JP2024082118A - 接合装置、接合方法、および物品の製造方法 - Google Patents

接合装置、接合方法、および物品の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】第１被接合物と第２被接合物との接合強度の点で有利な技術を提供する。【解決手段】第１被接合物における複数の領域のいずれかに第２被接合物を接合する接合処理を行う接合装置は、前記第２被接合物を保持する保持部と、前記保持部により保持された前記第２被接合物の被接合面の表面状態を活性化する処理を含む表面処理を行う処理部と、前記処理部によって前記表面処理が前記第２被接合物に行われた後、前記保持部により前記第２被接合物が保持された状態で、前記複数の領域のいずれかに前記第２被接合物を接合するように制御する制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、接合装置、接合方法、および物品の製造方法に関する。
特許文献１には、基板およびチップ（ダイ）のそれぞれに表面活性化処理と親水化処理とを行った後、基板とチップとを仮接合して加熱処理を行うことにより、基板とチップとの間に所定の導電性または接合強度を得る方法が提案されている。
特開２０１３－２４３３３３号公報
基板（第１被接合物）とチップ（第２被接合物）との接合では、表面活性化処理や親水化処理などのチップの表面処理を行ってからチップと基板との接合処理を行うまでの時間が長くなるにつれて、接合強度が低下する傾向にある。そのため、表面処理を行ってから接合処理を行うまでの時間を可能な限り低減することが望まれる。
特許文献１に記載された方法では、表面活性化処理および親水化処理を行う表面処理装置と、チップと基板とを接合するボンディング装置とが別々に設けられており、搬送部によって複数のチップを表面処理装置からボンディング装置に搬送している。そのため、表面処理装置からボンディング装置へ複数のチップを搬送している間に、各チップの表面状態が変化し、接合強度が不十分になりうる。
そこで、本発明は、第１被接合物と第２被接合物との接合強度の点で有利な技術を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての接合装置は、第１被接合物における複数の領域のいずれかに第２被接合物を接合する接合処理を行う接合装置であって、前記第２被接合物を保持する保持部と、前記保持部により保持された前記第２被接合物の被接合面の表面状態を活性化する処理を含む表面処理を行う処理部と、前記処理部によって前記表面処理が前記第２被接合物に行われた後、前記保持部により前記第２被接合物が保持された状態で、前記複数の領域のいずれかに前記第２被接合物を接合するように制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
本発明によれば、例えば、第１被接合物と第２被接合物との接合強度の点で有利な技術を提供することができる。
第１実施形態の接合装置を示す概略図 第１実施形態のウェーハステージの構成例を示す概略図 接合装置の動作フローを示すフローチャート 整合装置の動作を説明するための図 オフセット量の決定方法を示すフローチャート 第２実施形態の接合装置を示す概略図 第２実施形態のウェーハステージの構成例を示す概略図 第３実施形態の接合装置を示す概略図 第３実施形態のボンディングステージの構成例を示す概略図 第４実施形態の接合装置を示す概略図 第４実施形態のボンディングステージの構成例を示す概略図
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
本明細書及び添付図面では、第１被接合物の表面（被接合面）に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系で方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれに平行な方向をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転及びＺ軸周りの回転のそれぞれを、θＸ、θＹ及びθＺとする。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する制御及び駆動（移動）は、それぞれ、Ｘ軸に平行な方向、Ｙ軸に平行な方向、Ｚ軸に平行な方向に関する制御又は駆動（移動）を意味する。また、θＸ軸、θＹ軸、θＺ軸に関する制御又は駆動は、それぞれ、Ｘ軸に平行な軸周りの回転、Ｙ軸に平行な軸周りの回転、Ｚ軸に平行な軸周りの回転に関する制御又は駆動を意味する。
後述する実施形態では、半導体デバイスが形成されたウェーハ（基板）を第１被接合物として用い、半導体デバイスが形成されたウェーハを個片化して得られるダイ（チップ）を第２被接合物として用いる例を説明する。但し、第１被接合物および第２被接合物は、これらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。例えば、第１被接合物としては、半導体デバイスが形成されたウェーハの他に、シリコンウェーハ、配線が形成されたシリコンウェーハ、ガラスウェーハ、配線が形成されたガラスパネル、配線が形成された有機パネル（ＰＣＢ）、金属パネルなどが挙げられる。第１被接合物としては、１以上のダイが既に接合されているウェーハであってもよい。また、第２被接合物としては、半導体デバイスが形成されたウェーハを個片化して得られるダイの他に、いくつかのダイを積み重ねたものや、材料の小片、光学素子、ＭＥＭＳや構造物などが挙げられる。
後述する実施形態では、第１被接合物と第２被接合物との接合方式として、様々な仮接合または永久接合の方式を適用することができる。例えば、接合方式としては、接着剤による接合、仮接着剤による仮接合、ハイブリッドボンディングによる接合、原子拡散接合、真空貼り合わせ、バンプ接合などが挙げられる。
次に、後述する実施形態の産業上の適用例について説明する。
第１の適用例としては、積層メモリの製造が挙げられる。後述する実施形態の接合装置を積層メモリの製造に適用する場合、半導体デバイスであるメモリが形成されたウェーハ（基板）が第１被接合物として用いられ、メモリが形成されたダイ（チップ）が第２被接合物として用いられる。例えば、８層のメモリ層を有する積層メモリの製造では、８層目のメモリ層として形成された第２被接合物（ダイ）が、既に７層のメモリ層を有する第１被接合物（基板）の上に接合される。なお、積層メモリの最終層は、メモリ層でなく、メモリを駆動するためのドライバが形成された層であってもよい。
第２の適用例としては、プロセッサのヘテロジニアス・インテグレーションが挙げられる。従来のプロセッサとしては、１つの半導体素子の中にロジック回路やＳＲＡＭ（Random Access Memory）などを構成したＳｏＣ（System on Chip）が主流であった。それに対し、ヘテロジニアス・インテグレーションは、複数種類の素子を、各素子に最適なプロセスを適用して別々のウェーハで作成し、それらを接合してプロセッサを製造するものである。これにより、プロセッサのコストダウンと歩留まり向上とを実現することができる。後述する実施形態の接合装置をヘテロジニアス・インテグレーションに適用する場合、半導体デバイスであるロジックデバイスが形成されたウェーハ（基板）が第１被接合物として用いられる。そして、プロービング後に個片化されたＳＲＡＭやアンテナ、ドライバなどのダイ（チップ）が第２被接合物として用いられる。ヘテロジニアス・インテグレーションでは、例えば、互いに異なる種類のダイが順次接合されていくため、第１被接合物への接合物が順次増えていくこととなる。具体的には、ＳＲＡＭを有するダイを、ロジックウェーハ上に接合する場合では、ロジックウェーハが第１被接合物となり、ＳＲＡＭを有するダイが第２被接合物となる。また、ＳＲＡＭの上に形成すべき素子を有するダイを、ＳＲＡＭを有するダイの上に接合する場合では、ロジックウェーハとＳＲＡＭとを有するダイが第１被接合物となり、当該素子を有するダイが第２被接合物となる。なお、複数のダイを重ねて接合していく場合、接合の順番としては、ボンディングヘッドが接合済みのダイと干渉しないように、薄いダイから接合していくことが望ましい。
第３の適用例としては、シリコンインターポーザを用いた２．５Ｄ接合が挙げられる。シリコンインターポーザとは、シリコンウェーハ上に配線が形成されたものである。２．５Ｄ接合とは、シリコンインターポーザ上に複数種類のダイを接合し、シリコンインターポーザの配線によって複数種類のダイ同士の電気的な接続を行うものである。後述する実施形態の接合装置を２．５Ｄ接合に適用する場合、配線が形成されたシリコンウェーハが第１被接合物として用いられ、個片化されたダイが第２被接合物として用いられる。２．５Ｄ接合では、例えば、複数種類のダイがシリコンインターポーザ上に接合されていくため、１以上のダイが接合済みであるシリコンインターポーザの構造物が第１被接合物として扱われることがある。なお、複数種類のダイをシリコンインターポーザ上に接合していく場合、接合の順番としては、ボンディングヘッドが接合済みのダイと干渉しないように、薄いダイから接合していくことが望ましい。
第４の適用例としては、有機インターポーザ、もしくはガラスインターポーザを用いた２．１Ｄ接合が挙げられる。有機インターポーザとは、パッケージ基板として用いられる有機パネル（ＰＣＢ基板、ＣＣＬ基板）上に配線が形成されものである。ガラスインターポーザとは、ガラスパネル上に配線が形成されたものである。２．１Ｄ接合とは、有機インターポーザもしくはガラスインターポーザ上に複数種類のダイを接合し、インターポーザの配線によって複数種類のダイ同士の電気的な接続を行うものである。後述する実施形態の接合装置を２．１Ｄ接合に適用する場合、有機インターポーザを用いた２．１Ｄ接合では、配線が形成された有機パネルが第１被接合物として用いられ、個片化されたダイが第２被接合物として用いられる。一方、ガラスインターポーザを用いた２．１Ｄ接合では、配線が形成されたガラスパネルが第１被接合物として用いられ、個片化されたダイが第２被接合物として用いられる。２．１Ｄ接合では、例えば、複数種類のダイが有機インターポーザまたはガラスインターポーザに接合されていくため、１以上のダイが接合済みである有機インターポーザまたはガラスインターポーザの構造物が第１被接合物として扱われることがある。なお、複数種類のダイをインターポーザに接合していく場合、接合の順番としては、ボンディングヘッドが接合済みのダイと干渉しないように、薄いダイから接合していくことが望ましい。
第５の適用例としては、ファンアウトパッケージ製造工程の仮接合が挙げられる。例えば、半導体製造工程に適用されるアドバンストパッケージとしてのファンアウトパッケージには、ファンアウトウェーハレベルパッケージや、ファンアウトパネルレベルパッケージがある。ファンアウトウェーハレベルパッケージとは、個片化されたダイをモールド樹脂でウェーハ状に再構成してパッケージ化するものである。ファンアウトパネルレベルパッケージとは、個片化されたダイをモールド樹脂でパネル状に再構成してパッケージ化するものである。このようなファンアウトパッケージでは、パッケージ化する際に、ダイからバンプへの再配線形成、もしくは異種ダイ同士を接合する再配線が、モールディングされた再構成基板上に形成される。このとき、ダイの配列精度が低いと、ステップアンドリピート方式の露光装置を用いて再配線パターンを転写する際に、再配線パターンをダイに高精度に位置合わせすることが困難になりうる。そのため、ファンアウトパッケージでは、複数のダイを精度よく配列することが求められている。後述する実施形態の接合装置をファンアウトパッケージ製造工程に適用する場合、金属パネルが第１被接合物として用いられ、個片化されたダイが第２被接合物として用いられる。具体的には、接合装置を用いて、個片化された複数のダイが、仮接合剤によって金属パネルへ順次仮接合される。その後、金属パネル上に仮接合された複数のダイが、モールド装置によってウェーハ形状もしくはパネル形状にモールディングされ、モールディング後の複数のダイが金属パネルから剥離される。これにより、複数のダイが配列された再構成ウェーハもしくは再構成パネルが製造される。なお、ファンアウトパッケージ製造工程では、モールディング工程において複数のダイの配列が変化しうる。そのため、接合装置を用いて金属パネル上に複数のダイを仮接合する際、モールディング工程で生じる当該配列の変化が補正されるように、金属パネル上への各ダイの接合位置を調整することが望ましい。
第６の適用例としては、異種基板接合が挙げられる。例えば、赤外画像センサでは、光を受光するセンサ部に、高感度材料として知られているＩｎＧａＡｓが使用され、データを取り出すロジック回路に、高速処理が可能なシリコンが使用される。これにより、高感度で高速な赤外画像センサを製造することができる。しかしながら、ＩｎＧａＡｓの結晶は、４インチなどの小径しか量産化されておらず、シリコンウェーハで主流となっている３００ｍｍよりも小型である。そのため、ロジック回路を形成した３００ｍｍシリコンウェーハの上に、ＩｎＧａＡｓ基板を個片化して得られるダイを接合する方法が提案されている。このように、異なる材料からなり且つ基板サイズが違うもの同士を接合する異種基板接合においても、後述する実施形態の接合装置を適用することができる。接合装置を異種基板接合に適用する場合、シリコンウェーハなどの大口径の基板が第１被接合物として用いられ、ＩｎＧａＡｓなどの材料のダイ（小片）が第２被接合物として用いられる。なお、ＩｎＧａＡｓなどの材料のダイ（小片）は、結晶をスライスしたものであってもよいが、四角形に切り出しておくことが望ましい。
＜第１実施形態＞
本発明に係る第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態の接合装置１００Ａを示す概略図である。図１においては、ウェーハステージ４３により保持されたウェーハ６の上面（被接合面）と垂直な方向をＺ方向とし、ウェーハ６の上面と平行な面内において互いに直交する方向をＸ方向およびＹ方向とする。接合装置１００Ａは、第１被接合物であるウェーハ６（基板）における複数の領域の各々に、第２被接合物であるダイ５１を順次接合する装置である。複数のダイ５１は、支持部材としてのダイシングフレーム５によって支持されている。具体的には、複数のダイ５１は、ダイシングフレーム５に貼られたダイシングテープ上に配置されている。
本実施形態の接合装置１００Ａは、図１に示すように、ピックアップ部３と、ボンディング部４と、制御部ＣＮＴとを含む。ピックアップ部３およびボンディング部４は、マウント２によって制振されたベース１の上に搭載されている。本実施形態では、ピックアップ部３とボンディング部４とが同一のベース１の上に搭載されているが、別々のベース上に個別に搭載されていてもよい。
ピックアップ部３は、ピックアップヘッド３１とリリースヘッド３２とフレーム保持部３３とを含み、ダイシングフレーム５に貼られたダイシングテープからダイ５１を１つずつピックアップする。フレーム保持部３３は、ダイシングフレーム５を保持する。リリースヘッド３２は、ピックアップする対象のダイ５１を他のダイより上側に突出するように、ダイシングフレーム５に貼られたダイシングテープの裏側から対象のダイ５１を押し上げる。このとき、当該対象のダイ５１が、ダイシングテープから部分的に剥離される。ピックアップヘッド３１は、リリースヘッド３２により押し上げられた対象のダイ５１を真空吸引力等で保持（吸引）し、ダイシングテープから対象のダイ５１を剥離（分離）する。ピックアップヘッド３１は、ピックアップ部３からボンディング部４に移動し、後述のボンディングヘッド４２３にダイ５１を受け渡す。本実施形態では、ボンディングヘッド４２３に受け渡されたダイ５１の被接合面は上向きである。
ここで、ピックアップヘッド３１は、ダイ５１の被接合面に接触することになる。そのため、ピックアップヘッド３１では、静電気を発生させず、かつ異物が付着しないようにすることが望ましい。具体的には、イオナイザーによってピックアップヘッド３１を除電すること、および／または、ピックアップヘッド３１におけるダイ５１の保持面をピンパターンやリングパターンにして接触面積を小さくすることが挙げられる。ベルヌーイチャックなどの非接触チャックや、ダイのエッジ面もしくはダイの側面を保持するチャックが使用されてもよい。
ボンディング部４は、ステージ定盤４１と上部ベース４２とを含み、ステージ定盤４１上にウェーハステージ４３が搭載されている。ウェーハステージ４３（第１保持部）は、ウェーハ６を保持し、ステージ定盤４１上を移動可能に構成される。具体的には、ウェーハステージ４３は、真空吸引力等によりウェーハ６（基板）を保持するウェーハチャック４３３と、ウェーハチャック４３３（ウェーハ６）を駆動する駆動機構４３６とを含む。駆動機構４３６は、リニアモータ等のアクチュエータを含み、ＸＹ方向およびθＺ方向（Ｚ軸周りの回転方向）にウェーハ６を駆動可能に構成されている。駆動機構４３６は、Ｚ方向にウェーハ６を駆動可能に構成されてもよい。ウェーハ６とダイ５１とのθＺ方向への相対的な回転動作は、ウェーハステージ４３（駆動機構４３６）によりウェーハ６を回転させること、および／または、ボンディングヘッド４２３によりダイ５１を回転させることで行われうる。
ウェーハステージ４３には、ＸＹ方向におけるウェーハステージ４３の位置を計測するためのミラー４３２が設けられている。ミラー４３２は、ＸＹ方向におけるウェーハステージ４３の位置を計測する干渉計４２２のターゲットとなる。干渉計４２２は、上部ベース４２に搭載されており、ウェーハステージ４３に設けられたミラー４３２に光を照射し、当該ミラー４３２からの反射光に基づいて、ウェーハステージ４３の位置を計測する。制御部ＣＮＴは、干渉計４２２によって計測されたウェーハステージ４３の位置に基づいて、ＸＹ方向およびθＺ方向におけるウェーハステージ４３（ウェーハ６）の位置を制御することができる。
また、ウェーハステージ４３には、ダイ観察カメラ４３１（ダイ撮像部）が搭載されている。ダイ観察カメラ４３１は、ダイ５１の被接合面を観察するためのカメラであり、ダイ５１がボンディングヘッド４２３（保持部）によって保持され且つダイ５１の被接合面が下向きである状態で、当該ダイ５１の被接合面を撮像可能に配置されうる。本実施形態では、ダイ観察カメラ４３１は、ウェーハステージ４３（駆動機構４３６）に搭載されており、ウェーハステージ４３の移動に従ってＸＹ方向に移動可能である。ダイ観察カメラ４３１は、ダイ５１の被接合面に設けられたパターンの位置を示す情報を取得（計測）するために用いられる。例えば、制御部ＣＮＴは、公知の画像処理技術を用いて、ダイ観察カメラ４３１によってダイ５１の被接合面を撮像して得られた画像から、ダイ５１の被接合面における特徴点の位置を検出する。これにより、制御部ＣＮＴは、ボンディングヘッド４２３によって保持されているダイ５１のパターンのＸＹ方向および／またはθＺ方向の位置を計測することができる。
次に、上部ベース４２に搭載されている機構について説明する。上部ベース４２には、ボンディングヘッド４２３、駆動部４２５、およびウェーハ観察カメラ４２１が搭載されている。
ボンディングヘッド４２３（第２保持部）は、ピックアップヘッド３１から受け渡されたダイ５１を真空吸引力等で保持するとともに、ダイ５１を－Ｚ方向に駆動してウェーハ６にダイ５１を接合する。また、ボンディングヘッド４２３は、駆動部４２５によって駆動される。駆動部４２５は、ボンディングヘッド４２３を駆動することにより、後述する表面処理部４６によりダイ５１の被接合面の表面処理が行われる表面処理位置と、ウェーハ６上にダイ５１を接合する接合処理が行われる接合処理位置との間でダイ５１を移動させる。即ち、駆動部４２５は、表面処理位置と接合処理位置との間でダイ５１の位置を切り替える。本実施形態の場合、表面処理位置（第１位置）と接合処理位置（第２位置）とで、ダイ５１の被接合面の向きが互いに異なる。図１の例では、表面処理位置に配置されたダイ５１の被接合面が上向きの状態であり、接合処理位置に配置されたダイ５１の被接合面が下向きの状態であり、表面処理位置と接合処理位置とでダイ５１の被接合面の向きが反転している。そのため、駆動部４２５は、Ｙ方向に平行なＬ軸を中心にボンディングヘッド４２３を回転駆動するように構成される。これにより、表面処理位置と接合処理位置とでダイ５１の被接合面の向きが互いに異なるように（図１の例では、ダイ５１の被接合面の向きが反転するように）、表面処理位置と接合処理位置との間でダイ５１を移動させることができる。
ここで、本実施形態では、ボンディングヘッド４２３によりダイ５１が保持された状態で表面処理が実施されるため、ボンディングヘッド４２３におけるダイ５１の保持面は、表面処理によるダメージを受け難い材料で構成されることが望ましい。また、接合処理においてボンディングヘッド４２３に回転方向の振動やドリフトが発生しないように、ボンディングヘッド４２３の位置を固定（ロック）するための固定機構が駆動部４２５に設けられることが望ましい。さらに、ウェーハ６へのダイ５１の接合は、ボンディングヘッド４２３およびウェーハステージ４３によりダイ５１とウェーハ６とを相対的に駆動することで行われうる。ウェーハ６へのダイ５１の接合は、ボンディングヘッド４２３でダイ５１を－Ｚ方向に駆動することで行われてもよいし、ウェーハステージ４３でウェーハ６を＋Ｚ方向に駆動することで行われてもよい。
ウェーハ観察カメラ４２１（ウェーハ撮像部）は、ウェーハ６の被接合面を観察するためのカメラであり、ウェーハ６がウェーハステージ４３によって保持されている状態で当該ウェーハ６を撮像可能に配置されうる。ウェーハ観察カメラ４２１は、ウェーハ６の被接合面に設けられたパターンの位置を示す情報を取得（計測）するために用いられる。例えば、制御部ＣＮＴは、公知の画像処理技術を用いて、ウェーハ観察カメラ４２１によってウェーハ６の被接合面を撮像して得られる画像から、ウェーハ６の被接合面における特徴点の位置を検出する。これにより、制御部ＣＮＴは、ウェーハステージ４３によって保持されているウェーハ６のパターンのＸＹ方向および／またはθＺ方向の位置を計測することができる。
ここで、ウェーハ観察カメラ４２１とダイ観察カメラ４３１との相対位置は、接合処理におけるウェーハ６とダイ５１との接合ずれを高精度に低減するために、キャリブレーションされることが望ましい。したがって、キャリブレーションのため、ウェーハ観察カメラ４２１およびダイ観察カメラ４３１のどちらか、もしくは両方によって観察可能なマークが接合装置１００Ａに配置（搭載）されているとよい。
また、本実施形態の接合装置１００Ａには、表面処理部４６（処理部）が備えられている。表面処理部４６は、ダイ５１が表面処理位置に配置されるように（即ち、ダイ５１の被接合面が上向きになるように）ボンディングヘッド４２３によって保持されている状態で、当該ダイ５１の被保持面に対して表面処理を行う。表面処理は、ダイ５１の被保持面の表面状態を活性させる活性化処理を含む。この場合、表面処理部４６は、例えば、大気圧プラズマ活性化装置を含み、大気圧下でプラズマを発生させて粒子に所定のエネルギを与え、当該粒子をダイ５１の被保持面に衝突させることにより、ダイ５１の被保持面を活性化させる。また、表面処理は、ダイ５１の被保持面を洗浄する洗浄処理、および／または、ダイ５１の被保持面を親液化（親水化）する親液化処理を含んでもよい。この場合、表面処理部４６は、例えば、所定の液体をダイ５１の被保持面に供給することでダイ５１の被保持面を洗浄する洗浄装置、および／または、所定の液体をダイ５１の被保持面に供給することでダイ５１の被保持面を親液化する親液化装置を含みうる。なお、洗浄装置や親液化装置で用いられる所定の液体としては、水あるいはＯＨ基を含む液体が用いられうるが、それに限られるものではない。
制御部ＣＮＴは、例えばＣＰＵ（Central Processing unit）等のプロセッサやメモリ等の記憶部を有するコンピュータ（情報処理装置）で構成され、接合装置１００Ａの各部を制御することによって表面処理および接合処理を制御する。表面処理は、前述したように、活性化処理を含み、それに加えて洗浄処理および／または親液化処理を含んでもよい。接合処理は、ウェーハ６のパターンとダイ５１のパターンとが重なり合うようにウェーハ６とダイ５１とを位置合わせして、ウェーハ６上にダイ５１を接合する処理である。具体的には、制御部ＣＮＴは、ウェーハ観察カメラ４２１で撮像されたウェーハ６の被接合面の画像に基づいて、ウェーハ６の被接合面に設けられたパターンの位置を求める。また、制御部ＣＮＴは、ダイ観察カメラ４３１で撮像されたダイ５１の被接合面の画像に基づいて、ダイ５１の被接合面に設けられたパターンの位置を求める。これにより、制御部ＣＮＴは、ウェーハ６のパターンの位置およびダイ５１のパターンの位置に基づいて、接合処理を制御することができる。
ここで、近年では、Chipletと呼ばれる、異なるダイを高密度Ｉ／Ｏで接合して、一つのパッケージ内で高性能な半導体素子を実現する技術が提案されている。このChiplet技術では、各ダイ上に配置されている高密度Ｉ／Ｏ接続用パッドの間隔が１マイクロメートル程度になり、１００ナノメートル程度の接合位置精度が必要となる。実用化されている接合装置の接合位置精度は２マイクロメートル程度であるため、接合装置１００Ａには、ウェーハ６とダイ５１との位置合わせを高精度に行い、接合位置精度を更に向上させることが求められている。
次に、ウェーハステージ４３の具体的な構成例について説明する。図２は、ウェーハステージ４３を＋Ｚ方向からみた図である。ウェーハ６は、ウェーハチャック４３３により保持されている。２次元的な位置決めを行うため、ウェーハステージ４３には、Ｘ方向およびθＺ方向（回転方向）の位置測定を行うためのバーミラー４３２ｘと、Ｙ方向の位置測定を行うためのバーミラー４３２ｙとが備えられている。バーミラー４３２ｘは、Ｘ方向の位置測定を行う干渉計４２２ａおよび干渉計４２２ｃのターゲットとなる。干渉計４２２ａおよび干渉計４２２ｃはＹ方向に離れて配置されており、干渉計４２２ａの計測結果と干渉計４２２ｃの計測結果との差分によってウェーハステージ４３の回転量（θＺ方向）を求めることができる。バーミラー４３２ｙは、Ｙ方向の位置測定を行う干渉計４２２ｂのターゲットとなる。干渉計４２２ａ～４２２ｃは、リアルタイムにウェーハステージ４３のＸ方向の位置、Ｙ方向の位置、およびθＺ方向の回転量を測定する。これにより、制御部ＣＮＴは、リアルタイムにウェーハステージ４３の駆動をフィードバック制御し、２次元的に高精度にウェーハステージ４３の位置決めを行うことができる。本実施形態の接合装置１００Ａでは、干渉計４２２ａ～４２２ｃによる高精度な位置測定と、その結果に基づいたウェーハステージ４３の駆動機構のフィードバック制御とが、ウェーハステージ４３の位置決め機構として機能しうる。
また、ウェーハステージ４３には、複数のマーク４３４ａ～４３４ｃを有する基準プレート４３４が搭載されている。基準プレート４３４は、熱膨張率が低い材料で構成され、高い位置精度で形成（描画）されたマーク４３４ａ～４３４ｃを有する。例えば、基準プレート４３４は、石英基板の上に、半導体リソグラフィ工程の描画方法を用いてマークが描画されたものが使用されうる。基準プレート４３４は、その表面がウェーハ６の表面と略同一の高さになるように配置されうる。本実施形態では、基準プレート４３４は、ウェーハ観察カメラ４２１によって観察されうるが、基準プレート観察用カメラが別に構成されている場合にはこの限りではない。ここで、ウェーハステージ４３は、大きな範囲を駆動することができる粗動ステージと、当該粗動ステージの上で、小さな範囲で高精度に駆動することができる微動ステージとによって構成されてもよい。この場合、ダイ観察カメラ４３１、ミラー４３２、ウェーハチャック４３３、および基準プレート４３４は、高精度な位置決めをする必要があるため、微動ステージに固定されているとよい。
基準プレート４３４を用いて、ウェーハステージ４３の原点位置、倍率、Ｘ軸およびＹ軸の方向（回転）、直交度を保証する方法を説明する。制御部ＣＮＴは、マーク４３４ａをウェーハ観察カメラ４２１に撮像（観察）させながら、ウェーハ観察カメラ４２１で取得された画像の中心にマーク４３４ａが配置されたときの干渉計４２２ａ～４２２ｃの計測値を取得する。そして、取得した計測値をウェーハステージ４３の原点とする。次に、制御部ＣＮＴは、マーク４３４ｂをウェーハ観察カメラ４２１に撮像（観察）させながら、ウェーハ観察カメラ４２１で取得された画像の中心にマーク４３４ｂが配置されたときの干渉計４２２ａ～４２２ｃの計測値を取得する。そして、取得した計測値から、ウェーハステージ４３のＹ軸の方向とＹ倍率とを決定する。次に、制御部ＣＮＴは、マーク４３４ｃをウェーハ観察カメラ４２１に撮像（観察）させながら、ウェーハ観察カメラ４２１で取得された画像の中心にマーク４３４ｃが配置されたときの干渉計４２２ａ～４２２ｃの計測値を取得する。そして、取得した計測値から、ウェーハステージ４３のＸ軸の方向とＸ倍率とを決定する。つまり、基準プレート４３４におけるマーク４３４ｂからマーク４３４ａへ向かう方向を接合装置１００ＡのＹ軸、マーク４３４ｃからマーク４３４ａへ向かう方向を接合装置１００ＡのＸ軸として、軸の方向および直交度のキャリブレーションが行われる。そして、マーク４３４ｂとマーク４３４ａとの間隔を接合装置１００ＡのＹ方向のスケール基準、マーク４３４ｃとマーク４３４ａとの間隔を接合装置１００ＡのＸ方向のスケール基準としてキャリブレーションが行われる。干渉計４２２ａ～４２２ｃは、気圧変動や温度変動によって干渉計光路の屈折率が変化し、計測値が変動してしまうため、任意のタイミングでキャリブレーションを行い、ウェーハステージ４３の原点位置、倍率、回転、直交度を保証することが望ましい。なお、干渉計４２２ａ～４２２ｃの計測値の変動を低減するため、ウェーハステージ４３が移動する空間を温調チャンバーで囲って温度制御してもよい。
本実施形態では、基準プレート４３４をウェーハステージ４３に配置し、ウェーハ観察カメラ４２１で基準プレート４３４を撮像（観察）する例を説明したが、それに限られるものではない。例えば、基準プレート４３４を上部ベース４２に配置し、ダイ観察カメラ４３１で基準プレート４３４を撮像（観察）する構成であってもよい。この構成においても、ウェーハステージ４３の原点位置、倍率、回転、直交度を保証することができる。また、本実施形態では、基準プレート４３４を撮像（観察）してキャリブレーションを行う例を説明したが、それに限られるものではない。例えば、基準面への突き当て動作によってキャリブレーションを行ってもよい。また、白色干渉計など絶対値が保証されている位置測定手段を用いることによって、ウェーハステージ４３の高精度な位置決めを行ってもよい。
ところで、ウェーハ６とダイ５１との接合強度を向上させるためには、ダイ５１の被接合面の表面処理を行ってから接合処理を行う（開始する）までの時間を可能な限り短くすることが望ましい。また、表面処理と接合処理との間において、ダイ５１の被接合面に他の部材が接触することを回避することが望ましい。そのため、本実施形態の接合装置１００Ａには、前述したように、ダイ５１がボンディングヘッド４２３によって保持された状態でダイ５１の被接合面の表面処理を行う表面処理部４６が設けられている。そして、表面処理部４６によって表面処理が行われた後、ボンディングヘッド４２３によるダイ５１の保持を解除することなく、ウェーハ６とダイ５１とを位置合わせしてダイ５１をウェーハ６上に接合する接合処理が行われる。これにより、表面処理と接合処理との間において、ダイ５１の被接合面に他の部材が接触することを回避するとともに、表面処理から接合処理までの時間を短縮し、ウェーハ６とダイ５１との接合強度を向上させることができる。
［接合装置の動作］
以下、本実施形態における接合装置１００Ａの動作（接合方法）について説明する。図３は、本実施形態における接合装置１００Ａの動作フローを示すフローチャートである。図３のフローチャートの各工程は、制御部ＣＮＴによって実行されうる。また、図４は、接合装置１００Ａの動作を説明するための図であり、ボンディング部４のみを切り出して示している。
ステップＳ１０１で、制御部ＣＮＴは、不図示のウェーハ搬送機構を用いて、第１被接合物であるウェーハ６を接合装置１００Ａのウェーハステージ４３（ウェーハチャック４３３）の上に搬入する。このとき、ウェーハ６の被接合面に異物が付着すると接合不良になるため、接合装置１００Ａの内部はクラス１程度の清浄度が高い空間であることが望ましい。ウェーハ６についても清浄度を高く保つため、密閉度が高く且つ清浄度が高く保たれている容器にウェーハ６を格納し、その容器から接合装置１００Ａのウェーハステージ４３上にウェーハ６を搬送することが望ましい。当該容器としては、ＦＯＵＰ（Front Opening Unify Pod）などが挙げられる。
ここで、ウェーハ６の清浄度を高めるため、ウェーハ６を洗浄する洗浄機構が接合装置１００Ａの内部に設けられてもよい。また、接合処理のための前処理をウェーハ６に対して行う機構が接合装置１００Ａの内部に設けられてもよい。前処理としては、例えば、接着剤による接合の場合にはウェーハ６の被接合面に接着剤を塗布する処理が挙げられ、ハイブリッドボンディングの場合にはウェーハ６の被接合面を活性化させる処理が挙げられる。ウェーハ６は、不図示のプリアライメントユニットによって回転方向およびＸＹ方向の位置が計測され、その計測結果に基づいて大まかに位置決めされてから、ウェーハステージ４３のウェーハチャック４３３の上に搬送される。ウェーハ６の回転方向の位置は、ウェーハ６のノッチあるいはオリフラを検出することによって計測され、ウェーハ６のＸＹ方向の位置は、ウェーハ６の外形を検出することによって計測されうる。
ステップＳ１０２で、制御部ＣＮＴは、ウェーハ観察カメラ４２１を用いてウェーハアライメントを行う。ウェーハアライメントでは、ウェーハ観察カメラ４２１により、ウェーハ６における複数の領域のうちダイ５１を接合する対象領域（接合目標）の被接合面を撮像し、それにより得られた画像に基づいて、対象領域に設けられたパターンの位置を求める。なお、ウェーハ６における複数の領域の各々は、１つのダイ５１を接合すべき被接合領域であり、以下では単に「領域」と表記することがある。
ウェーハ６の被接合面を撮像する際のフォーカス調整は、ウェーハ観察カメラ４２１内に設けられたフォーカス調整機構によって行われてもよいし、ウェーハステージ４３のＺ駆動機構によってウェーハ６をＺ方向に駆動することによって行われてもよい。また、ウェーハ６の被接合面にアライメントマークが設けられている場合には、当該アライメントマークを用いてウェーハ６のパターンの位置が求められうる。一方、ウェーハ６の被接合面にアライメントマークが設けられていない場合には、ウェーハ６のパターンの位置を特定することができる特徴点を用いてウェーハ６のパターンの位置を求めてもよい。特徴点としては、例えば、ウェーハ６のパターンの一部が用いられうる。
例えば、制御部ＣＮＴは、ウェーハ観察カメラ４２１により取得された画像の中心に対して、投影されたアライメントマーク或いは特徴点の像位置を計測することで、ウェーハ６のパターンの位置を計測することができる。以下では、アライメントマーク或いは特徴点を、アライメントマーク等を表記することがある。一例として、接合装置１００Ａの基準点に対してアライメントマーク等の位置を高精度に計測する方法がある。当該方法では、事前に、基準プレート４３４に形成されたマークがウェーハ観察カメラ４２１の撮像視野に収まるようにウェーハステージ４３を駆動し、ウェーハ観察カメラ４２１により基準プレート４３４上のマークを撮像する。そのときのウェーハステージ４３の位置とウェーハ観察カメラ４２１で得られた画像内のマーク位置とに基づいて、接合装置１００Ａの基準点が決定される。そして、ウェーハ観察カメラ４２１によりアライメントマーク等を撮像して得られる画像に基づいて、基準点に対するアライメントマーク等の位置のオフセット量を求める。これにより、基準点の位置および当該オフセット量からアライメントマーク等の位置を高精度に計測することができる。接合装置１００Ａの基準点の位置としては、本実施形態では基準プレート４３４上の特定のマークの位置が用いられるが、基準となる位置であれば別の場所の位置が用いられてもよい。
ここで、干渉計４２２は回転方向の計測範囲が狭いため、ウェーハステージ４３によって補正することができる回転量が比較的小さい。そのため、ウェーハ６の回転量が大きい場合には、ウェーハ６の回転量が補正されるようにウェーハステージ４３上にウェーハ６を再配置することが望ましい。ウェーハステージ４３上にウェーハ６を再配置した場合には、ウェーハ６の位置を再度計測する必要がある。また、本ステップＳ１０２の実行中に、ウェーハ６の被接合面の表面位置（高さ）を計測する不図示の高さ計測手段を用いて、ウェーハ６の表面位置を計測するとよい。ウェーハ６の厚みにはバラツキがあり、接合処理の際に、ウェーハ６とダイ５１とのギャップを高精度に管理（制御）するために、ウェーハ６の表面位置が重要となるからである。
ウェーハステージ４３は、基準プレート４３４を用いて原点位置、倍率、Ｘ軸およびＹ軸の方向（回転）、および直交度が保証されている。そのため、ウェーハステージ４３の原点位置等に対し、ウェーハステージ４３上に搭載されたウェーハ６の位置を計測することができる。ウェーハ６には、半導体デバイス（パターン）が形成されている領域（接合目標、目標領域）が、ウェーハ６内に一定の周期で繰り返し配置されている。即ち、ウェーハ６には、ダイ５１がそれぞれ接合される複数の領域が含まれる。ウェーハ６の各領域における半導体デバイスは、半導体製造装置を用いて高精度に位置決めされて製造されるため、ウェーハ６における複数の領域は、一般的にナノレベルの精度の繰り返し周期で精度よく配列されている。したがって、本ステップＳ１０２のウェーハアライメントでは、ウェーハ６における全ての領域の位置を計測する必要はなく、ウェーハ６における複数の領域のうち幾つかの領域の位置を計測すればよい。具体的には、ウェーハ６における複数の領域のうち３つ以上の領域における半導体デバイス（パターン、マーク）の位置を計測して統計処理する。これにより、ウェーハ６における領域の配列と、当該配列の原点位置と、ＸＹ方向の位置と、θＺ方向の回転量および直交度と、繰返し周期の倍率誤差とを算出することができる。
また、ウェーハチャック４３３は、ウェーハ６を温調する機構が備えていてもよい。例えば、シリコンウェーハの熱膨張係数は３ｐｐｍ／℃であり、３００ｍｍ径のウェーハの場合、１℃温度が上昇すると、最外周で１５０ｍｍ×０．０００００３＝０．０００４５ｍｍ＝４５０ｎｍも位置が動いてしまう。ウェーハアライメント後に接合位置（例えば、対象領域の位置）が移動してしまうと、ウェーハ６とダイ５１とを精度よく接合することが困難になりうる。そのため、ウェーハ６の温度変化が０．１度以下になるようにウェーハ６を温調するとよい。
なお、本実施形態では、ウェーハ６を第１被接合物として用いたが、配線が形成されたインターポーザを第１被接合物として用いる場合には、半導体デバイスの配列ではなく、繰り返し形成されている配線の配列を計測することになる。また、パターンが形成されていないウェーハやパネルを第１被接合物として用いる場合には、本ステップＳ１０２のウェーハアライメントは実施されなくてもよい。
上記のステップＳ１０１～Ｓ１０２は、第１被接合物であるウェーハ６に関する工程である。一方、ステップＳ１０１～Ｓ１０２に並行して、第２被接合物であるダイ５１に関する工程（ステップＳ２０１～Ｓ２０５）が実施される。
ステップＳ２０１で、制御部ＣＮＴは、不図示の搬送機構を用いて、ダイシングフレーム５をピックアップ部３（フレーム保持部３３上）に搬入する。ダイシングフレーム５は、中央に開口が設けられたフレームであり、ダイシングフレーム５には、当該開口を覆うようにダイシングテープが貼られている。そして、当該ダイシングテープ上に、ダイサー等の切断装置により個片化された複数のダイ５１が配列している。従来、ダイシングフレーム５は、密封されていないマガジンで運搬されていた。しかしながら、ダイ５１の被接合面に異物が付着すると接合不良になるため、密閉度が高く且つ清浄度が高く保たれている容器で運搬する必要がある。ここで、ダイ５１の清浄度を高めるため、ダイシングフレーム５（ダイシングテープ）上のダイ５１を洗浄する洗浄機構が接合装置１００Ａの内部に設けられてもよい。また、ダイシングフレーム５は、不図示のプリアライメントユニットにより、ダイシングフレーム５の外形基準で、回転方向とシフト位置（ＸＹ方向の位置）が大まかに位置決めされてフレーム保持部３３上に搬送されうる。
ステップＳ２０２で、制御部ＣＮＴは、ピックアップヘッド３１およびリリースヘッド３２を制御することにより、ダイシングフレーム５（ダイシングテープ）上から１個のダイ５１をピックアップする。具体的には、制御部ＣＮＴは、まず、ピックアップする対象のダイ５１（以下では、対象ダイ５１と表記することがある）の位置にピックアップヘッド３１およびリリースヘッド３２を移動させる。そして、制御部ＣＮＴは、リリースヘッド３２を＋Ｚ方向に駆動することによって対象ダイ５１をダイシングテープの裏側から押し上げ、その状態で、ピックアップヘッド３１と対象ダイ５１とが接触するようにピックアップヘッド３１を－Ｚ方向に駆動する。これにより、ピックアップヘッド３１によって対象ダイ５１が真空吸引力等で保持（吸引）され、ピックアップヘッド３１を＋Ｚ方向に駆動することによって対象ダイ５１をダイシングテープから剥離することができる。ピックアップすべき対象ダイ５１は、接合装置１００Ａにオンラインで送信される良品ダイ（ＫＧＤ：Known Good Die）情報に基づいて決定されうる。通常は、良品ダイのみを対象ダイ５１としてピックアップするが、ウェーハ６における複数の領域のうち不良デバイスを有する領域に対しては不良ダイ（ＫＢＤ：Known Bad Die）を対象ダイ５１としてピックアップしてもよい。
ステップＳ２０３で、制御部ＣＮＴは、ピックアップヘッド３１によりピックアップされた対象ダイ５１をボンディング部４のボンディングヘッド４２３へ受け渡す（移載する）。具体的には、制御部ＣＮＴは、対象ダイ５１をピックアップしたピックアップヘッド３１をＸ方向に駆動することにより、ピックアップヘッド３１をボンディングヘッド４２３の上方に配置する。このとき、ボンディングヘッド４２３は、対象ダイ５１を保持するための保持面が上向きになるように駆動部４２５によって駆動（位置決め）されている。そして、制御部ＣＮＴは、ピックアップヘッド３１を－Ｚ方向に駆動することにより、対象ダイ５１をピックアップヘッド３１からボンディングヘッド４２３に受け渡す。ここで、ピックアップヘッド３１により対象ダイ５１をピックアップする際には、対象ダイ５１の被接合面が上向きであり（＋Ｚ方向を向いており）、対象ダイ５１の被接合面がピックアップヘッド３１によって保持（接触）される。一方、ピックアップヘッド３１からボンディングヘッド４２３に対象ダイ５１を受け渡された場合、対象ダイ５１における被接合面と反対側の面がボンディングヘッド４２３によって保持される。
ここで、本実施形態では、ピックアップヘッド３１がボンディングヘッド４２３へ対象ダイ５１を直接搬送する例を説明したが、それに限れるものではない。例えば、ボンディングヘッド４２３への対象ダイ５１の搬送経路に１以上の搬送機構が設けられている場合には、当該１以上の搬送機構へ対象ダイ５１を受け渡す過程を経て、ボンディングヘッド４２３へ対象ダイ５１を搬送してもよい。また、ボンディングヘッド４２３への対象ダイ５１の搬送経路に１以上のダイ保持部が設けられている場合、ピックアップヘッド３１は、１以上のダイ保持部を用いて対象ダイ５１を持ち直してから、ボンディングヘッド４２３に対象ダイ５１を搬送してもよい。
ステップＳ２０４で、制御部ＣＮＴは、ボンディングヘッド４２３によって保持されている対象ダイ５１の被接合面に対し、表面処理部４６により、ウェーハ６と対象ダイ５１との接合強度を向上させるための表面処理を実行する（図４（ａ）参照）。このとき、表面処理部４６によって表面処理を行うための表面処理位置に対象ダイ５１が配置されるように、ボンディングヘッド４２３が駆動部４２５によって駆動（位置決め）されている。本実施形態の場合、対象ダイ５１の被接合面が上向きである状態で、対象ダイ５１の被保持面に対する表面処理が行われうる。表面処理は、前述したように、対象ダイ５１の被保持面の表面状態を活性させる活性化処理を含む。また、表面処理は、対象ダイ５１の被保持面を洗浄する洗浄処理、および／または、対象ダイ５１の被保持面を親液化（親水化）する親液化処理を含んでもよい。ここで、本ステップＳ２０４では、接着剤による接合が適用される場合には、対象ダイ５１の被接合面への接着剤の塗布処理が実施されてもよい。バンプ接合が適用される場合には、対象ダイ５１のバンプを溶解するための加熱処理やフラックスの塗布処理が実施されてもよい。
ステップＳ２０５で、制御部ＣＮＴは、ボンディングヘッド４２３によって保持されている対象ダイ５１が接合処理位置に配置されるように、駆動部４２５にボンディングヘッド４２３を回転駆動させる（図４（ｂ）参照）。これにより、ボンディングヘッド４２３によって保持されている対象ダイ５１の被接合面が下向きとなり、対象ダイ５１の被接合面とウェーハ６の被接合面とが対向可能となる。この際、制御部ＣＮＴは、前述した固定機構によってボンディングヘッド４２３の位置を固定（ロック）するとよい。
以上の工程により、ボンディングヘッド４２３によって保持されている対象ダイ５１が、ウェーハステージ４３によって保持されているウェーハ６に対向可能となり、ウェーハ６の対象領域に対象ダイ５１を接合するための接合処理を実行可能な状態となる。
ステップＳ１０３で、制御部ＣＮＴは、ダイ観察カメラ４３１を用いてダイアライメントを行う（図４（ｂ）参照）。ダイアライメントでは、ボンディングヘッド４２３により保持されている対象ダイ５１がダイ観察カメラ４３１の上方に配置されるように、ダイ観察カメラ４３１が搭載されたウェーハステージ４３を駆動する。次いで、対象ダイ５１の被接合面をダイ観察カメラ４３１によって撮像し、それにより得られた画像に基づいて、対象ダイ５１の被接合面に設けられたパターンの位置を求める。
対象ダイ５１の被接合面を撮像する際のフォーカス調整は、ダイ観察カメラ４３１内に設けられたフォーカス調整機構によって行われてもよいし、ウェーハステージ４３のＺ駆動機構によってダイ観察カメラ４３１をＺ方向に駆動することで行われてもよい。ボンディングヘッド４２３にＺ駆動機構が設けられている場合には、ボンディングヘッド４２３のＺ駆動機構で対象ダイ５１をＺ方向に駆動することによってフォーカス調整が行われてもよい。また、対象ダイ５１の被接合面にアライメントマークが設けられている場合には、当該アライメントマークを用いて対象ダイ５１のパターンの位置が求められうる。一方、一般的なダイでは、アライメントマークがスクライブライン上に配置され、アライメントマークがスクライブラインごと除去されていることが多い。この場合、対象ダイ５１のパターンの位置を特定することができる特徴点を用いて対象ダイ５１のパターンの位置を求めてもよい。特徴点としては、例えば、対象ダイ５１の被接合面に配置されているパッドやバンプの配列の最端部、非周期な配列になっている領域、或いは、ダイの外縁（外形）などが用いられうる。
例えば、制御部ＣＮＴは、ダイ観察カメラ４３１により取得された画像の中心に対して、投影されたアライメントマーク或いは特徴点の像位置を計測することで、対象ダイ５１のパターンの位置を計測することができる。対象ダイ５１の位置の計測は、対象ダイ５１の回転量（θＺ方向の回転）の計測を含みうる。対象ダイ５１の回転量は、例えば、ダイ観察カメラ４３１で得られた画像に基づいて、対象ダイ５１の被接合面における複数の特徴点の各々の位置を求めることによって計測されうる。複数の特徴点の各々の位置は、ウェーハステージ４３によってダイ観察カメラ４３１を駆動しながら各特徴点を個別に撮像することで得られた複数の画像に基づいて求められうる。或いは、ダイ観察カメラ４３１の撮像視野に対象ダイ５１の全体が収まる場合には、複数の特徴点の各々の位置は、ダイ観察カメラ４３１によって対象ダイ５１の被接合面の全体を撮像した画像から求められうる。対象ダイ５１の回転量は、接合処理の際にウェーハステージ４３によりウェーハ６を回転することによって補正することができる。但し、干渉計４２２は回転方向の計測範囲が狭いため、対象ダイ５１の回転量が大きい場合には、対象ダイ５１の回転量が補正されるようにボンディングヘッド４２３に対象ダイ５１を再配置することが望ましい。ボンディングヘッド４２３に対象ダイ５１を再配置した場合には、対象ダイ５１の位置を再度計測する必要がある。
また、本ステップＳ１０３の実行中に、対象ダイ５１の被接合面の表面位置（高さ）を計測する不図示の高さ計測手段を用いて、対象ダイ５１の表面位置を計測するとよい。対象ダイ５１の厚みにはバラツキがあり、接合処理の際に、ウェーハ６と対象ダイ５１とのギャップを高精度に管理（制御）するために、対象ダイ５１の表面位置が重要となるからである。さらに、対象ダイ５１の被接合面における複数の箇所で高さ（即ち、対象ダイ５１の被接合面の高さ分布）を測定し、その計測結果に基づいて、接合処理の際にウェーハ６と対象ダイ５１との相対姿勢を調整してもよい。当該相対姿勢の調整は、ウェーハステージ４３および／またはボンディングヘッド４２３に搭載されたチルト機構で行われうる。
ステップＳ１０４で、制御部ＣＮＴは、ウェーハステージ４３を駆動することにより、ウェーハ６のパターンと対象ダイ５１のパターンとが重なり合うように、ウェーハ６と対象ダイ５１との位置合わせを行う（図４（ｃ）参照）。具体的には、制御部ＣＮＴは、ウェーハ６のうち対象ダイ５１を接合すべき対象領域が、ボンディングヘッド４２３により保持されている対象ダイ５１の下方に配置されるように、ウェーハステージ４３を駆動する。そして、制御部ＣＮＴは、ステップＳ１０２で得られたウェーハ６のパターンの位置と、ステップＳ１０３で得られた対象ダイ５１のパターンの位置とに基づいて、ウェーハ６と対象ダイ５１との位置合わせを行う。このとき、ウェーハ６と対象ダイ５１との相対的な回転ずれおよび／または姿勢ずれが低減されるように、ウェーハ６と対象ダイ５１との位置合わせを行うとよい。また、ウェーハ６と対象ダイ５１との接合時に、ウェーハ６と対象ダイ５１との相対位置が変化（シフト）すると予測される場合には、当該相対位置の変化分をオフセット量として用いてウェーハ６と対象ダイ５１との位置合わせを行ってもよい。当該オフセット量は、実験やシミュレーションなどによって事前に取得されうる。オフセット量の決定方法（管理方法）については後述する。
ステップＳ１０５で、制御部ＣＮＴは、ウェーハ６と対象ダイ５１との間隔を狭めることによってウェーハ６に対象ダイ５１を接合する（接合処理）。接合処理は、ボンディングヘッド４２３によって対象ダイ５１をＺ方向に駆動することで行われてもよいし、ウェーハステージ４３によってウェーハ６をＺ方向に駆動することで行われてもよい。或いは、接合処理は、ボンディングヘッド４２３およびウェーハステージ４３によって対象ダイ５１とウェーハ６とを相対的にＺ方向に駆動することで行われてもよい。ウェーハ６と対象ダイ５１との間隔を高精度に制御するため、ボンディングヘッド４２３および／またはウェーハステージ４３のＺ方向の位置を検出する検出部（例えばエンコーダ）を設け、当該検出部の検出結果に基づいてフィードバック制御を行うとよい。
接合処理の実行中においても、ウェーハ６と対象ダイ５１との位置合わせ精度を向上させるため、ＸＹ方向におけるウェーハ６と対象ダイ５１との相対位置が制御されうる。この場合において、ウェーハステージ４３をＺ方向に駆動しても干渉計４２２からの光がミラー４３２に照射されるように、ミラー４３２のＺ方向の幅が設定されているとよい。また、ボンディングヘッド４２３とウェーハステージ４３とのＸＹ方向の相対位置を検出する検出部（例えば、エンコーダ、ギャップセンサ）が設けられてもよい。この場合、接合処理の実行中、当該検出部でボンディングヘッド４２３とウェーハステージ４３とのＸＹ方向の相対位置を検出（モニター）しながら、当該相対位置のフィードバック制御が行われうる。なお、ウェーハ６と対象ダイ５１とが接触すると、干渉計４２２の計測結果に基づいてフィードバック制御しているウェーハステージ４３の位置が拘束されてしまう。そのため、ウェーハ６と対象ダイ５１との接触を開始したときにフィードバック処理を停止するなど、ＸＹ方向におけるウェーハ６と対象ダイ５１との相対位置の制御方法を接触前後で切り替えるとよい。
さらに、バンプ接合の場合には、ウェーハ６に対象ダイ５１を所定の圧力（圧着圧）で押し付けるなど、バンプ接合に必要な処理が本ステップＳ１０５で実施されてもよい。ハイブリッド接合の場合には、接合を開始するトリガとなる衝撃を加える処理が、本ステップＳ１０５で実施されてもよい。接合後におけるウェーハ６と対象ダイ５１との接合状態（接合ずれ量）を観察する処理も、本ステップＳ１０５で実施されてもよい。
ここで、対象ダイ５１は、ステップＳ２０３でボンディングヘッド４２３による保持が開始された後、ステップＳ１０５でウェーハ６と対象ダイ５１との接合が終了するまで、ボンディングヘッド４２３によって保持されたままである。即ち、ボンディングヘッド４２３による対象ダイ５１の保持の解除が行われない。そして、ステップＳ１０５でウェーハ６と対象ダイ５１との接合が終了した後、制御部ＣＮＴは、ボンディングヘッド４２３による対象ダイ５１の保持を解除し、ウェーハステージ４３とボンディングヘッド４２３との間隔を広げる。なお、接合処理は、前述したステップＳ１０４におけるウェーハ６と対象ダイ５１との位置合わせを含むものと理解されてもよい。
ステップＳ１０６で、制御部ＣＮＴは、ウェーハ６における複数の領域の全てにダイ５１を接合したか否かを判断する。通常、１つのウェーハ６には数十から数百の半導体デバイスが複数の領域として形成されており、複数の領域の各々にダイ５１が接合されうる。次にダイ５１を接合すべき領域（次の対象領域）がウェーハ６に存在する場合には、ステップＳ２０２に戻る。一方、次の対象領域がウェーハ６に存在しない場合、即ち、ウェーハ６における複数の対象領域の全てにダイ５１を接合した場合には、ステップＳ１０７に進む。
ここで、本実施形態では、次の対象領域があるか否かを接合処理の終了後に判断してステップＳ２０２に戻る例を説明したが、次の対象領域があるか否かの判断は接合処理の終了前に行われてもよい。この場合、接合処理の実行と並行してステップＳ２０２が行われうる。即ち、接合処理の実行と並行して、次の対象領域に接合すべきダイ５１がダイシングフレーム５（ダイシングテープ）上からピックアップされる。この際、ボンディングヘッド４２３および／またはピックアップヘッド３１を複数備えることで、並行処理を更に迅速に行うことが可能となる。また、ウェーハ６における各領域（半導体デバイス）に複数種類のダイ５１が接合される場合には、１つの種類のダイの接合がウェーハ６の対象領域の全て対して行われた後に、次の種類のダイの接合が開始される。次の種類のダイの接合を開始する場合には、次の種類のダイが配置されているダイシングフレーム５の搬入動作（ステップＳ２０１）が実施され、その後に、ステップＳ２０２のダイピックアップが実施されうる。
ステップＳ１０７で、制御部ＣＮＴは、不図示のウェーハ搬送機構を用いて、複数の領域の各々にダイ５１が接合されたウェーハ６をウェーハステージ４３（ウェーハチャック４３３）上から搬出する。ウェーハ６は、ウェーハ６の搬入に用いられた容器（例えばＦＯＵＰ）に戻される場合と、当該容器とは別の容器に戻される場合が考えられる。但し、ダイ５１が接合されたウェーハ６は全体としての厚みが変わり、ウェーハ６間の隙間を接合処理前のウェーハ６に比べて広げる必要があるため、別の容器に戻されるとよい。以上、１枚のウェーハ６における複数の領域の各々にダイ５１を接合するための接合装置１００Ａの動作フローを説明したが、複数のウェーハ６の各々に対してダイ５１の接合を行う場合には、図３のフローチャートが繰り返されることとなる。
なお、ダイシングフレーム５上のダイ５１の個数と、ウェーハ６における複数の領域の個数とは、一般的に異なるため、ウェーハ６の搬入とダイシングフレーム５の搬入とは同期しないことが多い。１つのウェーハ６へのダイ５１の接合中に、ダイシングフレーム５上のダイ５１がなくなった場合には、次のダイシングフレーム５が接合装置１００Ａ内に搬入されうる。一方、１つのウェーハ６へのダイ５１の接合が終了した後においてもダイシングフレーム５上にダイ５１が残っていれば、残りのダイ５１が次のウェーハ６に対して使用されうる。
［オフセット量の決定方法］
以下、上記のステップＳ１０４で使用されうるオフセット量の決定方法（管理方法）について説明する。オフセット量は、前述したように、ダイ観察カメラ４３１で計測された対象ダイ５１の位置と、ウェーハ観察カメラ４２１で計測されたウェーハ６の対象領域の位置とに基づいて、対象ダイ５１とウェーハ６の対象領域との位置合わせを行う際に反映されうる。図５は、オフセット量の決定方法を示すフローチャートである。図５のフローチャートの各工程は、制御部ＣＮＴによって実行されうる。
ここで、オフセット量の決定には、テスト用のダイ（以下では、テストダイと表記することがある）が用いられうる。テストダイは、ウェーハ観察カメラ４２１が検出可能な計測光を透過する材料によって構成（作成）されうる。本実施形態の場合、テストダイはガラスによって構成されうるが、ウェーハ観察カメラ４２１が赤外光を検出可能である場合には、シリコンなど赤外光を透過する材料によって構成されてもよい。このようにテストダイを構成するのは、ウェーハ６（対象領域）とテストダイとの接合後に、ウェーハ６とテストダイとの接合ずれ量をウェーハ観察カメラ４２１によって計測するからである。接合ずれ量とは、例えば、ＸＹ方向および／またはθＺ方向におけるウェーハ６とテストダイとの位置ずれ量（即ち、重ね合わせ誤差）を含みうる。また、テストダイには、当該ダイの位置を計測するためのアライメントマークと、接合ずれ量を計測するためのマークとが設けられている。テストダイは、本番で使用するダイ５１を模した形状およびパターンを有するように作製されうる。
ステップＳ３０１で、制御部ＣＮＴは、不図示のウェーハ搬送機構を用いて、第１被接合物であるウェーハ６を接合装置１００Ａのウェーハステージ４３（ウェーハチャック４３３）の上に搬入する。ウェーハ６には、ウェーハアライメントに使用されるマークと、接合ずれ量を計測するためのマークとが形成されている。また、ウェーハ６は、仮接着剤の塗布など、テストダイの接合時に生じうるウェーハ６（対象領域）に対するテストダイの位置ずれを低減させるための処理を行っておくことが望ましい。ウェーハ６は、不図示のプリアライメントユニットによって回転方向およびＸＹ方向の位置が計測され、その計測結果に基づいて大まかに位置決めされてから、ウェーハステージ４３のウェーハチャック４３３の上に搬送される。ウェーハ６の回転方向の位置は、ウェーハ６のノッチあるいはオリフラを検出することによって計測され、ウェーハ６のＸＹ方向の位置は、ウェーハ６の外形を検出することによって計測されうる。なお、オフセット量を決定するために用いられるウェーハ６は、テスト用のウェーハが用いられてもよい。
ステップＳ３０２で、制御部ＣＮＴは、ウェーハ観察カメラ４２１を用いてウェーハアライメントを行う。例えば、制御部ＣＮＴは、ウェーハ観察カメラ４２１を用いて、ウェーハ６上のアライメントマークを検出し、ウェーハステージ４３上におけるウェーハ６の搭載位置と回転量を計測する。本ステップＳ３０２は、前述したステップＳ１０２と同様の工程であるため、ここでの詳細な説明を省略する。また、本ステップＳ３０２の実行中に、ウェーハ６の被接合面の表面位置（高さ）を計測する不図示の高さ計測手段を用いて、ウェーハ６の表面位置を計測しておくとよい。ウェーハ６の厚みにはバラツキがあり、接合処理の際に、ウェーハ６とテストダイとのギャップを高精度に管理（制御）するために、ウェーハ６の表面位置が重要となるからである。
ステップＳ３０３で、制御部ＣＮＴは、第２被接合物であるテストダイをボンディングヘッド４２３に搭載する。例えば、テストダイは、ダイシングフレーム５に貼られたダイシングテープ上に配置されている。ダイシングフレーム５は、フレーム保持部３３によって保持される。制御部ＣＮＴは、ピックアップヘッド３１およびリリースヘッド３２を制御し、ピックアップヘッド３１によってダイシングフレーム５（ダイシングテープ）上からテストダイをピックアップする。そして、制御部ＣＮＴは、ピックアップヘッド３１をボンディングヘッド４２３の上方に駆動し、ピックアップヘッド３１からボンディングヘッド４２３にテストダイを受け渡す（搭載する）。
ステップＳ３０４で、制御部ＣＮＴは、ダイ観察カメラ４３１を用いてダイアライメントを行う。例えば、制御部ＣＮＴは、ダイ観察カメラ４３１を用いて、テストダイのアライメントマークを検出し、ボンディングヘッド４２３によって保持されたテストダイの位置および回転量を計測する。本ステップＳ３０４は、前述したステップＳ１０３と同様の工程であるため、ここでの詳細な説明を省略する。また、本ステップＳ３０４の実行中に、テストダイの被接合面の表面位置（高さ）を計測する不図示の高さ計測手段を用いて、テストダイの表面位置を計測しておくとよい。テストダイの厚みにはバラツキがあり、接合処理の際に、ウェーハ６とテストダイとのギャップを高精度に管理（制御）するために、テストダイの表面位置が重要となるからである。さらに、テストダイの被接合面における複数の箇所で高さを測定し、その計測結果に基づいて、接合処理の際にウェーハ６とテストダイとの相対姿勢を調整してもよい。当該相対姿勢の調整は、ウェーハステージ４３および／またはボンディングヘッド４２３に搭載されたチルト機構で行われうる。
ステップＳ３０５で、制御部ＣＮＴは、ウェーハステージ４３を駆動することにより、ウェーハ６の目標領域の上方にテストダイが配置されるように、ウェーハ６とテストダイとの位置合わせを行う。具体的には、制御部ＣＮＴは、ステップＳ３０２で計測されたウェーハ６の位置および回転量と、ステップＳ３０４で計測されたテストダイの位置および回転量とに基づいて、ウェーハ６とテストダイとの位置合わせを行う。当該位置合わせは、ウェーハ６の目標領域のパターン（パッド）とテストダイのパターン（パッド）とが重なり合うように行われうる。本ステップＳ３０５は、前述したステップＳ１０４と同様の工程であるため、ここでの詳細な説明を省略する。
ステップＳ３０６で、制御部ＣＮＴは、ウェーハ６にテストダイを接合する（接合処理）。本ステップＳ３０６は、前述したステップＳ１０５と同様の工程であるため、ここでの詳細な説明を省略する。
ステップＳ３０７で、制御部ＣＮＴは、ウェーハ観察カメラ４２１を用いて、ウェーハ６の目標領域とテストダイとの接合ずれ量を計測する。例えば、制御部ＣＮＴは、ウェーハ６におけるテストダイの接合個所がウェーハ観察カメラ４２１の下方に配置されるようにウェーハステージ４３を駆動する。そして、制御部ＣＮＴは、ウェーハ観察カメラ４２１に接合箇所を撮像させ、それにより得られた画像に基づいて、ＸＹ方向および／またはθＺ方向におけるウェーハ６（目標領域）とテストダイとの接合ずれ量（位置ずれ量、重ね合わせ誤差）を計測する。
接合ずれ量を計測するためのマークの１つの実施例としては、ウェーハ側の３０μｍ幅の四角枠と、テストダイ側の６０μｍ幅の四角枠とから構成されたマーク（Ｂｏｘ－ｉｎ－Ｂｏｘマーク）が挙げられる。このマークを用いる場合、２つの枠が重なり合うようにウェーハ６とテストダイとが接合され、当該２つの枠の位置ずれ量からウェーハ６とテストダイとの接合ずれ量が計測される。接合ずれ量を計測するためのマークは、四角形に限られるものでなく、四角形以外の多角形、円形、楕円形などの他の形状であってもよい。また、ウェーハ側のマークをインナーマークとし、ダイ側のマークをアウターマークとする例に限られるものではなく、ウェーハ側のマークをアウターマークとし、テストダイ側のマークをインナーマークとしてもよい。さらに、接合ずれ量を計測するためのマークは、Ｂｏｘ－ｉｎ－Ｂｏｘマークに限られるものではなく、ウェーハ側のマークとテストダイ側のマークとが離れて配置されていてもよい。この場合、ウェーハ側のマークとテストダイ側のマークとの間隔（例えば、目標間隔からのずれ）に基づいて接合ずれ量を計測してもよい。接合ずれ量は、テストダイにおける複数点で計測されることが望ましい。複数点で接合ずれ量を計測することで、ＸＹ方向における接合ずれ量だけでなく、θＺ方向における接合ずれ量（即ち、回転誤差）も計測することができる。また、複数点での接合ずれ量に対して統計処理を行うことにより、計測誤差を低減して、高精度に接合ずれ量を計測することも可能となる。
ステップＳ３０８で、制御部ＣＮＴは、ステップＳ３０７で計測された接合ずれ量に基づいてオフセット量を算出する。例えば、制御部ＣＮＴは、ステップＳ３０７で計測された接合ずれ量を低減するためのＸＹ方向の位置ずれ量およびθＺ方向の回転量を、オフセット量として算出する。以上の説明では、ウェーハ６のうち１つのテストダイが接合された１つの領域についてオフセット量を算出したが、複数のテストダイを用いて、ウェーハ６における複数の領域の各々についてオフセット量を算出することが望ましい。ウェーハ６における複数の領域は、本番で複数のダイ５１がそれぞれ接合される複数の領域に相当する位置に設定されるとよい。また、ウェーハ６における複数の領域でそれぞれ算出されたオフセット量の代表値を当該複数の領域で共通に使用してもよい。代表値とは、平均値、最大値、最頻値などが挙げられる。ウェーハ６の位置に応じてオフセット量が変わる場合には、ウェーハ６における複数の領域の各々についてオフセット量を個別に算出してもよい。
ここで、図３のステップＳ１０４において、上記のように算出されたオフセット量を用いてウェーハ６と対象ダイ５１との位置合わせを行う例について説明する。なお、座標の方向の取り方によって符号が変化するが、以下の例ではすべて、それぞれの図で示している座標系に従うものとする。
ステップＳ１０２で計測されたウェーハ６の対象領域の基準点に対する位置を（Ｗｘ，Ｗｙ）、回転量をＷθとする。ステップＳ１０３でダイ観察カメラ４３１により得られた画像の重心（中心）に対する対象ダイ５１位置を（Ｄｘ，Ｄｙ）、回転量をＤθとする。ウェーハ６と対象ダイ５１との接合時にウェーハ６と対象ダイ５１とがシフトする量（シフト量）を（Ｐｘ，Ｐｙ）、回転量をＰθとする。また、ステップＳ３０８で得られたオフセット量として、ＸＹ方向の位置ずれ量を（Ｘ０，Ｙ０）、θＺ方向の回転量をθ０とする。
ステップＳ３０８においてオフセット量が正しく求められている場合、Ｗｘ＝Ｗｙ＝Ｗθ＝Ｄｘ＝Ｄｙ＝Ｄθ＝０である。そのため、ウェーハ６に対象ダイ５１を接合する場合、ウェーハ６の対象領域に対して対象ダイ５１がオフセット量だけずれるように、ステップＳ１０４においてウェーハ６と対象ダイ５１との位置合わせが行われる。即ち、ＸＹ方向が（Ｘ０,Ｙ０）、θＺ方向がθ０となるようにウェーハステージ４３を配置して、ウェーハ６に対象ダイ５１を接合する。これにより、位置精度良く、高精度に接合処理を行うことができる。
接合処理においてウェーハ６の位置がずれている場合、例えば、ウェーハ６の位置が正の方向にずれている場合には、その分、負の方向にウェーハステージ４３を移動させることで、当該ウェーハ６のずれを補正することができる。具体的には、接合処理において、ＸＹ方向が(Ｘ０－Ｗｘ，Ｙ０－Ｗｙ)、θＺ方向が（θ０－Ｗθ）となるようにウェーハステージ４３を配置することとなる。
また、接合処理において対象ダイ５１の位置がずれている場合、例えば、対象ダイ５１の位置が正の方向にずれている場合には、その分、正の方向にウェーハステージ４３を移動させることで、当該対象ダイ５１のずれを補正することができる。具体的には、接合処理において、ＸＹ方向が(Ｘ０－Ｗｘ＋Ｄｘ，Ｙ０－Ｗｙ＋Ｄｙ)、θＺ方向が（θ０－Ｗθ＋Ｄθ）になるようにウェーハステージ４３を配置することとなる。
さらに、接合処理でシフト量が発生する場合には、その分ずらした位置を接合位置とする。例えば、シフト量が正の方向である場合には、同じ量だけウェーハステージ４３を移動させて接合処理を行う。具体的には、接合処理において、ＸＹ方向が（Ｘ０－Ｗｘ＋Ｄｘ＋Ｐｘ，Ｙ０－Ｗｙ＋Ｄｙ＋Ｐｙ)、θＺ方向が（θ０－Ｗθ＋Ｄθ＋Ｐθ）になるようにウェーハステージ４３を配置することとなる。
上述したように、本実施形態の接合装置１００Ａは、ダイ５１がボンディングヘッド４２３によって保持された状態でダイ５１の被接合面の表面処理を行う表面処理部４６を備える。そして、接合装置１００Ａは、表面処理部４６によって当該表面処理を行った後、ボンディングヘッド４２３によるダイ５１の保持を解除することなく、ウェーハ６とダイ５１とを位置合わせしてダイ５１をウェーハ６上に接合する接合処理を行う。これにより、表面処理と接合処理との間において、ダイ５１の被接合面に他の部材が接触することを回避するとともに、表面処理から接合処理までの時間を短縮し、ウェーハ６とダイ５１との接合強度を向上させることができる。
＜第２実施形態＞
本発明に係る第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態の接合装置１００Ｂを示す概略図である。本実施形態の接合装置１００Ｂは、図６に示すように、エンコーダーを用いてウェーハステージの位置測定を行うものである。なお、第２実施形態は、第１実施形態を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及する事項以外は第１実施形態に従いうる。
第２実施形態の接合装置１００Ｂは、図１に示される第１実施形態の接合装置１００Ａと比較して、干渉計４２２およびバーミラー４３２の代わりにエンコーダースケール４２４およびエンコーダーヘッド４３５が設けられている点で異なる。第２実施形態の接合装置１００Ｂでは、ウェーハステージ４３にエンコーダーヘッド４３５が設けられており、上部ベース４２にエンコーダースケール４２４が搭載されている。エンコーダースケール４２４は、２次元的な位置決めができるように平面上に２次元のスケールが形成されており、エンコーダーヘッド４３５によってスケールを検出することによって、２次元でウェーハステージ４３の位置を計測することが可能である。エンコーダースケール４２４は、熱膨張率が低く、かつ高い位置精度でスケールが形成（描画）されているもの望ましい。エンコーダースケール４２４の一例としては、石英基板の上に、半導体リソグラフィ工程の描画方法を用いてスケールが描画されたものがある。ここで、ウェーハステージ４３は、大きな範囲を駆動することができる粗動ステージと、当該粗動ステージの上で、小さな範囲で高精度に駆動することができる微動ステージとによって構成されてもよい。この場合、エンコーダーヘッド４３５は、高精度な位置決めをするために、微動ステージに固定されているとよい。本実施形態での位置決め手段とは、エンコーダーによる高精度な位置測定と、その結果に基づいたフィードバック制御となる。なお、以下では、エンコーダースケール４２４とエンコーダーヘッド４３５とから成るユニットを「エンコーダー」と表記することがある。
次に、図７を参照しながら、基準プレート４３４を用いて、ステージの原点位置、倍率、Ｘ軸およびＹ軸の方向（回転）、直交度を保証する方法を説明する。図７は、ウェーハステージ４３を＋Ｚ方向からみた図である。制御部ＣＮＴは、マーク４３４ａをウェーハ観察カメラ４２１に撮像（観察）させながら、ウェーハ観察カメラ４２１で取得された画像の中心にマーク４３４ａが配置されたときのエンコーダーの計測値を取得し、その計測値をウェーハステージ４３の原点とする。次に、制御部ＣＮＴは、マーク４３４ｂをウェーハ観察カメラ４２１に撮像（観察）させながら、ウェーハ観察カメラ４２１で取得された画像の中心にマーク４３４ｂが配置されたときのエンコーダーの計測値を取得する。そして、取得した計測値から、ウェーハステージ４３のＹ軸の方向とＹ倍率とを決定する。次に、制御部ＣＮＴは、マーク４３４ｃをウェーハ観察カメラ４２１に撮像（観察）させながら、ウェーハ観察カメラ４２１で取得された画像の中心にマーク４３４ｃが配置されたときのエンコーダーの計測値を取得する。そして、取得した計測値から、ウェーハステージ４３のＸ軸の方向とＸ倍率とを決定する。つまり、基準プレート４３４におけるマーク４３４ｂからマーク４３４ａへ向かう方向を接合装置１００ＢのＹ軸、マーク４３４ｃからマーク４３４ａへ向かう方向を接合装置１００ＢのＸ軸として、軸の方向および直交度のキャリブレーションが行われる。そして、マーク４３４ｂとマーク４３４ａとの間隔を接合装置１００ＢのＹ方向のスケール基準、マーク４３４ｃとマーク４３４ａとの間隔を接合装置１００ＢのＸ方向のスケール基準としてキャリブレーションが行われる。なお、エンコーダーは、温度変動によってスケールが熱膨張し、計測値が実際の値（距離）と異なってしまうため、任意のタイミングでキャリブレーションを行い、ウェーハステージ４３の原点位置、倍率、回転、直交度を保証することが望ましい。
ここで、エンコーダーは、それぞれの駆動ステージごとにリニアエンコーダーを含んでもよい。但し、その場合は、ウェーハステージ４３とエンコーダーの計測点との間に変動要因が増えるために、キャリブレーションの頻度を上げる、或いは別の計測方法を用いるなど工夫が必要である。また、複数のエンコーダーヘッド４３５を配置し、例えば接合位置に応じて切り替えて使用することで、接合装置１００Ｂのフットプリントを小さくすることができる。もしくは、接合位置に対して対称に挟み込む位置に複数のエンコーダーヘッド４３５を配置し、複数のエンコーダーヘッド４３５からの計測値を用いることで、ウェーハステージ４３の位置計測精度を向上させることが可能である。以上の説明では、基準プレート４３４を撮像（観察）してキャリブレーションを行う例を説明したが、それに限られるものではない。例えば、基準面への突き当て動作によってキャリブレーションを行ってもよい。また、エンコーダー内にキャリブレーション機構を備えるとともに、絶対値が保証されている位置測定手段を用いることによって、高精度な位置決めを行ってもよい。
上記のように構成された接合装置１００Ｂにおいても、第１実施形態の接合装置１００Ａと同様に動作する。即ち、接合装置１００Ｂにおいても、図３のフローチャートに従って、ウェーハ６における複数の領域の各々にダイ５１を接合する。但し、接合装置１００Ｂでは、例えば図３のステップＳ１０４において、エンコーダーの計測値に基づいて、ウェーハ６と対象ダイ５１との位置合わせが制御されうる。
＜第３実施形態＞
本発明に係る第３実施形態について説明する。図８は、第３実施形態の接合装置１００Ｃを示す概略図である。本実施形態の接合装置１００Ｃは、図８に示すように、ウェーハを保持するウェーハステージ４３を駆動する代わりに、ダイを保持するボンディングヘッドを駆動することにより、ウェーハとダイとを位置合わせしてウェーハ上にダイを接合する。図８においては、ウェーハチャック４４３により保持されたウェーハ６の上面（被接合面）と垂直な方向をＺ方向として、ウェーハ６の上面と平行な面内において互いに直交する方向をＸ方向およびＹ方向とする。なお、第３実施形態は、第１実施形態を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及する事項以外は第１実施形態に従いうる。第３実施形態では、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を用い、当該要素についての詳細な説明を省略する。また、第３実施形態では、ボンディングヘッド（ダイ５１）を駆動する構成例を説明するが、ボンディングヘッドに加えて、第１実施形態のようにウェーハ６を駆動可能に構成してもよい。この場合、第２実施形態が適用されてもよい。
本実施形態の接合装置１００Ｃは、図８に示すように、ピックアップ部３と、ボンディング部４と、制御部ＣＮＴとを含む。ピックアップ部３および制御部ＣＮＴは、第１実施形態の接合装置１００Ａと同様であるため、ここでの詳細な説明を省略する。
ボンディング部４は、上部ベース４２と下部ベース４４とを含み、下部ベース４４の側方に表面処理部４６を有する。表面処理部４６（処理部）は、ダイ５１が表面処理位置に配置されるように（ダイ５１の被接合面が下向きになるように）ボンディングヘッド４５３によって保持されている状態で、当該ダイ５１の被保持面に対して表面処理を行う。第１実施形態で前述したように、表面処理部４６は、例えば大気圧プラズマ活性化装置を含み、ダイ５１の被保持面の表面状態を活性させる活性化処理を表面処理として実行する。また、表面処理部４６は、洗浄装置を含み、ダイ５１の被保持面を洗浄する洗浄処理を表面処理として実行してもよい。表面処理部４６は、親液化装置を含み、ダイ５１の被保持面を親液化（親水化）する親液化処理を表面処理として実行してもよい。
上部ベース４２には、ボンディングステージ４５が搭載されている。ボンディングステージ４５は、上部ベース４２の下面に沿ってＸＹ方向に移動可能に構成される。具体的には、ボンディングステージ４５は、ダイ５１を保持するボンディングヘッド４５３と、ボンディングヘッド４５３（ダイ５１）を駆動する駆動部４５６とを含む。
ボンディングヘッド４５３は、ピックアップヘッド３１から受け渡されたダイ５１を真空吸引力等で保持する。本実施形態の場合、ピックアップヘッド３１は、ダイシングフレーム５に貼られたダイシングテープから１個のダイ５１をピックアップし、ピックアップ部３からボンディング部４に移動する。ピックアップヘッド３１によりダイシングテープかピックアップされたダイ５１は、被接合面が上向きの状態である。即ち、ダイ５１の被接合面がピックアップヘッド３１によって保持されている。そのため、ピックアップヘッド３１は、ピックアップ部３からボンディング部４へ移動している途中で、ダイ５１の上下が反転するように回転（フリップ）し、ボンディングヘッド４５３に受け渡す。これにより、ボンディングヘッド４５３は、ダイ５１の被保持面が下向きの状態で、当該ダイ５１を保持することができる。
本実施形態では、ボンディングヘッド４５３によりダイ５１が保持された状態で表面処理が実施されるため、ボンディングヘッド４５３におけるダイ５１の保持面は、表面処理によるダメージを受け難い材料で構成されることが望ましい。また、ウェーハ６へのダイ５１の接合は、ボンディングヘッド４５３およびウェーハチャック４４３（ウェーハステージ）によりダイ５１とウェーハ６とを相対的に駆動することで行われうる。ウェーハ６へのダイ５１の接合は、ボンディングヘッド４５３でダイ５１を－Ｚ方向に駆動することで行われてもよいし、ウェーハチャック４４３（ウェーハステージ）でウェーハ６を＋Ｚ方向に駆動することで行われてもよい。
駆動部４５６は、リニアモータ等のアクチュエータを含み、ＸＹ方向およびθＺ方向にボンディングヘッド４５３（ダイ５１）を駆動可能に構成されている。駆動部４５６は、Ｚ方向にボンディングヘッド４５３（ダイ５１）を駆動可能に構成されてもよい。ウェーハ６とダイ５１とのθＺ方向への相対的な回転動作は、ボンディングステージ４５（駆動部４５６）によりダイ５１を回転させること、および／または、ウェーハチャック４４３（ウェーハステージ）によりウェーハ６を回転させることで行われうる。
また、駆動部４５６は、ボンディングヘッド４５３を駆動することにより、表面処理部４６によりダイ５１の被接合面の表面処理が行われる表面処理位置と、ウェーハ６上にダイ５１を接合する接合処理が行われる接合処理位置との間でダイ５１を移動させる。即ち、駆動部４５６は、表面処理位置と接合処理位置との間でダイ５１の位置を切り替える。本実施形態の場合、表面処理位置（第１位置）と接合処理位置（第２位置）とで、ダイ５１の被接合面の向きが同じ下向きである。そのため、駆動部４５６は、Ｙ方向にボンディングヘッド４２３を並進駆動するように構成される。これにより、表面処理位置と接合処理位置とでダイ５１の被接合面の向きが同じになるように、表面処理位置と接合処理位置との間でダイ５１を移動させることができる。
ボンディングステージ４５には、ＸＹ方向におけるボンディングステージ４５の位置を計測するためのミラー４５２が設けられている。ミラー４５２は、ＸＹ方向におけるボンディングステージ４５の位置を計測する干渉計４４２のターゲットとなる。干渉計４４２は、下部ベース４４に搭載されており、ボンディングステージ４５に設けられたミラー４５２に光を照射し、当該ミラー４５２からの反射光に基づいて、ボンディングステージ４５の位置を計測する。制御部ＣＮＴは、干渉計４４２によって計測されたボンディングステージ４５の位置に基づいて、ＸＹ方向およびθＺ方向におけるボンディングステージ４５（ダイ５１）の位置を制御することができる。
また、ボンディングステージ４５には、ウェーハ観察カメラ４５１（ウェーハ撮像部）が搭載されている。ウェーハ観察カメラ４５１は、ウェーハ６の被接合面を観察するためのカメラであり、ウェーハ６がウェーハチャック４４３（ウェーハステージ）によって保持されている状態で当該ウェーハ６を撮像可能に配置されうる。ウェーハ観察カメラ４５１は、ウェーハ６の被接合面に設けられたパターンの位置を示す情報を取得（計測）するために用いられる。例えば、制御部ＣＮＴは、公知の画像処理技術を用いて、ウェーハ観察カメラ４５１によってウェーハ６の被接合面を撮像して得られる画像から、ウェーハ６の被接合面における特徴点の位置を検出する。これにより、制御部ＣＮＴは、ウェーハチャック４４３（ウェーハステージ）によって保持されているウェーハ６のパターンのＸＹ方向および／またはθＺ方向の位置を計測することができる。
次に、下部ベース４４に搭載されている機構について説明する。下部ベース４４には、ダイ観察カメラ４４１、およびウェーハチャック４４３が搭載されている。ウェーハチャック４４３は、真空吸引力等によりウェーハ６（基板）を保持するものであり、ウェーハステージとして理解されてもよい。
ダイ観察カメラ４４１（ダイ撮像部）は、ダイ５１の被接合面を観察するためのカメラであり、ダイ５１がボンディングヘッド４５３によって保持され且つダイ５１の被接合面が下向きである状態で、当該ダイ５１の被接合面を撮像可能に配置されうる。本実施形態の場合、ボンディングヘッド４５３により保持されたダイ５１がダイ観察カメラ４４１の上方に配置されるようにボンディングステージ４５が移動することで、ダイ観察カメラ４４１によりダイ５１の被接合面が撮像（観察）される。ダイ観察カメラ４４１は、ダイ５１の被接合面に設けられたパターンの位置を示す情報を取得（計測）するために用いられる。例えば、制御部ＣＮＴは、公知の画像処理技術を用いて、ダイ観察カメラ４４１によってダイ５１の被接合面を撮像して得られた画像から、ダイ５１の被接合面における特徴点の位置を検出する。これにより、制御部ＣＮＴは、ボンディングヘッド４５３によって保持されているダイ５１のパターンのＸＹ方向および／またはθＺ方向の位置を計測することができる。
ここで、ウェーハ観察カメラ４５１とダイ観察カメラ４４１との相対位置は、接合処理におけるウェーハ６とダイ５１との接合ずれを高精度に低減するために、キャリブレーションされることが望ましい。したがって、キャリブレーションのため、ウェーハ観察カメラ４５１およびダイ観察カメラ４４１のどちらか、もしくは両方によって観察可能なマークが接合装置１００Ｃに配置（搭載）されているとよい。
次に、ボンディングステージ４５の具体的な構成例について説明する。図９は、ボンディングステージ４５を－Ｚ方向からみた図である。ボンディングヘッド４５３は、ダイ５１を保持する。２次元的な位置決めを行うために、ボンディングステージ４５には、Ｘ方向およびθＺ方向の位置測定を行うためのバーミラー４５２ｘと、Ｙ方向の位置測定を行うためのバーミラー４５２ｙとが備えられている。バーミラー４５２ｘは、Ｘ方向の位置測定を行う干渉計４４２ａおよび干渉計４４２ｃのターゲットとなる。干渉計４４２ａおよび干渉計４４２ｃはＹ方向に離れて配置されており、干渉計４４２ａの計測結果と干渉計４４２ｃの計測結果との差分によってボンディングステージ４５の回転量（θＺ方向）を求めることができる。バーミラー４５２ｙは、Ｙ方向の位置測定を行う干渉計４４２ｂのターゲットとなる。干渉計４４２ａ～４４２ｃは、リアルタイムにボンディングステージ４５のＸ方向の位置、Ｙ方向の位置、およびθＺ方向の回転量を測定する。これにより、制御部ＣＮＴは、リアルタイムにボンディングステージ４５の駆動をフィードバック制御し、２次元的に高精度にボンディングステージ４５の位置決めを行うことができる。本実施形態の接合装置１００Ｃでは、干渉計４４２ａ～４４２ｃによる高精度な位置測定と、その結果に基づいたボンディングステージ４５のフィードバック制御とが、ボンディングステージ４５の位置決め機構として機能しうる。
また、ボンディングステージ４５には、複数のマーク４５４ａ～４５４ｃを有する基準プレート４５４が搭載されている。基準プレート４５４は、熱膨張率が低い材料で構成され、高い位置精度で形成（描画）されたマーク４５４ａ～４５４ｃを有する。例えば、基準プレート４５４は、石英基板の上に、半導体リソグラフィ工程の描画方法を用いてマークが描画されたものが使用されうる。基準プレート４５４は、その表面が、ボンディングヘッド４５３に保持されたダイ５１の表面と略同一の高さになるように配置されうる。本実施形態では、基準プレート４５４は、ダイ観察カメラ４４１によって観察されうるが、基準プレート観察用カメラが別に構成されている場合はこの限りではない。ここで、ボンディングステージ４５は、大きな範囲を駆動することができる粗動ステージと、当該粗動ステージの上で、小さな範囲で高精度に駆動することができる微動ステージとによって構成されてもよい。この場合、ウェーハ観察カメラ４５１、バーミラー４５２、ボンディングヘッド４５３、および基準プレート４５４は、高精度な位置決めをするため、微動ステージに固定されているとよい。
基準プレート４５４を用いて、ボンディングステージ４５の原点位置、倍率、Ｘ軸およびＹ軸の方向（回転）、直交度を保証する方法を説明する。制御部ＣＮＴは、マーク４５４ａをダイ観察カメラ４４１に撮像（観察）させながら、ダイ観察カメラ４４１で取得された画像の中心にマーク４５４ａが配置されたときの干渉計４４２ａ～４４２ｃの計測値を取得する。そして、取得した計測値をボンディングステージ４５の原点とする。次に、制御部ＣＮＴは、マーク４５４ｂをダイ観察カメラ４４１に撮像（観察）させながら、ダイ観察カメラ４４１で取得された画像の中心にマーク４５４ｂが配置されたときの干渉計４４２ａ～４４２ｃの計測値を取得する。そして、取得された計測値から、ボンディングステージ４５のＹ軸の方向とＹ倍率とを決定する。次に、制御部ＣＮＴは、マーク４５４ｃをダイ観察カメラ４４１に撮像（観察）させながら、ダイ観察カメラ４４１で取得された画像の中心にマーク４５４ｃが配置されたときの干渉計４４２ａ～４４２ｃの計測値を取得する。そして、取得された計測値から、ボンディングステージ４５のＸ軸の方向とＸ倍率とを決定する。つまり、基準プレート４５４におけるマーク４５４ｂからマーク４５４ａへ向かう方向を接合装置１００ＣのＹ軸、マーク４５４ｃからマーク４５４ａへ向かう方向を接合装置１００ＣのＸ軸として、軸の方向および直交度のキャリブレーションが行われる。そして、マーク４５４ｂとマーク４５４ａとの間隔を接合装置１００ＣのＹ方向のスケール基準、マーク４５４ｃとマーク４５４ａとの間隔を接合装置１００ＣのＸ方向のスケール基準としてキャリブレーションが行われる。干渉計４４２ａ～４４２ｃでは、気圧変動や温度変動によって光路の屈折率が変化するため、計測値が変動してしまうため、任意のタイミングでキャリブレーションを行い、ボンディングステージ４５の原点位置、倍率、回転、直交度を保証することが望ましい。なお、干渉計４４２ａ～４４２ｃの計測値の変動を低減するため、ボンディングステージ４５が移動する空間を温調チャンバーで温度制御してもよい。
本実施形態では、ボンディングステージ４５上に基準プレート４５４を配置し、ダイ観察カメラ４４１で基準プレート４５４を撮像（観察）する例を説明したが、それに限られるものではない。例えば、基準プレート４５４を下部ベース４４上に配置し、ウェーハ観察カメラ４５１で基準プレート４５４を撮像（観察）する構成であってもよい。この構成においても、ボンディングステージ４５の原点位置、倍率、回転、直交度を保証することができる。また、本実施形態では、基準プレート４５４を撮像（観察）してのキャリブレーションを行う例を説明したが、それに限られるものではない。例えば、基準面への突き当て動作によってキャリブレーションを行ってもよい。また、白色干渉計など絶対値が保証されている位置測定手段を用いることによって、ボンディングステージ４５の高精度な位置決めを行ってもよい。さらに、本実施形態においては、接合を行う位置（接合処理位置）と干渉計４４２が測定している箇所とが離れてしまうため、アッベ誤差の補正が重要である。また、ボンディングステージ４５を挟んで両側で計測することで誤差を低減することも可能である。
［接合装置の動作］
以下、本実施形態における接合装置１００Ｃの動作（接合方法）について説明する。本実施形態における接合装置１００Ｃの動作は、図３のフローチャートに従って行われうる。以下では、第１実施形態と異なる事項について説明し、第１実施形態と同様の事項については説明を省略する。
ステップＳ１０１で、制御部ＣＮＴは、不図示のウェーハ搬送機構を用いて、第１被接合物であるウェーハ６を接合装置１００Ｃのウェーハチャック４４３（ウェーハステージ）の上に搬入する。ウェーハ６は、不図示のプリアライメントユニットによって回転方向およびＸＹ方向の位置が計測され、その計測結果に基づいて大まかに位置決めされてから、ウェーハチャック４４３の上に搬送される。
ステップＳ１０２で、制御部ＣＮＴは、ウェーハ観察カメラ４５１を用いてウェーハアライメントを行う。ウェーハアライメントでは、ウェーハ観察カメラ４５１により、ウェーハ６における複数の領域のうちダイ５１を接合する対象領域（接合目標）の被接合面を撮像し、それにより得られた画像に基づいて、対象領域に設けられたパターンの位置を求める。ウェーハ６の被接合面を撮像する際のフォーカス調整は、ウェーハ観察カメラ４５１内に設けられたフォーカス調整機構によって行われてもよいし、ウェーハチャック４４３のＺ駆動機構によってウェーハ６をＺ方向に駆動することによって行われてもよい。また、ウェーハ６の被接合面にアライメントマークが設けられている場合には、当該アライメントマークを用いてウェーハ６のパターンの位置が求められうる。一方、ウェーハ６の被接合面にアライメントマークが設けられていない場合には、ウェーハ６のパターンの位置を特定することができる特徴点を用いてウェーハ６のパターンの位置を求めてもよい。特徴点としては、例えば、ウェーハ６のパターンの一部が用いられうる。
例えば、制御部ＣＮＴは、ウェーハ観察カメラ４５１により取得された画像の中心に対して、投影されたアライメントマーク或いは特徴点の像位置を計測することで、ウェーハ６のパターンの位置を計測することができる。以下では、アライメントマーク或いは特徴点を、アライメントマーク等を表記することがある。一例として、接合装置１００Ｃの基準点に対してアライメントマーク等の位置を高精度に計測する方法がある。当該方法では、事前に、基準プレート４５４に形成されたマークがダイ観察カメラ４４１の撮像視野に収まるようにボンディングステージ４５を駆動し、ダイ観察カメラ４４１により基準プレート４５４上のマークを撮像する。そのときのボンディングステージ４５の位置とダイ観察カメラ４４１で得られた画像内のマーク位置とに基づいて、接合装置１００Ａの基準点が決定される。そして、ウェーハ観察カメラ４５１によりアライメントマーク等を撮像して得られる画像に基づいて、基準点に対するアライメントマーク等の位置のオフセット量を求める。これにより、基準点の位置および当該オフセット量からアライメントマーク等の位置を高精度に計測することができる。接合装置１００Ｃの基準点の位置としては、本実施形態では基準プレート４５４上の特定のマークの位置が用いられるが、基準となる位置であれば別の場所の位置が用いられてもよい。
ここで、干渉計４４２は回転方向の計測範囲が狭いため、ボンディングステージ４５によって補正することができる回転量が比較的小さい。そのため、ウェーハ６の回転量が大きい場合には、ウェーハ６の回転量が補正されるようにウェーハチャック４４３上にウェーハ６を再配置することが望ましい。ウェーハチャック４４３上にウェーハ６を再配置した場合には、ウェーハ６の位置を再度計測する必要がある。また、本ステップＳ１０２の実行中に、ウェーハ６の被接合面の表面位置（高さ）を計測する不図示の高さ計測手段を用いて、ウェーハ６の表面位置を計測するとよい。ウェーハ６の厚みにはバラツキがあり、接合処理の際に、ウェーハ６とダイ５１とのギャップを高精度に管理（制御）するために、ウェーハ６の表面位置が重要となるからである。
ボンディングステージ４５は、基準プレート４５４を用いて原点位置、倍率、Ｘ軸およびＹ軸の方向（回転）、および直交度が保証されている。そのため、ボンディングステージ４５の原点位置等に対し、ウェーハチャック４４３上に搭載されたウェーハ６の位置を計測することができる。ウェーハ６には、第１実施形態で前述したように、半導体デバイス（パターン）が形成されている領域（接合目標、目標領域）が、ウェーハ６内に一定の周期で繰り返し配置されている。即ち、ウェーハ６には、ダイ５１がそれぞれ接合される複数の領域が含まれる。ウェーハ６の各領域における半導体デバイスは、半導体製造装置を用いて高精度に位置決めされて製造されるため、ウェーハ６における複数の領域は、一般的にナノレベルの精度の繰り返し周期で精度よく配列されている。したがって、本ステップＳ１０２のウェーハアライメントでは、ウェーハ６における全ての領域の位置を計測する必要はなく、ウェーハ６における複数の領域のうち幾つかの領域の位置を計測すればよい。具体的には、ウェーハ６における複数の領域のうち３つ以上の領域における半導体デバイス（パターン、マーク）の位置を計測して統計処理する。これにより、ウェーハ６における領域の配列と、当該配列の原点位置と、ＸＹ方向の位置と、θＺ方向の回転量および直交度と、繰返し周期の倍率誤差とを算出することができる。また、第１実施形態のウェーハチャック４３３と同様に、本実施形態のウェーハチャック４４３においても、ウェーハ６を温調する機構が備えていてもよい。
なお、本実施形態では、ウェーハ６を第１被接合物として用いたが、配線が形成されたインターポーザを第１被接合物として用いる場合には、半導体デバイスの配列ではなく、繰り返し形成されている配線の配列を計測することになる。また、パターンが形成されていないウェーハやパネルを第１被接合物として用いる場合には、本ステップＳ１０２のウェーハアライメントは実施されなくてもよい。
第１被接合物であるウェーハ６に関する工程である上記のステップＳ１０１～Ｓ１０２に並行して、第２被接合物であるダイ５１に関する工程（ステップＳ２０１～Ｓ２０５）が実施される。なお、ステップＳ２０１～Ｓ２０２は、第１実施形態で説明したとおりであるため、ここでの詳細な説明を省略する。
ステップＳ２０３で、制御部ＣＮＴは、ピックアップヘッド３１によりピックアップされた対象ダイ５１をボンディング部４のボンディングヘッド４２３へ受け渡す（移載する）。具体的には、制御部ＣＮＴは、対象ダイ５１をピックアップしたピックアップヘッド３１をＸ方向に駆動するとともにフリップ動作（反転動作）させ、ピックアップヘッド３１をボンディングヘッド４５３の下方に配置する。このとき、ボンディングヘッド４２３は、対象ダイ５１を保持するための保持面が下向きになるように駆動部４５６によって駆動（位置決め）されている。そして、制御部ＣＮＴは、ピックアップヘッド３１を＋Ｚ方向に駆動することにより、対象ダイ５１をピックアップヘッド３１からボンディングヘッド４５３に受け渡す。
ここで、本実施形態では、ピックアップヘッド３１がボンディングヘッド４２３へ対象ダイ５１を直接搬送する例を説明したが、それに限れるものではない。例えば、ボンディングヘッド４２３への対象ダイ５１の搬送経路に１以上の搬送機構が設けられている場合には、当該１以上の搬送機構へ対象ダイ５１を受け渡す過程を経て、ボンディングヘッド４２３へ対象ダイ５１を搬送してもよい。また、ボンディングヘッド４２３への対象ダイ５１の搬送経路に１以上のダイ保持部が設けられている場合、ピックアップヘッド３１は、１以上のダイ保持部を用いて対象ダイ５１を持ち直してから、ボンディングヘッド４２３に対象ダイ５１を搬送してもよい。
ステップＳ２０４で、制御部ＣＮＴは、ボンディングヘッド４５３によって保持されている対象ダイ５１の被接合面に対し、表面処理部４６によって表面処理を実行する。このとき、表面処理位置（具体的には、表面処理部４６の上方）に対象ダイ５１が配置されるように、ボンディングヘッド４５３が駆動部４５６によって駆動（位置決め）されている。本実施形態の場合、対象ダイ５１の被接合面が下向きである状態で、対象ダイ５１の被保持面に対する表面処理が行われうる。表面処理は、前述したように、活性化処理を含み、追加的に洗浄処理および／または親液化処理を含んでもよい。
ステップＳ２０５で、制御部ＣＮＴは、ボンディングヘッド４５３によって保持されている対象ダイ５１が接合処理位置に配置されるように、ボンディングステージ４５（駆動部４５６）にボンディングヘッド４５３を＋Ｙ方向に並進駆動させる。これにより、ボンディングヘッド４５３によって保持されている対象ダイ５１の被接合面が、ウェーハ６の被接合面と対向可能となる。
ステップＳ１０３で、制御部ＣＮＴは、ダイ観察カメラ４４１を用いてダイアライメントを行う。ダイアライメントでは、ボンディングヘッド４５３により保持されている対象ダイ５１がダイ観察カメラ４４１の上方に配置されるように、ボンディングステージ４５を駆動する。次いで、対象ダイ５１の被接合面をダイ観察カメラ４４１によって撮像し、それにより得られた画像に基づいて、対象ダイ５１の被接合面に設けられたパターンの位置を求める。
対象ダイ５１の被接合面を撮像する際のフォーカス調整は、ダイ観察カメラ４４１内に設けられたフォーカス調整機構によって行われてもよい。或いは、ボンディングステージ４５のＺ駆動機構によってボンディングヘッド４５３（対象ダイ５１）をＺ方向に駆動することによって行われてもよい。また、対象ダイ５１の被接合面にアライメントマークが設けられている場合には、当該アライメントマークを用いて対象ダイ５１のパターンの位置が求められうる。一方、一般的なダイでは、アライメントマークがスクライブライン上に配置され、アライメントマークがスクライブラインごと除去されていることが多い。この場合、対象ダイ５１のパターンの位置を特定することができる特徴点を用いて対象ダイ５１のパターンの位置を求めてもよい。特徴点としては、例えば、対象ダイ５１の被接合面に配置されているパッドやバンプの配列の最端部、非周期な配列になっている領域、或いは、ダイの外縁（外形）などが用いられうる。
例えば、制御部ＣＮＴは、ダイ観察カメラ４４１により取得された画像の中心に対して、投影されたアライメントマーク或いは特徴点の像位置を計測することで、対象ダイ５１のパターンの位置を計測することができる。対象ダイ５１の位置の計測は、対象ダイ５１の回転量（θＺ方向の回転）の計測を含みうる。対象ダイ５１の回転量は、例えば、ダイ観察カメラ４４１で得られた画像に基づいて、対象ダイ５１の被接合面における複数の特徴点の各々の位置を求めることによって計測されうる。複数の特徴点の各々の位置は、ボンディングステージ４５によって対象ダイ５１を駆動しながら、ダイ観察カメラ４４１により各特徴点を個別に撮像することで得られた複数の画像に基づいて求められうる。或いは、ダイ観察カメラ４３１の撮像視野に対象ダイ５１の全体が収まる場合には、複数の特徴点の各々の位置は、ダイ観察カメラ４３１によって対象ダイ５１の被接合面の全体を撮像した画像から求められうる。対象ダイ５１の回転量は、接合処理の際にボンディングステージ４５により対象ダイ５１を回転することによって補正することができる。但し、干渉計４４２は回転方向の計測範囲が狭いため、対象ダイ５１の回転量が大きい場合には、対象ダイ５１の回転量が補正されるようにボンディングヘッド４５３に対象ダイ５１を再配置することが望ましい。ボンディングヘッド４５３に対象ダイ５１を再配置した場合には、対象ダイ５１の位置を再度計測する必要がある。
また、本ステップＳ１０３の実行中に、対象ダイ５１の被接合面の表面位置（高さ）を計測する不図示の高さ計測手段を用いて、対象ダイ５１の表面位置を計測するとよい。対象ダイ５１の厚みにはバラツキがあり、接合処理の際に、ウェーハ６と対象ダイ５１とのギャップを高精度に管理（制御）するために、対象ダイ５１の表面位置が重要となるからである。さらに、対象ダイ５１の被接合面における複数の箇所で高さ（即ち、対象ダイ５１の被接合面の高さ分布）を測定し、その計測結果に基づいて、接合処理の際にウェーハ６と対象ダイ５１との相対姿勢を調整してもよい。当該相対姿勢の調整は、ボンディングステージ４５および／またはウェーハチャック４４３に搭載されたチルト機構で行われうる。
ステップＳ１０４で、制御部ＣＮＴは、ボンディングステージ４５を駆動することにより、ウェーハ６のパターンと対象ダイ５１のパターンとが重なり合うように、ウェーハ６と対象ダイ５１との位置合わせを行う。具体的には、制御部ＣＮＴは、ボンディングヘッド４５３により保持されている対象ダイ５１が、ウェーハ６のうち対象ダイ５１を接合すべき対象領域の上方に配置されるように、ボンディングステージ４５を駆動する。そして、制御部ＣＮＴは、ステップＳ１０２で得られたウェーハ６のパターンの位置と、ステップＳ１０３で得られた対象ダイ５１のパターンの位置とに基づいて、ウェーハ６と対象ダイ５１との位置合わせを行う。このとき、ウェーハ６と対象ダイ５１との相対的な回転ずれおよび／または姿勢ずれが低減されるように、ウェーハ６と対象ダイ５１との位置合わせを行うとよい。また、ウェーハ６と対象ダイ５１との接合時に、ウェーハ６と対象ダイ５１との相対位置が変化（シフト）すると予測される場合には、当該相対位置の変化分をオフセット量として用いてウェーハ６と対象ダイ５１との位置合わせを行ってもよい。当該オフセット量は、実験やシミュレーションなどによって事前に取得されうる。オフセット量の決定方法（管理方法）については後述する。
ステップＳ１０５で、制御部ＣＮＴは、ウェーハ６と対象ダイ５１との間隔を狭めることによってウェーハ６に対象ダイ５１を接合する（接合処理）。接合処理は、ボンディングヘッド４５３によって対象ダイ５１をＺ方向に駆動することで行われてもよいし、ウェーハチャック４４３によってウェーハ６をＺ方向に駆動することで行われてもよい。或いは、接合処理は、ボンディングヘッド４５３およびウェーハチャック４４３によって対象ダイ５１とウェーハ６とを相対的にＺ方向に駆動することで行われてもよい。ウェーハ６と対象ダイ５１との間隔を高精度に制御するため、ボンディングヘッド４５３および／またはウェーハチャック４４３のＺ方向の位置を検出する検出部（例えばエンコーダ）を設け、当該検出部の検出結果に基づいてフィードバック制御を行うとよい。
接合処理の実行中においても、ウェーハ６と対象ダイ５１との位置合わせ精度を向上させるため、ＸＹ方向におけるウェーハ６と対象ダイ５１との相対位置が制御されうる。この場合において、ボンディングステージ４５をＺ方向に駆動しても干渉計４４２からの光がミラー４５２に照射されるように、ミラー４５２のＺ方向の幅が設定されているとよい。また、ボンディングヘッド４５３とウェーハチャック４４３とのＸＹ方向の相対位置を検出する検出部（例えば、エンコーダ、ギャップセンサ）が設けられてもよい。この場合、接合処理の実行中、当該検出部でボンディングヘッド４５３とウェーハチャック４４３とのＸＹ方向の相対位置を検出（モニター）しながら、当該相対位置のフィードバック制御が行われうる。対象ダイ５１とウェーハ６との間隔を高精度に制御するために、ボンディングヘッド４５３とウェーハチャック４４３とのＺ方向の相対位置を計測するための計測部（例えば、リニアエンコーダ）が設けられてもよい。なお、ウェーハ６と対象ダイ５１とが接触すると、干渉計４２２の計測結果に基づいてフィードバック制御しているボンディングステージ４５の位置が拘束されてしまう。そのため、ウェーハ６と対象ダイ５１との接触を開始したときにフィードバック処理を停止するなど、ＸＹ方向におけるウェーハ６と対象ダイ５１との相対位置の制御方法を接触前後で切り替えるとよい。
さらに、バンプ接合の場合には、ウェーハ６に対象ダイ５１を所定の圧力（圧着圧）で押し付けるなど、バンプ接合に必要な処理が本ステップＳ１０５で実施されてもよい。ハイブリッド接合の場合には、接合を開始するトリガとなる衝撃を加える処理が、本ステップＳ１０５で実施されてもよい。接合後におけるウェーハ６と対象ダイ５１との接合状態（接合ずれ量）を観察する処理も、本ステップＳ１０５で実施されてもよい。
ここで、対象ダイ５１は、ステップＳ２０３でボンディングヘッド４５３による保持が開始された後、ステップＳ１０５でウェーハ６と対象ダイ５１との接合が終了するまで、ボンディングヘッド４５３によって保持されたままである。即ち、ボンディングヘッド４５３による対象ダイ５１の保持の解除が行われない。そして、ステップＳ１０５でウェーハ６と対象ダイ５１との接合が終了した後、制御部ＣＮＴは、ボンディングヘッド４５３による対象ダイ５１の保持を解除し、ウェーハチャック４４３とボンディングヘッド４５３との間隔を広げる。なお、接合処理は、前述したステップＳ１０４におけるウェーハ６と対象ダイ５１との位置合わせを含むものと理解されてもよい。
ステップＳ１０６～Ｓ１０７は、第１実施形態で説明したとおりであるため、ここでの詳細な説明を省略する。なお、ボンディングヘッド４５３が搭載されたボンディングステージ４５を複数備えることで、ウェーハ６における２以上の領域に対してダイ５１の接合処理を並行して行うことができる。
［オフセット量の決定方法］
以下、上記のステップＳ１０４で使用されうるオフセット量の決定方法（管理方法）について説明する。オフセット量は、前述したように、ダイ観察カメラ４４１で計測された対象ダイ５１の位置と、ウェーハ観察カメラ４５１で計測されたウェーハ６の対象領域の位置とに基づいて、対象ダイ５１とウェーハ６の対象領域との位置合わせを行う際に反映されうる。本実施形態におけるオフセット量の決定方法は、図４のフローチャートに従って行われうる。以下では、第１実施形態と異なる事項について説明し、第１実施形態と同様の事項については説明を両略する。
ステップＳ３０１で、制御部ＣＮＴは、不図示のウェーハ搬送機構を用いて、第１被接合物であるウェーハ６を接合装置１００Ｃのウェーハチャック４４３の上に搬入する。ウェーハ６には、ウェーハアライメントに使用されるマークと、接合ずれ量を計測するためのマークとが形成されている。また、ウェーハ６は、仮接着剤の塗布など、テストダイの接合時に生じうるウェーハ６（対象領域）に対するテストダイの位置ずれを低減させるための処理を行っておくことが望ましい。ウェーハ６は、不図示のプリアライメントユニットによって回転方向およびＸＹ方向の位置が計測され、その計測結果に基づいて大まかに位置決めされてから、ウェーハチャック４４３の上に搬送される。
ステップＳ３０２で、制御部ＣＮＴは、ウェーハ観察カメラ４５１を用いてウェーハアライメントを行う。例えば、制御部ＣＮＴは、ウェーハ観察カメラ４５１を用いて、ウェーハ６上のアライメントマークを検出し、ウェーハチャック４４３上におけるウェーハ６の搭載位置と回転量を計測する。本ステップＳ３０２は、前述したステップＳ１０２と同様の工程であるため、ここでの詳細な説明を省略する。また、本ステップＳ３０２の実行中に、ウェーハ６の被接合面の表面位置（高さ）を計測する不図示の高さ計測手段を用いて、ウェーハ６の表面位置を計測しておくとよい。ウェーハ６の厚みにはバラツキがあり、接合処理の際に、ウェーハ６とテストダイとのギャップを高精度に管理（制御）するために、ウェーハ６の表面位置が重要となるからである。
ステップＳ３０３で、制御部ＣＮＴは、第２被接合物であるテストダイをボンディングヘッド４５３に搭載する。次いで、ステップＳ３０４で、制御部ＣＮＴは、ダイ観察カメラ４４１を用いてダイアライメントを行う。例えば、制御部ＣＮＴは、ダイ観察カメラ４４１を用いて、テストダイのアライメントマークを検出し、ボンディングヘッド４５３によって保持されたテストダイの位置および回転量を計測する。本ステップＳ３０４は、前述したステップＳ１０３と同様の工程であるため、ここでの詳細な説明を省略する。また、本ステップＳ３０４の実行中に、テストダイの被接合面の表面位置（高さ）を計測する不図示の高さ計測手段を用いて、テストダイの表面位置を計測しておくとよい。テストダイの厚みにはバラツキがあり、接合処理の際に、ウェーハ６とテストダイとのギャップを高精度に管理（制御）するために、テストダイの表面位置が重要となるからである。さらに、テストダイの被接合面における複数の箇所で高さを測定し、その計測結果に基づいて、接合処理の際にウェーハ６とテストダイとの相対姿勢を調整してもよい。当該相対姿勢の調整は、ウェーハステージ４３および／またはボンディングヘッド４２３に搭載されたチルト機構で行われうる。
ステップＳ３０５で、制御部ＣＮＴは、ボンディングステージ４５を駆動することにより、ウェーハ６の目標領域の上方にテストダイが配置されるように、ウェーハ６とテストダイとの位置合わせを行う。具体的には、制御部ＣＮＴは、ステップＳ３０２で計測されたウェーハ６の位置および回転量と、ステップＳ３０４で計測されたテストダイの位置および回転量とに基づいて、ウェーハ６とテストダイとの位置合わせを行う。当該位置合わせは、ウェーハ６の目標領域のパターン（パッド）とテストダイのパターン（パッド）とが重なり合うように行われうる。本ステップＳ３０５は、前述したステップＳ１０４と同様の工程であるため、ここでの詳細な説明を省略する。
ステップＳ３０６で、制御部ＣＮＴは、ウェーハ６にテストダイを接合する（接合処理）。本ステップＳ３０６は、前述したステップＳ１０５と同様の工程であるため、ここでの詳細な説明を省略する。次いで、ステップＳ３０７で、制御部ＣＮＴは、ウェーハ観察カメラ４５１を用いて、ウェーハ６の目標領域とテストダイとの接合ずれ量を計測する。例えば、制御部ＣＮＴは、ウェーハ６におけるテストダイの接合個所がウェーハ観察カメラ４５１の下方に配置されるようにボンディングステージ４５を駆動する。そして、制御部ＣＮＴは、ウェーハ観察カメラ４５１に接合箇所を撮像させ、それにより得られた画像に基づいて、ＸＹ方向および／またはθＺ方向におけるウェーハ６（目標領域）とテストダイとの接合ずれ量（位置ずれ量、重ね合わせ誤差）を計測する。
ステップＳ３０８で、制御部ＣＮＴは、ステップＳ３０７で計測された接合ずれ量に基づいてオフセット量を算出する。例えば、制御部ＣＮＴは、ステップＳ３０７で計測された接合ずれ量を低減するためのＸＹ方向の位置ずれ量およびθＺ方向の回転量を、オフセット量として算出する。以上の説明では、ウェーハ６のうち１つのテストダイが接合された１つの領域についてオフセット量を算出したが、複数のテストダイを用いて、ウェーハ６における複数の領域の各々についてオフセット量を算出することが望ましい。ウェーハ６における複数の領域は、本番で複数のダイ５１がそれぞれ接合される複数の領域に相当する位置に設定されるとよい。また、ウェーハ６における複数の領域でそれぞれ算出されたオフセット量の代表値を当該複数の領域で共通に使用してもよい。代表値とは、平均値、最大値、最頻値などが挙げられる。ウェーハ６の位置に応じてオフセット量が変わる場合には、ウェーハ６における複数の領域の各々についてオフセット量を個別に算出してもよい。
ここで、図３のステップＳ１０４において、上記のように算出されたオフセット量を用いてウェーハ６と対象ダイ５１との位置合わせを行う例について説明する。なお、座標の方向の取り方によって符号が変化するが、以下の例ではすべて、それぞれの図で示している座標系に従うものとする。
ステップＳ１０２で計測されたウェーハ６の対象領域の基準点に対する位置を（Ｗｘ，Ｗｙ）、回転量をＷθとする。ステップＳ１０３でダイ観察カメラ４４１により得られた画像の重心（中心）に対する対象ダイ５１位置を（Ｄｘ，Ｄｙ）、回転量をＤθとする。ウェーハ６と対象ダイ５１との接合時にウェーハ６と対象ダイ５１とがシフトする量（シフト量）を（Ｐｘ，Ｐｙ）、回転量をＰθとする。また、ステップＳ３０８で得られたオフセット量として、ＸＹ方向の位置ずれ量を（Ｘ０，Ｙ０）、θＺ方向の回転量をθ０とする。
ステップＳ３０８においてオフセット量が正しく求められている場合、Ｗｘ＝Ｗｙ＝Ｗθ＝Ｄｘ＝Ｄｙ＝Ｄθ＝０である。そのため、ウェーハ６に対象ダイ５１を接合する場合、ウェーハ６の対象領域に対して対象ダイ５１がオフセット量だけずれるように、ステップＳ１０４においてウェーハ６と対象ダイ５１との位置合わせが行われる。即ち、ＸＹ方向が（Ｘ０,Ｙ０）、θＺ方向がθ０となるようにボンディングステージ４５を配置して、ウェーハ６に対象ダイ５１を接合する。これにより、位置精度良く、高精度に接合処理を行うことができる。
接合処理においてウェーハ６の位置がずれている場合、例えば、ウェーハ６の位置が正の方向にずれている場合には、その分、正の方向にボンディングステージ４５を移動させることで、当該ウェーハ６のずれを補正することができる。具体的には、接合処理において、ＸＹ方向が(Ｘ０＋Ｗｘ，Ｙ０＋Ｗｙ)、θＺ方向が（θ０＋Ｗθ）となるようにボンディングステージ４５を配置することとなる。
また、接合処理において対象ダイ５１の位置がずれている場合、例えば、対象ダイ５１の位置が正の方向にずれている場合には、その分、負の方向にボンディングステージ４５を移動させることで、当該対象ダイ５１のずれを補正することができる。具体的には、接合処理において、ＸＹ方向が(Ｘ０＋Ｗｘ－Ｄｘ，Ｙ０＋Ｗｙ－Ｄｙ)、θＺ方向が（θ０＋Ｗθ－Ｄθ）になるようにボンディングステージ４５を配置することとなる。
さらに、接合処理でシフト量が発生する場合には、その分ずらした位置を接合位置とする。例えば、シフト量が正の方向である場合には、同じ量だけ逆方向（即ち、負の方向）にウェーハステージ４３を移動させて接合処理を行う。具体的には、接合処理において、ＸＹ方向が（Ｘ０＋Ｗｘ－Ｄｘ－Ｐｘ，Ｙ０＋Ｗｙ－Ｄｙ－Ｐｙ)、θＺ方向が（θ０＋Ｗθ－Ｄθ－Ｐθ）になるようにボンディングステージ４５を配置することとなる。
上述したように、本実施形態の接合装置１００Ｃは、ダイ５１がボンディングヘッド４５３によって保持された状態でダイ５１の被接合面の表面処理を行う表面処理部４６を備える。そして、接合装置１００Ｃは、表面処理部４６によって当該表面処理を行った後、ボンディングヘッド４５３によるダイ５１の保持を解除することなく、ウェーハ６とダイ５１とを位置合わせしてダイ５１をウェーハ６上に接合する接合処理を行う。これにより、表面処理と接合処理との間において、ダイ５１の被接合面に他の部材が接触することを回避するとともに、表面処理から接合処理までの時間を短縮し、ウェーハ６とダイ５１との接合強度を向上させることができる。
＜第４実施形態＞
本発明に係る第４実施形態について説明する。図１０は、第４実施形態の接合装置１００Ｄを示す概略図である。本実施形態の接合装置１００Ｄは、図１０に示すようにエンコーダーを用いてボンディングステージの位置測定を行うものである。なお、第４実施形態は、第３実施形態を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及する事項以外は第３実施形態に従いうる。
第４実施形態の接合装置１００Ｄは、図８に示される第３実施形態の接合装置１００Ｃと比較して、干渉計４４２およびバーミラー４５２の代わりにエンコーダースケール４４４およびエンコーダーヘッド４５５が設けられている点で異なる。第４実施形態の接合装置１００Ｄでは、ボンディングステージ４５にエンコーダーヘッド４５５が設けられており、下部ベース４４にエンコーダースケール４４４が搭載されている。エンコーダースケール４４４は、２次元的な位置決めができるように平面上に２次元のスケールが形成されており、エンコーダーヘッド４５５によってスケールを検出することによって、２次元でボンディングステージ４５の位置を計測することが可能である。エンコーダースケール４４４は、熱膨張率が低く、かつ高い位置精度でスケールが形成（描画）されているもの望ましい。エンコーダースケール４４４の一例としては、石英基板の上に、半導体リソグラフィ工程の描画方法を用いてスケールが描画されたものがある。ここで、ボンディングステージ４５は、大きな範囲を駆動することができる粗動ステージと、当該粗動ステージの上で、小さな範囲で高精度に駆動することができる微動ステージとによって構成されてもよい。この場合、エンコーダーヘッド４５５は、高精度な位置決めをするために、微動ステージに固定されているとよい。本実施形態での位置決め手段とは、エンコーダーによる高精度な位置測定と、その結果に基づいたフィードバック制御となる。なお、以下では、エンコーダースケール４４４とエンコーダーヘッド４５５とから成るユニットを「エンコーダー」と表記することがある。
次に、図１１を参照しながら、基準プレート４５４を用いて、ステージの原点位置、倍率、Ｘ軸およびＹ軸の方向（回転）、直交度を保証する方法を説明する。図１１は、ボンディングステージ４５を－Ｚ方向からみた図である。制御部ＣＮＴは、マーク４５４ａをダイ観察カメラ４４１に撮像（観察）させながら、ダイ観察カメラ４４１で取得された画像の中心にマーク４５４ａが配置されたときのエンコーダーの計測値を取得し、その計測値をボンディングステージ４５の原点とする。次に、制御部ＣＮＴは、マーク４５４ｂをダイ観察カメラ４４１に撮像（観察）させながら、ダイ観察カメラ４４１で取得された画像の中心にマーク４５４ｂが配置されたときのエンコーダーの計測値を取得する。そして、取得した計測値から、ボンディングステージ４５のＹ軸の方向とＹ倍率とを決定する。次に、制御部ＣＮＴは、マーク４５４ｃをダイ観察カメラ４４１に撮像（観察）させながら、ダイ観察カメラ４４１で取得された画像の中心にマーク４５４ｃが配置されたときのエンコーダーの計測値を取得する。そして、取得した計測値から、ボンディングステージ４５のＸ軸の方向とＸ倍率とを決定する。つまり、基準プレート４５４におけるマーク４５４ｂからマーク４５４ａへ向かう方向を接合装置１００ＤのＹ軸、マーク４５４ｃからマーク４５４ａへ向かう方向を接合装置１００ＤのＸ軸として、軸の方向および直交度のキャリブレーションが行われる。そして、マーク４５４ｂとマーク４５４ａとの間隔を接合装置１００ＤのＹ方向のスケール基準、マーク４５４ｃとマーク４５４ａとの間隔を接合装置１００ＤのＸ方向のスケール基準としてキャリブレーションが行われる。なお、エンコーダーは、温度変動によってスケールが熱膨張し、計測値が実際の値（距離）と異なってしまうため、任意のタイミングでキャリブレーションを行い、ボンディングステージ４５の原点位置、倍率、回転、直交度を保証することが望ましい。
ここで、エンコーダーは、それぞれの駆動ステージごとにリニアエンコーダーを含んでもよい。但し、その場合は、ボンディングステージ４５とエンコーダーの計測点との間に変動要因が増えるために、キャリブレーションの頻度を上げる、或いは別の計測方法を用いるなど工夫が必要である。また、複数のエンコーダーヘッド４５５を配置し、例えば接合位置に応じて切り替えて使用することで、接合装置１００Ｄのフットプリントを小さくすることができる。もしくは、接合位置に対して対称に挟み込む位置に複数のエンコーダーヘッド４５５を配置し、複数のエンコーダーヘッド４５５からの計測値を用いることで、ボンディングステージ４５の位置計測精度を向上させることが可能である。以上の説明では、基準プレート４５４を撮像（観察）してキャリブレーションを行う例を説明したが、それに限られるものではない。例えば、基準面への突き当て動作によってキャリブレーションを行ってもよい。また、エンコーダー内にキャリブレーション機構を備えるとともに、絶対値が保証されている位置測定手段を用いることによって、高精度な位置決めを行ってもよい。
上記のように構成された接合装置１００Ｄにおいても、第３実施形態の接合装置１００Ｃと同様に動作する。即ち、接合装置１００Ｄにおいても、図３のフローチャートに従って、ウェーハ６における複数の領域の各々にダイ５１を接合する。但し、接合装置１００Ｄでは、例えば図３のステップＳ１０４において、エンコーダーの計測値に基づいて、ウェーハ６と対象ダイ５１との位置合わせが制御されうる。
＜物品の製造方法の実施形態＞
上記の接合装置を利用して物品（半導体ＩＣ素子、液晶表示素子、ＭＥＭＳ等）を製造する方法について説明する。本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、上記の接合装置または接合方法を用いて、第１被接合物における複数の領域の各々に第２被接合物を接合する工程と、複数の領域の各々に第２被接合物が接合された第１被接合物を加工する工程とを含む。さらに、当該製造方法は、他の周知の工程（プロービング、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
＜実施形態のまとめ＞
本明細書の開示は、以下の接合装置、接合方法、および物品の製造方法を含む。
（項目１）
第１被接合物における複数の領域のいずれかに第２被接合物を接合する接合処理を行う接合装置であって、
前記第２被接合物を保持する保持部と、
前記保持部により保持された前記第２被接合物の被接合面の表面状態を活性化する処理を含む表面処理を行う処理部と、
前記処理部によって前記表面処理が前記第２被接合物に行われた後、前記保持部により前記第２被接合物が保持された状態で、前記複数の領域のいずれかに前記第２被接合物を接合するように制御する制御部と、
を備えることを特徴とする接合装置。
（項目２）
前記第２被接合物を保持している前記保持部を駆動することにより、前記表面処理が行われる第１位置と前記接合処理が行われる第２位置との間で前記第２被接合物を移動させる駆動部を更に備える、ことを特徴とする項目１に記載の接合装置。
（項目３）
前記駆動部は、前記第１位置と前記第２位置とで前記第２被接合物の前記被接合面の向きが同じになるように前記保持部を並進駆動する、ことを特徴とする項目２に記載の接合装置。
（項目４）
前記駆動部は、前記第１位置と前記第２位置とで前記第２被接合物の前記被接合面の向きが互いに異なるように前記保持部を回転駆動する、ことを特徴とする項目２に記載の接合装置。
（項目５）
前記駆動部は、前記第１位置と前記第２位置とで前記第２被接合物の前記被接合面の向きが反転するように前記保持部を回転駆動する、ことを特徴とする項目４に記載の接合装置。
（項目６）
前記制御部は、前記第１被接合物と前記保持部により保持された前記第２被接合物との位置合わせが行われた後に前記接合処理を行うように制御する、ことを特徴とする項目１乃至５のいずれか１項目に記載の接合装置。
（項目７）
前記接合処理が行われる第２位置に配置された前記第２被接合物の前記被接合面を撮像する撮像部を更に備え、
前記制御部は、前記撮像部で得られた画像に基づいて、前記第１被接合物と前記保持部により保持された前記第２被接合物とを位置合わせを行う、ことを特徴とする項目６に記載の接合装置。
（項目８）
前記表面処理は、前記第２被接合物の前記被接合面を洗浄する処理を含む、ことを特徴とする項目１乃至７のいずれか１項目に記載の接合装置。
（項目９）
前記表面処理は、前記第２被接合物の前記被接合面を親液化する処理を含む、ことを特徴とする項目１乃至８のいずれか１項目に記載の接合装置。
（項目１０）
前記保持部は、前記第２被接合物のうち前記被接合面とは反対側の面を保持する、ことを特徴とする項目１乃至９のいずれか１項目に記載の接合装置。
（項目１１）
支持部材によって支持された複数の第２被接合物の中から１つの第２被接合物をピックアップして前記保持部に引き渡すピックアップ部を更に備える、ことを特徴とする項目１乃至１０のいずれか１項目に記載の接合装置。
（項目１２）
第１被接合物における複数の領域のいずれかに第２被接合物を接合する接合処理を行う接合方法であって、
前記第２被接合物を保持部に保持させる保持工程と、
前記保持部により保持された前記第２被接合物の被接合面の表面状態を活性化する処理を含む表面処理を行う処理工程と、
前記処理工程の後、前記保持部により前記第２被接合物が保持された状態で、前記複数の領域のいずれかに前記第２被接合物を接合する接合工程と、
を含むことを特徴とする接合方法。
（項目１３）
項目１２に記載の接合方法を用いて、第１被接合物における複数の領域のいずれかに第２被接合物を接合する工程と、
前記複数の領域のいずれかに前記第２被接合物が接合された前記第１被接合物を加工する工程と、
加工された前記第１被接合物から物品を製造する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
３：ピックアップ部、３１：ピックアップヘッド、３２：リリースヘッド、４：ボンディング部、４３：ウェーハステージ、４５：ボンディングステージ、４６：表面処理部（処理部）５１：ダイ、６：ウェーハ、ＣＮＴ：制御部

Claims (13)

  1. 第１被接合物における複数の領域のいずれかに第２被接合物を接合する接合処理を行う接合装置であって、
    前記第２被接合物を保持する保持部と、
    前記保持部により保持された前記第２被接合物の被接合面の表面状態を活性化する処理を含む表面処理を行う処理部と、
    前記処理部によって前記表面処理が前記第２被接合物に行われた後、前記保持部により前記第２被接合物が保持された状態で、前記複数の領域のいずれかに前記第２被接合物を接合するように制御する制御部と、
    を備えることを特徴とする接合装置。
  2. 前記第２被接合物を保持している前記保持部を駆動することにより、前記表面処理が行われる第１位置と前記接合処理が行われる第２位置との間で前記第２被接合物を移動させる駆動部を更に備える、ことを特徴とする請求項１に記載の接合装置。
  3. 前記駆動部は、前記第１位置と前記第２位置とで前記第２被接合物の前記被接合面の向きが同じになるように前記保持部を並進駆動する、ことを特徴とする請求項２に記載の接合装置。
  4. 前記駆動部は、前記第１位置と前記第２位置とで前記第２被接合物の前記被接合面の向きが互いに異なるように前記保持部を回転駆動する、ことを特徴とする請求項２に記載の接合装置。
  5. 前記駆動部は、前記第１位置と前記第２位置とで前記第２被接合物の前記被接合面の向きが反転するように前記保持部を回転駆動する、ことを特徴とする請求項４に記載の接合装置。
  6. 前記制御部は、前記第１被接合物と前記保持部により保持された前記第２被接合物との位置合わせが行われた後に前記接合処理を行うように制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の接合装置。
  7. 前記接合処理が行われる第２位置に配置された前記第２被接合物の前記被接合面を撮像する撮像部を更に備え、
    前記制御部は、前記撮像部で得られた画像に基づいて、前記第１被接合物と前記保持部により保持された前記第２被接合物とを位置合わせを行う、ことを特徴とする請求項６に記載の接合装置。
  8. 前記表面処理は、前記第２被接合物の前記被接合面を洗浄する処理を含む、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の接合装置。
  9. 前記表面処理は、前記第２被接合物の前記被接合面を親液化する処理を含む、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の接合装置。
  10. 前記保持部は、前記第２被接合物のうち前記被接合面とは反対側の面を保持する、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の接合装置。
  11. 支持部材によって支持された複数の第２被接合物の中から１つの第２被接合物をピックアップして前記保持部に引き渡すピックアップ部を更に備える、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の接合装置。
  12. 第１被接合物における複数の領域のいずれかに第２被接合物を接合する接合処理を行う接合方法であって、
    前記第２被接合物を保持部に保持させる保持工程と、
    前記保持部により保持された前記第２被接合物の被接合面の表面状態を活性化する処理を含む表面処理を行う処理工程と、
    前記処理工程の後、前記保持部により前記第２被接合物が保持された状態で、前記複数の領域のいずれかに前記第２被接合物を接合する接合工程と、
    を含むことを特徴とする接合方法。
  13. 請求項１２に記載の接合方法を用いて、第１被接合物における複数の領域のいずれかに第２被接合物を接合する工程と、
    前記複数の領域のいずれかに前記第２被接合物が接合された前記第１被接合物を加工する工程と、
    加工された前記第１被接合物から物品を製造する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。
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