が、それぞれ±２μｍ以内である。したがって、上記の構成による効果に加えて、接合基板の伸びに対して定盤、位置決め素子の伸縮量が少ないので、上記の温度変化が生じても、ズレ量を十分小さくことができ、好適に接合できるという効果を奏する。

また、本発明に係る半導体部品接合装置は、上記の構成に加えて、上記接合基板が熱膨張係数３．７６×１０^-6／℃のガラスであり、上記定盤および位置決め素子の熱膨張係数が、いずれも１．３×１０^-6／℃以上、６．２×１０^-6／℃以下であることを特徴としている。

上記の構成により、上記接合基板が熱膨張係数３．７６×１０^-6／℃のガラスであり、上記定盤および位置決め素子の熱膨張係数が、いずれも１．３×１０^-6／℃以上、６．２×１０^-6／℃以下である。したがって、上記接合基板の長さＬ＝４００ｍｍ、温度変化ΔＴ＝±２℃の条件で、上記接合基板の伸縮量に対し、上記定盤、位置決め素子の伸縮量が、±２μｍ以内となる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、接合基板の伸縮量に対して定盤、位置決め素子の伸縮量が同じ程度であるので、上記の温度変化が生じても、ズレ量を十分小さくすることができ、高精度に接合できるという効果を奏する。

また、本発明に係る半導体部品接合装置は、上記の構成に加えて、上記定盤および位置決め素子の熱膨張係数が上記接合基板の熱膨張係数と等しいことを特徴としている。

上記の構成により、上記定盤および位置決め素子の熱膨張係数が上記接合基板の熱膨張係数と等しい。したがって、上記の構成による効果に加えて、接合基板の伸縮量に対して定盤、固定素子の伸縮量が同一なので、上記の温度変化が生じても、ズレ量を最も小さくすることができ、最も高精度に接合できるという効果を奏する。

また、本発明に係る半導体部品接合装置は、上記の構成に加えて、上記接合基板はガラスであり、上記定盤および位置決め素子は、ガラス、シリコン、コバール、モリブデン、アルミナ、窒化珪素、インバー、スーパーインバーからなる群より選ばれるものを材料とすることを特徴としている。

上記の構成により、上記接合基板はガラスであり、上記定盤および位置決め素子は、ガラス、シリコン、コバール、モリブデン、アルミナ、窒化珪素、インバー、スーパーインバーからなる群より選ばれるものを材料とする。したがって、上記の構成による効果に加えて、接合基板の伸縮量に対して定盤、位置決め素子の伸縮量が同じ程度であるので、上記の温度変化が生じても、ズレ量を十分小さくすることができ、高精度に接合できるという効果を奏する。

また、本発明に係る半導体部品接合方法は、定盤上に半導体部品を置いて、その半導体部品を接合基板上の半導体部品接合位置に接合させる半導体部品接合方法において、接合前の半導体部品の位置と、上記半導体部品接合位置とのズレ量を測長し、定盤上で半導体部品を位置決めする位置決め素子を、上記ズレ量が所定値以下になるような半導体部品接合対応位置に配置し、上記位置決め素子で上記半導体部品が定盤上の半導体部品接合対応位置に位置決めされた状態で半導体部品を接合基板上の半導体部品接合位置に接合させることを特徴としている。

上記の構成により、接合前の半導体部品の位置と、上記半導体部品接合位置とのズレ量を測長し、定盤上で半導体部品を位置決めする位置決め素子を、上記ズレ量が所定値以下になるような半導体部品接合対応位置に配置し、上記位置決め素子で上記半導体部品が定盤上の半導体部品接合対応位置に位置決めされた状態で半導体部品を接合基板上の半導体部品接合位置に接合させる。したがって、接合基板が高温プロセスを通ることでシュリンクしていたり、周囲の温度変化によって伸び縮みしたりすることで、接合基板の貼り合わせ所定位置（半導体部品接合位置）のピッチがズレてしまっても、そのズレを減らすことができる。それゆえ、接合基板の貼り合わせ所定位置に対して半導体部品を高精度で一括して貼り合わせることができるという効果を奏する。

以上のように、本発明に係る半導体部品接合装置は、定盤上で半導体部品を位置決めする位置決め素子が、接合前の半導体部品の位置と上記半導体部品接合位置とのズレ量が所定値以下になるような半導体部品接合対応位置に配置されており、上記位置決め素子で上記半導体部品が定盤上の半導体部品接合対応位置に位置決めされた状態で半導体部品を接合基板上の半導体部品接合位置に接合させる構成である。

また、本発明に係る半導体部品接合方法は、接合前の半導体部品の位置と、上記半導体部品接合位置とのズレ量を測長し、定盤上で半導体部品を位置決めする位置決め素子を、上記ズレ量が所定値以下になるような半導体部品接合対応位置に配置し、上記位置決め素子で上記半導体部品が定盤上の半導体部品接合対応位置に位置決めされた状態で半導体部品を接合基板上の半導体部品接合位置に接合させる構成である。

これにより、接合基板が高温プロセスを通ることでシュリンクしていたり、周囲の温度変化によって伸び縮みしたりすることで、接合基板の貼り合わせ所定位置（半導体部品接合位置）のピッチがズレてしまっても、そのズレを減らすことができる。それゆえ、接合基板の貼り合わせ所定位置に対して半導体部品を高精度で一括して貼り合わせることができるという効果を奏する。

まず、比較例について述べれば、図１に示すように、定盤１１上で位置決めされた複数の半導体部品７を一括して接合基板２１に貼り合わせる場合、定盤１１上の半導体部品７は接合基板２１の貼り合わせ所定位置のピッチ（Ｐ１）と同じピッチで並んでいる必要がある。しかし、図２に示すように接合基板２１が高温プロセスを通ることでシュリンクしていたり、周囲の温度変化によって伸び縮みしたりすることで、接合基板２１の貼り合わせ所定位置のピッチがズレてしまう（Ｐ２、Ｐ３、Ｐ２）と、大部分の半導体部品７は貼り合わせ所定位置からズレた位置に貼り合わされてしまう。従って、接合基板２１の貼り合わせ所定位置に対して半導体部品７を数μｍ以内という高精度で一括して貼り合わせることが出来ない。なお、普通、ガラス製の接合基板基板のシュリンクは、真ん中に向かって左右対称、上下対称に近い形で起こる（縮む）事が多いので、ずれた後のピッチは、図中、左から、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ２と表している。しかし、厳密には全く同じ寸法になることはないので、この限りではなく、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４（Ｐ４はＰ２と等しいとは限らない）と表現することもできる。

これに対し、本形態では、以下に述べるように、接合基板２１の貼り合わせ所定位置に対して半導体部品７を高精度で一括して貼り合わせることができるようになっている。

図３に示すように、定盤１１上に二次元的に半導体部品７が載置されている。なお、この図では、定盤１１と半導体部品７以外は図示を省略している。半導体部品７は、例えば、幅２〜５ｍｍ、長さ５〜２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍである。

図３中、Ａで示す部分の詳細を図５に示す。また、半導体部品７を載置する前の状態を図４に示す。定盤１１上に固定ピン（位置決め素子）３及び押し当てピン（押し当て素子）４が設けられ、固定ピン３は位置調整及び固定（位置決め）可能な構造となっている。スリット３１とスリット４１とはそれぞれ、固定ピン３及び押し当てピン４が移動するときの線路となる溝である。

図１９に示すように、定盤１１にスリット３１が穴あけ加工されており、そのスリットには、係合する固定ピン３が通されている。固定ピン３の下端は、定盤１１の中でマイクロメーター３２等に接続されており、横方向に微動可能である。マイクロメーター３２のツマミ３２ａを回すことでマイクロメーター３２と固定ピン３とを一体で動かし、任意の位置で固定することができる。あるいは、制御コントローラー５０からの固定ピン制御信号でツマミ３２ａを自動で回して動かしてもよい。

また、定盤１１にスリット４１が穴あけ加工されており、そのスリット４１には、係合する押し当てピン４が通されている。押し当てピン４の下端４ｂは、定盤１１の中でバネ４２に接続されている。バネ４２の、押し当てピン４の下端４ｂに接続していないほうの端部（図中、右側）では、バネ軸４３の先端に、バネ４２を伸ばすときにつかむためのノブ４４が取り付けられるとともに、バネ４２を伸ばした状態で留めるためのストッパー４８が取り付けられている。ストッパー４８を外すと、バネ４２が伸びて押し当てピン４が動き、半導体部品７を固定ピン３に押し当てる。あるいは、制御コントローラー５０からの押し当てピン制御信号でストッパー４８を自動で外してもよい。

制御コントローラー５０からの固定ピン制御信号でツマミ３２ａを自動で回して動かしてもよい、また、制御コントローラー５０からの押し当てピン制御信号でストッパー４８を自動で外してもよい、と述べたが、これは、例えば以下のようにすれば実現できる。

すなわち、図２０に示すように、（１）ＣＣＤカメラ５１で接合基板２１と半導体部品７とのズレの様子を撮影し、測定データがＰＣ（パーソナルコンピュータ）５２へ送られる。（２）測定データをＰＣ５２で画像処理（明暗の差からパターンを認識）させることにより、ズレ量が計算される。（３）計算されたズレ量だけ動かす駆動信号が、ＰＣ５２から制御コントローラー５０へ送られる。ＣＣＤカメラ５１およびＰＣ５２は、ズレ量を検出するズレ量検出部である。制御コントローラー５０およびマイクロメーター３２は、ズレ量が所定値以下（例えばゼロ）になるような位置まで固定ピン３を移動させる固定素子駆動部である。

図２１に示すように、（４）押し当てピン４を元の位置に戻してストッパー４８をかける押し当てピン制御信号が、制御コントローラー５０からストッパーに送られる。（５）計算されたズレ量だけ動かす固定ピン制御信号が、制御コントローラー５０からマイクロメーター３２に送られ、マイクロメーター３２のツマミ３２ａが自動で回され、固定ピン３を補正後の位置へ移動する。

図２２に示すように、（６）ストッパー４８を外す押し当てピン制御信号が制御コントローラー５０からストッパー４８に送られ、バネ４２の力で押し当てピン４が動く。（７）押し当てピン４により、半導体部品７が、（所定の位置にある）固定ピン３に押し当てられる。

次に、このような装置を用いて半導体部品７を接合基板２１に接合させる手順について述べる。なお、以下の説明中、測長用のものと本番用のものとは、全く同じもの（同じ材料、同じ寸法、同じプロセスで流したもの）である。

（工程１）図１０（ａ）に示すように、複数の（本番用）半導体部品７が定盤１１上の所定の場所近傍に、高速マウンター等により載置される。この時の載置の精度は、±１００〜５００μｍ程度と粗くて構わない。

（工程２）図１０（ｂ）に示すように、押し当てピン４が動いて複数の（本番用）半導体部品７を固定ピン３に押し当て、（本番用）接合基板２１とアライメントする。このときの半導体部品の位置が、「最初に配置された初期位置」である。

（工程３）図１０（ｃ）に示すように、半導体部品７と（本番用）接合基板２１を接近させ、半導体部品７表面の位置合わせパターン（もしくは半導体部品７のエッジ）を接合基板２１越しにＣＣＤカメラ５１等で見て、その位置合わせパターンと接合基板２１の所定位置とのズレ量を検出する。

（工程４）図１０（ｄ）に示すように、フィードバック制御機構により、検出したズレ量の分だけ可動ピンを位置調整する。このフィードバック制御機構としては、前述の図２０ないし図２２に示したものが採用できる。

（工程５）図６ないし図８および図１０（ｅ）に示すように、押し当てピン４が動いて複数の半導体部材を固定ピン３に押し当て、一括で所定の場所に位置決めする。このときの半導体部品の位置が、「半導体部品接合対応位置」である。工程４で、接合基板２１の所定の位置に半導体部品７が貼り合わされるように調整されるので、このまま接合させれば、接合基板２１の所定の位置に半導体部品７が数μｍ程度の高精度で貼り合わされることになる。

これ以降のフローは、公知の技術にて可能であり、説明を省略する。

このように、定盤１１上の固定ピン３が位置調整及び固定可能な構造となっている。そして、半導体部品７は、押し当てピン４によって、位置補正された固定ピン３に押し当てられる。従って、図２に示すようにシュリンクや温度変化によって接合基板２１の貼り合わせ所定位置のピッチが変わった場合でも、図８に示すように、そのズレ量に応じて固定ピン３の位置を調整できるので、複数の半導体部品７を定盤１１上の所定位置に位置決めし、接合基板２１の対応する貼り合わせ所定位置に高精度に一括して貼り合わせることができる。また固定ピン３の寸法ばらつきや、温度変化による寸法変化に対しても、それらに応じて固定ピン３の位置を調整できるので、複数の半導体部品７を定盤１１上の所定位置に位置決めし、接合基板２１の対応する貼り合わせ所定位置に高精度に一括して貼り合わせることができる。

なお、ここではズレ量がなくなるように固定ピン３の位置を調整しているが、貼り合わせに支障がない程度のズレ量であればよく、製造者が、調整後のズレ量の上限値として任意の所定値（ゼロを含む）を決めておくことができる。

測長は、ＣＣＤカメラを用いてもよいし、後述のように顕微鏡を用いてもよい。ＣＣＤカメラで画像を取り込むと、結果を画像処理しやすく、ズレ量を自動的にフィードバックするシステムを構築しやすい。

ここで、図６、図８に示すように、固定ピン３及び押し当てピン４は、半導体部品７の厚みより突き出し量が低くなっている。これにより、半導体部品７を貼り合わせ所定位置に位置決めした状態で、そのまま接合基板２１に貼り合わせることができる。

また、位置決め治具（定盤１１、固定ピン３、押し当てピン４）の材料を、接合基板２１の熱膨張係数と同じか近い材料とする。具体的には、接合基板２１としてガラス（熱膨張係数：３．７６×１０^-6／℃）を用いた場合、熱膨張係数が等しいガラス（３．７６×１０^-6／℃）が最も望ましく、次いで熱膨張係数が近い窒化珪素（３．４×１０^-6／℃）、シリコン（２．６×１０^-6／℃）、コバール（５．０×１０^-6／℃）、モリブデン（５．３×１０^-6／℃）、アルミナ（５．７×１０^-6／℃）、インバー（０．５〜２．０×１０^-6／℃）、スーパーインバー（０〜１．５×１０^-6／℃）等が望ましい。

これらの材料が望ましい理由は、図２３より例えば接合基板２１として４００ｍｍ角のガラス（熱膨張係数：３．７６×１０^-6／℃）を用い、温度が２℃変化（クリーンルームを想定）した時に、接合基板２１と位置決め治具の寸法の伸び縮みの差を２μｍ以下（伸縮量±２μｍ以内）に抑える（高精度に位置決めする）ためには、熱膨張係数は１．３×１０^-6／℃以上、６．２×１０^-6／℃以下でなければならないからである。これらの材料を使うことにより、周囲の温度変化によって接合基板２１が伸び縮みしても、位置決めを行う固定ピン３の方も同程度伸び縮みし、数μｍ以内という高精度で位置決めすることができる。

例えば、図２３より周囲温度が２℃変化すると、４００ｍｍ角のガラスは３．０μｍ伸び縮みする。この時、固定ピン３が、熱膨張係数が１７．３×１０^-6／℃であるステンレスの場合は１３．８４μｍも伸び縮みするため、ガラスとの差は３．０μｍ−１３．８μｍ＝１０．８μｍもあり、その分だけ貼り合わせの精度が悪くなるのに対し、固定ピン３がコバールの場合では４．０μｍしか伸び縮みしないので、接合基板２１との伸び縮みの差は｜３．０μｍ−４．０μｍ｜＝１μｍと小さく、その結果、たとえ周囲の温度変化によって接合基板２１が伸び縮みしても半導体部品７を数μｍ以内という高精度で位置決めすることができる。

本構成では、半導体部品７の位置決めを行う部材（固定ピン３）は、定盤１１に接着させてしまう後述の位置決めプレート６０と異なり、可動式である。したがって、何度でも使用できる。すなわち、後述の位置決めプレート６０を用いる構成は、同じ条件である限りは、すなわちサンプルの大きさや接合基板のピッチが変わらない限りは、何度でも使えるが、機種が変わる等して接合基板２１のピッチが少しでも変わってしまうと、位置決め用の定盤１１（１１ｐ）を新たに作りなおす必要がある。これに対し、本構成では、接合基板２１のピッチが多少変わっても、固定ピン３の位置を動かして位置補正してやるだけで使うことができる。

本構成では、測長時も、本番用の部材を使う。そのため、測長用の部材（半導体部品、接合基板、定盤）を使わないで済むので部材の節約になる。特に定盤１１は、石英等の高価な材料を使い高精度な目盛りパターンを形成するためコストが高いので、測長専用の部材を設けないことによってコスト上昇を顕著に抑えることができる。

別の構成例について述べる。なお、説明の便宜上、既出の部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記してその説明を省略する。

（工程１）図９（ａ）に示すように、複数の（測長用）半導体部品７ｐが定盤１１上の所定の場所近傍に、高速マウンター等により載置される。この時の載置の精度は、±１００〜５００μｍ程度と粗くて構わない。

（工程２）図９（ｂ）に示すように、押し当てピン４が動いて複数の（測長用）半導体部品７ｐを固定ピン３に押し当て、（測長用）接合基板２１ｐとアライメントする。このときの半導体部品の位置が、「最初に配置された初期位置」である。

（工程３）図９（ｃ）に示すように、そのまま（測長用）接合基板２１ｐと接近させる、あるいは貼り合わせを行い、所定の貼り合わせ位置とのズレを顕微鏡等で測長する。

（工程４）図９（ｄ）に示すように、測長したズレ量の分だけ固定ピン３の位置を調整する。

（工程５）図５および図９（ｅ）に示すように、位置調整された固定ピン３を有する定盤１１上に、新たな（本番用）半導体部品７を載置する。この時の載置の精度は、±１００〜５００μｍ程度と粗くて構わない。

（工程６）図６、図７および図９（ｆ）に示すように、押し当てピン４が動いて複数の（本番用）半導体部品７を位置調整した固定ピン３に押し当てる。このときの半導体部品の位置が、「半導体部品接合対応位置」である。

（工程７）図８および図９（ｇ）に示すように、新たな（本番用）接合基板２１を準備しアライメントする。工程４で、（本番用）接合基板２１の所定の位置に（本番用）半導体部品７が貼り合わされるように調整されているので、このまま接合させれば、（本番用）接合基板２１の所定の位置に（本番用）半導体部品７が数μｍ程度の高精度で貼り合わされることになる。

これ以降のフローは、公知の技術にて可能であり、説明を省略する。

測長は、顕微鏡を用いてもよいし、前述のようにＣＣＤカメラを用いてもよい。顕微鏡を用いる場合は、ＣＣＤカメラや画像処理ソフトを必要としないため、測長ないしズレ量補正のシステムが安価に構築できる。

本構成では、前述の構成同様、半導体部品７の位置決めを行う部材（固定ピン３）は、定盤１１に接着させてしまう後述の位置決めプレート６０と異なり、可動式である。したがって、前述の通り、何度でも使用できる。

最初から本番用の部材を使う場合は、ズレ量を測長する段階で両者を貼り合わせることが出来ない（本番までは貼り合わせることが出来ない）ので、測長用半導体部品と測長用接合基板の間には隙間があり、深い焦点深度の顕微鏡でないとピントがぼけやすく両者のズレ量の測長精度が落ちてしまう。

これに対し、本構成のように測長用の部材を使うと、ズレ量の測長精度がよい。すなわち、測長用半導体部品と測長用接合基板が接しているために、顕微鏡の焦点深度が深くなくてもピントが合いやすく、両者のズレ量を正確に測長することができる。

別の構成例について述べる。なお、説明の便宜上、既出の部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記してその説明を省略する。

図１１に示すように、定盤１１の外観は図３と同様であるが、図中、Ａで示す部分は、図４と異なり、図１３に示すように、固定ピン３は設けられていない。押し当てピン４は設けられている。定盤１１上には、高精度に位置決めできる治具を用いて位置決めプレート６０が載置され、ＵＶ（紫外線）硬化樹脂等で定盤１１上の所望の位置に固定されるようになっている。図１２は位置決めプレート６０を載置する前の状態を示す。なお、このように高精度に位置決めするために、定盤１１上に位置決め目盛り、すなわち所定貼り合わせ位置からの位置決め用目盛りパターン（図示せず）を設けておくこともできる。

位置決めプレート６０は、半導体部品７を位置決めできるように、定盤１１面内の２方向（例えば直交する方向）において半導体部品７の側面と当接するような形状となっている。すなわち、半導体部品７が直方体であれば、それに適合するように、Ｌ字型、すなわち直方体を９０度に曲げた形状とすることができる。

図１７に示すように、位置決めプレート６０には、定盤１１と垂直な貫通穴６０ａが１つ以上設けられている。ここにＵＶ硬化樹脂を流し込み、上方から、あるいは石英などの透光性を有する定盤１１を用いて定盤１１の下方から、ＵＶを照射して硬化させることができ、それによって定盤１１に固定させることができる。

なお、上記の説明は、後述の各測長用部材（定盤１１ｐ、位置決めプレート６０ｐ、押し当てピン４ｐ）にも当てはまる。

次に、このような装置を用いて半導体部品７を接合基板２１に接合させる手順について述べる。

（工程１）図１８（ａ）に示すように、複数の（測長用）半導体部品７ｐが（測長用）定盤１１ｐ上の所定の場所近傍に、高速マウンター等により載置される。この時の載置の精度は、±１００〜５００μｍ程度と粗くて構わない。

（工程２）図１８（ｂ）に示すように、押し当てピン４ｐが動いて複数の（測長用）半導体部品７ｐを（測長用）位置決めプレート６０ｐに押し当て、（測長用）接合基板２１ｐとアライメントする。このときの半導体部品の位置が、「最初に配置された初期位置」である。

（工程３）図１８（ｃ）に示すように、そのまま（測長用）接合基板２１ｐと接近させる、あるいは貼り合わせを行い、所定の貼り合わせ位置とのズレを顕微鏡等で測長する。

（工程４）図１２および図１８（ｄ）に示すように、位置決め目盛り及び押し当てピン４が設けられた新しい（本番用）定盤１１を用意し、高精度に位置決めできる治具を用いて、図１３に示すように、工程３で測長したズレ量の分だけ新しい位置決めプレート６０の位置を調整して載置し、ＵＶ樹脂等で固定する。

（工程５）図１４および図１８（ｅ）に示すように、位置調整された位置決めプレート６０を有する（本番用）定盤１１上に、新たな（本番用）半導体部品７を載置する。この時の載置の精度は、±１００〜５００μｍ程度と粗くて構わない。

（工程６）図１５、図１６および図１８（ｆ）に示すように、押し当てピン４が動いて複数の（本番用）半導体部品７を位置調整した位置決めプレート６０に押し当てる。このときの半導体部品の位置が、「半導体部品接合対応位置」である。

（工程７）図１８（ｇ）に示すように、新たな（本番用）接合基板２１を準備しアライメントする。工程４で、（本番用）接合基板２１の所定の位置に半導体部品７が貼り合わされるように調整されているので、このまま接合させれば、（本番用）接合基板２１の所定の位置に（本番用）半導体部品７が数μｍ程度の高精度で貼り合わされることになる。

これ以降のフローは、公知の技術にて可能であり、説明を省略する。

測長は、顕微鏡を用いてもよいし、前述のようにＣＣＤカメラを用いてもよい。

最初から本番用の部材を使う場合は、ズレ量を測長する段階で両者を貼り合わせることが出来ない（本番までは貼り合わせることが出来ない）ので、測長用半導体部品と測長用接合基板の間には隙間があり、深い焦点深度の顕微鏡でないとピントがぼけやすく両者のズレ量の測長精度が落ちてしまう。

これに対し、本構成のように測長用の部材を使うと、ズレ量の測長精度がよい。すなわち、測長用半導体部品と測長用接合基板が接しているために、顕微鏡の焦点深度が深くなくてもピントが合いやすく、両者のズレ量を正確に測長することができる。

また、ズレ量に応じて固定ピン３を動かす方法では、固定ピン３を高精度に動かすための機械的機構を定盤１１に組み込む必要があるが、石英からなる定盤１１を精度よく穴あけ加工することは難しいことと、可動可能な固定ピン３を組み込むことも機構的に複雑で難しい。

これに対し、本構成のように位置決めプレート６０を使うと、測長用の定盤１１ｐに位置決め用目盛りパターンと位置決めプレート６０を載置してＵＶ硬化樹脂等で硬化・固定するだけで済み、測長用の機構をシンプルなものとすることができる。

なお、本構成では、位置決めプレート６０（６０ｐ）をＵＶ樹脂等で固定する方法を想定しているので、ズレ量を測長した後でズレ量の分だけ再び位置決めプレート６０（６０ｐ）を動かすといったことが出来ない。そのため、本番時には新しい（本番用の）位置決めプレート６０と定盤１１を使っている。しかし、本構成でも、位置決めプレート６０を自由に固定したり剥がしたりできる接着剤、例えば、ＵＶ照射で硬化して接着し熱で剥がれる接着剤、あるいは、押圧力で接着しＵＶ照射で剥がれるような接着剤であれば、ズレ量の分だけ再び位置決めプレート６０を貼り直すことができるので、最初から本番用の部材を使うことはできる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

なお、本発明に係る半導体部品接合装置および半導体部品接合方法は、定盤上に設けられた複数の位置調整可能な固定ピンに、複数の半導体部品を押し当てピンで押し当てて位置決めし、これをガラス等からなる接合基板に位置合わせして一括して接合する半導体部品一括接合装置及び半導体装置の製造方法である。

また、本発明に係る半導体部品接合装置および半導体部品接合方法は、上記構成において、定盤上の固定ピンを個々に位置調整及び固定することにより、固定ピンの位置ズレを補正するように構成してもよい。

また、本発明に係る半導体部品接合装置および半導体部品接合方法は、上記構成において、固定ピンと押し当てピンは、半導体部品の厚みより突出量が低いように構成してもよい。

また、本発明に係る半導体部品接合装置および半導体部品接合方法は、上記構成において、定盤、固定ピン、押し当てピンの材料は、熱膨張係数が１．３×１０^-6／℃以上、６．２×１０^-6／℃以下の材料であるように構成してもよい。

また、本発明に係る半導体部品接合装置および半導体部品接合方法は、上記構成において、定盤、固定ピン、押し当てピンの材料は、接合基板と同じ熱膨張係数の３．７６×１０^-6／℃であるように構成してもよい。

また、本発明に係る半導体部品接合装置および半導体部品接合方法は、上記構成において、接合基板の材料はガラス、位置決め治具の材料はガラス、シリコン、コバール、モリブデン、アルミナ、窒化珪素、インバー、スーパーインバーであるように構成してもよい。

また、本発明に係る半導体部品接合装置および半導体部品接合方法は、上記構成において、半導体部品上の位置合わせマーカーを検出し固定ピンを制御することにより、個々の半導体部品を同時に接合基板上のマーカーに位置合わせするように構成してもよい。

コンピュータやテレビジョン受像機などの液晶表示装置のような用途にも適用できる。

定盤にて半導体部品を接合基板に貼り合わせる工程において、シュリンクが発生する前の状態を示す断面図である。 定盤にて半導体部品を接合基板に貼り合わせる工程において、シュリンクが発生した後の状態を示す断面図である。 複数の半導体部品が定盤に配置されている様子を示す斜視図である。 固定ピンと押し当てピンとの配置を示す斜視図である。 固定ピンと押し当てピンとで囲まれる位置に半導体部品が載置された様子を示す斜視図である。 半導体部品が固定ピンと押し当てピンとで固定された様子を示す斜視図である。 半導体部品が固定ピンと押し当てピンとで固定された様子を示す平面図である。 定盤にて半導体部品を接合基板に貼り合わせる工程において、半導体部品の位置を調整した後の状態を示す断面図である。 （ａ）ないし（ｇ）は、定盤にて半導体部品を接合基板に貼り合わせる工程において、測長用の半導体部品および測長用の接合基板を用いてズレ量を測長した後、半導体部品の位置を調整する様子を示す断面図である。 （ａ）ないし（ｅ）は、定盤にて半導体部品を接合基板に貼り合わせる工程において、本番用の半導体部品および本番用の接合基板を用いてズレ量を測長した後、半導体部品の位置を調整する様子を示す断面図である。 複数の半導体部品が定盤に配置されている様子を示す斜視図である。 押し当てピンの配置を示す斜視図である。 位置決めプレートと押し当てピンとの配置を示す斜視図である。 位置決めプレートと押し当てピンとで囲まれる位置に半導体部品が載置された様子を示す斜視図である。 半導体部品が位置決めプレートと押し当てピンとで固定された様子を示す斜視図である。 半導体部品が位置決めプレートと押し当てピンとで固定された様子を示す平面図である。 位置決めプレートの構成を示す平面図である。 （ａ）ないし（ｇ）は、定盤にて半導体部品を接合基板に貼り合わせる工程において、測長用の位置決めプレート、測長用の半導体部品および測長用の接合基板を用いてズレ量を測長した後、本番用の位置決めプレートを用いて半導体部品の位置を調整する様子を示す断面図である。 固定ピンおよび押し当てピンの位置を変化させる機構の構成を示す断面図である。 固定ピンおよび押し当てピンの位置を制御する機構の構成において、ズレ量測定の様子を示す断面図である。 固定ピンおよび押し当てピンの位置を制御する機構の構成において、固定ピンの位置を調整する様子を示す断面図である。 固定ピンおよび押し当てピンの位置を制御する機構の構成において、押し当てピンの位置を調整する様子を示す断面図である。 温度変化による材料の熱膨張（伸び縮み）を示す図である。

符号の説明

３ 固定ピン（位置決め素子）
４ 押し当てピン（押し当て素子）
４ａ 本体
４ｂ 下端
４ｐ 測長用押し当てピン（押し当て素子）
７ 半導体部品
７ｐ 測長用半導体部品
１１ 定盤
１１ｐ 測長用定盤
１２ 定盤側アライメントマーク
１２ｐ 測長用定盤側アライメントマーク
２１ 接合基板
２１ｐ 測長用接合基板
２２ 定盤側アライメントマーク
２２ｐ 測長用定盤側アライメントマーク
３１ スリット
３２ マイクロメーター（固定素子駆動部）
３２ａ ツマミ
４１ スリット
４２ バネ
４３ バネ軸
４４ ノブ
４８ ストッパー
５０ 制御コントローラー（固定素子駆動部）
５１ ＣＣＤカメラ（ズレ量検出部）
５２ ＰＣ（ズレ量検出部）
６０ 位置決めプレート
６０ｐ 測長用位置決めプレート

Claims (13)

1. 定盤上に半導体部品を置いて、その半導体部品を接合基板上の半導体部品接合位置に接合させる半導体部品接合装置において、
   定盤上で半導体部品を位置決めする位置決め素子が、接合前の半導体部品の位置と上記半導体部品接合位置とのズレ量が所定値以下になるような半導体部品接合対応位置に配置されており、
   上記位置決め素子によって上記半導体部品が定盤上の半導体部品接合対応位置に位置決めされた状態で、半導体部品を接合基板上の半導体部品接合位置に接合させることを特徴とする半導体部品接合装置。
2. 上記位置決め素子が、
   上記ズレ量を測長するときには、最初に配置された初期位置にあり、上記半導体部品がこの初期位置で一旦保持された状態でズレ量が測長され、
   上記測長後の接合時には、上記初期位置から上記半導体部品接合対応位置に移動することを特徴とする請求項１に記載の半導体部品接合装置。
3. 上記位置決め素子が、
   上記ズレ量を測長するときには、最初に配置された初期位置にあり、上記半導体部品がこの初期位置で一旦保持された後、測長用の半導体部品が測長用の接合基板に接合した状態でズレ量が測長され、
   上記測長後の接合時には、上記初期位置から上記半導体部品接合対応位置に移動することを特徴とする請求項１に記載の半導体部品接合装置。
4. 上記ズレ量を測長するときには、測長用の位置決め素子が、測長用の定盤上の最初に配置された初期位置にあり、上記半導体部品がこの初期位置で一旦保持された後、測長用の半導体部品が測長用の接合基板に接合した状態でズレ量が測長され、
   上記測長後の接合時には、本番用の定盤上の半導体部品接合対応位置に本番用の位置決め素子が配置され、本番用の半導体部品が本番用の接合基板に接合することを特徴とする請求項１に記載の半導体部品接合装置。
5. 上記位置決め素子が、上記半導体部品の側面に当接することによって、定盤上で半導体部品の位置を位置決めすることを特徴とする請求項１に記載の半導体部品接合装置。
6. 上記半導体部品について、位置決め素子のある側とは逆の側から半導体部品を付勢する押し当て素子を備えたことを特徴とする請求項５に記載の半導体部品接合装置。
7. 上記位置決め素子および押し当て素子の上面が上記半導体部品の上面より低いことを特徴とする請求項１に記載の半導体部品接合装置。
8. 上記ズレ量を検出するズレ量検出部と、
   ズレ量が上記所定値以下になるような位置まで上記位置決め素子を移動させる位置決め素子駆動部とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体部品接合装置。
9. 上記接合基板の長さＬ＝４００ｍｍ、温度変化ΔＴ＝±２℃の条件で、上記接合基板の伸縮量に対し、上記定盤および固定素子の伸縮量が、それぞれ±２μｍ以内であることを特徴とする請求項１に記載の半導体部品接合装置。
10. 上記接合基板が熱膨張係数３．７６×１０^-6／℃のガラスであり、
    上記定盤および位置決め素子の熱膨張係数が、いずれも１．３×１０^-6／℃以上、６．２×１０^-6／℃以下であることを特徴とする請求項９に記載の半導体部品接合装置。
11. 上記定盤および位置決め素子の熱膨張係数が上記接合基板の熱膨張係数と等しいことを特徴とする請求項１に記載の半導体部品接合装置。
12. 上記接合基板はガラスであり、
    上記定盤および位置決め素子は、ガラス、シリコン、コバール、モリブデン、アルミナ、窒化珪素、インバー、スーパーインバーからなる群より選ばれるものを材料とすることを特徴とする請求項１に記載の半導体部品接合装置。
13. 定盤上に半導体部品を置いて、その半導体部品を接合基板上の半導体部品接合位置に接合させる半導体部品接合方法において、
    接合前の半導体部品の位置と、上記半導体部品接合位置とのズレ量を測長し、
    定盤上で半導体部品を位置決めする位置決め素子を、上記ズレ量が所定値以下になるような半導体部品接合対応位置に配置し、
    上記位置決め素子によって上記半導体部品が定盤上の半導体部品接合対応位置に位置決めされた状態で、半導体部品を接合基板上の半導体部品接合位置に接合させることを特徴とする半導体部品接合方法。

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